1、1 2020 届一轮复习人教版 验证牛顿运动定律 课时作业 基 础 训 练 1 某 同 学 做 “探 究 加 速 度 与 力 的 关 系 ”的 实 验 ， 实 验 的 探 究 对 象是铝块 (质量小于砂桶的质量 )，在静止释放轻绳前，装置如图甲所 示： (1) 该 同 学 在 实 验 操 作 中 有 两 处 明 显 错 误 ， 分 别 是 和 (2)纠错后开始实验：保持铝块的质量 m 不变，通过在砂桶中添加砂来改变对 铝块的拉力； 每次释放轻绳， 由力传感器可测得拉力的大小 F ，由纸带上打出的点 可算出对应加速度的大小 a； 已知重力加 速度为 g.该同学根据多组实验数据画出如图乙 所示的一
2、条过坐标原 点的直线，他标注纵轴为加速度 a， 但忘记标注横轴，你认为横轴代表的 物理量是 (用所给的字母表示 ) (3) 若 把 力 传 感 器 装 在 右 侧 轻 绳 上 ， 则 实 验 的 误 差 会 更 (填“大”或“小” ) (4)本装置还可用来做 的实验 (只填一个 ) 答案： 见解析 解析： (1)该同学在实验操作中有两处明显错误， 2 分别是： 打点计时器错接在直流电源上； 要进行打点的纸带留得太短 (2)铝块受重力 mg 和拉力 F ，所以铝块的合力 F 合 F mg， 所以横轴代 表的物理量是 F mg. (3)由于滑轮的摩擦，若把力传感器装在右侧轻绳上，则实验的 误差会更
3、大 (4)本装置还可用来做探究动能定理 (或验证机械能守恒定律或探 究加速度与质 量的关系 )的实验 2某课外活动小组设计了如图甲所示的实验来测量小物块与斜 面间的动摩擦因数 如图甲所示， 位移传感器与电脑相连后固定于倾角为 30 的斜面底端，已知位移传 感器可以测量小物块与传感器的间 距 x 并通过数据线输入电脑，现用小锤打击置于斜面顶端的小物块， 使之沿斜面下滑，以 x 为纵轴，以时间 t 为横轴，得到如图乙所示的 x-t 图象 (1)小物块的加速度大小为 (2)为了计算得到小物块与斜面间的动摩擦因数，是否需要测量 小物块的质量 (填“需 要”或“不需要” )， 小物块与斜面间 的动摩擦因
4、数为 (已知重力加速度取 g 10 m/s2) 3 2 2 (3)理论上，乙图的中应填入的数据为 答案： (1)2.5 m/s2 (2)不需要 3 (3)20 解析： (1)由图象可知， 连续相等时间位移差为定值， 均 为 10 cm， 由 x aT 2， 解 得 a 2.5 m/s ； (2)由图象可知，小物块做减速运动， 由牛顿第二定律 mcos mgsin ma， 化简得： a cos gsin ，故不需要测量质量，代入数据解得： 3 2 ；(3)由图象可知，初 速 度 v x 2 m/s， 小物块减速过程的位移 x v 0.8 m， 故 小 物 t 2a 块与传感器间距不变时间距大小为
5、 100 cm 80 cm 20 cm.故纵轴应 填入的数据是 20. 3 (2018云南十一校调研 )如图甲所示，力传感器 A 与计算机相 连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在水平桌面上， 测力端通过轻质细绳与一滑块相连， 调节传感器高度使细绳水平， 滑块放在较长 的小车上， 滑块的质量 m 1.5 kg， 小车的质量为 M 1.65 kg. 一根轻质细绳跨过光滑的轻质滑轮，其一端连接小车，另一端系 一只空砂桶，调节滑轮使桌面上部细绳水平，整个装置处于静止状 态 现 打 开 传 感 器 ， 同 时 缓 慢 向 砂 桶 里 倒 入 砂 ， 当 小 车 刚 好 开 始 运 动 时 ，
6、 立 即 停 止 倒 砂 若 力 传 感 器 采 集 的 F-t 图象如图乙所示，重力加速 度 取 g 10 m/s2， 则 ： 2 4 (1)滑块与小车间的动摩擦因数 ； 若忽略小车与水平 桌面间的 摩擦，小车稳定运动时加速度大小 a m/s2. (2)若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水平，左端略低一 些，由此而引起的动摩擦因数 的测量结果 (填“偏大”或 “偏小” ) 答案： (1)0.2 0.25 (2)偏大 解析： (1)根据题图乙所示的图象可知，滑块所受的滑动摩擦力 为 Ff 3.0 N， 滑块与小车之间的正压力 FN mg 1.510 N 15 N由 Ff N，解得 0.2.根
7、据题图乙可知小车所受拉力等于砂桶 和砂的重力 mg3.5 N， 砂桶和砂的质量 m 0.35 kg.若忽略小车 与水平桌面间的摩擦，对小车和砂桶、砂整体，由牛顿第二定 律得 m g Ff (m M )a，解得小车稳定运动时加速度大小 a 0.25 m/s2.(2)若实验中传感器测力 端与滑块间的细绳不水平，左端略低一 些， 滑块与小车之间的正压力 FN 大于重力 mg， 由此而引起的动摩擦 因数 的测 量结果偏大 4. (2018 湖 北 荆 门 一 模 )某研究学习小组用如图甲所示的装置探 5 究加速度与合力的关系 装置中的铝箱下端连接纸带， 砂桶中可放置砂子以 改变铝箱所受的外力大小， 铝
8、箱向上运动的加速度 a 可由打点 计时器和纸带测出现保持铝箱 总质量 m 不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验，得到多组 a、F 值 (F 为力传感器的示数，等于悬挂滑轮绳子的拉力 )， 不计 滑轮的重力 (1)某同学根据实验数据画出了如图乙所示的 a-F 关系图象，则 由该图象可得铝 箱总质量 m kg， 重力加速度 g m/s2(结果保留两位有效 数字 ) (2)当砂桶和砂的总质量较大导致 a 较大时，图线 (填选 项 前的字母 ) A偏向纵轴 C斜率逐渐减小 B 偏 向 横 轴 D斜率不变 答案： (1)0.25 9.8 (2)D 解析： (1)对铝箱分析，有 FT mg ma，
9、对滑轮 有 F 2FT， 6 联立可得 a 1 F g， 2m 1 可知图线的斜率 k 9.8 kg 1， 解 得 m 0.25 kg， 纵 轴 截 距 2m 4.9 g 9.8 m/s2， 解 得 g 9.8 m/s2. (2)图线的斜率 k 1 保持不变，为定值，可知当砂桶和砂的总 2m 质量较大时，图线的斜率不变，故选 D. 能力提升 5. (2018 甘肃酒泉一模 )物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数， 实验装 置如图甲所示， 一表面粗糙的木板固定在水平桌面上， 一端装有定滑轮； 木板上 有一滑块， 其一端与打点计时器的纸带相连， 另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连
10、接 打点 计 时器使用的交流电源的频率为 50 Hz.开始实验时， 在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动， 在纸带上打出一系列小点 7 (1)图乙给出的是实验中该同学得到的一条较为理想的纸带，从 8 T2 清晰的 A 点开始， 每隔 4 个点取一计数点 (中间 4 个点没画出 )，分别 记为 B、 C、 D、 E、 F 、 G， 由此纸带可得到此次实验滑块的加速度a m/s2.(结果保留两位有效数 字 ) (2)为测量动摩擦因数， 下列物理量中还应测量的有 入所选物理量前的字母 ) (填 A 木板的长度 l B木板的质量 m1 C 滑块的质量 m2 D 托盘和砝码的总质量 m3 E 滑块
11、运动的时间 t (3)滑块与木板间的动摩擦因数 (用所测物理量的字 母表示，重力加速度为 g)， 与真实值相比，测得的动摩擦因数 (填“偏大”或“偏小” ) m3g m2 m3 a 答案： (1)0.48 (2)CD (3) m2g 偏大 解析： (1)根据 a x ，运用逐差法可得 6.71 7.21 7.70 5.29 5.76 6.25 a 2 10 2 m/s2 0.48 m/s2. 90.1 (2)以 系 统 为 研 究 对 象 ， 由 牛 顿 第 二 定 律 得 m3g f (m2 m3) a， 滑动摩擦力 f m 2g， m3g m2 m3 a 解 得 m2g . 9 要测量动摩
12、擦因数 ， 则需要测出：滑块的质量 m2、托盘和砝 码的总 质量 m3， 故 C 、 D 正确 10 (3)由 (2)可知， 动摩擦因数的表达式为 m3g m2m 3 a m2g ， 由 于 存在限位孔与纸带的摩擦等，因此导致测得的动摩擦因数偏大 6 (2018江西八校联考 )为了探究质量一定时加速度与力的关系， 一同学设计了如图所示的实验装 置 其中 M 为带滑轮的小车的质量， m 为砂和砂桶的质量 (滑轮质 量不计 ) (1)实验时，一定要进行的操作是 A用天平测出砂和砂桶的质量 B将带滑轮的长木板右端垫高， 以平衡摩擦力 C 小 车 靠 近 打 点 计 时 器 ， 先 接 通 电 源 ，
13、 再 释 放 小 车 ， 打 出 一 条 纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D. 改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带 E. 为减小误差， 实验中一定要保证砂和砂桶的质量 m 远小于小 车的 质量 M (2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带 (两计数点间还有两个点没有 画出 )，已知打点计时器采用的是频率为 50 Hz 的交流电， 根据纸带可求出小车的加速度为字) m/s2(结果保留两位有效数 11 (3)以弹簧测力计的示数 F 为横坐标，加速度为纵坐标，画出的 12 a-F 图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为 ，求得图线的斜率为 k， 则小车的质量为 1 2 A 2tan B.tan C k
14、 D.k 答案： (1)BCD (2)1.3 (3)D 解析： (1)由实验原理图可以看出，由弹簧测力计的示数可得到小车所受的合外力的大小， 故 不需要测砂和砂桶的质量， 也不需要保证砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M ， A、 E 错； 为保 证绳上拉力提供合外力，必须平衡摩擦力， B 对；小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放 小车，同时读出弹簧测力计的示数， C 对；为了多 测几组数据，需改变砂和砂桶的质量多 做几次实验， D 对 (2)由逐差法可得：小车的加速度 x34 x01 x45 x12 x56 x23 1 a a 1.3 m/s2. 9T2 ， 将 T 503 s 0.
15、06 s 代入可得 13 M(3)由题图结合牛顿第二定律，有 2F Ma ，得 a 2 F 2 2 则图象斜率 k M ， 得小车的质量 M k， 故 A、 B、 C 错，D 对 7 (2018 湖 南 长 沙 模 拟 )甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的 14 t2 实验已知重力加速度为 g. 甲 (1)甲同学所设计的实验装置如图甲所示其中 A 为一质量为 M 的长直木板， B 为木 板上放置的质量为 m 的物块， C 为物块右端连接的一轻质弹簧 测力计实验时用力将 A 从 B 的下方抽出，通过 C 的读数 F 1 即可测出动摩擦因数则该设计能测出 (填“ A 与 B”或“ A 与地面” )
16、之间的动摩擦因数，其表达式为 (2)乙同学的设计如图乙所示他在一端带有定滑轮的长木板上 固定有 A、 B 两个光电门， 与光 电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间， 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实验时，多次改变砂桶中砂的质量， 每次都让物块从靠近光 电门 A 处由静止开始运动，读出多组测力计示数 F 及对应的物块在两 光电门之间的运动时间 t.在坐标系中作出 F- 1 的图线如图丙所示，图线的斜率为 k， 与纵轴的截距为 b， 与横 轴的截距为 c.因乙同学不能测出小车质量， 故该同学还应该测出的物 理量为 根据该测量物理量及图线信息可知物
17、块与木板之间 的动摩擦因数表达式为 15 mg kg 乙 丙 答案： (1)A 与 B F 1 (2)光电门 A、 B 之间的距离 x 2xb 解析： (1)当 A 达到稳定状态时 B 处于静止状态，弹簧测力计的 读数 F 与 B 所受的滑动摩擦力 Ff 大小相等， B 对木板 A 的压力大小 等于 B 的重力 mg，由 F F得， Ff F 1 ，由从 C 上读取 F ， f N FN mg 1 则可求得 ， 为 A 与 B 之间的动摩擦因数 (2)小车由静止开始做匀加速运动，位移 x 1 2 at 2 2x t2 根据牛顿第二定律得 对 于 物 块 ， F 合 F mg ma 则 ： F 2mx t2 mg 则图线的斜率为： k 2mx，纵轴的截距为 b mg a 16 mgk 与 摩 擦 力 是 否 存 在 无 关 ， 小 车 与 长 木 板 间 的 动 摩 擦 因 数 ： b 2xb kg .
