2022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

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1、2022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(xì)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量 C. 實驗中如果用縱坐標(biāo)表示加速度, 用橫坐標(biāo)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(yùn)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(yùn)動, 讓小車帶著紙帶下滑來平衡摩擦力即可,

2、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(yuǎn)大于砂和小桶的總質(zhì)量, B正確; 由實驗畫的a－M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a－M圖像來分析實驗結(jié)果, C錯誤. 2. 圖3－3－9 如圖3－3－9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a－F圖像, 直線Ⅰ為甲同學(xué)畫出的, 直線Ⅱ為乙同學(xué)畫出的. 直線Ⅰ、Ⅱ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.

3、 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Ⅰ在縱軸上有較大的截距, 說明在繩對小車的拉力F＝0(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Ⅱ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3－3－10 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

4、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3－3－10所示的a－F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(dāng)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(yuǎn)遠(yuǎn)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、

5、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(xì)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_____________________________________________________________

6、___________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. 圖3－3－11 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(yùn)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

7、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3－3－12中(a)所示為實驗裝置簡圖. (交流電的頻率為50 Hz) 圖3－3－12 (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) 1 2 3 4 5 6 7 8 小車加速度 a/m

8、·s－2 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小車質(zhì)量 m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 /kg－1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 請在如圖3－3－13所示的坐標(biāo)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3－3－13 解析: (1)由逐差法得 a＝＝ ＝×10－2 m/s2 ≈3.2

9、m/s2. (2)如圖所示 由圖知斜率k＝0.5, 即保持合外力F＝0.5 N, 所以a＝＝. 答案: 見解析 6. (1)如圖3－3－14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3

10、－3－14 (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(yùn)動. B. 調(diào)整砂的多少, 使砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M. ①以上哪一個措施中有錯誤？有何重大錯誤？ 答: ________________________________________________________________________. ②在改正了上述錯誤之后, 保持小車及

11、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: ①長木板右端未墊高以平衡摩擦力; ②打點計時器用的是直流電源; ③牽引小車的細(xì)線沒有與木板平行; ④開始實驗時, 小車離打點計時器太遠(yuǎn). (2)①

12、a中平衡摩擦力時, 不應(yīng)用小桶拉動小車做勻速運(yùn)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. ②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

13、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Δt1, 遮光條通過光電門2的時間Δt2, 則滑塊經(jīng)過光電門1時的瞬時速度的表達(dá)式v1＝________, 滑塊經(jīng)過光電門2時的瞬時速度的表達(dá)式v2＝________, 則滑塊的加速度的表達(dá)式a＝________.(以上表達(dá)式均用字母表示) 圖3－3－16 (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__________________________________________________________________

14、______. m(g) a(m/s2) 250 2.02 300 1.65 350 1.33 400 1.25 500 1.00 800 0.63 (3)現(xiàn)需通過圖像進(jìn)一步驗證你的結(jié)論, 請利用表格數(shù)據(jù), 在圖坐標(biāo)系中描點作出相應(yīng)圖像. 圖3－3－17 解析: (1)由圖可知: d＝5 mm＋0.1 mm×2＝5.2 mm＝0.52 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(yùn)動, 由v－v＝2ax可得: a＝.

15、(2)在合外力不變的情況下, 物體運(yùn)動的加速度跟物體的質(zhì)量成反比, 即當(dāng)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3－3－18 8. (創(chuàng)新實驗探究)如圖3－3－18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(xì)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(xì)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(yùn)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

16、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 50 10 0 0 15 乙 50 10 0 10 30 2 甲 50 10 0 10 27.5 乙 50 10 50 10 14 3 甲 50 10 0 0 18 乙 50 10 10 10 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___________

17、_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________; (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: _

18、_______________________________________________________________________; (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(dāng)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(yùn)動時間相同, 由s＝at2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＝3∶5, 得s乙＝30 cm. 答案: 見解析