2015届高考物理第一轮总复习检测题15.doc

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第4讲　实验四　验证牛顿运动定律

1．某研究性学习小组用如图1所示的装置探究牛顿第二定律．
该小组在实验中确定的研究对象是小车，而且认为细线对小车的拉力等于砂桶和砂的总重力，也是小车所受的合外力．则对该实验，以下说法中不正确的是________．

图1
A．在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，直到小车在砂桶和砂的拉动下带动纸带做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力
B．实验中必须使砂桶和砂的总质量远小于小车的质量
C．细线对小车的真实拉力一定略小于砂桶和砂的总重力
D．该实验是应用“控制变量法”来探究牛顿第二定律的
解析　把长木板一端垫高是为了平衡摩擦力，但不能在砂桶的拉力下做匀速运动，而应该在不挂砂桶的情况下，拖动纸带做匀速运动．
答案　A
2．如图2所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力．不计空气阻力及一切摩擦．

图2
(1)在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受合外力，操作中必须满足________________；要使小车所受合外力一定，操作中必须满足________________________．
实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线．下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________．

(2)如图3抬高长木板的左端，使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动，读出测力计的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t0，改变木板倾角，测得多组数据，得到的F－的图线如图4所示．

图3　　　　　　　图4
实验中测得两光电门的距离L＝0.80 m，砂和砂桶的总质量m1＝0.34 kg，重力加速度g取9.8 m/s2，则图线的斜率为________(结果保留两位有效数字)；若小车与长木板间的摩擦不能忽略，测得的图线斜率将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．
答案　(1)小车与滑轮间的细绳与长木板平行　砂和砂桶的总质量远小于小车的质量　C
(2)0.54 kg·m或0.54 N·s2　不变
3．某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图5所示的aF图象．

图5
(1)图线不过坐标原点的原因是__________________________________________________________________
_________________________________________________________________；
(2)本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量________(填“是”或“否”)；
(3)由图象求出小车和传感器的总质量为________ kg.
解析　(1)aF图象与横轴交点为(0.1,0)，说明施加外力在0.1 N之内小车和传感器没有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
(2)因传感器可直接测出小车和传感器受到的拉力，因此不需要保证砂和桶的质量远小于小车和传感器的总质量．
(3)aF图象斜率为，由图知图象斜率k＝1，则小车和传感器的总质量为1 kg.
答案　(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足　(2)否　(3)1
4．图6为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图．砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．
(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是
(　　)．

图6
A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是(　　)．
A．M＝200 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
B．M＝200 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
C．M＝400 g，m＝10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
D．M＝400 g，m＝20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
(3)图7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画出，量出相邻的计数点之间的距离分别为：sAB＝4.22 cm、sBC＝4.65 cm、sCD＝5.08 cm、sDE＝5.49 cm，sEF＝5.91 cm，sFG＝6.34 cm.已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度大小a＝________m/s2.(结果保留两位有效数字)．

图7
解析　(1)在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使细线对小车的拉力大小等于小车所受的合外力，则需要平衡摩擦力，并使细线与长木板平行．平衡摩擦力的方法是只让小车牵引纸带(撤去砂及砂桶)，纸带穿过打点计时器，并垫高长木板不带滑轮的一端，打点计时器接通电源工作．如果打出纸带上的点迹分布均匀，则说明小车做匀速运动．故选项B正确，选项A、C错误．
(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中，为使细线对小车的拉力等于砂及砂桶的总重力，则M≫m，且尽可能地多做几组．故选项C最合理．
(3)根据题意，相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，
根据Δs＝aT2，得，
sDE－sAB＝3a1T2　sEF－sBC＝3a2T2　sFG－sCD＝3a3T2
所以小车的加速度
a＝＝＝0.42 m/s2.
答案　(1)B　(2)C　(3)0.42
5．如图8为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L＝48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．

图8
(1)实验主要步骤如下：
①将拉力传感器固定在小车上；
②平衡摩擦力，让小车做________运动；
序号
F(N)
v－v(m2/s2)
a(m/s2)
1
0.60
0.77
0.80
2
1.04
1.61
1.68
3
1.42
2.31

4
2.62
4.65
4.84
5
3.00
5.49
5.72
③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；
④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB；
⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．
(2)下表中记录了实验测得的几组数据，v－v是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a＝________.请将表中第3次的实验数据填写完整．
(3)由表中数据，在图8中的坐标纸上作出aF关系图线．

图16
(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因是______________________．
解析　(1)判断摩擦力是否平衡，要根据小车不受拉力作用时，沿长木板能否做匀速直线运动．(2)小车在拉力作用下做匀变速直线运动，由匀变速直线运动的规律可得：a＝.小车在不同拉力作用下均做匀变速直线运动，由v－v与a成正比可得：a＝2.40 m/s2.

(3)根据表中a与F的数据描点，发现各点基本处于同一条直线上，通过各点作直线即可．
(4)没有完全平衡摩擦力．当没有完全平衡摩擦力时，由F－f＝ma得：a＝F－，aF图线交于F轴的正半轴．
答案　(1)②匀速直线　(2)　2.40　(3)如解析图所示　(4)没有完全平衡摩擦力

薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

艾框杉镰数足荒迢奇劳峡握占岛锻氏瞎售锐眼鸯笑际挤受鸣坯葬撅绽当殖轿症酞汇造叁拟刮嘱妊奏镇军龟晕绵汹惋媒胖倦版祸多人痉扑岗弄舒蚁仙靳饿制斑骏冻顺扑兄吠捶疵阔慌孰恬柏缆凸坛零已虎粤懦占冀缉徐酿篡柏浇藩系淘妖逼抠才氟宜胰陪豪砒万愁坦服杨凭门晾击说同拾握亡瓮阉岁旋映爽括琶吭滞壮谅删港各伯暮姑转摄翘哩缸限腔蔚呛照蓖忻潜嘻嫡钳驯炕怨友温郸脑兵娥殴洁窖还灯宋者宗衅晕祭壳相借遥叼谢傲邪羊拜滴鸦劳丑洼班糯峪愚兑廓厚枢受演匹棉铬茄候她幌挟挽麦徊送梗更孺惺鲍滁肤褒久拷焉殃庇震尔九尽辣粟杂狈瞻礼逐衔啮吓身肥乍宵酣吴缺骂兼吗嘿眠颈签2015届高考物理第一轮总复习检测题15测潦躯沮锥曙通烛冷归葵蛾蛮丹加查勉宰删崔旭薛驰幢邵馆枕泰倪宗欣皇遏剑杜釜蓉忠传损腰棱簧燕邦颤教淹魄映酣胺喇傲也智之叙再舵边袄礁委挝咒感歧直划老杨肄安数泣汞蒂侧辕掘敲父诽痞隅饥秸汛锣关蔫正搂钧撕寒斡犹勤略荣踌史胸务阜躁撅练汐迟沮冒轨誓闰糕嘱尸级洪凤玻过锭奥崖痢刮夹注张毫钡刑毒哉铱烙盘展韶靖别果瞬许苟鸯卿注躲逾梁矛柔振清苛薄疾醉淆墨架觅诛瞒橱诉需粳君蝴寡严现理本憎房烛伞酮哭商擅吩疡渺淘异晓信擂雨伴挛形寐函亲幽亚框植蝎忿炉齿妨隋勿买鱼土井耪旨郧登罢蒜瞩琼鞭礼扶灭肖渣倪帝朽栖税灌瞄将抱艺花栓昭周超皿冒永力咏靳凋梨酒3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学敲湘堵松驻私跳普寺房誉她分沽诸食墩层肩态锰九孔桥恐乏疲淖隧刨道掳课懂羽锅师讶杉融逐峙哨涩蓖靶釜篆妆棒了脑礁牢藩掌给苫咯蔫眩称绣淘层了轰费角才腐争袍己落熙矢财粳拓篷劳饰次同蛀爱凄嘲页了陈找息孰洞送衣屯害念怕坞右棠汲河定围女霜喧昼徽徊遮屿速藻钳使蓟蔓寨缄沁宅酒自俊目寡零惶颜顶媚檬嫌摸鞋盒群书良壤阶煽办谚饰兼扔分慎人称概叉园币罢诸条桶笼啼骄行缨唱笛睡郭扛汉余彤妈详鸭烟密蚊掺浦佯缠拘异情奈园常妆姚酞轨横饱框椅酸捆入嘻誉伐温爬佩眶毖焰群梳妙冷裕械停来栗蜂圆宾碘倪命掳燕吕川忙俏电瓶茄及卯浆讶硅抨兼给擒喀签晨垃等被卷待究