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    【原创】(新高考)2022届高三物理精准提升专练5 与牛顿运动定律有关的实验

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    这是一份【原创】(新高考)2022届高三物理精准提升专练5 与牛顿运动定律有关的实验,文件包含原创新高考2022届高三物理精准提升专练5与牛顿运动定律有关的实验学生版doc、原创新高考2022届高三物理精准提升专练5与牛顿运动定律有关的实验教师版doc等2份试卷配套教学资源,其中试卷共21页, 欢迎下载使用。
         1(2021·全国甲卷·22)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数,一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上,形成一倾角为α的斜面(已知sin α0.34cos α0.94),小铜块可在斜面上加速下滑,如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程,然后解析视频记录的图像,获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔T0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离sii12345),如下表所示。由表中数据可得,小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2,小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为___________。(结果均保留2位有效数字,重力加速度大小取9.80m/s22. (2021·湖南卷·13)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下:(1)用游标卡尺测量垫块厚度h,示数如图(b)所示,h___________cm(2)接通气泵,将滑块轻放在气垫导轨上,调节导轨至水平;(3)在右支点下放一垫块,改变气垫导轨的倾斜角度;(4)在气垫导轨合适位置释放滑块,记录垫块个数n和滑块对应的加速度a(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同),重复步骤(4),记录数据如下表:n123456a(m/s2)0.0870.1800.2600.0000.4250.519根据表中数据在图(c)上描点,绘制图线。如果表中缺少的第4组数据是正确的,其应该是___________(保留三位有效数字)。  1.如图甲所示,质量为m的滑块A放在气垫导轨上,B为位移传感器,它能将滑块A到传感器B的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的速率-时间(vt)图像。整个装置置于高度h可调节的斜面上,斜面长度为l(1)现给滑块A沿气垫导轨向上的初速度,其vt图线如图乙所示.从图线可得滑块A上滑时的加速度大小a________ m/s2(结果保留一位有效数字)(2)若用此装置来验证牛顿第二定律,通过改变______,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系;通过改变__________________,可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系(重力加速度g的值不变)2(2020·全国II·22)一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球AB,如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球B释放时的高度h00.590 m,下降一段距离后的高度h0.100 m;由h0下降至h所用的时间T0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a_______m/s2(保留3位有效数字)。从实验室提供的数据得知,小球AB的质量分别为100.0 g150.0 g,当地重力加速度大小为g9.80 m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a_______m/s2(保留3位有效数字)。可以看出,aa有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因:______________________3.如图(a),某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有:铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源,纸带等。回答下列问题:(1)铁块与木板间动摩擦因数μ          。(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)(2)某次实验时,调整木板与水平面的夹角θ30°。接通电源,开启打点计时器,释放铁块,铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带,如图(b)所示。图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出),重力加速度为9.8 m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为             (结果保留2位小数)4.某探究小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量的关系。首先平衡小车所受的摩擦力,保持砂和砂桶的质量一定。接通电源,释放小车。多次改变小车的质量,利用位移传感器测出对应的位移x并描绘xt图像。(1)图乙为小车质量M0.4 kg时位移传感器记录下描绘的xt图像。由图像可知,此时小车的加速度a________ m/s2(2)该小组根据数据作出了加速度a的倒数和小车质量M的图像(M)如图丙,图丙中图线没有过原点,小组讨论后认为图线确实不应该过原点。请用所学知识分析,图丙中c________,利用题中信息求出实验中砂和砂桶的质量m________ kg(结果均保留1位有效数字,当地重力加速度g10 m/s2)5.某探究学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,图中小车的质量用M表示,钩码的质量用m表示。要顺利完成该实验,则:(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力,应采取的措施是________________;要使细线的拉力约等于钩码的总重力,应满足的条件是________(2)某次打出的某一条纸带,ABCDEF为相邻的6个计数点,如图,相邻计数点间还有四个点未标出。利用图中给出的数据可求出小车的加速度a________ m/s2(保留2位小数)(3)某位同学经过测量、计算得到如下数据,请在图中作出小车加速度与所受合外力的关系图像。     (4)由图像可以看出,该实验存在着较大的误差,产生误差的主要原因是____________________6.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图所示的实验装置,其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)    (1)实验时,一定要进行的操作是____________A.用天平测出砂和砂桶的质量B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数D.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带E.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有 两个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为         m/s2(结果保留两位有效数字) (3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,画出的aF图像是一条直线,图线与横坐标的夹角为θ,求得图线的斜率为k,则带滑轮的小车的质量为         A2tan θ        B        Ck        D7.图甲所示为某实验小组测量AB两个箱子质量的装置图,其中D为铁架台,E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)F为光电门,C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)。此外该实验小组还准备了砝码一套(总质量m01 kg)和刻度尺等,请在以下实验步骤中按要求作答。(1)在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门之间的高度差h(2)取出质量为m的砝码放在A中,剩余砝码都放在B中,让A从位置O由静止开始下降。(3)记录下遮光条通过光电门的时间t,根据所测数据计算出A下落到F处的速率v______;下落过程中的加速度大小a______(4)改变m,重复(2)(3)步骤,得到多组ma的数据,作出______ (ama”)图像如图乙所示(图中横、纵坐标物理量的单位均采用国际制单位)(5)由图像可得,A的质量mA______kgB的质量mB______kg(保留两位有效数字,重力加速度大小g10 m/s2)
     1【答案】0.43   0.32【解析】根据逐差法有,对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有mgsin αμmgcos αma,代入数据解得μ≈0.32 2.【答案】 (1)1.02    (5)见解析图   0.342【解析】(1)垫块的厚度h1 cm2×0.1 mm1.02 cm(5) 绘制图线如图;根据,可知an成正比关系,则根据图像可知,斜率,解得a0.342 m/s2(6)   1【答案】(1)3   (2)滑块的质量及斜面的高度,且使mh不变 高度h【解析】(1)vt图像中斜率大小代表加速度大小,故a m/s23 m/s2(2)牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系。由于滑块下滑的力是由重力沿斜面向下的分力提供,所以要保证向下的分力不变,应该使mg·不变,所以应该改变滑块的质量及斜面的高度,且使mh不变。当质量一定时,通过改变力的大小可以探究加速度与合外力的关系,当斜面高度不同时,滑块受到的力不同,即可通过改变高度h,验证质量一定时,加速度与力成正比的关系。2【解析】由题意可知小球下降过程中做匀加速直线运动,故根据运动学公式有hh0aT2,代入数据解得a1.84 m/s2;根据牛顿第二定律可知对小球ATmAgmAa,对小球BmBgTmBa,带入已知数据解得a1.96 m/s2;在实验中绳和滑轮之间有摩擦会造成实际计算值偏小。【答案】1.84    1.96    滑轮的轴不光滑,绳和滑轮之间有摩擦(或滑轮有质量)3【答案】(1) (2)0.35【解析】(1)对铁块受力分析,由牛顿第二定律有mgsin θμmgcos θma,解得μ(2)两个相邻计数点之间的时间间隔T s0.10 s,由逐差法和ΔxaT2可得a≈1.97 m/s2,代入μ,解得μ≈0.354【答案】(1)2  (2)0.1 s2/m  0.1【解析】(1)释放后小车做初速度为零的匀加速直线运动,x(0.740.10) m0.64 mt(2.21.4) s0.8 s,由x at2,可得a2 m/s2(2)aM的关系反映小车与砂和砂桶的运动,即mgFmaFMaFF,得M,则c0.1 s2/m;由题图丙可求斜率1 s2·m1·kg1,则m0.1 kg5【答案】(1)平衡摩擦力 M>>m (2)0.50 (3)图像见解析 (4)木板倾角偏小(或平衡摩擦力不够)【解析】(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力,所以必须使小车的重力沿轨道的分力等于轨道对小车的摩擦力,所以做实验时必须平衡摩擦力。以钩码作为研究对像有mgFTma,以小车作为研究对像有FTMa,联立以上两式可得FT;要使绳子的拉力等于钩码的重力,即mg,故1,则有M>>m(2)根据ΔxaT2,可得x5x14aT2,所以有a m/s20.50 m/s2(3)图像如图所示。(4)由图像可知,当拉力约为0.05 N时,小车才有加速度,所以是平衡摩擦力不够,木板倾角过小。6【答案】(1)BCD    (2)1.3    (3)D【解析】(1)本题拉力可以由弹簧测力计测出,不需要用天平测出砂和砂桶的质量,也就不需要使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量,故A错误,E错误;弹簧测力计测出拉力表示小车受到的合外力,故需要将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力,故B正确;打点计时器运用时,都是先接通电源,待打点稳定后再释放纸带,该实验探究加速度与力和质量的关系,要记录弹簧测力计的示数,故C正确;改变砂和砂桶质量,即改变拉力的大小,打出几条纸带,研究加速度随F变化关系,故D正确。(2)由于两计数点间还有二个点没有画出,故相邻计数点的时间间隔为0.06 s,由ΔxaT2可得:m/s21.3 m/s2(3)aF图,图像的斜率表示小车质量的倒数,此题,弹簧测力计的示数FF,故小车的质量,故D正确。7【答案】(3)      (4) am   (5)3.0   1.0【解析】(3)由很短时间内的平均速度近似等于瞬时速度可知,;由匀变速直线运动的速度位移公式得,解得(4)由牛顿第二定律得,解得,所以应作出am的图像。(5)图像斜率为,截距为,联立解得mA3.0 kgmB1.0 kg           
     

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