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实验三:加速度与物体质量、物体受力的关系1.(2016·苏北四市三模)用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”.(1)下列操作中正确的有.A.调节滑轮的高度,使拉小车的细线与长木板保持平行B.实验时,先放开小车再接通打点计时器的电源C.增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角D.小车撞击到滑轮后立即关闭电源甲乙(2)若沙和沙桶的质量为m,小车和砝码的质量为M,此实验(填“需要”或“不需要”)满足M≫m的条件.(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未标出.量出相邻的计数点之间的距离分别为xAB=3.20cm、xBC=3.63cm、xCD=4.06cm、xDE=4.47cm,xEF=4.89cm,xFG=5.33cm.已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a=m/s2.(结果保留两位有效数字)(4)某同学利用图示装置,将小车更换为木块,在长木板保持水平的情况下,测定木块与木板间的动摩擦因数μ.某次实验中沙和沙桶的质量为m,木块的质量为M,利用纸带测出的加速度为a,力传感器的读数为F,重力加速度为g.则μ=(试用上述字母表示).2.(2016·镇江一模)在“探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系”时,某同学采用了如图甲所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示:甲乙(1)当M和m的大小关系满足时,可认为细线对小车的拉力与盘和砝码的总重力大小相等.(2)该同学在保持盘中砝码质量一定时,探究加速度与小车质量的关系.下列说法中正确的是.A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细线通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力C.实验时,先接通打点计时器的电源,再释放小车D.实验中,小车运动的加速度可直接用公式a=求出(3)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带,每相邻两计数点之间还有4个点(图中未画出),已知电源的频率为50Hz,计数点间的距离如图所示.打计数点4时,小车的速度为v=m/s,实验中小车的加速度a=m/s2.(以上结果均保留两位有效数字)3.(2016·盐城三模)小明利用如图甲所示装置测量滑块与木板间的动摩擦因数,整个装置置于水平桌面上.重力加速度取g=10m/s2.甲乙(1)使用“电火花打点计时器”选用的电源是.A.220V的直流电源B.220V的交流电源C.4~6V的直流电源D.4~6V的交流电源(2)实验中打出一根纸带如图乙所示.A、B、C、D是依次排列的4个计数点,相邻2个计数点间还有四个点没有画出,测出A、B间距离xAB=2.50cm和C、D间距离xCD=4.50cm,由此得到小车运动的加速度a=.(3)砝码及砝码盘总质量为100g,滑块质量为250g,则滑块与桌面间的动摩擦因数为.(4)小明实际操作时长木板右端比左端略高,则上述测出的动摩擦因数(填“偏大”或“偏小”).4.(2014·苏北四市二模)某同学用如图甲所示的装置“探究小车加速度与合外力的关系”.图中小车A左端连接一纸带并穿过打点计时器B的限位孔,右端用一轻绳绕过滑轮系于拉力传感器C的下端,A、甲B置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上.不计绳与滑轮的摩擦及滑轮的质量.实验时,先接通电源再释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.该同学在保证小车A质量不变的情况下,通过改变P的质量来改变小车A所受的外力,由传感器和纸带测得的拉力F和加速度a数据如下表所示.次数12345F/N0.100.180.260.300.40a/(m·s-2)0.080.220.370.59(1)第4次实验得到的纸带如图乙所示,O、A、B、C和D是纸带上的五个计数点,每两个相邻点间有四个点没有画出,A、B、C、D四点到O点的距离如图乙.打点计时器电源频率为50Hz.根据纸带上数据计算出小车加速度a=m/s2.乙(2)在实验中,(填“需要”或“不需要”)满足重物P的质量远小于小车A的质量.(3)根据表中数据,在图丙所示坐标系中作出小车加速度a与力F的关系图象.丙(4)根据图象推测,实验操作中重要的疏漏是.5.(2016·常州一模)如图为“测量物块与水平桌面之间动摩擦因数”的实验装置示意图.实验步骤如下:①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m,用游标卡尺测量遮光片的宽度d,用米尺测量两光电门之间的距离s.②调整轻滑轮,使细线水平.③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a.④多次重复步骤③,求a的平均值.⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题:(1)用20分度的游标卡尺测量d时的示数如图所示,其读数为cm.(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a=.(3)动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为μ=.(4)如果滑轮略向下倾斜,使细线没有完全调节水平,由此测得的μ(填“偏大”或“偏小”);这一误差属于(填“偶然误差”或“系统误差”).6.(原创)图甲为“验证加速度与合外力关系”的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,实验中用钩码的重力来代替小车所受的外力.实验时通过改变钩码的个数来改变小车所受的合外力,每次实验的记录数据如下表所示:实验次数12345钩码质量m/kg0.20.30.40.50.6小车的a/(m·s-2)0.110.190.290.400.51某同学根据表中的数据,作出了如图乙所示的a-m图象,取g=10m/s2,试分析下列问题:甲乙(1)设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3.a可用s1、s3和Δt表示为a=.图丙为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=mm,s3=mm.由此求得加速度的大小a=m/s2.丙(2)从图象中可以求出本次实验中小车所受到的滑动摩擦力的大小为f=N.(3)图象斜率的物理意义是,实验中重力加速度取g=10m/s2,那么实验中小车的质量M=kg.实验三:加速度与物体质量、物体受力的关系1.(1)AC(2)不需要(3)0.42(4)【解析】(1)调节滑轮的高度,让拉小车的细线与长木板保持平行,使得细线的拉力等于小车的合外力,A项正确;实验室先接通电源后释放小车,B项错误;平衡摩擦力后,sinθ=μcosθ,所以增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角,C项正确;为保护实验器材,小车在到达滑轮前应用手按住,D项错误.(2)木板受到的拉力直接由传感器的示数读出,所以不需要满足M≫m.(3)由题意可知,相邻点间的时间间隔为T=0.1s,根据匀变速直线运动的判别式,则有a==0.42m/s2.(4)根据牛顿第二定律有F-μMg=Ma,得出μ==.2.(1)M≫m(2)BC(3)0.310.50【解析】(1)当M≫m时,细线拉力可以认为等于盘和砝码的总重力.(2)平衡摩擦时,砝码盘不连在小车上,实验中的加速度由纸带计算,不能用牛顿第二定律,A、D选项错误.(3)计数点4的瞬时速度等于3、5之间的平均速度,有v4==m/s=0.3135m/s≈0.31m/s.加速度a==m/s=0.50m/s2.3.(1)B(2)1.0m/s2(3)0.26(4)偏小【解析】(1)电火花打点计时器使用220V交流电源,电磁打点计时器使用4~6V交流电源,B项正确.(2)根据Δx=2aT2得出a==m/s2=1.0m/s2.(3)对砝码及砝码盘分析有m1g-T=m1a,对滑块分析有T-μm2g=m2a,联立得出μ==0.26.(4)长木板右端略高时,滑块对木板的压力变小,计算时所用的压力偏大,对应测出的动摩擦因数偏小.4.(1)0.43(2)不需要(3)图见解析(4)没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足【解析】(1)根据逐差法xBD-xOB=4aT2,代入数据解得a=0.43m/s2.(2)绳上的拉力由传感器直接测得,故不需要满足重物P的质量远小于小车A的质量.(3)如图所示.(4)由图知,图象与F轴相交,拉力小于某一数值时,加速度为零,所以是因为没有平衡摩擦力或者摩擦力平衡不足.5.(1)0.950(2)(3)(4)偏大系统误差【解析】(1)游标卡尺的游标尺第10根与主尺相齐,故读数为0.9cm+0.05mm×10=0.950cm.(2)根据2as=-和v=解得a=.(3)根据mg-μMg=得出μ=.(4)倾斜细线的拉力有垂直板向下的分量,实际增大了正压力,实验结论则是测得的μ偏大,这是由于器材和实验原理造成的误差,是系统误差.6.(1)24.347.21.15(2)1.0(3)小车的质量M与当地重力加速度g之比1.0【解析】(1)由Δs=aT2可知,a==,由图可读出:s1=24.3mm,s3=47.2mm,则小车的加速度为a==1.15m/s.(2)实验中将钩码的重力mg当做是小车的牵引力,设实验中小车所受到的滑动摩擦力为f=μMg,由牛顿第二定律得mg-μMg=Ma,由此可得m=·a+μ·M(①),由此可以看出图象中在纵轴上出现截距b的原因是小车受到的滑动摩擦力,图象在纵轴上的截距表示小车质量与木板动摩擦因数的乘积.故由图象中在纵轴上出现截距b可求得小车在实验中所受到的滑动摩擦力的大小为f=bg=1.0N.(3)由①可知,图象的斜率k=表示的物理意义是小车的质量M与当地重力加速度g之比.为求直线的斜率可在直线上取两个距离较远的点,根据数学知识可得图象的斜率为k==1.0,根据斜率的物理意义k=得小车的质量为M=kg=1.0kg.
本文标题:江苏省高考物理复习配套检测:第三章 实验三 加速度与物体质量、物体受力的关系
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