高中物理第四章加速度与力质量的关系.docx
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高中物理第四章加速度与力质量的关系
加速度与力、质量的关系
【学习目标】
1.认识影响加速度的因素—力和质量.
2.通过实验测量加速度、力、质量,分别作出加速度与力、加速度与质量的关系图象.
3.能根据图象得出加速度与力、质量的关系.
4.体会“控制变量法”对研究问题的意义.
【预习案】
1.探究加速度与力、质量的关系
(1)物体运动状态变化的快慢,也就是物体____________的大小,与物体的____________有关,还与物体____________有关.
(2)物体的质量一定时,受力越大,其加速度就____________;物体的受力一定时,质量越小,加速度就____________.
(3)探究加速度与力的定量关系时,应保持物体____________不变,测量物体在____________的加速度;探究加速度与质量的关系时,应保持物体__________不变,测量不同质量的物体在____________下的加速度.
2.制定实验方案时的两个问题
(1)测量物体的加速度可以用刻度尺测量____________,并用秒表测量____________,由公式____________算出.也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带,根据____________来测量加速度.
(2)在这个实验中也可以不测加速度的具体数值,这是因为我们探究的是____________关系.
3.怎样由实验结果得出结论
在本探究实验中,我们猜想物体的加速度与它所受的力成________,与质量成____________,然后根据实验数据作出____________图象和____________图象,都应是过原点的直线.
自主探究:
1.当研究三个或三个以上的参量之间的关系时应采用什么研究方法?
2.在探究加速度与力的关系时,这个力应是物体所受的合力,如何为运动物体提供一个恒定的合力?
3.在研究加速度与质量的关系时,为什么要描绘a-
图象,而不是a-m图象?
【探究案】
1.控制变量法
本实验中:
控制m不变,研究加速度a与外力F的关系;控制F不变,研究加速度a与质量m的关系.
2.探究加速度与力的关系
(1)探究加速度与力的关系,这个力应该是物体所受的合力,故探究时应设法使你测出的力就是该物体的合力.采用案例中的设计方案时,近似认为砝码和托盘的重力就是小车所受的合力,这就必须平衡掉小车运动过程中所受的摩擦力,具体方法是:
将木板固定打点计时器的一端垫高到一个适当的角度,使重力沿斜面的分力与摩擦力平衡,使得连有纸带的小车在上面轻轻一推恰能匀速下滑为止.
(2)利用所测得的数据在a-F坐标上描点并连线,所连的直线应通过尽可能多的点,不在直线上的点应均匀分布在直线两则,这样所描的直线可能不过原点,如图4-2-1所示.
图(a)是由于平衡摩擦力时斜面倾角太小,未完全平衡摩擦力所致;图(b)是由于平衡摩擦力时斜面倾角太大,平衡摩擦力过度所致.
特别提醒:
平衡摩擦力时要使小车拖着纸带,使纸带通过打点计时器,并且使打点计时器处于工作状态,通过打下的纸带判断小车是否做匀速直线运动,从而判断是否已经平衡了摩擦力.
3.实验中需注意的事项
(1)平衡摩擦力时不要挂重物,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,都不需要重新平衡摩擦力.
(2)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.
(3)小车应靠近打点计时器且先接通电源再释放小车.
(4)作图象时,要使尽可能多的点分布在所作直线上,不在直线上的点应尽可能均匀地分布在所作直线两侧.离直线较远点是错误数据,可舍去不予考虑.
当堂检测——有效训练,反馈矫正
应用点一:
数据处理
例1:
若测得某一物体m一定时,a与F的关系的有关数据资料如下表.
a/(m·s-2)
1.98
4.06
5.95
8.12
F/N
1.00
2.00
3.00
4.00
(1)根据表中数据,画出a-F图象.
(2)从图象可以判定:
当m一定时,a与F的关系为_________.
例2:
若测得某一物体受力F一定时,a与M的关系数据如下表所示:
a/(m·s-2)
2.04
2.66
3.23
3.98
M/kg
2.00
1.50
1.25
1.00
(1)根据表中所列数据,画出a-
图象.
(2)由a-
关系可知,当F一定时,a与M成__________关系.
拓展练习2-1:
某学生在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,测得小车的加速度a与拉力F的资料如下表所示.
F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
a/(m·s-2)
0.10
0.21
0.29
0.40
(1)根据表中的数据在图4-2-5坐标系中作a-F图线.
(2)图线在F轴上截距的物理意义是_________________________________________.
反思总结:
1.控制变量法:
2.实验注意事项与误差分析:
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.如图所示,一自耦变压器接在交流电源上,Vl、V2为理想电压表。
下列说法正确的是
A.若P不动,滑片F向下滑动时,V1示数不变,V2示数变小
B.若P不动,滑片F向下滑动时,灯泡消耗的功率变大
C.若F不动,滑片P向上滑动时,V1示数不变,V2示数变大
D.若F不动,滑片P向上滑动时,灯泡消耗的功率变小
2.应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。
例如你用手掌平托一苹果,保持这样的姿势在竖直平面内以速率v按顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动。
假设t=0时刻苹果在最低点a且重力势能为零,关于苹果从最低点a运动到最高点c的过程,下列说法正确的是()
A.苹果在最高点c受到手的支持力为
B.苹果的重力势能随时间的变化关系为
C.苹果在运动过程中机械能守恒
D.苹果在运动过程中的加速度越来越小
3.两电荷量分别为Q1和Q2的点电荷固定在y轴上的M、N两点,两电荷连线上各点电势φ随坐标y变化的关系图象如图所示,其中P点电势最高,且在y轴上MP长度小于PN长度。
则下列说法正确的是()
A.Q1和Q2都带正电荷
B.Q1的电荷量大于Q2的电荷量
C.在M、N之间将一点电荷沿y轴从P点下侧移到上侧,电势能先减小后增大,则该点电荷带正电
D.一点电荷只在电场力作用下沿y轴从P点运动到接近N点,加速度逐渐变大
4.如图所示,a、b两个小球穿在一根光滑的固定杆上,并且通过一条细绳跨过定滑轮连接。
已知b球质量为m,杆与水平面的夹角为30°,不计所有摩擦。
当两球静止时,Oa段绳与杆的夹角也为30°,Ob段绳沿竖直方向,则a球的质量为
A.
B.
C.
D.2m
5.厦门地铁1号线被称作“最美海景地铁”,列车跨海飞驰,乘客在车厢内可观赏窗外美丽的海景。
设列车从高崎站至集美学村站做直线运动,运动的v−t图像如图所示,总位移为s,总时间为
,最大速度为
,加速过程与减速过程的加速度大小相等,则下列说法正确的是
A.加速运动时间大于减速运动时间
B.从高崎站至集美学村站的平均速度为
C.匀速运动时间为
D.加速运动时间为
6.一只电阻分别通过四种不同形式的电流,电流随时间变化的情况如图所示,在相同时间内电阻产生的热量最大的是()
A.
B.
C.
D.
二、多项选择题
7.火车从甲站出发做加速度为a的匀加速运动,过乙站后改为沿原方向以
的加速度匀减速行驶,到丙站刚好停住。
已知甲、丙两地相距24km,火车共运行了24min,则甲、乙两地的距离是____km,火车经过乙站时的速度为____km/h。
8.下列说法正确的是(_____)
A.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果
B.·彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
C.一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气,其分子势能不变
D.·干湿泡湿度汁的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果
E.第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反了热力学第一定律
9.法拉第在1831年发现了“磁生电”现象.如图,他把两个线圈绕在同一个软铁环上,线圈A和电池连接,线圈B用导线连通,导线下面平行放置一个小磁针,且导线沿南北方向放置.下列说法正确的是
A.开关闭合的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
C.开关闭合并保持一段时间后,小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D.开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间,小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
10.如图所示,轻质弹簧放在光滑的水平面上,左端固定在竖直墙面上,弹簧处于自然伸长状态.一物块放在离弹簧右端一定距离的水平面上的A点,用水平向左的恒力F推物块,使物块由静止开始向左运动并压缩弹簧,弹簧右端最大压缩到B点.(已知物块与弹簧碰撞时无能量损失,弹簧的形变始终在弹性限度内.)则下列说法正确的是()
A.物块与弹簧刚接触时,物块的速度最大
B.弹簧压缩量最大时,弹簧的弹性势能等于推力F做的功
C.物块从B到A的过程中加速度先减小至零,然后一直增大
D.物块将在A、B间往复运动
三、实验题
11.图中所示器材,为某同学测绘额定电压为2.5V的小灯泡的I-U特性曲线的实验器材。
(1)根据实验原理,用笔画线代替导线,将图中的实验电路图连接完整_____。
(2)开关S闭合之前,图中滑动变阻器的滑片应该置于________。
(选填“A端”、“B端”或“AB中间”)
12.如图(a)所示,整个空间存在竖直向上的匀强电场(平行于纸面),在同一水平线上的两位置,以相同速率同时喷出质量均为m的油滴a和b,带电量为+q的a水平向右,不带电的b竖直向上。
b上升高度为h时,到达最高点,此时a恰好与它相碰,瞬间结合成油滴p。
忽略空气阻力,重力加速度为g。
求
(1)油滴b竖直上升的时间及两油滴喷出位置的距离;
(2)匀强电场的场强及油滴a、b结合为p后瞬间的速度;
(3)若油滴p形成时恰位于某矩形区域边界,取此时为
时刻,同时在该矩形区域加一个垂直于纸面的周期性变化的匀强磁场,磁场变化规律如图(b)所示,磁场变化周期为T0(垂直纸面向外为正),已知P始终在矩形区域内运动,求矩形区域的最小面积。
(忽略磁场突变的影响)
四、解答题
13.如图所示,在竖直平面内的平面直角坐标系xoy中,x轴上方有水平向右的匀强电场,有一质量为m,电荷量为-q(-q<0)的带电绝缘小球,从y轴上的P(0,L)点由静止开始释放,运动至x轴上的A(-L,0)点时,恰好无碰撞地沿切线方向进入在x轴下方竖直放置的四分之三圆弧形光滑绝缘细管。
细管的圆心O1位于y轴上,交y轴于点B,交x轴于A点和C(L,0)点。
该细管固定且紧贴x轴,内径略大于小球外径。
小球直径远小于细管半径,不计一切阻力,重力加速度为g。
求:
(1)匀强电场的电场强度的大小;
(2)小球运动到B点时对管的压力的大小和方向;
(3)小球从C点飞出后会落在x轴上的哪一位置。
14.内壁光滑上小下大的圆柱形薄壁气缸竖直放置,上下气缸的横截面积分别为S1=40cm2、S2=80cm2,上下气缸的高度分别为h=80cm、H=100cm。
质量为m=8kg的薄活塞将0.5mol氢气(H2的摩尔质量为2g/mol)封闭在气缸内,活塞静止在管口,如图所示。
已知氢气的定容比热容Cv为10.21kJ/(kgK),外界大气压强p0=1.0×105Pa,g取10m/s2。
定容比热容Cv是指单位质量的气体在容积不变的条件下,温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。
保持缸内气体温度为35℃不变,用竖直外力缓慢向下推活塞,当活塞恰推至上气缸底部时,外力大小为F。
求:
(1)求F的大小;
(2)随后在逐渐减小竖直外力的同时改变缸内气体温度,使活塞位置保持不变,直至外力恰为0。
求这一过程中气体内能的变化量为多少?
(结果保留三位有效数)。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
A
B
D
A
C
D
二、多项选择题
7.6120
8.ABD
9.AD
10.BD
三、实验题
11.
B
12.
(1)
;2h
(2)
;
方向向右上,与水平方向夹角为45°(3)
四、解答题
13.
(1)
;
(2)
mg方向向下;(3)-7L。
14.①192N②898J
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1.答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.下列说法正确的是
A.阴极射线和
射线的本质都是电子流,在原子内的来源是相同的
B.太阳辐射的能量主要来源于太阳中的裂变反应
C.用频率大于某金属极限频率的单色光照射该金属。
若增大入射光的频率,则单位时间内逸出的光电子一定增多
D.放射性元素的半衰期,与该元素所处的物理化学状态无关
2.平抛运动可以分解为水平和竖直方向的两个直线运动,在同一坐标系中作出这两个分运动的v-t图线,如图所示,若平抛运动的时间大于2t1,则下列说法中正确的是
A.图线2表示水平分运动的v-t图线
B.t1时刻的速度方向与初速度方向夹角为30°
C.t1时刻的位移方向与初速度方向夹角的正切为1
D.2t1时刻的位移方向与初速度方向夹角为45°
3.如图所示,如果把钟表上的时针、分针、秒针的运动看成匀速圆周运动,那么,从分针与秒针第一次重合至第二次重合,中间经历的时间为()
A.59/60minB.1min
C.60/59minD.61/60min
4.如图所示,用铰链将三个质量均为m的小球A、B、C与两根长为L轻杆相连,B、C置于水平地面上,系统静止时轻杆竖直,现给系统一个微小扰动,B、C在杆的作用下向两侧滑动,三小球始终在同一竖直平面内运动,忽略一切摩擦,重力加速度为g,则此过程中()
A.球A的机械能一直减小
B.球C的机械能一直增大
C.球B对地面的压力不可能小于mg
D.球A落地的瞬时速度为
5.风速仪结构如图(a)所示。
光源发出的光经光纤传输,被探测器接收,当风轮旋转时,通过齿轮带动凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。
已知风轮叶片转动半径为r,每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。
若某段时间Δt内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示,则该时间段内风轮叶片
A.转速逐渐减小,平均速率为
B.转速逐渐减小,平均速率为
C.转速逐渐增大,平均速率为
D.转速逐渐增大,平均速率为
6.如图所示,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连。
由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度vA≠0,若这时B的速度为vB,则()
A.vB≠0
B.vB=0
C.vB=vA
D.vB>vA
二、多项选择题
7.如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图,此时a波上某质点P的运动方向如图所示,则下列说法正确的是_______(填正确答案标号,选对1个得2分,选对2个4分,选对3个得5分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A.两列波具有相同的波速
B.此时b波上的质点Q正沿y轴正方向运动
C.a波和b波在空间相遇处会产生稳定的干涉图样
D.一个周期内,Q质点沿x轴前进的距离是P质点的1.5倍
E.在P质点完成30次全振动的时间内Q质点可完成20次全振动
8.一列简谐横波从左向右以v=2m/s的速度传播,某时刻的波形图如图所示。
下列说法正确的是___________
A.A质点再经过
周期将传播到C点
B.B点正在向上运动
C.B点再经过
T回到平衡位置
D.该的周期T=0.05s
E.C点再经过
T将到达峰的位置
9.一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其p–T图像如图所示,其中对角线ac的延长线过原点O。
下列判断正确的是________。
A.气体在a、c两状态的体积相等
B.气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C.在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D.在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E.在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功
10.如图所示,斜面体放置于粗糙水平地面上,物块A通过跨过定滑轮的轻质细绳与物块B连接,系统处于静止状态,现对B施加一水平力F使B缓慢地运动,使绳子偏离竖直方向一个角度,在此过程中物块A和斜面体始终处于静止状态,则()
A.斜面体对物块A的摩擦力一直增大
B.地面对斜面体的支持力一直增大
C.地面对斜面体的摩擦力一直增大
D.地面对斜面体的支持力保持不变
三、实验题
11.U形金属导轨abcd原来静止放在光滑绝缘的水平桌面上,范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场穿过导轨平面,一根与bc等长的金属棒PQ平行bc放在导轨上,棒左边靠着绝缘的固定竖直立柱e、f.已知磁感应强度B=0.8T,导轨质量M=2kg,其中bc段长0.5m、电阻r=0.4Ω,其余部分电阻不计,金属棒PQ质量m=0.6kg、电阻R=0.2Ω、与导轨间的摩擦因数μ=0.2.若向导轨施加方向向左、大小为F=2N的水平拉力,如图所示.求:
导轨的最大加速度、最大电流和最大速度(设导轨足够长,g取10m/s2).
12.指针式多用电表是常用的电学测量仪器。
请完成下列问题。
如图(a)所示为多量程多用电表的示意图。
(1)当接通1或2时,为_____挡(填“电流”、“电阻”或“电压”)。
1的量程比2的量程_____(填“大”或“小”)。
若选择开关拨至“25mA”挡,指针的位置如图(b)所示,则测量结果为______mA,接通5或6时,5的量程比6的量程______(填“大”或“小”)。
(2)当接通3或4测量某电阻时,用×10Ω挡时,发现指针偏转角度过大,他应该换用______挡(填“×1”或“×100”),换挡后,在测量前要先进行_____。
若此多用电表所用表头的满偏电流是100mA,则换挡后电池的电动势E=______V;图中______(填“A”或“B”)为红表笔。
四、解答题
13.如图所示,一内壁光滑开口向上的导热性能良好的圆柱形汽缸,用质量不计、横截面积为S的导热性能良好的活塞封闭了热力学温度为T1的气体,此时活塞与容器底部相距2h。
现缓慢地将沙子倒在活塞上,当它与容器底部相距为h时,继续加沙子的同时通过电热丝缓慢加热气体,使活塞位置保持不变,直到气体热力学温度达到T2。
已知大气压强为p0,重力加速度为g,活塞与汽缸间无摩擦且不漏气。
求:
①活塞刚与容器底部相距为h时(未加热气体),封闭气体的压强;
②整个过程中倒入沙子的总质量
14.直角三棱镜ABC的横截面如图所示,其顶角
,边长
将三棱镜放在光屏MN的正前方,B点恰好与光屏接触,AC与MN平行。
现让一细束红、蓝复色光垂直AC从AC的中点射向MN,复色光通过棱镜后分成两束,在光屏上
、
处形成两个光斑。
若撤去三棱镜,复色光恰好射到O点。
测得
,已知光在真空中的传播速度为
。
射到
处的光是哪一种色光?
为什么?
求射到
处的光在该三棱镜中的传播时间。
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
D
D
C
D
B
B
二、多项选择题
7.ABE
8.BDE
9.ABE
10.CD
三、实验题
11.
;
;
12.电流大11.5小×1欧姆调零1.5A
四、解答题
13.
(1)
;
(2)
14.
(1)蓝光;
(2)
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- 高中物理 第四 加速度 质量 关系