高考冲刺届高考物理实验专项练习二探究加速度与力质量的关系.docx

1、高考冲刺届高考物理实验专项练习二探究加速度与力质量的关系2020届高考物理实验专项练习（二） 探究加速度与力、质量的关系【知识点精炼】1、实验目的：通过实验探究物体的加速度与它所受的合力、质量的定量关系2、实验原理（1）控制变量法：保持m一定时改变物体受力F，测出加速度a，用图像法研究a与F的关系。保持F一定是改变物体质量m，测出加速度a，用图像法研究a与m的关系。（2）平衡摩擦力：平衡摩擦力时不要挂小桶，应连着纸带且通过打点计时器的限位孔。将长木板倾斜一定角度，此时物体在斜面上受到的合外力为零。整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变托盘和砝码的质量，还是改变小车及砝码的质量，都不需要重新平衡

2、摩擦力。平衡摩擦力后，每次实验必须在满足小车和所加砝码的总质量远大于砝码和托盘的总质量的条件下进行。只有如此，砝码和托盘的总重力才可视为与小车受到的拉力相等。在画图像时，随着钩码重量的增加或者小车质量的倒数增加时，实际描绘的图线与理论图线不重合，会向下弯折。应注意先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放小车。3、图像法处理数据：此实验要探究加速度与力、质量的定量关系，当通过实验测出所需的物理量后，我们很难直接通过观察数据得出物理量之间的关系，此时，我们可以借助物理图像，从图像可以比较直观地观察出物理量之间的关系。【练习题】1、利用图甲装置可以做力学中的许多实验.1.利用图甲装置“研究匀变速直线

3、运动”时,必要的措施是_.A.细线必须与长木板平行B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力2.利用图中装置“研究匀变速直线运动”时,将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图乙所示,每相邻两个计数点间还有4个点未画出.图乙中标出的相邻两计数点间的时间间隔T=_s;计数点E对应小车的瞬时速度大小计算式为_(时间间隔用T表示);为了充分利用记录的数据并减小误差,小车加速度大小的计算式应为_(时间间隔用T表示).某同学在利用图甲装置“探究小车的加速度a与所受拉力F的关系”时,保持小车质量一定,改变钩码个数,在长木板水平及

4、倾斜两种情况下分別进行实验,得到了两条图线,如图丙所示.图线_(填“”或“”)是在长木板倾斜情况下得到的,小车的质量M=_kg.2、图为探究物体运动加速度与物体质量、物体受力关系的实验装置，砂和砂筒质量用m表示，小车质量和砝码用M表示，小车运动加速度用a表示(1)实验过程中首先需要平衡小车受到的摩擦力，长木板抬起的角度与小车的质量_（选填有关、无关）(2)在探究加速度与小车受力关系过程中，甲和乙两小组分别用下列两组数据进行实验操作，其中你认为合理的是_（选填甲或乙） M甲=500g M乙=500g 甲m(g)20222426乙m(g)20304050(3)在探究加速度与小车质量关系过程中，应该

5、保持_不变,通过增减小车中砝码改变小车质量M，实验测出几组a、M数据，下列图线能直观合理且正确反映a与M关系的是_3、用图甲所示装置 “探究小车加速度与力、质量的关系”。请思考并完成相关内容:（1）实验时,为平衡摩擦力,以下操作正确的是( )A.平衡摩擦力时,应将空砂桶用细线跨过定滑轮系在小车上,让细线与长木板平行B.平衡摩擦力时,应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器C.每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力D.实验时,应先释放小车,再接通电源（2）图乙是实验得到的一条纸带,已知相邻两计数点间还有四个计时点未画出,打点计时器所用电源频率为50Hz,由此求出小车的加速度a=_m/s2(计算结果

6、保留3位有效数字)。（3）一组同学在保持木板水平时,研究小车质量一定的情况下加速度a与拉力F的关系,得到如图丙中所示的图线,则小车运动时受到的摩擦力Ff=_N,小车的质量M=_kg。若该组同学正确完成了（1）问中的步骤,得到的a-F图线应该是图丙中的_(选填“”、“”或“”)4、用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系。实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力mg作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a. (1)为了让细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，需满足的条件是 (2)关于实验操作，下列说法正确的是 。A.实验前应调节滑轮高度，使滑轮和

7、小车间的细线与木板平行B.平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D.实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车(3)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离。已知所用电源的频率为50Hz，打B点时小车的速度v= m/s，小车的加速度a=_ _（结果保留两位有效数字）（4)改变细线下端钩码的个数，得到a-F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是 。5、图甲所示为某实验小组测量A、B两个箱子质量的装

8、置图,其中D为铁架台,E为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略),F为光电门,C为固定在A上、宽度为d的细遮光条(质量不计)。此外该实验小组还准备了砝码一套(总质量=1kg)和刻度尺等,请在以下实验步骤中按要求作答: 1.在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门之间的高度差h。2.取出质量为m的砝码放在A中,剩余砝码都放在B中,让A从位置O由静止开始下降。3.记录下遮光条通过光电门的时间t,根据所测数据计算出A下落到F处的速率v=_;下落过程中的加速度大小a=_。4.改变m重复23步骤,得到多组m及a的数据,作出_(填“a-m”或“”)图像如图乙所示(图中横、纵坐标物理量的单位均采

9、用国际制单位)5.由图像可得,A的质量=_kg,B的质量=_kg(保留两位有效数字,重力加速度大小g取10)6、某同学在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,采用如图甲所示的装置。1.本实验应用的实验方法是( )A.控制变量法B.假设法C.理想实验法2.下列说法正确的是( )A.在探究加速度与质量的关系时,应改变小车所受拉力的大小B.在探究加速度与合外力的关系时,应改变小车的质量C.在探究加速度与质量的关系时,作出图像更容易直观判断出二者间的关系D.无论在什么条件下,细线对小车的拉力大小总等于砝码盘和砝码的总重力大小3.在探究加速度与力的关系时,若取小车的质量M=0.5kg,改变砝码质量m.的

10、值,进行多次实验,以下m的取值最不合适的一个是( )A.m=4g B.m=10g C.m=40g D.m=500g在平衡小车与长木板之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个间隔取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，根据图中给出的数据求出该小车的加速度a=_m/S2(结果保留2位有效数字）。如图丙所示为该同学在探究加速度a与力F的关系时，根据测量数据作出的a-F图像，说明实验存在的问题是_7、如图所示为“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验装置图。图中小车A的质量为，连接在小车后的纸带穿过电火花打点计时器B（频率50赫兹），它们

11、均置于水平放置一端 带有定滑轮且足够长的木板上，重物p的质量为， C为测力传感器，实验时改变p的质量，可以读出测力器不同读数F，不计绳与滑轮的摩擦。（1）为了减小长木板对小车摩擦力的影响，必须先 （填“挂”或者“不挂”）重物p，在长木板远离滑轮的一端下面垫一块木块，反复移动木块的位置，用手轻推小车，直到打点计时器打出一系列 （填“间距相同”或者“间距不同”）的点。（2）下列说法正确的是 （填选项前的字母）A电火花打点计时器应接46V低压交流电源 B实验时应先接通电源后释放小车C实验中应远小于D测力计的读数始终为（3）下图为某次实验得到的纸带(图中相邻两点间有4个点未画出)，由此可求得小车加速度

12、的大小是 ，在打点计时器打出B点时，小车的速度大小为 m/s。（计算结果均保留两位有效数字） 8、某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为，所挂砝码质量为，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，动滑轮轻质。实验步骤如下：A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；C.挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；D.改变钩码的数量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。根据以上实验过程，回答以下问题：（1）对于上述实验，下列说法正确的是_

13、。A.钩码的质量应远小于小车的质量 B.实验过程中钩码处于超重状态C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 D.弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=_（结果保留两位有效数字）（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是_。A. B. C.D.（4）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的 图象如图，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数u=_ 答案以及解析1答案及解析：答案：1.AB 2.0.1 3. 0.5解析：1.利用图甲装

14、置“研究匀变速直线运动”时,细线必须与长木板平行,选项A正确;先接通电源再释放小车,从而能充分利用纸带,选项B正确;小车的质量没必要远大于钩码的质量,选项C错误;小车能做匀加速运动即可,没必要平衡小车与长木板间的摩擦力,选项D错误.2.图中标出的相邻两计数点间的时间间隔;计数点E对应小车的瞬时速度大小计算式为;为了充分利用记录的数据并减小误差,根据,得小车加速度大小的计算公式应为.2.分析图丙中图线,当时,.也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度,由此可知,该同学实验操作中平衡摩擦力过度,即倾角过大,平衡摩擦力时木板的右端垫得过高.所以图线是在长木板右侧抬高成为斜面情况下得到的,图线是在长木

15、板水平情况下得到的.根据得,所以小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图线的斜率等于小车质量的倒数.由图丙得加速度a和所受拉力F的关系图线的斜率,所以小车质量. 2答案及解析：答案：(1)无关;(2)乙;(3)砂和砂筒质量，C解析：(1)做该实验需要平衡摩擦力，所以在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，让小车做匀速直线运动，此时满足：mgsin=mgcos，由等式可知，平衡摩擦力时，与小车的质量无关。(2)在在探究加速度与小车受力关系实验的过程中，测量的数据要有明显的变化，才能使实验更有说服力。从表格中的数据来看，甲的实验过程中拉力的大小变化很小，则加速度的变化也会很小，这样

16、的实验误差可能会比较大，是不合理的。相比之下，乙的数据更合理。(3)在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持砂和砂筒质量m不变，改变小车质量M，在小车质量M远大于砂筒及砂筒中砂质量m时，即当满足时,可以认为小车受到的拉力(合力) ,此时加速度a与小车质量M成反比,与拉力成正比,以横轴,a为纵轴,则图象应是过原点的直线,当小车质量M不远大于重物质量m时,小车受到的拉力明显小于重物重力, 图象向下弯曲。故选：C. 3答案及解析：答案：1.BC;2.0.906;3.0.08;0.16;解析：1.平衡摩擦力时，取下砂桶，将纸带连接在小车上并穿过打点计时器，适当调整木板右端的高度，直到小车被轻推后沿木扳匀

17、速运动，B正确，A错误。每次改变小车质量时，不需要重新平衝摩擦力，C正确；实验时，应先接通电源，再释放小车，D错误。2.运用逐差法可得。3.根据题图丙中知，当F0.08N时，小车才开始运动，可知小车运动时受到的摩擦力Ff=0.08N,图线的斜率表示质量的倒数，则。平衡摩擦力后,a与F成正比，图线的斜率不变，故正确图线为。 4答案及解析：答案：（1）Mm (2)AD；（3）0.32； 0.93；（4）随所挂砝码质量m的增大，不满足Mm。解析：(2)A、调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；B. 在调节模板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，

18、故B错误；C. 由于平衡摩擦力之后有Mgsin=Mgcos，故tan=.所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量即改变拉小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C错误；D. 打点计时器要“早来晚走”，即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块，而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器，故D正确；选择：AD(4)随着力F的增大，即随所挂钩码质量m的增大，不能满足Mm，因此曲线上部出现弯曲现象。 5答案及解析：答案：3. ; 4.a-m 5.3.0kg;1.0kg解析： 3.由很短时间内的平均速度近似等于瞬时速度可知， ；由匀变速直

19、线运动的速度位移公式得：，解得：；4.由牛顿第二定律得：，解得：，所以应作出a-m的图象；5.图象斜率为：，截距为：，联立解得：。 6答案及解析：答案：1.A; 2.C; 3.D; 4.0.16; 5.平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力解析：1.本实验应用的实验方法是控制变量法,故选A。2.在探究加速度与质量的关系时,应保持小车所受拉力的大小不变,选项A错误;在探究加速度与合外力的关系时,应保持小车的质量不变,选项B错误;在探究加速度与质量的关系时,作出图像更容易直观判断出二者间的关系,选项C正确;只有在满足小车的质量远大于砝码及砝码盘的总质奎时,细线对小车的拉力大小才近似等于砝码盘和砝码的总重力大

20、小,选项D错误3.实验中应该使小车的质量远大于砝码及砝码盘的总质量,这样细线对小车的拉力大小才近似等于砝码盘和砝码的总重力大小,故选项D是m取值最不合适的一个。4.小车的加速度：5.由图线可知,当力F达到一定值时,小车才有加速度,原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。 7答案及解析：答案：（1）不挂 ; 间距相同 （2）B（3）2.0 ; 0.56 解析：(1)平衡摩擦力时需要小车不受外力匀速运动，所以需要不挂重物直到打点计时器打出间距均匀的点 8答案及解析：答案：（1）C （2） 0.88 （3） A (4) b/kg解析：(1)A、由图示实验装置可知，测力计可以测出细线对小车的拉力，实验不需

21、要满足砝码的质量应远小于小车的质量，故A错误；B. 实验过程中砝码向下加速运动，砝码处于失重状态，故B错误；C. 为使小车受到的拉力等于细线的拉力，应调节滑轮的高度使与小车相连的轻绳与长木板一定要平行，故C正确；D. 实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，故D错误；故选：C.(2)由图示纸带可知，相邻两个计数点之间的时间间隔：t=50.02=0.1s，由匀变速直线运动的推论可知加速度:a(3)由图示只有装置可知，实验前已经排好摩擦力，小车受到的拉力F可以由弹簧测力计测出，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成正比，即为过原点的一条倾斜直线，由图示可知，A符合实际；故选：A.