热点24+探究加速度和力、质量的关系实验-40热点2019年高考名校物理模拟试题分项解析

热点24+探究加速度和力、质量的关系实验-40热点2019年高考名校物理模拟试题分项解析

‎1．(6分) （2019云南大姚一中模拟）如图所示，气垫导轨上滑块的质量为M，悬挂钩码的质量为m，遮光条宽度为d，气源开通后滑块在牵引力的作用下先后通过两个光电门的时间为Δt1和Δt2.当地重力加速度为g.‎ ‎(1)若光电计时器还记录了滑块从光电门1到光电门2的时间Δt，用上述装置测量滑块加速度，加速度的表达式为________(用所给物理量表示)．‎ ‎(2)用上述装置探究滑块加速度a与滑块质量M及滑块所受拉力F的关系时，要用钩码重力代替绳子的拉力，则m与M之间应满足关系 ‎_____________________________________________________________.‎ ‎(3)若两光电门间的距离为l，用上述装置验证系统在运动中的机械能守恒．滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，满足关系式____________________(用所给物理量表示)时，滑块和钩码系统机械能守恒．正常情况下，在测量过程中，系统动能的增加量总是________(填“大于”、“等于”或“小于”)钩码重力势能的减少量．‎ ‎【名师解析】(1)滑块通过光电门1和2的速度分别为v1＝、v2＝，根据加速度定义式可知加速度a＝＝. ‎ ‎（2）由匀变速直线运动规律，v2=2ah，解得加速度。‎ ‎（3）对系统由牛顿运动定律得出在实验误差允许范围内验证的表达式。‎ ‎4.（2018年11月浙江选考物理）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如图1所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。‎ ‎①请指出图2中错误之处：_______________________________。‎ ‎②调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2，则两车的加速度之比为_______________。‎ ‎【参考答案】①拉小车的细线没有与木板表面不平行。m没有远远小于M ‎②x1∶x2。‎ ‎【命题意图】本题考查 “探究加速度与力和质量的关系实验”。‎ ‎5．（2019北京通州期中，13分）用图3所示的实验装置做“验证牛顿第二定律”的实验。‎ ‎（1）下面列出了一些实验器材：‎ 电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、天平（附砝码）。‎ 除以上器材外，还需要的实验器材有_________（选填选项前的字母）。‎ A．秒表 B．刻度尺 ‎ C．低压直流电源 D．低压交流电源 ‎（2）实验时把长木板右端垫高，在不挂砂桶且计时器打点的情况下，轻推一下小车，使小车拖着纸带做匀速运动，这样做的目的是____________________。‎ ‎（3）长木板右端高度调好后，接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，图4是打点计时器打出的一条清晰的纸带。图中标出了A、B、C三个计数点，相邻计数点之间的时间间隔为T。A、B间的距离x1，A、C间的距离x2。则实验中该小车加速度的大小a =_________（结果用上述字母表示）。‎ ‎（4）某同学通过数据处理作出了如图5所示的加速度a随合力F变化的图像，从图中可以看出图线是一条经过原点的直线。由此图像可得a – F图像的表达式为_________，小车和砝码的质量约为_________kg（结果保留两位有效数字）。‎ ‎（5）现要验证“物体质量一定时，加速度与合外力成正比”这一规律。实验装置如图6所示，实验操作如下：一光滑长木板AB一端搭在固定在水平面上的竖直挡板上。让小车自木板上一固定点O从静止开始下滑到B点，用计时器记下所用的时间t，用米尺测出O、B之间的距离L以及O 到地面的高度h。改变高度h，重复上述测量。请分析说明如何根据实验数据作出图像验证此规律。‎ ‎【参考答案】（1）BD （2分）； ‎ ‎（2）平衡摩擦力（2分）； ‎ ‎（3） （2分）； ‎ ‎（4）a = kF ，m·s-2·N-1 （2分），0.450.56 （2分）；‎ ‎6．（9分）（2019河南名校联盟尖子生调研）某同学用如图所示的装置做“探究加速度与合外力、质量关系”实验。实验中打点计时器所用的交流电频率为f＝50Hz。‎ ‎（1）该同学根据装置图安装好装置，做了必要的调节后进行实验，打出一条纸带，在纸带上选取A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，相邻的两个计数点间有4个点未标出。‎ 如图所示，测出相邻两个计数点间的距离x1、x2、x3、x4、x5、x6，则打F点时小车速度的表达式vF＝______________（用测得及已知物理量的符号表示）。若求得打B、C、D、E、F点时小车的速度为下列表格中所示数据，以打A点为计时起点，请在下列坐标纸上选取合适的标度，作出v－t图象。根据图象求得打下G点时小车的速度vC＝_________m／s，小车的加速度a＝___________m／s2。（结果均保留两位有效数字）‎ ‎（2）保持小车质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，测得多组合外力F及对应的小车的加速度a，作出a－F图象如下图，发现图象不过坐标原点，经分析，主要是某一步操作没到位引起的，则需要重新进行的操作是_________。‎ A．增大小车的质量　　　 B．减小小车的质量 ‎ C．适当增大长木板的倾角 D．适当减小砝码盘内砝码质量 ‎（3）重新操作到位后，保持悬挂的砝码盘和盘中砝码的质量恒定，测得小车的质量为M，通过改变小车中砝码的质量m，进行多次实验，测得多组小车加速度a和小车中砝码质量m的数值，通过描点可得到－m关系图象如图，图中纵轴的截距为b，则小车受到的拉力F＝_____________。‎ ‎【参考答案】（1）（1分） 图象见解析（2分） ‎ ‎0.34（0.33～0.35均给分）（1分） 0.41（0.39～0.42均给分）（2分） ‎ ‎（2）C（1分） ‎ ‎（3）（2分）‎ ‎7．(2018·余姚选考模拟)某同学在进行“探究加速度与力和质量的关系”实验时，经历了以下过程：‎ ‎(1)在实验准备过程中，发现实验室有两种打点计时器，如图1甲所示。该同学决定使用电火花打点计时器，该打点计时器对电源的要求是________。‎ A．交流220 V B．直流220 V C．交流4～6 V D．直流4～6 V ‎(2)该同学欲通过图乙所示装置打出的纸带(图丙)来判断是否已经平衡摩擦力。‎ 根据纸带的点迹可以判断：为进一步平衡摩擦力，图乙中垫块应向________(选填“左”或“右”)移一些。‎ ‎(3)在利用此装置做实验时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图丁。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离(单位 cm)。则打下计数点3时小车的瞬时速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2。(以上两空均保留两位有效数字)‎ 丁 ‎【名师解析】　电火花打点计时器使用交流220 V，选项A正确；根据纸带点迹分析可知，小车在加速下滑，属于平衡摩擦力过度，应该将垫块向左移动，以降低倾角；计数点3时的瞬时速度v＝ m/s≈0.38 m/s，小车的加速度由 Δx＝aT2，得a＝ m/s2≈0.16 m/s2。‎ ‎【参考答案】　(1)A　(2)左　(3)0.38　0.16‎