2016年高考物理预测试题及参考答案：验证牛顿运动定律
1. 甲、乙同学根据实验数据画出的小车a图象为下图中的直线Ⅰ 、Ⅱ,明显超出了误差范围,下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,其中可能正确的是( )
A. 实验前甲同学没有平衡摩擦力
B. 甲同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了
C. 实验前乙同学没有平衡摩擦力
D. 乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了
2. (2012·潮州)甲、乙、丙、丁四位同学做“验证牛顿第二定律”的实验,设小车质量和车上砝码质量之和为M,沙及沙桶的总质量为m,分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图线,其中图甲、乙、丙是aF图线,图丁是a图线,则以下说法中正确的是( )
A. 丙和丁较好地把握了实验条件M≫m
B. 甲和乙则没有把握好实验条件M≫m
C. 甲同学长木板的倾角太小,而乙同学长木板倾角太大
D. 甲、乙、丙三同学中,丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作
3. 做验证牛顿第二定律的实验中,由于没有考虑沙桶的质量,结果图象应该是( )
4. 某同学做了如下力学实验:一质量为m的物体放在水平面上,物体受到向右的水平拉力F 作用后运动,设水平向右为加速度a的正方向,如图甲所示,现测得物体的加速度a与拉力F 之间的关系如图乙所示,由图乙知,F与a的关系式为 ,物体的质量m= ,物体与水平面间的动摩擦因数μ= ,横轴上的截距表示 ,纵轴上的截距表示 .
5. (2013·梅州一中)在探究“加速度与力、质量的关系”实验中:
(1) 某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装如图甲所示.请你指出该装置中的错误或不妥之处:
(2) 要使沙桶和沙的重力近似等于小车所受的拉力,则小车的质量M 沙桶和沙的质量.为减少实验误差,需平衡摩擦力,其操作步骤为:
(3) 在实验中,打点计时器使用的交变电流的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图乙所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带有最小分度为1 mm 的刻度尺,零刻度线跟“0”计数点对齐.
乙
由图可以读出1和5两个计数点跟0点的距离d1、d5,它们分别为 cm、 cm;打计数点“2”时小车的瞬时速度为 m/s,小车运动的加速度大小为 m/s2.(后两空结果保留两位有效数字)
6. (2012·惠州改编)如图甲所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
甲
乙
(1) 在该实验中必须采用控制变量法,应保持 不变,用钩码所受的重力作为小车所受外力,用DIS测小车的加速度.
(2) 改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF关系图线(如图乙所示).
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是 .
②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是( )
A. 小车与轨道之间存在摩擦
B. 导轨保持了水平状态
C. 所挂钩码的总质量太大
D. 所用小车的质量太大
7. (2012·广铁一中)实验室给同学们提供了如下实验器材:滑轮小车、小木块、长木板、秒表、砝码、弹簧测力计、直尺,要求同学们用它们来粗略验证牛顿第二定律.
(1) 实验中因涉及的物理量较多,须采用控制变量的方法来完成该实验,即:先保持 不变,验证物体 越小,加速度越大;再保持 不变,验证物体 越大,加速度越大.
(2) 某同学的做法是:将长木板的一端放在小木块上构成一斜面,用小木块改变斜面的倾角,保持滑轮小车的质量不变,让小车沿不同倾角的斜面由顶端无初速释放,用秒表记录小车滑到底端的时间.试回答下列问题:
①改变斜面倾角的目的是 .
②用秒表记录小车下滑相同距离(从斜面顶端到底端)所花的时间,而不是记录下滑相同时间所对应的下滑距离,这样做的好处是 .
(3) 如果要较准确地验证牛顿第二定律,则需利用打点计时器来记录滑轮小车的运动情况.某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7个计数点(图中每相邻两个记数点间还有四个打点计时器打下的点未画出),打点计时器接的是50 Hz 的低压交流电源.他将一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和记数点O对齐.
线段 OA … … … 数据(cm) … … … …
①数据的记录表中最后两栏他未完成,请你帮他完成.
②由以上数据计算出物体通过E点时的速度vE= m/s,物体的加速度a= m/s2.(取两位有效数字)
8. (原创题)某实验小组利用拉力传感器和打点计时器验证牛顿运动定律,实验装置如图甲.他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力F的大小;小车后面固定-打点计时器,通过拴在小车上的纸带,可测量小车匀加速运动的速度与加速度.
(1) 若交变电流的频率为50 Hz,则根据图乙所打纸带记录,小车此次运动经B点时的速度 vB= m/s,小车的加速度a= m/s2.
(2) 由于小车所受阻力f的大小难以测量,为了尽量减小实验的误差,需尽可能降低小车所受阻力f的影响,以下采取的措施中必须的是 .
A. 适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车恰能拖着纸带匀速下滑
B. 钩码质量m远小于小车的质量M
C. 定滑轮的轮轴要尽量光滑
D. 适当增大钩码的质量m
参考答案：
1. BC 2. CD 3. D
4. F-Ff=ma 5 kg 0.4 最大静摩擦力 F为零时的加速度
5. (1) 用干电池 小车没有靠近打点计时器 没平衡摩擦力
(2) 远大于 不挂沙桶,将木板倾斜一定角度,接通电源,让打点计时器工作,用力轻推小车,给小车一初速度,当打点计时器在纸带上打出的点迹间隔相等时,即平衡了摩擦力
(3)1.20 12.00 0.21 0.60
6. (1) 小车的总质量
(2) ①在质量不变的条件下,加速度与外力成正比 ②C
7. (1) 合外力 质量 质量 所受合外力
(2) ①改变小车所受的合外力 ②记录更准确(或:更容易记录、记录误差会更小、时间更容易记录、方便记录、方便计时、位置很难记录等类似答案均可)
(3) ①
表一
线段 OA … … … OE OF 数据(cm) … … … … 7.00 9.40 表二
线段OA………DEEF 数据(cm) … … … … 2.25 2.40
②0.23 0.42(0.38~0.46均可以)
8. (1) 0.40 1.46 (2) AD