2024年高考物理力学实验专题逐个击破专题02 利用牛顿第二定律做其他实验

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（二）测重物的质量
（三）测“当地”的重力加速度
（四）综合型实验-----同时测量两个不同类型的物理量
（一）测木板的摩擦因素
1．现要测量滑块与木板之间的动摩擦因数，实验装置如图a所示．表面粗糙的木板端固定在水平桌面上，另一端抬起一定高度构成斜面；木板上有一滑块，其后端与穿过打点计时器的纸带相连；打点计时器固定在木板上，连接频率为50Hz的交流电源．接通电源后，从静止释放滑块，滑块带动纸带打出一系列的点迹．
(1)图b给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6是实验中选取的计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，2、3和5、6计数点的距离如图b所示．由图中数据求出滑块的加速度a=___________m/s2(结果保留三位有效数字)．
(2)已知木板两端的高度差为h、木板的水平投影长度为x、重力加速度为g，则滑块与木板间的动摩擦因数的表达式μ=___________．
2．物理小组在一次探究实验中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与过打点计时器的纸带相连，另一端通过细线跨过定滑轮与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列点，重力加速度大小为g。
（1）图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点之间还有4个点（图中未标出），计数点之间的距离如图乙所示，根据图中数据计算加速度大小a=________m/s2（结果保留两位有效数字）。
（2）①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有________。（填入所选物理量前的字母）
A．木板的长度l
B．木板的质量m1
C．滑块的质量m2
D．托盘和砝码的总质量m3
E．滑块运动的时间t
②测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是____________。
（3）滑块与木板之间的动摩擦因数μ=________（用所测物理量和重力加速度g的字母表示），与真实值相比，测量出的动摩擦因数________（填“偏大”或“偏小”）。
3．某同学设计了一个如图甲所示的装置来测定滑块与木板间的动摩擦因数,其中A为滑块,B和C处是钩码,不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦．实验中该同学保持在B和C处钩码总个数不变的条件下,改变C处钩码个数,测出C处不同个数钩码的总质量m及对应加速度a,然后通过对实验数据的分析求出滑块与木板间的动摩擦因数．
(1)该同学手中有电火花计时器、纸带、10个质量均为100克的钩码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线,为了完成本实验,得到所要测量的物理量,还需要________．
A．秒表 B．毫米刻度尺 C．天平 D．弹簧测力计
(2)在实验数据处理中,该同学以C处钩码的总质量m为横轴,以加速度a为纵轴,绘制了如图乙所示的实验图线,可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=________．(g取10m/s2)
4．甲、乙同学均设计了测动摩擦因数的实验，已知重力加速度为g。
（1）甲同学设计的实验装置如图甲所示，其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板，B为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计，连接弹簧的细绳水平，实验时用力向左拉动A，当C的示数稳定后（B仍在A上），读出其示数F，则该设计能测出________（填“A与B”或“A与地面”）之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝_______。
（2）乙同学的设计如图乙所示，他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示细绳上的拉力，长木板固定在水平面上，物块与滑轮间的细绳水平，实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t；在坐标系中作出F－的图线如图丙所示，图线的斜率为k，纵轴截距为b，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应该测出的物理量为________（填所测物理量及符号），根据所测物理量及图线信息，可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝________。
（二）测重物的质量
5．某同学用下列器材粗测两个沙袋的质量（质量不等）．
A．轻质光滑定滑轮
B．总质量为500g的钩码一盒(10个)
C．米尺
D．秒表
E．铁架台 F．细线具体步骤如下：
(1)如图安装实验装置，两侧沙袋的质量分别为 m1、 m2;
(2)从钩码盒中取出质量为△m的钩码放在沙袋m1中，剩余钩码都放在m2中，将系统由静止释放；
(3)用米尺测出m1下降的高度h，用秒表测出m1下降的时间t ，沙袋运动的加速度大小为a=____；
(4)改变砝码的质量△m ，重复步骤(2)和(3)，得到多组△m及a的数据，作出“a-△m”图线；
(5)若求得图线的斜率 k = 4.0m/kg•s2，截距为b = 2.0m/ s2，沙袋的质量m1 =____kg , m2 =___kg．（重力加速度g取10m/ s2，结果保留2位有效数字）
6．用图示装置测量一块铁片的质量m。在定滑轮左侧挂上n块质量均为m的铁片，右侧挂一重锤，重锤下端贴有一遮光片，铁架台上安装有光电门。已知重锤和遮光片的总质量为M（M为已知量）。调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的挡光时间t0；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为t1、t2…，计算出t02、t12…．
（1）挡光时间为t0时，重锤的加速度为a0。从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为ti，重锤的加速度为ai。则 =_____。（结果用t0和ti表示）
（2）作出﹣i的图线是一条直线，直线的斜率为k，则一块铁片的质量m=_____。
（3）若每次实验时受到的阻力大小恒定，则由于阻力的影响，会使得测量结果_____(填写“偏大”、“偏小”、“无影响”）
（三）测“当地”的重力加速度
7．某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g．细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤．实验操作如下：
①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H；
②在重锤1上加上质量为m的小钩码；
③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止．释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；
④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t．
请回答下列问题
(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的______（选填“偶然”或“系统”）误差．
(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了______（填字母代号）．
A．使H测得更准确
B．使重锤1下落的时间长一些
C．使系统的总质量近似等于2M
D．使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差．现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做?_______.
(4)使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为m0．用实验中测量的量和已知量表示g，得g=______.
（四）综合型实验-----同时测量两个不同类型的物理量
8．如图甲所示为阿特武德机的示意图，它是早期测量重力加速度的器械，由英国数学家和物理学家阿特武德于1784年制成。他将质量同为M（已知量）的重物用绳连接后，放在光滑的轻质滑轮上，处于静止状态。再在一个重物上附加一质量为m的小重物，这时，由于小重物的重力而使系统做初速度为零的缓慢加速运动并测出加速度，完成一次实验后，换用不同质量的小重物，重复实验，测出不同m时系统的加速度。
(1)若选定如图甲左侧物块从静止开始下落的过程进行测量，则需要测量的物理量有______
A．小重物的质量m
B．绳子的长度
C．重物下落的距离及下落这段距离所用的时间
(2)经过多次重复实验，得到多组a、m数据，作出—图像，如图乙所示，已知该图像斜率为k，纵轴截距为b，则可求出当地的重力加速度g=______，并可求出重物质量M=______。
9．某物理兴趣小组在一次探究活动中，想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数。实验装置如图所示，一端装有定滑轮的表面粗糙的长木板固定在水平实验台上，木板上有一滑块；滑块左端与穿过打点计时器限位孔的纸带相连，右端固定一个小动滑轮；钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的水平轻绳相连。
（1）实验步骤如下：
①按照上述装置图安装好实验器材，并调整好实验器材，再将打点计时器连接到___________（选填“直流电源”或“交流电源”）上；
②等打点计时器稳定工作后释放钩码，让滑块在长木板上做匀加速直线运动，读出弹簧测力计的示数；
③处理纸带，得到滑块运动的加速度；
④改变钩码个数，重复实验；
⑤以弹簧测力计的示数为纵轴，加速度为横轴，作出图象。
（2）为了减小实验误差，下列步骤或条件中，必要的选项是___________。
A．调整木板水平
B．钩码的质量要远小于滑块的质量
C．弹簧测力计在使用前要校零
D．调整好滑轮的高度，让细线水平
（3）该小组同学作出的图象如图所示，该直线的斜率为、纵轴截距为，则滑块的质量___________；滑块和长木板之间的动摩擦因数___________。（已知重力加速度为g）。