2020年高考物理备考：专题练习卷---实验：验证牛顿运动定律(原卷版)

1 2020年高考物理备考：专题练习卷---实验:验证牛顿运动定律

1．某同学用如图甲所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz ，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图乙所示，图中标出了五个连续点之间的距离．

(1)物块下滑时的加速度a ＝________ m/s 2，打C 点时物块的速度v ＝________ m/s.

(2)已知重力加速度大小为g ，为求出动摩擦因数，还必须测量的物理量是________(选填正确答案标号)．

A ．物块的质量

B ．斜面的高度

C ．斜面的倾角

2．(2019·石家庄模拟)某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：

(1)通过实验得到如图乙所示的a －F 图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角__________(选填“偏大”或“偏小”)．

(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________

砝码和盘

的总重力(填“大于”“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足__________的条件．

(3)该同学得到如图丙所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．Δx＝x DG－x AD＝________ cm.由此可算出小车的加速度a＝________ m/s2(结果保留两位有效数字)．

3.(2019·绍兴期中)如图所示，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＝________．

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4.在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车

中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的

纸带上由打点计时器打出的点计算出.

(1)当M与m的大小关系满足________时，才可以认为细线对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.

(2)在保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的a-F关系分别如图中甲、乙所示(a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力).

其原因分别是：

甲图：____________________________________________________________；

乙图：_____________________________________________________________.

5.某同学利用如图甲所示的装置“探究小车的加速度与所受合外力的关系”，具体实验步骤如

下：

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甲

乙

A.按照图示安装好实验装置，挂上沙桶(含少量沙子).

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等.

C.取下细绳和沙桶，测量沙子和桶的质量m，并记下.

D.保持长木板的倾角不变，不挂沙桶，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时显示的时间.

E.重新挂上细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重复B～D步骤.

(1)若沙桶和沙子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则步骤D中小车加速下滑时所受合力大小为________．(忽略空气阻力)

(2)用游标卡尺测得遮光片宽度(如图乙所示)d＝________ mm.

(3)若遮光片的宽度为d，光电门甲、乙之间的距离为l，显示的时间分别为t1、t2，则小车的加速度a＝________.

(4)有关本实验的说法正确的是________.

A.沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量

B.小车的质量必须远远小于沙桶和沙子的总质量

C.平衡摩擦力时要取下细绳和沙桶

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D.平衡摩擦力时不能取下细绳和沙桶

6.（2019·新疆自治区新疆兵团第二师华山中学模拟）某同学利用图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系。实验中打点计时器电源的频率为50 Hz。

（1）实验过程中，某同学发现操作有误，当砝码盘及砝码下降一段时间后，赶紧用手托住砝码盘，小车继续拖着纸带在木板上运动，但没有到达滑轮处。打出的纸带如图乙所示，从纸带上点迹分析，该同学在实验操作中发现的问题可能是___。

（2）图乙中，相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s。则计数点3对应的速度大小是___，小车减速运动过程中加速度的大小是___。（结果保留两位有效数字）

（3）该实验中，改变拉力或小车质量后，在实际操作过程中，对小车所放的位置、接通电源与放开小车的先后顺序及小车运动的控制等描述，你认为正确的是___。

A．小车应尽量远离打点计时器，先放开小车后接通电源，在小车到达滑轮前按住小车B．小车应尽量靠近打点计时器，先接通电源后放开小车，让小车一直到与滑轮相撞为止C．小车应尽量靠近打点计时器，先接通电源后放开小车，在小车到达滑轮前按住小车D．小车应尽量放在打点计时器与滑轮的中间，先接通电源后放开小车，在小车到达滑轮前按住小车

7.(2019·河北衡水中学高三二调)如图甲(侧视图只画了一个小车)所示的实验装置可以用来验证“牛顿第二定律”，两个相同的小车放在光滑水平桌面上，右端各系一条细绳，跨过定滑轮各挂一个小盘，增减盘中的砝码可改变小车受到的合外力，增减车上的砝码可改变小车的质量。两车左端各系一条细线用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上，使小车静止(如图乙)。拾起黑板擦两车同时运动，在两车尚未碰到滑轮前，迅速按下黑板擦，两车立刻停止，测出两车位移的大小。

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(1)该实验中，盘和盘中砝码的总质量应________(填“远大于”“远小于”“等于”)小车的总质量。

(2)图丙为某同学在验证“合外力不变，加速度与质量成反比”时的实验记录，已测得小车1的总质量M 1＝100 g ，小车2的总质量M 2＝200 g 。由图可读出小车1的位移x 1＝5.00 cm ，

小车2的位移x 2＝________ cm ，可以算出a 1a 2

＝________(结果保留三位有效数字)；在实验误差允许的范围内，a 1a 2________(填“大于”“小于”“等于”)M 2M 1

。 8．(2019·江苏泰州高三上学期期末)(1)如图甲所示是“测量木块与长木板之间的动摩擦因数”实验装置图，图中一端带有定滑轮的长木板水平固定。图乙为木块在水平木板上带动纸带运动时打点计时器打出的一条纸带，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，打点计时器的电源为50 Hz 的交流电，则木块的加速度大小为________ m/s 2；(结果保留两位有效数字)

(2)若测得木块的质量为M ，砝码盘和砝码的总质量为m ，木块的加速度为a ，重力加速度为g ，则木块与长木板间的动摩擦因数μ＝__________(用题中所给字母表示)；

(3)如果滑轮略向下倾斜，使细线没有完全调节水平，由此测得的μ值________(填“偏大”或“偏小”)。

9．(2019·山东临沂十九中高三上学期第六次调研)

如图甲是实验室测定水平面和小物块之间

动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定。带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行，最终停在C点，P为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g。

(1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________ cm；

(2)实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有________；

A．小物块质量m

B．遮光条通过光电门的时间t

C．光电门到C点的距离s

D．小物块释放点的高度h

(3)为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据(2)测量的物理量，建立图丙所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是________。

10.在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带上由打点计时器打出的点计算出：

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8 (1)当M 与m 的大小关系满足__________时，才可以认为细线对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．

(2)一组同学在保持盘及盘中的砝码质量一定的情况下，探究加速度与小车质量的关系，以下做法正确的是________．

A ．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细线绕过定滑轮系在小车上

B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C ．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源

D ．小车运动的加速度可用天平测出m 和M ，直接用公式a ＝mg M

求出 (3)在保持小车及车中的砝码质量M 一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的a －F 关系分别如图中甲、乙所示(a 是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力)．

其原因分别是：

甲图：________________________________________________________________________； 乙图：________________________________________________________________________.

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