2020年高考物理復(fù)習(xí) 知能演練提升：第三章 實驗四 1．關(guān)于“驗證牛頓第二定律”實驗中驗證“作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比”的實驗過程，以下做法中正確的是(　　) A．平衡摩擦力時，應(yīng)將裝沙的小桶用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上 B．每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力 C．實驗時，先放開小車，再接通電源 D．可以利用天平測出沙桶和沙質(zhì)量m和小車質(zhì)量M，直接用公式a＝求出加速度 解析：平衡摩擦力時，使小車的重力沿斜面向下的分力與小車運動所受摩擦力平衡，所以不能將小桶系在小車上，A錯。平衡摩擦力后，小車和板間的動摩擦因數(shù)μ＝tanα，與小車的質(zhì)量無關(guān)，所以改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，B正確。實驗時，應(yīng)先接通電源，待打點穩(wěn)定后，放開小車，C錯誤。本實驗是探究作用力一定時，加速度與質(zhì)量成反比，不能直接用公式a＝求加速度，D錯誤。 答案：B 2．如圖實－4－9所示，在探究牛頓運動定律的演示實驗中，若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時間兩車的位移分別為x1、x2，則在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，有(　　) A．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時，x1＝2x2 圖實－4－9 B．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時，x2＝2x1 C．當(dāng)m1＝2m2、F1＝F2時，x1＝2x2 D．當(dāng)m1＝2m2、F1＝F2時，x2＝2x1 解析：當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時，由F＝ma可知，a1＝2a2，再由x＝at2可得：x1＝2x2，故A正確，B錯誤；當(dāng)m1＝2m2、F1＝F2時，a1＝a2，再由x＝at2可得：x1＝x2，故C錯誤，D正確。 答案：AD 3．在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時，由于沒有注意始終滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量(M?m)的條件，結(jié)果得到的圖像應(yīng)是圖實－4－10中的(　　) 圖實－4－10 解析：在本實驗中繩中的張力F＝，則小車的加速度a＝＝，在探究加速度跟小車質(zhì)量M的關(guān)系時，保持m不變，若橫軸為1/(M＋m)，則a－1/(M＋m)圖像應(yīng)是過原點的直線，當(dāng)滿足M?m時，m可以忽略不計，a≈，a－1/M圖像還可以滿足圖像是過原點的直線；當(dāng)小車的質(zhì)量較小、不滿足M?m時，圖像便發(fā)生向下彎曲。故選D。 答案：D 4．如圖實－4－11甲所示為“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置。 圖實－4－11 (1)在實驗過程中，打出了一條紙帶如圖實－4－11乙所示，計時器打點的時間間隔為0.02 s，從比較清晰的點起，每兩測量點間還有4個點未畫出，量出相鄰測量點之間的距離如圖實－4－11乙所示，該小車的加速度大小a＝________ m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 (2)根據(jù)實驗收集的數(shù)據(jù)作出的a－F圖線如圖實－4－12所示。請寫出一條對提高本實驗結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議________。 解析：(1)由題意得，t＝5×0.02 s＝0.1 s，根據(jù)Δx＝at2得，a＝ ＝ m/s2＝0.16 m/s2 圖實－4－12 (2)由a－F圖像與橫軸有交點，可知在實驗前沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 答案：(1)0.16(0.15也算對)　(2)實驗前要先充分平衡摩擦力 5．某同學(xué)為驗證牛頓第二定律中“力與加速度”的關(guān)系，采用光電門系統(tǒng)來代替位移和時間測量工具，實驗裝置如圖實－4－13所示。光滑導(dǎo)軌水平放置，細(xì)線繞過可轉(zhuǎn)動的圓形光柵連接小車與重物(重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量)，擋板可以在小車到達(dá)的時候使小車停下并粘住。光電門在每次有紅外線通過光柵時會記下1次信號，如圖所示，圓形光柵每轉(zhuǎn)過1圈將會記下10次信號。不計一切摩擦，每次都將小車由靜止釋放，在小車停止后，記下重物質(zhì)量m、信號次數(shù)n、小車運動時間t。 圖實－4－13 (1)小車經(jīng)過的位移s與光電門記下的信號次數(shù)n的關(guān)系應(yīng)是________。 A．s∝n　　　　　　　　　 B．s∝ C．s∝n2 D．s∝ (2)若實驗后得到了下表所示的數(shù)據(jù)，試分析，運動時間t3應(yīng)約為__________________。 重物質(zhì)量m 信號次數(shù)n 運動時間t/(s) m0 40 2.00 2m0 60 1.73 3m0 70 t3 解析：(1)小車經(jīng)過的位移大小等于相同時間里圓形光柵轉(zhuǎn)動通過的弧長，設(shè)相鄰兩光柵間的距離為L，由關(guān)系可得：，A正確。 (2)重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可近似認(rèn)為細(xì)線拉力F等于重物重量，設(shè)小車質(zhì)量為M，可得：F＝mg，s＝at2，F(xiàn)＝Ma，s＝nL 聯(lián)立可得：t2∝，由表格數(shù)據(jù)可得t3應(yīng)約為1.53 s(或 s)。 答案：(1)A　(2)1.53 s(或 s) 6．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如圖實－4－14所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實驗。其中G1、G2為兩個光電門，它們與數(shù)字計時器相連，當(dāng)滑行器通過G1、G2光電門時，光束被遮擋的時間Δt1、Δt2都可以被測量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為D，光電門間距離為x，牽引砝碼的質(zhì)量為m?；卮鹣铝袉栴}： 圖實－4－14 (1)實驗開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？ 答：___________________________________________________________________。 (2)若取M＝0.4 kg，改變m的值，進(jìn)行多次實驗，以下m的取值不合適的一個是____________。 A．m1＝5 g　　　　　　　　 B．m2＝15 g C．m3＝40 g D．m4＝400 g (3)在此實驗中，需要測得每一個牽引力對應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為________________________________________________________________________。 (用Δt1、Δt2、D、s表示) 解析：(1)如果氣墊導(dǎo)軌水平，則不掛砝碼時，M應(yīng)能在任意位置靜止不動，或推動M后能使M勻速運動。 (2)應(yīng)滿足M?m，故m4＝400 g不合適。 (3)由v1＝，v2＝，v22－v12＝2ax 可得：a＝。 答案：(1)取下牽引砝碼，M放在任意位置都不動；或取下牽引砝碼，輕推滑行器M，數(shù)字計時器記錄每一個光電門的光束被擋的時間Δt都相等 (2)D (3)a＝