2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)知能演練 實驗四 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 滬科版1. 在本實驗中, 以下說法正確的是()A. 平衡摩擦力時, 小桶應(yīng)用細線通過定滑輪系在小車上, 但小桶內(nèi)不能裝砂B. 實驗中應(yīng)始終保持小車和砝碼的總質(zhì)量遠遠大于砂和小桶的總質(zhì)量C. 實驗中如果用縱坐標表示加速度, 用橫坐標表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量, 描出相應(yīng)的點在一條直線上時, 即可證明加速度與質(zhì)量成反比D. 平衡摩擦力時, 小車后面的紙帶必須連好, 因為運動過程中紙帶也要受到阻力解析: 選BD.平衡摩擦力時, 不應(yīng)用小桶拉動小車做勻速運動, 讓小車帶著紙帶下滑來平衡摩擦力即可, A錯誤, D正確; 實驗中應(yīng)始終保持小車和砝碼的總質(zhì)量遠大于砂和小桶的總質(zhì)量, B正確; 由實驗畫的aM圖像是一條曲線, 難以判定它所對應(yīng)的函數(shù)式, 從而難以確定a與M的質(zhì)量關(guān)系, 所以在實驗中應(yīng)作a圖像而不是aM圖像來分析實驗結(jié)果, C錯誤. 2.圖339如圖339所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時甲、乙兩同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的aF圖像, 直線為甲同學(xué)畫出的, 直線為乙同學(xué)畫出的. 直線、在縱軸或橫軸上的截距較大, 明顯超出了誤差范圍, 下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋, 其中可能正確的是()A. 實驗前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力B. 甲同學(xué)在平衡摩擦力時, 把長木板的末端抬得過高了C. 實驗前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力D. 乙同學(xué)在平衡摩擦力時, 把長木板的末端抬得過高了解析: 選BC.直線在縱軸上有較大的截距, 說明在繩對小車的拉力F0(還沒有掛小盤)時, 小車就有了沿長木板向下的加速度, 說明平衡摩擦力時長木板傾角過大. 直線在橫軸上有較大的截距, 說明乙同學(xué)在實驗前沒有平衡摩擦力, 因此在繩對小車有了較大的拉力F以后, 小車的加速度仍然為零. 故選項B、C正確. 3.圖3310在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中, 用改變砂的質(zhì)量的辦法來改變對小車的作用力F; 用打點計時器測出小車的加速度a, 得出若干組數(shù)據(jù), 然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出如圖3310所示的aF圖像, 發(fā)現(xiàn)圖像既不過原點, 又不是直線, 原因是()A. 沒有平衡摩擦力, 且小車質(zhì)量較大B. 平衡摩擦力時, 所墊木板太高, 且砂和小桶的總質(zhì)量較大C. 平衡摩擦力時, 所墊木板太低, 且砂和小桶的總質(zhì)量較大D. 平衡摩擦力時, 所墊木板太高, 且小車的質(zhì)量較大解析: 選C.圖像交于F軸, 說明平衡摩擦力不足, 所墊木板太低, 當拉力較大時, 圖像斜率變小了, 因為此時小桶和砝碼的質(zhì)量不能遠遠大于小車和砝碼的總質(zhì)量, 選項C正確. 4. (xx高考浙江理綜卷)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時, 已提供了小車、一端附有定滑輪的長木板、紙帶、帶小盤的細線、刻度尺、天平、導(dǎo)線. 為了完成實驗, 還須從下圖中選取實驗器材, 其名稱是_, 并分別寫出所選器材的作用_.圖3311解析: 器材名稱: 學(xué)生電源、電磁打點計時器、鉤碼、砝碼或電火花計時器、鉤碼、砝碼. 器材作用: 學(xué)生電源為電磁打點計時器提供交流電壓; 電磁打點計時器(電火花計時器)記錄小車運動位置的時間; 砝碼用以改變小車的質(zhì)量; 鉤碼用以改變小車受到拉力的大小, 還可用于測量小車質(zhì)量. 答案: 見解析5. (xx南京模擬)某同學(xué)設(shè)計了一個探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m關(guān)系的實驗, 圖3312中(a)所示為實驗裝置簡圖. (交流電的頻率為50 Hz)圖3312(1)圖(b)所示為某次實驗得到的紙帶, 根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為_m/s2.(保留兩位有效數(shù)字)(2)保持砂和砂桶質(zhì)量不變, 改變小車質(zhì)量m, 分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下表: 實驗次數(shù)12345678小車加速度a/ms21.901.721.491.251.000.750.500.30小車質(zhì)量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60請在如圖3313所示的坐標紙中畫出a圖線, 并由圖線求出小車加速度a與質(zhì)量倒數(shù)之間的關(guān)系式是_. 圖3313解析: (1)由逐差法得a102 m/s23.2 m/s2.(2)如圖所示由圖知斜率k0.5, 即保持合外力F0.5 N, 所以a.答案: 見解析6. (1)如圖3314為某同學(xué)所安裝的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置, 在圖示狀態(tài)下開始做實驗. 該同學(xué)在裝置和操作中的主要錯誤有: _.(至少寫出兩處)圖3314(2)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中, 為了使小車受到合外力等于砂和砂桶的總重力, 通常采用如下兩個措施: a. 平衡摩擦力: 將長木板無滑輪的一端下面墊一小木塊, 反復(fù)移動木塊的位置, 直到小車在砂桶的拉動下帶動紙帶與小車一起做勻速直線運動. B. 調(diào)整砂的多少, 使砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量M.以上哪一個措施中有錯誤？有何重大錯誤？答: _.在改正了上述錯誤之后, 保持小車及砝碼的總質(zhì)量M不變, 反復(fù)改變砂的質(zhì)量, 并測得一系列數(shù)據(jù), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)小車受到的合外力(砂桶及砂的總重量)與加速度的比值略大于小車及砝碼的總質(zhì)量M.經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)滑輪非常光滑, 打點計時器工作正常, 且事先基本上平衡了摩擦力. 那么出現(xiàn)這種情況的主要原因是什么？答: _.解析: (1)主要錯誤有: 長木板右端未墊高以平衡摩擦力; 打點計時器用的是直流電源; 牽引小車的細線沒有與木板平行; 開始實驗時, 小車離打點計時器太遠. (2)a中平衡摩擦力時, 不應(yīng)用小桶拉動小車做勻速運動, 應(yīng)讓小車自身的重力沿斜面方向的分力來平衡摩擦力. 由于砂桶及砂向下加速, 處于失重狀態(tài), 拉小車的合外力F<mg, 而處理數(shù)據(jù)時又將F按等于mg處理. 因此, M<.答案: 見解析7. (xx合肥模擬)某實驗小組利用如圖3315所示的實驗裝置來探究當合外力一定時, 物體運動的加速度與其質(zhì)量之間的關(guān)系. 圖3315(1)由圖3315中刻度尺讀出兩個光電門中心之間的距離x24 cm, 由圖3316中游標卡尺測得遮光條的寬度d_cm.該實驗小組在做實驗時, 將滑塊從圖所示位置由靜止釋放, 由數(shù)字計時器可以讀出遮光條通過光電門1的時間t1, 遮光條通過光電門2的時間t2, 則滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達式v1_, 滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達式v2_, 則滑塊的加速度的表達式a_.(以上表達式均用字母表示)圖3316(2)在本次實驗中, 實驗小組通過改變滑塊質(zhì)量總共做了6組實驗, 得到如下表所示的實驗數(shù)據(jù). 通過分析表中數(shù)據(jù)后, 你得出的結(jié)論是_.m(g)a(m/s2)2502.023001.653501.334001.255001.008000.63(3)現(xiàn)需通過圖像進一步驗證你的結(jié)論, 請利用表格數(shù)據(jù), 在圖坐標系中描點作出相應(yīng)圖像. 圖3317解析: (1)由圖可知: d5 mm0.1 mm25.2 mm0.52 cm.遮光條的寬度很小, 遮光條通過光電門的時間很短, 這段時間內(nèi)的平均速度即為滑塊通過光電門的瞬時速度, 故v1, v2.滑塊由光電門1到光電門2做勻加速直線運動, 由vv2ax可得: a.(2)在合外力不變的情況下, 物體運動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比, 即當合外力一定時, 在誤差允許的范圍內(nèi), 物體質(zhì)量和加速度的乘積近似相等. (3)如圖所示. 答案: (1)0.52(2)、(3)見解析圖33188. (創(chuàng)新實驗探究)如圖3318所示為某同學(xué)探究加速度與力和質(zhì)量關(guān)系的實驗裝置, 兩個相同質(zhì)量的小車放在光滑水平板上, 前端各系一條細繩, 繩的一端跨過定滑輪各掛一個小盤, 盤中可放砝碼. 兩小車后端各系一條細繩, 一起被夾子夾著使小車靜止. 打開夾子, 兩小車同時開始運動; 關(guān)上夾子, 兩小車同時停下來, 用刻度尺測出兩小車的位移, 下表是該同學(xué)在幾次實驗中記錄的數(shù)據(jù).實驗次數(shù)車號小車質(zhì)量(g)小盤質(zhì)量(g)車中砝碼質(zhì)量(g)盤中砝碼質(zhì)量(g)小車位移(cm)1甲50100015乙5010010302甲501001027.5乙50105010143甲50100018乙50101010請回答下述問題: (1)在每一次實驗中, 甲、乙兩車的位移之比等于_之比, 請簡要說明實驗原理_; (2)第一次實驗控制了_不變, 在實驗誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是: _; (3)第二次實驗控制了_不變, 在實驗誤差允許范圍內(nèi)可得出的結(jié)論是: _; (4)第三次實驗時, 該同學(xué)先測量了甲車的位移, 再根據(jù)前兩次實驗結(jié)論, 計算出乙車應(yīng)該發(fā)生的位移, 然后再測量了乙車的位移, 結(jié)果他高興地發(fā)現(xiàn), 理論的預(yù)言與實際符合得相當好. 請問, 他計算出的乙車位移該是_. 解析: (1)甲、乙兩車的位移之比等于加速度之比, 由于兩車運動時間相同, 由sat2得s甲s乙a甲a乙; (2)第一次實驗中控制小車質(zhì)量不變, 在實驗誤差允許范圍內(nèi), 小車加速度與拉力成正比; (3)第二次實驗中控制小車所受拉力不變, 在實驗誤差允許范圍內(nèi), 小車加速度與質(zhì)量成反比; (4), s甲s乙a甲a乙35, 得s乙30 cm.答案: 見解析