【物理】2020届一轮复习人教新课标实验探究加速度与力质量的关系课时练（解析版)

【物理】2020届一轮复习人教新课标实验探究加速度与力质量的关系课时练（解析版)

‎2020年高考物理课时过关练：实验探究加速度与力质量的关系（解析版)‎ ‎1．如图甲所示，某人正通过轻绳利用定滑轮将质量为m的货物提升到高处，滑轮和绳的摩擦不计，货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示，已知重力加速度为g，由图判断下列说法正确的是 A．图线与横轴的交点P的值 B．图线与横轴的交点N的值 C．图线的斜率等于物体的质量m D．图线的斜率等于物体质量的倒数 ‎2．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂子和砂桶的质量。‎ 实验时，一定要进行的操作或保证实验条件是______。‎ A.用天平测出砂和砂桶的质量 B.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带 E.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M F.拉小车的两根细线必须都与木板平行 该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带两相邻计数点间还有两个点没有画出，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为______结果保留三位有效数字。‎ 以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k，则小车的质量为______。‎ ‎3．某实验小组利用如图1所示的实验装置测量小滑车和木板之间的动摩擦因数。主要实验步骤如下：‎ i．将带滑轮的长木板固定在水平桌面上，按图连接实验装置，小滑车置于打点计时器附近，牵引端只挂一个钩码。‎ ii．接通电源，由静止释放小滑车，小滑车运动至木板左端附近时制动小滑车，关闭电源，取下纸带，计算出小车匀加速运动时的加速度；‎ iii．依次从小滑车上取下第一个、第二个、第三个……钩码挂在牵引端，重复步骤ii，分别计算小车匀加速运动时的加速度、、……‎ iv．在坐标系中描点，用直线拟合，计算动摩擦因数（m为牵引端钩码总质量，设小滑车及实验中所有钩码的总质量为M）。请回答下列问题：‎ ‎（1）关于实验原理及操作，下列说法正确的是_____。‎ A．实验中必须平衡摩擦力 B．滑轮与小滑车间的细绳应与木板平行 C．必须保证牵引端钩码的总质量远小于小滑车和车上钩码的总质量 D．还需要测得小滑车的质量 ‎（2）某条纸带测量数据如图2所示，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为AB=4.22 cm、BC=4.65 cm、CD=5.08 cm、DE=5.49 cm、EF=5.91 cm、FG=6.34 cm 。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小滑车的加速度值为a=m/s2 （结果保留2位有效数字）______；‎ ‎（3）测得图线在a轴上的截距为b，已知重力加速度为g，则小滑车与木板间的动摩擦因数表达式为_______。‎ ‎4．在“用DIS研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两组分别用如图A、B所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器B随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器A固定在轨道一端．甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a–F图象。‎ ‎（1）位移传感器B属于_______________。（填“发射器”或“接收器”）‎ ‎（2）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是__________________。‎ ‎（3）图C中符合甲组同学做出的实验图象的是____；符合乙组同学做出的实验图象的是________。‎ ‎5．数字化信息系统DIS （位移传感器、数据采集器、计算机等），应用传感器和数据采集器自动获取和输入实验数据，通过计算机的快速处理得到实验的结果，提高了教学效率，使学生可以有更多的时间用于自主探究活动，改变传统的教学模式。‎ 下面通过DIS在长木板上研究物体加速度与力的关系，如图（1）实验装置。‎ ‎（1）本实验中_____（填写‘要’或者‘不要’）平衡摩擦力。‎ ‎（2）本实验钩码所受的重力作为小车所受拉力，需要满足__________。‎ ‎（3）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。通过多次实验，得到的数据，画出图象（如图2所示）。‎ 结果发现图象明显偏离直线，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 ‎（4）如图2，F不断增大，AB这一曲线不断延伸，那么加速度趋向值_____。如图2，F不断增大，那么绳子的拉力趋向值_____。‎ ‎6．在做《研究匀变速直线运动》的实验时.‎ ‎(1).该同学要探究小车的加速度a和质量M、合外力F的关系,应用了__________法的科学方法; ‎ ‎(2).若该同学要探究加速度a和拉力F关系,应该保持__________不变; ‎ ‎(3).我们已经知道,物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关。为研究这三个物理量之间的定量关系,某同学的实验方案如图所示,她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F,为了减少这种做法而带来的实验误差,她先做了两方面的调整措施:‎ 用小木块将长木板无滑轮的一端垫高,目的是__________。使砂桶的质量远小于小车的质量,目的是使拉小车的力近似等于__________。‎ ‎(4).研究加速度与力的关系时得到如图甲所示的图像,试分析其原因__________。‎ ‎(5).出现如图乙所示图像的原因是__________。‎ ‎7．如图1所示为“探究加速度与物体质量的关系”实验装置图，小车的质量为m1，托盘及砝码的质量为m2．‎ ‎（1）为直观判断加速度和质量之间的关系，应根据实验数据作出的图象是_____；‎ A．a﹣m1图象 B．a﹣m2图象 C．a﹣图象 D．a﹣图象 ‎（2）实验中应保证m1_____m2（选填“等于”、“远小于”、“远大于”）；‎ ‎（3）实验得到如图2所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T，A、B两点的间距x1和A、C两点的间距x2已测出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为a=_____．‎ ‎8．（10分）某实验小组欲以图甲所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”。图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2。‎ ‎（1）下列说法正确的是 ‎ A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源 ‎ B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 ‎ C．本实验中应满足m2远小于ml的条件 D．在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a-ml图象 ‎（2）实验中，得到一条打点的纸带，如图乙所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距xl、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为vF=________________、小车加速度的计算式a=________________________。‎ ‎（3）某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a 与砝码重力F的图象如图丙所示。若牛顿第二定律成立，重力加速度g=" 10" m/s2，则小车的质量为__________kg，小盘的质量为__________kg。‎ ‎（4）实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为___________m/s2。‎ ‎ 参考答案 ‎1．ABD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 对货物受力分析，受重力和拉力，根据牛顿第二定律求出加速度的表达式进行分析，根据表达式结合图象，运用数学知识分析物理问题．‎ ‎【详解】‎ 对货物受力分析，受重力mg和拉力FTN，根据牛顿第二定律，有：FTN-mg=ma,得：.‎ A、当FTN =0时，a=-g，即图线与纵轴的交点M的值aM=-g，故A正确；‎ B、当a=0时，FTN=mg，故图线与横轴的交点N的值FTN=mg，故B正确；‎ C、D、图线的斜率表示质量的倒数，故C错误，D正确；‎ 故选ABD.‎ ‎【点睛】‎ 本题关键是根据牛顿第二定律求出加速度的表达式，再根据数学知识进行讨论．‎ ‎2．BCDF ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1）A、小车受到的拉力可以用测力计测出，实验不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故A错误；‎ B、实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；‎ C、为充分利用纸带，小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，故C正确；‎ D、为得出普遍规律，改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带，故D正确；‎ E、小车受到的拉力可以用测力计测出，实验中不必保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M，故E错误；‎ F、为使小车受到的拉力等于细线的拉力，拉小车的两根细线必须都与木板平行，故F正确；‎ ‎（2）由于两相邻计数点间还有两个点没有画出，计数点间的时间间隔：，由 可知加速度：‎ ‎。‎ ‎（3）由牛顿第二定律得：，则 ，图象的斜率： ，小车质量为：‎ ‎3．B；0.42； ；‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1) 根据实验的目的和要求事项分析答题；‎ ‎(2) 利用逐差法求得小滑车的加速度；‎ ‎(3) 根据牛顿第二定律表示出小车的加速度，即可判断出截距，进而求得摩擦因数。‎ ‎【详解】‎ ‎(1) A项：该实验的目的是为了测量小滑车与长木板之间的摩擦因数，所以在实验的过程中，不能调整长木板倾斜程度，平衡摩擦力，否则不能测量摩擦因数，故A错误；‎ B项：为了保证钩码的重力提供小滑车的拉力，必须保证绳与木板平行，故B正确；‎ C 项：依次从小滑车上取下第一个、第二个、第三个…钩码挂在牵引端，不需要保证引端钩码的总质量远小于小滑车和车上钩码的总质量，故C错误；‎ D项：根据mg=Ma，由于整个过程中保持总质量不变，故无需测量小车的质量，故D错误。‎ ‎(2) AB=4.22cm=0.0422m、BC=4.65cm=0.0465m、CD=5.08cm=0.0508m、DE=5.49cm=0.0549m、EF=5.91cm=0.0591、FG=6.34cm=0.0634m 根据△x=aT2可得 ‎；‎ ‎(3) 根据mgμ（M-m）g=Ma可知，‎ ‎ ‎ 故-μg=b 解得：。‎ ‎【点睛】‎ 本题考查了实验注意事项、求动摩擦因数、求加速度，知道实验注意事项、实验原理、应用牛顿第二定律与匀变速直线运动的推论即可正确解题。‎ ‎4．发射器 小车的质量远大于重物的质量 ② ① ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）发射器是移动的，接收器是固定的，，所以B属于发射器 ‎（2）操作中为了使绳子上的拉力等于小车所受外力大小，应该使小车与滑轮之间的细线与轨道平行；在该实验中实际是：mg=（M+m）a，要满足mg=Ma，应该使重物的总质量远小于小车的质量．‎ ‎（3）乙同学测得的力是绳子的拉力，故图像是一条直线，为①；而甲同学实验中只有当小车的质量远大于重物的质量时才满足，所以为②‎ 考点：考查了用DIS研究小车加速度与所受合外力的关系”实验 点评：本题的难点在于图像的判断，实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键．‎ ‎5．（1）要； （2）钩码质量远小于小车（和位移传感器）质量；（3）C；（4）g；小车（和位移传感器）的重量；‎ ‎【解析】‎ ‎(1)在研究物体加速度与力的关系时，用钩码所受的重力作为小车所受的合力，所以需要平衡摩擦力；‎ ‎(2) ）以小车与钩码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力mg， 由牛顿第二定律得：mg=（M+m）a，小车的加速度a=， 小车受到的拉力F=Ma=，‎ 当m<

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