高考物理試題及答案:驗證牛頓運動定律
1. 甲、乙同學根據實驗數據畫出的小車a圖象為下圖中的直線Ⅰ 、Ⅱ,明顯超出了誤差范圍,下面給出了關于形成這種情況原因的四種解釋,其中可能正確的是( )
A. 實驗前甲同學沒有平衡摩擦力
B. 甲同學在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了
C. 實驗前乙同學沒有平衡摩擦力
D. 乙同學在平衡摩擦力時,把長木板的末端抬得過高了
2. (2012·潮州)甲、乙、丙、丁四位同學做“驗證牛頓第二定律”的實驗,設小車質量和車上砝碼質量之和為M,沙及沙桶的總質量為m,分別得出如圖中甲、乙、丙、丁四個圖線,其中圖甲、乙、丙是aF圖線,圖丁是a圖線,則以下說法中正確的是( )
A. 丙和丁較好地把握了實驗條件M≫m
B. 甲和乙則沒有把握好實驗條件M≫m
C. 甲同學長木板的傾角太小,而乙同學長木板傾角太大
D. 甲、乙、丙三同學中,丙同學較好地完成了平衡摩擦力的操作
3. 做驗證牛頓第二定律的實驗中,由于沒有考慮沙桶的質量,結果圖象應該是( )
4. 某同學做了如下力學實驗:一質量為m的物體放在水平面上,物體受到向右的水平拉力F 作用后運動,設水平向右為加速度a的正方向,如圖甲所示,現測得物體的加速度a與拉力F 之間的關系如圖乙所示,由圖乙知,F與a的關系式為 ,物體的質量m= ,物體與水平面間的動摩擦因數μ= ,橫軸上的截距表示 ,縱軸上的截距表示 .
5. (2013·梅州一中)在探究“加速度與力、質量的關系”實驗中:
(1) 某同學在接通電源進行實驗之前,將實驗器材組裝如圖甲所示.請你指出該裝置中的錯誤或不妥之處:
(2) 要使沙桶和沙的重力近似等于小車所受的拉力,則小車的質量M 沙桶和沙的質量.為減少實驗誤差,需平衡摩擦力,其操作步驟為:
(3) 在實驗中,打點計時器使用的交變電流的頻率為50 Hz,記錄小車運動的紙帶如圖乙所示,在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5共6個計數點,相鄰兩計數點之間還有四個點未畫出,紙帶旁并排放著帶有最小分度為1 mm 的刻度尺,零刻度線跟“0”計數點對齊.
乙
由圖可以讀出1和5兩個計數點跟0點的距離d1、d5,它們分別為 cm、 cm;打計數點“2”時小車的瞬時速度為 m/s,小車運動的加速度大小為 m/s2.(后兩空結果保留兩位有效數字)
6. (2012·惠州改編)如圖甲所示為“用DIS(位移傳感器、數據采集器、計算機)研究加速度和力的關系”的實驗裝置.
甲
乙
(1) 在該實驗中必須采用控制變量法,應保持 不變,用鉤碼所受的重力作為小車所受外力,用DIS測小車的加速度.
(2) 改變所掛鉤碼的數量,多次重復測量.在某次實驗中根據測得的多組數據可畫出aF關系圖線(如圖乙所示).
①分析此圖線的OA段可得出的實驗結論是 .
②此圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是( )
A. 小車與軌道之間存在摩擦
B. 導軌保持了水平狀態
C. 所掛鉤碼的總質量太大
D. 所用小車的質量太大
7. (2012·廣鐵一中)實驗室給同學們提供了如下實驗器材:滑輪小車、小木塊、長木板、秒表、砝碼、彈簧測力計、直尺,要求同學們用它們來粗略驗證牛頓第二定律.
(1) 實驗中因涉及的物理量較多,須采用控制變量的方法來完成該實驗,即:先保持 不變,驗證物體 越小,加速度越大;再保持 不變,驗證物體 越大,加速度越大.
(2) 某同學的做法是:將長木板的一端放在小木塊上構成一斜面,用小木塊改變斜面的傾角,保持滑輪小車的質量不變,讓小車沿不同傾角的斜面由頂端無初速釋放,用秒表記錄小車滑到底端的時間.試回答下列問題:
①改變斜面傾角的目的是 .
②用秒表記錄小車下滑相同距離(從斜面頂端到底端)所花的時間,而不是記錄下滑相同時間所對應的下滑距離,這樣做的好處是 .
(3) 如果要較準確地驗證牛頓第二定律,則需利用打點計時器來記錄滑輪小車的運動情況.某同學得到一條用打點計時器打下的紙帶,并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個計數點(圖中每相鄰兩個記數點間還有四個打點計時器打下的點未畫出),打點計時器接的是50 Hz 的低壓交流電源.他將一把毫米刻度尺放在紙帶上,其零刻度和記數點O對齊.
線段 OA … … … 數據(cm) … … … …
①數據的記錄表中最后兩欄他未完成,請你幫他完成.
②由以上數據計算出物體通過E點時的速度vE= m/s,物體的加速度a= m/s2.(取兩位有效數字)
8. (原創題)某實驗小組利用拉力傳感器和打點計時器驗證牛頓運動定律,實驗裝置如圖甲.他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力F的大小;小車后面固定-打點計時器,通過拴在小車上的紙帶,可測量小車勻加速運動的速度與加速度.
(1) 若交變電流的頻率為50 Hz,則根據圖乙所打紙帶記錄,小車此次運動經B點時的速度 vB= m/s,小車的加速度a= m/s2.
(2) 由于小車所受阻力f的大小難以測量,為了盡量減小實驗的誤差,需盡可能降低小車所受阻力f的影響,以下采取的措施中必須的是 .
A. 適當墊高長木板無滑輪的一端,使未掛鉤碼的小車恰能拖著紙帶勻速下滑
B. 鉤碼質量m遠小于小車的質量M
C. 定滑輪的輪軸要盡量光滑
D. 適當增大鉤碼的質量m
參考答案：
1. BC 2. CD 3. D
4. F-Ff=ma 5 kg 0.4 最大靜摩擦力 F為零時的加速度
5. (1) 用干電池 小車沒有靠近打點計時器 沒平衡摩擦力
(2) 遠大于 不掛沙桶,將木板傾斜一定角度,接通電源,讓打點計時器工作,用力輕推小車,給小車一初速度,當打點計時器在紙帶上打出的點跡間隔相等時,即平衡了摩擦力
(3)1.20 12.00 0.21 0.60
6. (1) 小車的總質量
(2) ①在質量不變的條件下,加速度與外力成正比 ②C
7. (1) 合外力 質量 質量 所受合外力
(2) ①改變小車所受的合外力 ②記錄更準確(或:更容易記錄、記錄誤差會更小、時間更容易記錄、方便記錄、方便計時、位置很難記錄等類似答案均可)
(3) ①
表一
線段 OA … … … OE OF 數據(cm) … … … … 7.00 9.40 表二
線段OA………DEEF 數據(cm) … … … … 2.25 2.40
②0.23 0.42(0.38~0.46均可以)
8. (1) 0.40 1.46 (2) AD
(責任編輯：盧雁明)
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