2024届高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律实验四验证牛顿运动定律练习含答案

实验四　验证牛顿运动定律

知识巩固练

1.(2022年哈尔滨模拟)如图为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图.砝码和砝码盘的总质量为m，小车的质量为M.

(1)下列说法正确的是(　　)

A.每次小车都要从同一位置开始运动

B.挂上砝码盘，轻推小车，拖着纸带的小车匀速运动说明摩擦力已被平衡

C.调节定滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板表面保持平行

D.纸带与小车相连一端的点迹较疏

(2)如图是实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02 s，结合图中给出的数据(单位： cm)，求出小车运动加速度的大小为__________m/s2.(结果保留2位有效数字) 

(3)某同学想利用此装置测算小车与长木板之间的动摩擦因数μ.于是他让小车在细绳的牵引下水平运动，并通过纸带确定了小车的加速度a.则μ＝__________(用m、M、a及重力加速度g表示，小车与长木板之间的摩擦力可认为是滑动摩擦力) 

【答案】(1)C　(2)4.0　(3)

【解析】(1)小车的释放位置对该实验没有影响，不要求每次在同一位置，A错误；不挂砝码盘，轻推小车，拖着纸带的小车匀速运动说明摩擦力已被平衡，B错误；调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，C正确；小车做匀加速运动，纸带与小车相连端的点迹较密，D错误.

(2)计数点时间间隔T＝0.02 s×2＝0.04 s，

由逐差法求加速度

a＝×10－2m/s2＝4.0 m/s2.

(3)设细线的拉力大小为T，对砝码和砝码盘由牛顿第二定律得mg－T＝ma，对小车由牛顿第二定律得T－μMg＝Ma，解得μ＝.

2.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系，弹簧测力计固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距d.开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小.再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q处所用的时间t.

 (1)木块的加速度可以用d和t表示为a＝.

(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F的关系.下图中能表示该同学实验结果的是________. 

　　A　　　　B　　　　C　　　　D

(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________. 

A.可以改变滑动摩擦力的大小

B.可以更方便地获取更多组实验数据

C.可以更精确地测出摩擦力的大小

D.可以获得更大的加速度以提高实验精度

【答案】(1)　(2)C　(3)BC

综合提升练

3.某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交变电流的频率为50 Hz.实验步骤如下：

A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

C.挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；

D.改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度.

根据以上实验过程，回答以下问题：

(1)对于上述实验，下列说法正确的是__. 

A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等

B.实验过程中砝码盘处于超重状态

C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行

D.弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重力的一半

E.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量

(2)实验中打出的一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度约为________m/s2.(结果保留2位有效数字) 

 (3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验相符合的是________. 

　　A　　　　B　　　　C　　　　D

【答案】(1)C　(2)0.16　(3)A

4.(2022年荆州中学模拟)某研究性学习小组设计了如图甲所示的实验装置，用于“探究质量一定时，加速度a与物体所受合力F的关系”.某次实验中，测得两物块质量分别为m1、m2，传感器示数为F，打出的纸带如图乙所示，相邻计时点A、B、C、D、E间距依次为s1、s2、s3、s4，打点计时器打点频率为f，不计滑轮质量及摩擦.

(1)根据实验打出的纸带计算出纸带加速度a＝________(用题中物理量字母表示). 

(2)根据图甲所示的实验装置，两物体的质量必须满足m2________m1(填“＞”“＜”或“＝”). 

(3)实验时，关于实验研究对象的选取下列说法正确的一项是________. 

A.若以m1为研究对象，m1受到的合力大小应表示为m2g

B.若以m1为研究对象，m1受到的合力大小应表示为F－m1g

C.若以m2为研究对象，m2受到的合力大小应表示为m1g

D.若以m2为研究对象，m2受到的合力大小应表示为F－m1g

【答案】(1)　(2)＞　　(3)B

【解析】(1)由匀变速直线运动的判别式Δs＝aT2，结合逐差法可得a＝.

(2)实验时需保证m1向上加速运动从而能拖动纸带，则必须满足m2＞m1.

(3)对轻滑轮受力分析，有F＝2T，若以m1为研究对象，m1受到的合力应表示为F1＝T－m1g＝－m1g，A错误，B正确；若以m2为研究对象，m2受到的合力应表示为F2＝m2g－T＝m2g－，C、D错误.