2019-2020年高中物理 題組訓(xùn)練 4.2實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理 題組訓(xùn)練 4.2實(shí)驗(yàn) 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 新人教版必修11在利用打點(diǎn)計時器探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，以下做法正確的是()A平衡摩擦力時，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B每次改變小車的質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力C實(shí)驗(yàn)時，先放開小車，后接通電源D“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿足，對探究過程也不會產(chǎn)生影響答案B2.圖4212如圖4212所示，在探究加速度和力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時間兩車的位移分別為x1、x2，則在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有()A當(dāng)m1m2、F12F2時，x12x2B當(dāng)m1m2、F12F2時，x22x1C當(dāng)F1F2、m12m2時，x12x2D當(dāng)F1F2、m12m2時，x22x1答案AD3如圖4213是某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是()圖4213A甲和乙較好地把握了實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mB丙和丁沒有把握好實(shí)驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mC甲同學(xué)長木板的傾角太小，而乙同學(xué)長木板的傾角太大D甲、乙、丙三同學(xué)中，丙較好地完成了平衡摩擦力的操作解析因?yàn)閳D象甲、乙和丙中都是直線，說明滿足小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂及砂桶的總質(zhì)量m，圖象丙經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)，說明平衡摩擦力比較到位答案ACD4如圖4214所示，是某次利用氣墊導(dǎo)軌探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為沙桶和沙，B為定滑輪，C為滑塊及上面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花計時器，F(xiàn)為蓄電池，電壓為6 V，G是電鍵，請指出圖中的三處錯誤：圖4214(1)_；(2)_；(3)_答案(1)B接滑塊的細(xì)線應(yīng)水平(或與導(dǎo)軌平行)(2)C滑塊離計時器太遠(yuǎn)(3)E電火花計時器用的是220 V的交流電，不能接直流電5某同學(xué)設(shè)計了一個“探究加速度與物體所受合力及質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)如圖4215所示為實(shí)驗(yàn)裝置簡圖，A為小車，B為電火花計時器，C為裝有砝碼的小桶，D為一端帶有定滑輪的長方形木板電源頻率50 Hz.圖4215(1)在實(shí)驗(yàn)中必須平衡摩擦力，以小車_所受重力的沿斜面向下的分力平衡摩擦力，當(dāng)小車做_運(yùn)動時，摩擦力恰好被平衡；之后可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和小桶的總重力，需滿足的條件是_(2)圖4216為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶(紙帶上的點(diǎn)為實(shí)際打下的點(diǎn))，根據(jù)圖中的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)可求出小車的加速度大小a_m/s2.(結(jié)果取兩位有效數(shù)字)圖4216(3)在“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，保持砝碼和小桶質(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的數(shù)據(jù)如下表：根據(jù)上表數(shù)據(jù)，為直觀反映F不變時a與M的關(guān)系，請在圖4217所示方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系，并作出圖線(如有需要，可利用上表中空格)圖4217解析(1)平衡摩擦?xí)r應(yīng)在小車不掛小桶的情況下進(jìn)行，小車做勻速直線運(yùn)動時，受到的重力沿斜面向下的分力與摩擦力相等平衡摩擦力之后，滿足條件“砝碼和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量”時，可認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于砝碼和小桶的總重力；(2)從題圖中所給數(shù)據(jù)可以求得x0.51 cm，T0.04 s，由xaT2得出a3.2 m/s2；(3)利用上表中空格，先求出小車質(zhì)量的倒數(shù)，然后建立a坐標(biāo)，作出a圖線答案(1)不掛小桶時勻速直線砝碼和小桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量(2)3.2(3)求出小車質(zhì)量的倒數(shù)，作出a圖線如圖所示6.如圖4218甲所示，為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖4218(1)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力大小作為_，用DIS測小車的加速度(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出aF關(guān)系圖線(如圖乙所示)分析此圖線OA段可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是_(3)此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()A小車與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車的質(zhì)量太大解析(1)采用控制變量法，應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變(2)從aF關(guān)系圖線可以看出基本上是一條直線，所以可以得出在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比(3)本次實(shí)驗(yàn)的條件是所掛鉤碼的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量，否則不能用鉤碼所受的重力作為小車受到的作用力此圖線的AB段明顯偏離直線說明所掛鉤碼的總質(zhì)量太大答案(1)小車的總質(zhì)量小車所受外力(2)在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比(3)C7某同學(xué)設(shè)計了用光電門傳感器“探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量M關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)圖4219(1)如圖4219甲所示，在小車上固定寬度為L的擋光片，將兩個光電門傳感器固定在相距為d的軌道上，釋放小車，傳感器記錄下小車經(jīng)過光電門的時間t1、t2，可以測得小車的加速度a_(用題中的符號L、d、t1、t2表示)(2)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用_法(填物理方法)，應(yīng)保持_不變，通過改變鉤碼的個數(shù)來改變小車所受的拉力大小，研究加速度a隨拉力F變化的規(guī)律(3)甲同學(xué)由于實(shí)驗(yàn)時沒有注意始終滿足Mm的條件(m為鉤碼和盤的質(zhì)量)，結(jié)果得到的圖象應(yīng)是下圖中的_(4)乙、丙兩名同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的aF圖線如圖乙所示，兩個同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時的哪一個物理量取值不同？_.解析(1)數(shù)字計時器記錄通過光電門的時間，小車經(jīng)過光電門時滑塊的瞬間速度為v1與v2；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的速度位移公式vv2ad，解得：a.(2)在本實(shí)驗(yàn)操作中，采用了“控制變量法”，即先保持一個變量不變，看另外兩個變量之間的關(guān)系，具體操作是：先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變小車受力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者間的關(guān)系(3)隨著1/M增大，小車質(zhì)量在減小，因此小車質(zhì)量不再滿足遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，若小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于鉤碼質(zhì)量時，小車的加速度不可能一直均勻增大，加速度的增大幅度將逐漸減小，故A、B、C錯誤，D正確(4)由圖可知在拉力相同的情況下a乙a丙，根據(jù)M乙a乙M甲a甲，即aF圖象的斜率等于物體的質(zhì)量，所以兩人的實(shí)驗(yàn)中小車及車中砝碼的總質(zhì)量不同答案(1)(2)控制變量小車質(zhì)量(3)D(4)小車及車中砝碼的總質(zhì)量不同8.圖4220某同學(xué)設(shè)計了如圖4220所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系彈簧秤固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧秤的掛鉤和礦泉水瓶連接在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d.開始時將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛開始運(yùn)動為止，記下彈簧秤的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小再將木板放回原處并按住，繼續(xù)向瓶中加水后，記下彈簧秤的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表記下木板運(yùn)動到PQ處的時間t.(1)木板的加速度可以用d、t表示為a_；為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是(一種即可)_.(2)改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與彈簧秤示數(shù)F1的關(guān)系如下圖所示圖象能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是_(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是_a可以改變滑動摩擦力的大小b可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)c可以比較精確地測出摩擦力的大小d可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度解析(1)木板在繩子拉力的作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，由dat2可知：a.為了減小測量加速度的偶然誤差可以采用的方法是保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測量d、t取平均值(2)該實(shí)驗(yàn)原理與教材實(shí)驗(yàn)原理類似，同樣需要滿足木板的質(zhì)量M遠(yuǎn)大于礦泉水的質(zhì)量m，此時可認(rèn)為繩上的拉力近似等于彈簧秤示數(shù)F1.本實(shí)驗(yàn)中沒有平衡摩擦力，但通過題意可知受到的摩擦力為F0，木板受到的合外力為(F1F0)圖象反映的是a與F1的關(guān)系，而不是a與(F1F0)的關(guān)系，所以圖象不過原點(diǎn)當(dāng)F1增大時，即礦泉水瓶的質(zhì)量m增大時，實(shí)驗(yàn)的前提條件不再滿足，此時a越大，繩上的拉力就越小于彈簧秤示數(shù)F1，加速度增加得就越慢，圖線向下彎曲，c正確(3)用加水的方法改變拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和比較精確地測出摩擦力的大小，b、c說法是正確的；兩種實(shí)驗(yàn)方法都不可以改變滑動摩擦力的大小，a錯誤；通過(2)中分析可以知道當(dāng)加速度增大時，實(shí)驗(yàn)條件便不再滿足，此時實(shí)驗(yàn)誤差變大，d說法錯誤答案(1)保持F1不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次測量，求平均值(2)c(3)b、c