高2021届高2018级高中物理大一轮复习资料三维设计课件教师用书第三章牛顿运动定律

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(3)该图线的初始段为直线,该段直线的斜率最接近的数值是________。 A.30 C.20

B.0.3 D.0.2

解析:(1)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的轻绳与木板平行。他这样做的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车所受的合力,故选C。

1(2)由题图乙可知,a-M图线不过原点O,在a轴上有正截距,可知原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大。

11

(3)根据a＝F·可知a-MM图线斜率等于F,则最接近的数值是F＝mg＝0.02×10 N＝0.2 N,故选D。

答案:(1)C (2)平衡摩擦力时长木板的倾角过大 (3)D

2.(2019·烟台高考诊断性测试)实验小组用图甲所示的装置既可以探究加速度与合力的关系,又可以测量当地的重力加速度。装置中的物块下端连接纸带,砂桶中可放置砂子以便改变物块所受到力的大小,物块向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出,现保持物块质量不变,逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验,得到多组a、F值(F为力传感器的示数,大小等于悬挂滑轮绳子的拉力),不计滑轮的重力。

(1)某同学根据实验数据画出了a-F关系图线如图乙所示,则由该图像可求得物块的质量m＝________kg,当地重力加速度g＝________m/s2(结果均保留两位有效数字)。

(2)改变砂桶和砂的总质量M使物块获得不同大小的加速度a,则实验得到的加速度a的值可能是________(选填选项前的字母)。

A.12.0 m/s2 C.6.5 m/s2

B.10.0 m/s2 D.8.2 m/s2

1

F2m

解析:(1)对物块分析可得:FT－mg＝ma,对滑轮应有:F＝2FT,联立以上方程可得a＝

110

－g,可得图线的斜率k＝＝,解得m＝0.2 kg,纵轴的截距－g＝－10,解得g＝10 m/s2。

2m4

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(2)由图像可知实验得到的加速度a的值应该大于0小于9 m/s2,符合条件只有C、D。 答案:(1)0.20 10 (2)CD

3.如图所示为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图,实验步骤如下: ①用天平测量物块和遮光条的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝0.950 cm；用米尺测量两光电门之间的距离s；

②调整轻滑轮,使细线水平；

③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光条经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a；

④多次重复步骤③,求a的平均值a；

⑤根据上述实验数据求出物块与水平桌面间动摩擦因数μ。

回答下列问题:

(1)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝________________。 (2)动摩擦因数μ可用M、m、a和重力加速度g表示为μ＝__________。

(3)如果滑轮略向下倾斜,使细线没有完全调节水平,由此测得的μ ________(填“偏大”或“偏小”)；这一误差属于____________(填“偶然误差”或“系统误差”)。

d

解析:(1)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知,物块通过光电门的速度vA＝,vB

ΔtA

vB2－vA21dd??2－?d?2?。 ＝,根据速度位移公式得a＝＝?ΔtB2s2s??ΔtB??ΔtA??

mg－μMg

(2)对物块和重物组成的系统研究,根据牛顿第二定律得a＝,解得动摩擦因数μ

M＋mmg－?M＋m?a＝。

Mg

(3)如果滑轮略向下倾斜,使细线没有完全调节水平,则滑块对接触面的正压力变大,测得的加速度偏小,根据动摩擦因数的表达式知,动摩擦因数测量值偏大,该误差属于系统误差。

mg－?M＋m?a1?d?2?d?2?

答案:(1)?－ (2) Mg2s??ΔtB??ΔtA??(3)偏大 系统误差

4.(2020·珠海模拟)某同学想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数。如图甲所示,表面粗糙、一端装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上；木板上有一滑块,滑块右端固定一个轻

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小动滑轮,钩码和拉力传感器通过绕在滑轮上的轻细绳相连,细绳与长木板平行,放开钩码,滑块在长木板上做匀加速直线运动(忽略滑轮的摩擦)。

(1)实验开始前打点计时器应接在________(填“交流电源”或“直流电源”)上,实验时应________(填“先”或“后”)接通电源,________(填“先”或“后”)释放滑块。

(2)如图乙为某次实验得到的纸带,s1、s2是纸带中两段相邻计数点间的距离,相邻计数点时间为T,由此可求得小车的加速度大小为________(用s1、s2、T表示)。

(3)改变钩码的个数,得到不同的拉力传感器示数F(N)和滑块加速度a(m/s2),重复实验。以F为纵轴,a为横轴,得到的图像是纵轴截距大小等于b倾角为θ的一条斜直线,如图丙所示,则滑块和轻小动滑轮的总质量为________；滑块和长木板之间的动摩擦因数μ＝______。(设重力加速度为g)

解析:(1)打点计时器应接交流电源；开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放滑块,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让钩码下落,再接通打点计时器的电源,由于钩码运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差。

s0－s1s2－s0

＋2

s2－s1T2TΔx

(2)根据加速度公式a＝2,设s1、s2的间距为s0,那么a＝＝。

T22T2(3)滑块受到的拉力T为拉力传感器示数的两倍,即:T＝2F 滑块受到的摩擦力为:f＝μMg 由牛顿第二定律可得:T－f＝Ma

MμMg

解得力F与加速度a的函数关系式为:F＝a＋

22μMg

由图像所给信息可得图像截距为:b＝ 2

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M

而图像斜率为k＝ 2

联立解得:M＝2k＝2tan θ(kg),μ＝

b

。 gtan θ

s2－s1

答案:(1)交流电源 先 后 (2)

2T2(3)2tan θ(kg)

b

gtan θ