2018届高三物理(江苏)一轮复习练习：必考部分 第3章 实验3 重应用·实验专练

A 级 基础训练

1．关于“验证牛顿第二定律”实验中验证“作用力一定时，加速度与质量成反比”的实验过程，以下做法中正确的是( ) 【导学号：96622052】

A ．平衡摩擦力时，应将装沙的小桶用细绳通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，再接通电源

D ．可以利用天平测出沙桶和沙的质量m 和小车的质量M ，直接用公式a ＝mg M 求出加速度

B 平衡摩擦力时，使小车的重力沿斜面向下的分力与小车运动所受摩擦力平衡，所以不能将小桶系在小车上，A 错误；平衡摩擦力后，小车和板间的动摩擦因数μ＝tan α，与小车的质量无关，所以改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，B 正确；实验时，应先接通电源，待打点稳定后，再放开小车，

C 错误；

本实验是探究作用力一定时，加速度与质量成反比，不能直接用公式a ＝mg M 求加

速度，D 错误．

2．图实-3-7为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．

图实-

3-7 (1)平衡小车所受阻力的操作：取下________，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图

实-

3-8所示，则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹________为止．

图实-

3-8 (2)图实-3-9为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m 为小车上砝码的质量．设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．

图实-

3-9 【解析】 (1)平衡小车所受阻力时，需要将砝码取下；题图纸带反映了小车在做加速运动，即垫木垫高了，应减小木板的倾角，直到纸带打出的点迹均匀为止．

(2)当小车上的砝码为零时，小车加速度为a 0＝1b ，设小车的质量为M ，则小

车受到的拉力为F ＝Ma 0＝M b ；图中直线的函数关系式为1a ＝km ＋b ，根据牛顿第

二定律F ＝(m ＋M )a ，可解得：M ＝b k ，F ＝1k .

【答案】 (1)砝码 减小 间隔相等(均匀) (2)1k b k

3．(2015·全国卷Ⅱ)某同学用图实-

3-10(a)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(b)所示，图中标出了五个连续点之间的距离．【导学号：96622053】

(a)

(b)

图实-

3-10 (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________．(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

【解析】 (1)物块沿斜面下滑做匀加速运动，根据纸带可得连

续两段距离之差为0.13 cm ，由a ＝Δx T 2得a ＝0.13×10－2(0.02)2m/s 2＝3.25

m/s 2，其中C 点速度v ＝x BD t BD ＝(3.65＋3.52)×10－22×0.02

m/s ≈1.79 m/s. (2)对物块进行受力分析如图，则物块所受合外力为F 合＝mg sin θ－μmg cos θ，

即a ＝g sin θ－μg cos θ得μ＝g sin θ－a

g cos θ，所以还需测量的物理量是斜面的倾角θ.

【答案】 (1)3.25 1.79 (2)C

B 级 能力提升

4．(2014·全国卷Ⅰ)某同学利用图实-

3-11(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a 与钩码的质量m 的对应关系图，如图(b)所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：【导学号：96622054】

(a)

(b)

图实-3-11

(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成____________(填“线性”或“非线性”)关系．

(2)由图(b)可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是_________________.

(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_________________________________________，钩码的质量应满足的条件是___________________________________．

【解析】这是探究牛顿第二定律的实验，即(2)是探究小车加速度与钩码质量的关系，所以该实验必须平衡摩擦力，并且要保证钩码的质量远小于小车的质量．

(1)由图象可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．

(2)a-m图线不经过原点，在m轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力．

(3)本实验直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量．

【答案】(1)非线性(2)存在摩擦力

(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量

5．(2016·全国丙卷)某物理课外小组利用图实 3 12(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系．图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码．本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010 kg.实验步骤如下：

图实 3 12(a)

(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑．

(2)将n(依次取n＝1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余N—n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行．释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图像，经数据处理后可得到相应的加速度a.

(3)对应于不同的n的a值见下表．n＝2时的s-t图像如图实 3 12(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表．

(4)a-n图像．从图像可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比．

图实 3 12(b)

图实 3 12(c)

(5)利用a-n图像求得小车(空载)的质量为________kg(保留2位有效数字，重力加速度g取9.8 m·s－2)．

(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_______．(填入正确选项前的标号)

A．a-n图线不再是直线

B．a-n图线仍是直线，但该直线不过原点

C．a-n图线仍是直线，但该直线的斜率变大

【解析】(3)根据题图(b)可知，当t＝2.00 s时，位移s＝0.78 m，由s＝1

2at2，

得加速度a＝2s

t2＝0.39 m/s2.

(4)图像如图所示．

(5)小车空载时，n＝5，加速度为a＝1.00 m/s2.由牛顿第二定律得nm0g＝(m ＋nm0)a，代入数据得m＝0.44 kg.

(6)若保持木板水平，则小车运动中受到摩擦力的作用，n的数值相同的情况下，加速度a变小，直线的斜率变小。绳的拉力等于摩擦力时，小车才开始运动，图像不过原点，选项B正确．

【答案】(3)0.39(4)如图所示(5)0.44(6)B

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