第3章 实验4　验证牛顿第二定律-2022高考物理【创新思维】一轮总复习课时作业（人教版）

1．(2021·山西大同学情调研)某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。 原理是利用牛顿第二定律计算小车加速度的理论值，通过纸带分析得到的实验测量值，比较两者的大小是否相等，从而验证牛顿第二定律。 (1)在平衡小车与桌面之间摩擦力后的实验过程中打出了一条纸带如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速度的实验测量值a测＝ m/s2。(结果保留两位有效数字) (2)如果用天平测得小车和车内钩码的总质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m，则小车加速度的理论值a理＝ (当地的重力加速度为g)。 (3)对于该实验下列做法正确的是(填字母代号) 。 A．在调节木板倾斜度，平衡小车受到的滑动摩擦力时，将砝码和砝码盘通过定滑轮拴小车上 B．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 C．小车和车内钩码的总质量要远大于砝码和砝码盘的总质量 D．通过增减小车上的钩码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 E．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 解析：(1)相邻计数点之间还有4个点，说明相邻的两个计数点时间间隔为0.1 s，运用做匀变速直线运动的公式Δx＝at2，得a测＝ m/s2＝0.15 m/s2。＝ (2)设绳子拉力为T，根据牛顿第二定律，对于砝码和砝码盘mg－T＝ma理，对于小车和车内钩码T＝Ma理，联立得a理＝。 (3)在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不能将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上，故A错误；调节滑轮的高度时，应使牵引小车的细绳与长木板保持平行，故B正确；利用牛顿第二定律计算小车加速度的理论值，不需要使小车和车内钩码的总质量远大于砝码和砝码盘的总质量，故C错误；通过增减小车上的钩码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故D正确；实验时，应先接通电源，再释放小车，故E错误。 答案：(1)0.15(或0.16)　(2)　(3)BD 2．(2021·黑龙江哈尔滨六中测试)如图1所示，某同学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置，装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上，木板上有一个滑块，滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动。 (1)实验得到一条如图2所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可知，滑块运动的加速度大小是 m/s2。(计算结果保留两位有效数字) (2)读出弹簧测力计的示数F，处理纸带，得到滑块运动的加速度a；改变钩码个数，重复实验。以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线，如图3所示。已知滑块和动滑轮的总质量为m，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦，则滑块和木板之间的动摩擦因数μ＝ 。 解析：(1)加速度 a＝ m/s2≈2.4 m/s2。＝ (2)滑块受到的拉力T为弹簧测力计示数的两倍，即T＝2F，滑块受到的摩擦力f＝μmg，由牛顿第二定律可得T－f＝ma，解得力F与加速度a的函数关系式F＝。，解得μ＝，由图象所给信息可得，图象截距b＝a＋ 答案：(1)2.4　(2) 3．(2021·吉林长春模拟)某同学用如图所示装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”。 (1)下列实验相关操作正确的是 。 A．平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上 B．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器 C．小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源 (2)将沙和沙桶的总重力mg近似地当成小车所受的拉力F，会给实验带来系统误差。设小车所受拉力的真实值为F真，为了使系统误差＜ 。＜5%，小车总质量是M，则M与m应当满足的条件是 (3)在完成实验操作后，用图象法处理数据，得到小车的加速度倒数与小车的质量M的关系图象正确的是 。 解析：(1)平衡摩擦力时，应不挂沙桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，选项A错误；平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，选项B正确；小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源后释放小车，选项C错误。 (2)在本实验中认为细线的拉力F等于沙和沙桶的总重力mg，由此造成的误差是系统误差，对小车，根据牛顿第二定律得a＝＜0.05。＜5%，解得，且，对整体，根据牛顿第二定律得a＝ (3)由牛顿第二定律可知a＝，故C正确。M＋＝，则 答案：(1)B　(2)0.05　(3)C $