2015届高三物理一轮总复习同步训练：第3章 牛顿运动定

第三章 牛顿运动定律

第1节 牛顿第一定律 牛顿第三定律

一、单项选择题

1.十六世纪末，伽利略用实验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元．在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是( )

A．四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快，这说明，物体受的力越大，速度就越大 B．一个运动的物体，如果不再受力了，它总会逐渐停下来，这说明，静止状态才是物体不受力时的“自然状态”

C．两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落得比较快 D．一个物体维持匀速直线运动，不需要力

2.关于作用力与反作用力，下列说法中正确的有( ) A．物体相互作用时，先有作用力，后有反作用力

B．作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，因而这二力平衡 C．作用力与反作用力可以是不同性质的力，例如，作用力是弹力，其反作用力可能是摩擦力

D．作用力和反作用力总是同时分别作用在相互作用的两个物体上

3.国际乒联将乒乓球比赛以前用的小球改为现在用的大球，对此，下列说法正确的是 ( )

A．球的质量大了，惯性大了，运动员的抽杀难度增大 B．球的质量大了，惯性小了，球的运动状态更容易改变 C．球的质量小了，惯性大了，球的速度更不容易变化 D．球的质量小了，惯性小了，球的速度变化得更大

4.如图(俯视图)所示，以速度v匀速行驶的列车车厢内有一水平桌面，桌面上的A处有一小球．若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动．则由此可判断列车 ( )

A．减速行驶，向南转弯 B．减速行驶，向北转弯 C．加速行驶，向南转弯 D．加速行驶，向北转弯

5.用计算机辅助实验系统(DIS)做验证牛顿第三定律的实验，如图所示是把两个测力探头的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的结果．观察分析两个力传感器的相互作用随着时间变化的曲线，以下结论错误的是 ( )

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A．作用力与反作用力同时产生 B．作用力与反作用力作用在同一物体上 C．作用力与反作用力大小相等 D．作用力与反作用力方向相反

6.如图为伽利略的“理想实验”示意图，两个斜面对接，让小球从其中一个固定的斜面滚下，又滚上另一个倾角可以改变的斜面，斜面的倾角逐渐减小直至为零．这个实验的目的是为了说明( )

A．如果没有摩擦，小球将运动到与释放时相同的高度 B．如果没有摩擦，小球运动时机械能守恒 C．维持物体做匀速直线运动并不需要力 D．如果物体不受到力，就不会运动

7.一个榔头敲在一块玻璃上把玻璃打碎了．对这一现象，下列说法正确的是( ) A．榔头敲玻璃的力大于玻璃对榔头的作用力，所以玻璃才碎裂

B．榔头受到的力大于玻璃受到的力，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂

C．榔头和玻璃之间的作用力应该是等大的，只是由于榔头能够承受比玻璃更大的力才没有碎裂

D．因为不清楚玻璃和榔头的其他受力情况，所以无法判断它们之间的相互作用力的大小

8.下列关于惯性的说法中正确的是( ) A．物体只有静止或匀速直线运动时才有惯性

B．汽车速度越大刹车后越难停下来，表明速度越大惯性越大 C．宇宙飞船中的物体处于完全失重状态，所以没有惯性 D．乒乓球可以被快速抽杀，是因为乒乓球的惯性小

9.做匀速直线运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡，如图所示，当小车突然停止运动时，气泡相对于瓶子将 ( )

A．向前运动 B．向后运动

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C．无相对运动 D．无法判断

10.(2013·一中模拟)一只封闭的小箱子，自重为G，内有一只重为G0的小蜜蜂，箱子放在水平地面上，则关于箱子对地面的压力的说法正确的是( )

A．若小蜜蜂在箱子内水平匀速飞行，箱子对地面的压力等于G B．若小蜜蜂在箱子内竖直向上匀速飞行，箱子对地面的压力大于G＋G0 C．若小蜜蜂在箱子内竖直向下匀速飞行，箱子对地面的压力小于G＋G0 D．若小蜜蜂在箱子内倾斜向上匀速飞行，箱子对地面的压力等于G＋G0

11.(2013·长沙六校联考)我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功发射第九颗北斗导航卫星，这是北斗导航系统组网的第四颗倾斜地球同步轨道卫星．关于这次卫星与火箭上天的情形叙述正确的是 ( )

A．火箭尾部向外喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向前的推力

B．火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力

C．火箭飞出大气层后，由于没有了空气，火箭虽然向后喷气，但也无法获得前进的动力

D．卫星进入预定轨道之后，与地球之间不存在相互作用

12.双人滑冰比赛表演刚开始时两人静止不动，随着优美的音乐响起在相互猛推一下之后他们分别向相反方向运动．假定两人与冰面间的动摩擦因数相同．已知甲在冰面上滑行的距离比乙远，这是由于( )

A．在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力 B．在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间 C．在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度 D．在刚分开时，甲的加速度小于乙的加速度

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第2节 牛顿第二定律

一、单项选择题

1.(2012·安徽卷)如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一竖直向下的恒力F，则( )

A．物块可能匀速下滑

B．物块仍以加速度a匀加速下滑 C．物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D．物块将以小于a的加速度匀加速下滑

2.图为某同学自制的加速度计．构造如下：一根轻质细杆的下端固定一个小球，杆的上端与光滑水平轴相连接．杆可在竖直平面内左右摆动．硬质面板紧靠杆摆动的平面放置，并标有刻度线．其中，刻度线c位于经过O的竖直线上．刻度线b在bO连线上．∠bOc＝30°.刻度线d在dO连线上．∠cOd＝45°.使用时，若约定加速度计的右侧为汽车前进的方向，速度v＝10 m/s，g取9.8 m/s2，汽车前进时 ( )

A．若细杆稳定地指示在b处，则汽车加速度为4.9 m/s2 B．若细杆稳定地指示在d处，则0.5 s内汽车速度减小了4.9 m/s C．若细杆稳定地指示在b处，则0.5 s内汽车速度增大了4.9 m/s D．若细杆稳定地指示在c处，则5 s内汽车前进了100 m

3.如图所示，将质量为m＝0.1 kg的物体用两个完全一样的竖直弹簧固定在升降机内，当升降机以4 m/s2的加速度加速向上运动时，上面弹簧对物体的拉力为0.4 N；当升降机以8 m/s2的加速度加速向上运动时，上面弹簧的拉力为 ( )

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A．0.6 N B．0.8 N C．1.0 N D．1.2 N

4.如图所示，两个质量分别为m1＝2 kg、m2＝3 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧测力计连接，两个大小分别为F1＝30 N，F2＝20 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则( )

A．弹簧测力计的示数是10 N B．弹簧测力计的示数是50 N

C．在突然撤去F2的瞬间，弹簧测力计的示数不变 D．在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度不变

5.(2013·马鞍山调研)如图所示，A、B两小球分别连在弹簧两端，B端用细线固定在倾角为30°光滑斜面上，若不计弹簧质量，在线被剪断瞬间，A、B两球的加速度分别为( )

ggA．都等于 B.和0

22MA＋MBgMA＋MBg

C.·和0 D．0和·

MB2MB2

6.(2012·海南卷)根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是( ) A．物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比 B．物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度 C．物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比

D．当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比

7.(2012·江苏卷)将一只皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比．下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象，可能正确的是( )

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二、多项选择题

8.(2013·浙江卷)如图所示，总质量为460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为0.5 m/s2，当热气球上升到180 m时，以5 m/s的速度向上匀速运动．若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g＝10 m/s2.关于热气球，下列说法正确的是( )

A．所受浮力大小为4830 N

B．加速上升过程中所受空气阻力保持不变 C．从地面开始上升10 s后的速度大小为5 m/s D．以5 m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230 N 三、非选择题

9.质量m＝10 kg的物体，在F＝40 N的水平向左的力的作用下，沿水平桌面从静止开始运动．物体运动时受到的滑动摩擦力Ff＝30 N．在开始运动后的第5 s末撤去水平力F，求物体从开始运动到最后停止总共发生的位移大小．(保留三位有效数字)

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10.一质量m＝0.5 kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为30°足够长的斜面，某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v－t图．求：(g取10 m/s2)

(1)滑块冲上斜面过程中加速度的大小； (2)滑块与斜面间的动摩擦因数；

(3)判断滑块最后能否返回斜面底端？若能返回，求出返回斜面底端时的动能；若不能返回，求出滑块停在什么位置．

11.原地起跳时，先屈腿下蹲，然后突然蹬地，从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速)，加速过程中重心上升的距离为“加速距离”．离地后重心继续上升，在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”．某同学身高1.8 m，质量80 kg，在某一次运动会上，他参加跳高比赛时“加速距离”为0.5 m，起跳后身体横着越过(背越式)2.15 m高的横杆，试估算人的起跳速度v和起跳过程中地面对人的平均作用力．(g取10 m/s2)

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第3节 牛顿运动定律的应用

一、单项选择题

1.如图，A为电磁铁，C为胶木秤盘，A和C(包括支架)的总质量为M，B为铁块、质量为m，整个装置用轻绳悬挂在O点，在电磁铁通电，铁块被吸引加速上升的过程中，轻绳上拉力F的大小为( )

A．F＝mg B．Mg(M＋m)g

2.(上海高考卷)如图，在水平面上的箱子内，带异种电荷的小球a、b用绝缘细线分别系于上、下两边，处于静止状态．地面受到的压力为FN，球b所受细线的拉力为F.剪断连接球b的细线后，在球b上升过程中地面受到的压力( )

A．小于FN B．等于FN C．等于FN＋F D．大于FN＋F

3.如图所示，在托盘测力计的托盘内固定一个倾角为30°的光滑斜面，现将一个重为4 N的物块放在斜面上，让它自由下滑，那么测力计因4 N物体的存在而增加的读数是( )

A．4 N B．23 N C．0 N D．3 N

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4.(2013·长沙模拟)如图所示，不计绳的质量以及绳与滑轮的摩擦，物体A的质量为M，水平面光滑．当在绳的B端挂一质量为m的物体时，物体A的加速度为a1，当在绳的B端施以F＝mg的竖直向下的拉力作用时，A的加速度为a2，则a1与a2的大小关系是( )

A．a1＝a2 B．a1>a2 C．a1

5.(2012·江苏高考卷)如图所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升．夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是 ( )

2f?m＋M?A. M2f?m＋M?B. m

2f?m＋M?C.－(m＋M)g

M2f?m＋M?D.＋(m＋M)g

m

6.(2013·长郡中学模拟)五个质量相等的物体置于光滑的水平面上，如图所示，现向右施加大小为F、方向水平向右的恒力，则第2个物体对第3个物体的作用力等于( )

12A.F B.F 5534C. F D.F 55

7.放在粗糙水平面上的物块A、B用轻质弹簧测力计相连，如图所示，物块与水平面间的动摩擦因数均为μ，今对物块A施加一水平向左的恒力F，使A、B一起向左匀加速运动，设A、B的质量分别为m、M，则弹簧测力计的示数为 ( )

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MFMFA. B. mM＋m

F－μ?m＋M?gF－μ?m＋M?gC.M D.M

mm＋M二、多项选择题

8.如图所示，在升降机中挂一个弹簧，弹簧下面吊一个小球．当升降机静止时，弹簧伸长4 cm.当升降机运动时弹簧伸长2 cm，若弹簧质量不计，则升降机的运动情况可能是( )

A．以1 m/s2的加速度加速下降 B．以4.9 m/s2的加速度减速上升 C．以1 m/s2的加速度加速上升 D．以4.9 m/s2的加速度加速下降 三、非选择题

9.如图所示，A、B两个物体靠在一起放在光滑水平面上，它们的质量分别为mA＝3 kg，mB＝6 kg.今用水平力FA推A，用水平力FB拉B，FA和FB随时间变化的关系是FA＝9－2t(N)、FB＝3＋2t(N)．求：

(1)从t＝0到A、B脱离前，它们的加速度是多少？ (2)从t＝0到A、B脱离时，物体A的位移是多少？

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10.(2013·二中模拟)如图所示，质量M＝8 kg的小车放在水平光滑的平面上，在小车左端加一水平推力F＝8 N．当小车向右运动的速度达到1.5 m/s时，在小车前端轻轻地放上一个大小不计，质量为m＝2 kg的小物块，小物块与小车间的动摩擦因数μ＝0.2，小车足够长．求：

(1)放上小物块后，小物块及小车的加速度各为多大？ (2)经多长时间两者达到相同的速度？

(3)从小物块放在小车上开始，经过t＝1.5 s小物块通过的位移大小为多少？(取g＝10 m/s2)

11.(2012·北京高考卷)摩天大楼中一部直通高层的客运电梯，行程超过百米．电梯的简化模型如图a所示．考虑安全、舒适、省时等因素，电梯的加速度a是随时间t变化的．已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a－t图象如图b所示．电梯总质量m＝2.0×103 kg，忽略一切阻力，重力加速度g取10 m/s2.

图a 图b (1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；

(2)类比是一种常用的研究方法．对于直线运动．教科书中讲解了由v－t图象求位移的

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方法．请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图b所示a－t图象，求电梯在第1 s内的速度改变量Δv1和第2 s末的速率v2；

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第4节 实验：验证牛顿第二定律

1.在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车、一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线．为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是______；并分别写出所选器材的作用______．

① 学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码(或学生电源、电火花打点计时器、钩码、砝码) ；

② 学生电源为电磁打点计时器(电火花打点计时器)提供交流电源；电磁打点计时器(电火花打点计时器)记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到拉力的大小，还可用于测量小车质量 .

2.在探究小车的加速度a与小车质量M和小车受到的外力F的关系时．

(1)(多选)探究加速度和力的关系的实验数据描绘出的a－F图像如图所示，下列说法正确的是( )

A．三条倾斜的直线所对应的小车的质量相等 B．三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同 C．直线1所对应的小车的质量最大 D．直线3所对应的小车的质量最大

(2)(单选)由于没有始终满足小车的质量M远大于钩码的质量m的关系，结果得到的图像应是下图中的( )

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3.在探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验中，实验装置如图1所示．一质量为M＝0.14kg的木块放在水平长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在长木板边缘的滑轮与一重物相连，重物的质量为m＝0.01kg木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在长木板上向左做匀加速运动，图2给出了打点计时器在纸带上打出的一些点，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T＝0.10s，其中s1＝7.05cm、s2＝7.68cm、s3＝8.33cm、s4＝8.95cm、s5＝9.61cm、s6＝10.26cm，根据给出的以上数据求：(g＝9.8m/s2)

图1

图2

(1)木块的加速度a＝ 0.64 m/s2(结果保留两位有效数字)； (2)细线对木块的拉力T＝ 9.16×102 N；

－

(3)为了减少误差，你认为应采取什么措施？ ①实验前将长木板右端稍微垫高，直至木块在细线未挂上重物时能沿长木板匀速下滑；②木块的质量应远大于重物的质量 .

4.如图1，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据即时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移－时间(s－t)图像和速率－时间(v－t)图像．整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h.(取重力加速度g＝9.8m/s2，结果可保留两位有效数字)

图1

(1)现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v－t图线如图2(a)所示．从图线可得滑块A下滑时的加速度a＝ 6.0 m/s2，摩擦力对滑块A运动的影响 不明显，可忽略 .(填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”)

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图2

(2)将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的s－t图线如图2(b)所示．图线不对称是由于 滑动摩擦力 造成的，通过图线可求得滑板的倾角θ＝ arcsin0.55 (用反三角函数表示)，滑块与滑板间的动摩擦因数μ＝ 0.22(θ角在arcsin0.50～arcsin0.60范围都对) .

第三章 牛顿运动定律

第1节 牛顿第一定律 牛顿第三定律

1．D 2.D 3.A 4.A 5.B 6.C 7.C 8.D 9.B 10.D 11.A 12.C

第2节 牛顿第二定律

1．C 2.B 3.A 4.C 5.D 6.D 7.C 8.AD

9．解析：加速过程对物体运用牛顿第二定律得：F－Ff＝ma1 解得：a1＝1 m/s2

5 s末的速度：v＝a1t＝5 m/s 1

5 s内的位移：x1＝a1t2＝12.5 m

2减速过程由牛顿第二定律得：Ff＝ma2 解得：a2＝3 m/s2

v2

减速位移：x2＝＝4.2 m

2a2总位移：x＝x1＋x2＝16.7 m 10．解析：(1)滑块的加速度大小 Δv0－6a＝＝||m/s2＝12 m/s2.

Δt0.5

(2)物体在冲上斜面过程中mgsin θ＋μmgcos θ＝ma a－gsin30°μ＝ gcos30°12－10×0.5＝＝0.81.

310×

2

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(3)滑块速度减小到零时，重力的分力小于最大静摩擦力，不能再下滑． v2620x＝＝ m＝1.5 m滑块停在距底端1.5 m处． 2a2×1211．解析：把跳高分为起跳过程和腾空过程两个阶段．

第一阶段重心变化d＝0.5 m. 第二阶段重心上升高度

h1.8

Δh＝H－＝(2.15－) m＝1.25 m．腾空过程运动示意图如图甲所示，由竖直上拋运动

22规律可得v＝2gΔh＝5 m/s

起跳过程运动示意图如图乙，此过程可认为是匀加速运动，则v2＝2ad 得a＝25 m/s2，对人由牛顿第二定律可得F－mg＝ma，得F＝2 800 N.

第3节 牛顿运动定律的应用

1．D 2.D 3.D 4.C 5.A 6.C 7.B 8.BD 9．解析：(1)以A、B整体为研究对象 4

FA＋FB＝(mA＋mB)a，得a＝ m/s2.

3

(2)当A、B相互脱离时，FN＝0，则以A为研究对象有：FA＝mAa 125

解得：t＝2.5 s，所以x＝at2＝ m.

2610．解析：(1)小物块的加速度am＝μg＝2 m/s2 F－μmg

小车的加速度aM＝＝0.5 m/s2

M(2)由：amt＝v0＋aMt 得t＝1 s

1

(3)在开始1 s内小物块的位移：x1＝amt2＝1 m

2最大速度：v＝amt＝2 m/s

F

在接下来的0.5 s内小物块与小车相对静止，一起做匀加速运动且加速度：a＝＝M＋m0.8 m/s2

1

这0.5 s内的位移：x2＝vt＋at2＝1.1 m

2通过的总位移x＝x1＋x2＝2.1 m.

11．解析：(1)由牛顿第二定律，有F－mg＝ma

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由a－t图象可知，F1和F2对应的加速度分别是a1＝1.0 m/s2，a2＝－1.0 m/s2，则 F1＝m(g＋a1)＝2.0×103×(10＋1.0) N＝2.2×104 N F2＝m(g＋a2)＝2.0×103×(10－1.0) N＝1.8×104 N

(2)类比可得，所求速度变化量等于第1 s内a－t图线下的面积Δv1＝0.50 m/s 同理可得Δv2＝v2－v0＝1.5 m/s v0＝0，第2 s末的速率v2＝1.5 m/s

第4节 实验：验证牛顿第二定律

1．① ② ①学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码(或学生电源、电火花打点计时器、钩码、砝码) ②学生电源为电磁打点计时器(电火花打点计时器)提供交流电源；电磁打点计时器(电火花打点计时器)记录小车运动的位置和时间；钩码用以改变小车的质量；砝码用以改变小车受到拉力的大小，还可用于测量小车质量

2．(1)BD (2)D

解析：(1)a－F关系图线的斜率表示质量的倒数，三条图线的斜率不等，表明三条倾斜的直线所对应的小车的质量不同，直线1的斜率最大，对应的小车的质量最小，直线3对应的小车的质量最大，所以B、D正确．

11

(2)a－关系图线的斜率表示小车受到的力，当较小时，即M较大，可以认为小车的

MM质量远大于沙和桶的总质量，可认为细线的拉力等于沙和桶的总重力，而沙和桶的总重力一1

定，所以图线的斜率不变，图线是直线；当较大即M较小时，不再满足小车的质量远小

M1

于沙和桶的总质量，a－关系图线为向下弯曲的双曲线，其渐近线的方程为a＝g，故A、

MC错误，D正确；在没有始终满足小车的质量M远大于钩码的质量m的前提下研究a－F的关系，所画图线也应是一条向下弯曲的双曲线，其渐近线的方程为a＝g，故B错误．

3．(1)0.64 (2)9.16×102 (3)①实验前将长木板右端稍微垫高，直至木块在细线未挂

－

上重物时能沿长木板匀速下滑；②木块的质量应远大于重物的质量

解析：(1)由于题目给出的6组连续相等时间内的位移，为减小实验误差，故用逐差法?s4＋s5＋s6?－?s1＋s2＋s3?

处理实验数据，由a＝，得a＝0.64m/s2. 2?3T?

(2)对重物应用牛顿第二定律得mg－T＝ma，求得细线的拉力T＝9.16×102N.

－

(3)若对小车用牛顿第二定律，则小车所受的合力F＝Ma，解得T＝8.96×102N.误差较

－

大的原因之一是未满足木块的质量远大于重物的质量；原因之二是在实验前摩擦阻力没有被平衡或平衡得不彻底，所以应采取以下措施：①实验前将长木板右端稍微垫高，直至木块在细线未挂上重物时能沿长木板匀速下滑；②木块的质量应远大于重物的质量．

4．(1)6.0 不明显，可忽略 (2)滑动摩擦力 arcsin0.55 0.22(θ角在arcsin0.50～arcsin0.60范围都算对；μ在0.2～0.3都算对)

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