2020版高考物理一轮复习+实验3探究加速度与力质量的关系夯基提能作业本

2020版高考物理一轮复习+实验3探究加速度与力质量的关系夯基提能作业本

实验3　探究加速度与力、质量的关系 ‎1.[2018浙江11月选考,17(2)]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,前端各系一条细绳,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。‎ 图1‎ 图2‎ ‎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　　　　。 ‎ 答案　①拉小车的细绳没有与水平板平行,m没有远小于M　②x1∶x2‎ 解析　细绳拉力方向应与水平板平行,以保证小车受到恒力的作用,从而加速度恒定,如果不平行,则随着小车的运动,小车水平方向的拉力会发生变化;同时根据题意“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”,只有当m远小于M时,可以近似把小车的拉力近似等于托盘和重物的重力。根据x=‎1‎‎2‎at2可知,两车同时释放,同时静止,加速度之比等于位移之比。‎ ‎2.(1)(多选)利用下图装置可以做力学中的若干实验,以下说法正确的是　　　　。 ‎ A.用此装置做“研究匀变速直线运动”实验时,必须设法消除小车和木板间的摩擦力的影响 B.用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量 C.用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,每次改变盘和盘内砝码总质量后,不需要重新平衡摩擦力 D.用此装置做“探究功与速度变化的关系”实验时,不需要平衡小车运动中所受的摩擦力。‎ ‎(2)(多选)在用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,下列说法正确的是　　　　。 ‎ A.应先释放纸带再接通电源 B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行 C.纸带与小车相连端的点迹较密 D.轻推小车,若拖着纸带的小车能够匀速下滑,则说明摩擦力已被平衡 ‎(3)如图所示是实验时打出的一条纸带,A、B、C、D…为每隔2个点选取的计数点,据此纸带可知E点瞬时速度大小为　　　　m/s。 ‎ 答案　(1)BC　(2)BCD　(3)0.40±0.01 m/s 解析　(1)用此装置做“研究匀变速直线运动”实验时,只要使小车做匀加速运动即可,没必要消除小车和木板间的摩擦力的影响,选项A错误;在用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量,这样才近似认为盘及盘内砝码的重力等于小车受到的拉力,选项B正确;因平衡摩擦力后满足mg sin θ=μmg cos θ,两边消去了m,则用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,每次改变盘和盘内砝码总质量后,不需要重新平衡摩擦力,选项C正确;用此装置做“探究功与速度变化的关系”实验时,需要平衡小车运动中所受的摩擦力,这样才能认为砝码的拉力做的功等于合外力做的功,选项D错误。故选B、C。‎ ‎(2)实验中要先接通电源再释放纸带,选项A错误;拉小车的细线应尽可能与长木板平行,以减小实验的误差,选项B正确;纸带与小车相连端的点迹是运动刚开始时打出的,所以较为密集,选项C正确;轻推小车,若拖着纸带的小车能够匀速下滑,则说明摩擦力已被平衡,选项D正确。故选B、C、D。‎ ‎(3)由题意可知T=0.06 s,求得vE=XDF‎2T=‎5.0×‎‎10‎‎-2‎‎0.06×2‎ m/s=0.41 m/s。‎ ‎3.某实验小组用如图所示装置研究加速度与力的关系,图中带滑轮的长木板水平放置于桌面,拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小。‎ ‎(1)(多选)实验时,下列操作必要且正确的是　　　　。 ‎ A.未吊砂桶时将长木板右端适当垫高,使小车能匀速滑动 B.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,同时记录传感器的示数 C.改变砂和砂桶质量,打出几条纸带 D.用天平测出砂和砂桶的质量 E.为了减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 ‎(2)若直接按上图所示装置进行实验,以传感器的示数F为横坐标,以通过纸带分析得到的加速度a为纵坐标,画出的a-F图像合理的是　　　　。 ‎ 答案　(1)ABC　(2)B 解析　(1)实验前要平衡摩擦力,将长木板右端适当垫高,使小车能匀速滑动,故A正确;为充分利用纸带,应使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,同时记录传感器的示数,故B正确;为得出普遍规律,要改变砂和砂桶质量,打出几条纸带,故C正确;小车受到的拉力可由拉力传感器测出来,不需要用天平测出砂和砂桶的质量,故D错误;小车受到的拉力可以由拉力传感器测出,实验中不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量,故E错误。故选A、B、C。‎ ‎(2)小车质量不变时,加速度与拉力成正比,所以a-F图像是一条倾斜的直线,由实验装置可知,实验前没有平衡摩擦力,则画出的a-F图像在F轴上有截距,故选B。‎ ‎4.某同学设计了如图甲所示的装置来探究“加速度与合力的关系”。带滑轮的长木板水平放置,滑块右端与穿过打点计时器的纸带相连,左端通过拉力传感器连接细线与砂桶。将滑块由静止释放,直接由拉力传感器读出细线的拉力F,根据打出的纸带求出加速度a。改变砂桶内细砂质量,得到若干组a-F数据。进行数据分析处理,得出“加速度与合力的关系”。请回答下列实验的相关问题。‎ 甲 乙 ‎(1)实验中力传感器的示数F　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)细砂和砂桶受到的总重力。 ‎ ‎(2)图乙是某次实验得到的一条纸带的一部分,测得各计数点到O点的距离分别为OA=2.00 cm,OB=5.49 cm,OC=10.49 cm,OD=17.00 cm,OE=25.01 cm,OF=34.52 cm,每相邻两个计数点间还有4个点未画出,所用交流电源频率为50 Hz。滑块的加速度a=　　　　m/s2。(结果保留两位小数) ‎ ‎(3)根据记录数据该同学作出a-F图像如图丙所示,由图像可知滑块A的质量为　　　　kg,受到的摩擦力大小为　　　　N。 ‎ 丙 答案　(1)小于　(2)1.50　(3)0.2　0.32‎ 解析　(1)砂桶做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律得 mg-F=ma,则F

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