【人教版】2020届高考物理大题精做06:验证牛顿运动定律(含答案).doc

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1、验证牛顿运动定律1.(2016·新课标全国Ⅲ卷)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为0.010kg。实验步骤如下:(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N–n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。

2、释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s–t图象,经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应不同的n的a值如表所示。n=2时的s–t图象如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度(保留两位有效数字),将结果填入表中。n123450.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a–n图象。从图象可以看出:当物体的质量一定时,物体的加速度与其所受合外力成正比。(5)利用a–n图象求得小车(空载)的质量为_______kg(保留两位有效数字,重力加速度取g=9.8m·s–2

3、)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是_______(填入正确选项前的标号)。A.a–n图线不再是直线B.a–n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a–n图线仍是直线,但该直线的斜率变大【答案】(3)0.39(4)如图所示(5)0.45(6)BC【解析】(3)因为小车做初速度为零的匀加速直线运动,故将(2,0.78)代入可得。(4)根据描点法可得如图所示图线。2.(2017·广东模拟)如图(a)由小车、斜面及粗糙程度可以改变的水平长直木板构成伽利略理想斜面实验装置。实验时,在水平长直木板旁边放上刻度尺,小车可以从

4、斜面平稳地滑行到水平长直平面。利用该装置与器材,完成能体现如图(b)“伽利略理想斜面实验思想与方法”的实验推论(设重力加速度为g)。(1)请指出,实验时必须控制的实验条件_____________________________________。(2)请表述,由实验现象可以得出的实验推论:___________________________________________。(3)图(C)是每隔Δt时间曝光一次得到小车在粗糙水平面上运动过程中的五张照片,测得小车之间的距离分别是s1、s2、s3、s4,由此可估算出小车与水平面的动摩擦因数

5、μ=____________(需要用s1、s2、s3、s4、g、Δt字符表示)。【答案】(1)小车的垂直高度(2)水平面越光滑,小车滑得越远,当水平面完全光滑时,小车将滑向无穷远(3)【解析】(1)根据伽利略“理想实验”的内容与原理可知,需要小车、球到达水平面时的速度是相同的,所以在实验的过程中要求小车从同一个位置释放,可知需要控制的条件为开始时小车的垂直高度;(2)根据实验的情况,可以得出的结论为:水平面越光滑,小车滑得越远,当水平面完全光滑时,小车将滑向无穷远;(3)小车在水平面内做匀变速直线运动,结合匀变速直线运动的推论,则:a=

6、(s1+s2−s3−s4)/4Δt2,根据牛顿第二定律可知:a=μmg/m=μg,所以水平面的动摩擦因数:μ=(s1+s2−s3−s4)/4g⋅Δt2。【名师点睛】(1)根据伽利略“理想实验”的内容、方法、原理分析实验的条件;(2)根据实验的现象,以及斜面实验的原理分析得出实验的推论;(3)根据匀变速直线运动的推论和牛顿第二定律分别求出加速度,然后得出动摩擦因数的表达式。3.用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。(1)下列操作中正确的有。A.调节滑轮的高度,使拉小车的细线与长木板保持平行B.实验时,先放开小车后再接通打点计时器的

7、电源C.增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角D.小车撞击到滑轮后立即关闭电源(2)若砂和砂桶的质量为m,小车和砝码的质量为M,此实验___________(选填“需要”或“不需要”)满足M≫m的条件;(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未标出。量出相邻的计数点之间的距离分别为:xAB=3.20cm、xBC=3.63cm、xCD=4.06cm、xDE=4.47cm,xEF=4.89cm,xFG=5.33cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度

8、a=__________m/s2。(结果保留两位有效数字)(4)某同学利用图示装置,将小车更换为木块,在长木板保持水平的情况下,测定木块与木板间的动摩擦因数μ。某次实验中砂和砂桶的质量为m,木块的质量为M,

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