届高考高三二轮复习实验培优练探究加速度和力质量的关系WORF版有答案.docx
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届高考高三二轮复习实验培优练探究加速度和力质量的关系WORF版有答案
2020届高考高三二轮复习实验培优练:
探究加速度与力、质量的关系
一、实验题
1.某同学利用图1所示的实验装置在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时,
(1)图2为实验中打出的一条纸带的一部分,纸带上标出了连续的5个计数点,依次为A、B、C、D和E,
相邻计数点之间还有4个点没有标出,已知打点计时器所使用交流电源的频率为50Hz.由纸带量出相邻的计数
点之间的距离分别为sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、SCD=5.08cm、sDE=5.49cm,打点计时器打下C点时,小车
的速度大小为_____m/s,小车的加速度大小为_____m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)某同学探究“保持物体所受合外力不变,其加速度与质量的关系”时,作出如图3所示的图象,由图象可知,
小车受到的合外力的大小是__________N.
(3)该同学探究“保持物体质量不变,其加速度与所受合外力的关系”时,根据实验测得的数据得出的a-F图线,
如图4所示,图线既不过原点,又不是直线,其原因可能是(__________)
A.实验中摩擦力没有平衡
B.实验中摩擦力平衡过度
C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行
D.实验中未满足钩码质量远小于小车质量.
2.如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持___________不变,用钩码所受的重力作为___________,用DIS测
小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示).
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是___________.
②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是(______)
A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大
3.某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系,实
验装置如图甲所示.
(1)图乙是实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点的时间间隔为0.1s,由图中的数据可得小车的加速度
a=__m/s2;
(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F为横轴,作出的图象如丙图中图线1所示,发现
图象不过原点,怀疑在测量力时不准确,他们将实验进行了改装,将一个力传感器安装在小车上,直接测量细线拉
小车的力F′,作a﹣F′图如丙图中图线2所示,则图象不过原点的原因是__,对于图象上相同的力,用传感器测得
的加速度偏大,其原因是____________;
(3)该实验小组在正确操作实验后,再以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F和传感器测得的F′为横轴
作图象,要使两个图线基本重合,请你设计一个操作方案_____________.
4.图甲为“研究加速度和力的关系”的实验装置.在实验操作中,将砝码盘和砝码所受的重力看成小车所受合外力.在
保持小车总质量不变的情况下,改变所加砝码的数量,多次重复测量,得到加速度随力的变化规律如图乙所示.
(1)分析发现图线的水平轴上有明显的截距(OA不为零),这是因为_______________________.
(2)在图乙的a-F图线中,AB段基本是一条直线,由此得到,在小车总质量一定的条件下,加速度与小车受到的合
外力的关系是____________________________________.而BC段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是
__________________________.
5.在用DIS研究小车加速度与外力的关系时,某实验小组先用如图(a)所示的实验装置,重物通过滑轮用细线拉
小车,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动,位
移传感器(接收器)固定在轨道一端.实验中力传感器的拉力为F,保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不
变,改变重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系如图(b)所示.
(1)小车与轨道的滑动摩擦力f=________N.
(2)从图象中分析,小车(包括位移传感器发射器)的质量为________kg.
(3)该实验小组为得到a与F成正比的关系,应将斜面的倾角θ调整到________.(保留两位有效数字)
6.利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时,物体的加速度与质量之间的关系。
①做实验时,将滑块从图甲所示位置由静止释放,由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的
时间分别为△t1、△t2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离L,用游标卡尺测得遮光条宽度d,则滑块经过
光电门1时的速度表达式V1=_______;滑块加速度的表达式a=_______。
(以上表达式均用已知字母表示)。
如图
乙所示,若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为_________mm。
②在实验过程中,当改变小车质量M时,通过改变__________________________保证小车受到的合力大小不变。
7.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示.
(1)下列说法正确的是________.
A.在探究加速度与质量的关系时,应该保证拉力的大小不变
B.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足对探究过程也不会产生影响
C.在探究加速度与力的关系时,只需测量一次,记录一组数据即可
D.在探究加速度与力的关系时,作a-F图象应该用折线将所描的点依次连接
(2)在实验中,某同学得到了一条纸带如图所示,选择了A、B、C、D、E作为计数点,相邻两个计数点间还有4个
计时点没有标出,其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.30cm、x4=8.92cm,电源频率为50Hz,可以计算出小车
的加速度大小是________m/s2.(保留两位有效数字)
(3)某同学将长木板右端适当垫高,其目的是________.如果长木板的右端垫得不够高,木板倾角过小,用a表示小
车的加速度,F表示细线作用于小车的拉力,他绘出的a-F关系图象可能是________.
A.B.
C.D.
8.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置。
其中M为小车的质量,
m为砂和砂桶的质量,滑轮由铁丝固定在车上,质量为m0=0.1kg。
力传感器可测出轻绳中的拉力F的大小,不计滑
轮与轻绳之间的摩擦。
(1)实验时,一定要进行的操作是____(填写选项前字母)
A用天平测出砂和砂桶的质量
B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录力传感器的示数
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为
50Hz的交流电,根据纸带可求出小车在2号点时的速度为___m/s,小车的加速度为____m/s2;(结果保留三位有效
数字)
(3)乙同学根据测量数据作出如图所示的a—F图线,该同学做实验时存在的问题是____;
(4)乙同学改正实验方案后,得到了如图的a—F图线。
则小车的质量M为____。
9.某实验小组做“探究加速度和力、质量的关系”实验。
(1)用如图甲所示装置做实验,图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上,拉力传感器可直接显示所受拉力的大小。
做实验时,下列操作必要且正确的是___
A.将长木板右端适当垫高,小车未挂砂桶时,在木板上静止释放,轻推小车后,恰能匀速下滑
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录传感器的示数
C.为了减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
D.用天平测出砂和砂桶的质量
(2)实验时,该小组同学平衡了摩擦力后,在小车质量M保持不变的情况下,不断往砂桶里加砂,直到砂和砂桶
的质量最终达到M。
测出每次加砂后拉力传感器的示数F和小车的加速度a,作aF的图象。
下列图线中正确的
表示该小组的图象是___
(3)下图是实验中得到的一条纸带,图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1s,由图中的数据可得小车的加速度a
为____m/s2。
10.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中:
(1)某小组同学用如图所示装置,采用控制变量法来研究在小车质量不变的情况下,小车加速度与小车受力的关
系.下列措施中正确的是______.
A.平衡摩擦力的方法就是将木板一端垫高,在塑料小桶中添加砂,使小车在绳的拉力作用下能匀速运动
B.实验中应先放小车,然后打开打点计时器的电源
C.在每次实验中,应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
(2)如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带.取计数点A、B、C、D、E、F、G,纸带上两
相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离如图乙所示,则小车运动的加速度大小
a=_________m/s2,打纸带上C点时小车的瞬时速度大小vC=__________m/s.(结果保留二位有效数字)
11.小华所在的实验小组利用如图甲所示的实验装置探究牛顿第二定律,打点计时器使用的交流电频率f=50Hz,
当地的重力加速度为g.
甲
乙
(1)图乙是小华同学在正确操作下获得的一条纸带,其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出.若s1=
2.02cm,s2=4.00cm,s3=6.01cm,则B点的速度为:
vB=________m/s(保留三位有效数字).
(2)在平衡好摩擦力的情况下,探究小车加速度a与小车质量M的关系中,某次实验测得的数据如表所示.根据这
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些数据在坐标图中描点并作出a-图线.从a-图线求得合外力大小为________N(计算结果保留两位有效数字).
MM
12.在“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验中,实验装置如图甲所示,打点计时器所接的交流电的频率为50
Hz.
(1)下列说法正确的是____________.
A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量
B.定滑轮至小车间的轻绳与倾斜的长木板平行
C.挂上砂桶,调节长木板的倾角,以平衡摩擦力
D.小车先从靠近打点计时器处释放,后接通电源
(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,0~6为计数点,测得x1=2.80cm,x2=4.40cm,x3=5.95cm,x4=7.60cm,
x5=9.15cm,x6=10.75cm.根据纸带数据,求出小车的加速度a=_______m/s2.(结果保留两位有效数字)
(3)在实验过程中小车的加速度____________(选填“大于”“等于”或“小于”)砂和砂桶的加速度.
(4)以弹簧测力计的读数F为横坐标,通过纸带计算出的加速度a为纵坐标,画出的a-F图像如图丙所示,则小
车的质量为____________kg.
13.某同学用图示的实验装置探究加速度与力的关系。
他在气垫导轨旁安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,
滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,力传感器可直接测出绳中拉力大小,传感器下方悬挂钩码。
改变钩码数量,每次都从A处由静止释放滑块。
已知滑块(含遮光条)总质量为M,导轨上遮光条位置到光电门位
置的距离为L。
请回答下面相关问题。
(1)如图,实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为___。
某次实验中,由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间
为t,由力传感器记录对应的细线拉力大小为F,则滑块运动的加速度大小应表示为____(用题干已知物理量和测
得物理量字母表示)。
(2)下列实验要求中不必要的是(_________)
A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B.应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些
C.应将气垫导轨调节至水平
D.应使细线与气垫导轨平行
14.某同学利用如图所示装置进行“验证牛顿第二定律”的实验,图中A为带有砝码的小车(车上装有挡光窄片),B
为光电门,C为一端带有滑轮的长木板(长木板上附有刻度尺),D为装有沙的沙桶,沙桶通过细线绕过滑轮连接
在小车上,重力加速度为g,试解答下列问题:
(1)为了能完成该实验,还需要的实验器材是_____________________。
(2)小车在细线拉力的作用下,从长木板左端某位置由静止开始做匀加速直线运动,通过长木板上的刻度尺可以
读出小车上挡光窄片到光电门的距离s,通过光电门读出窄片经过光电门的挡光时间为△t,已知窄片的宽度为d,
则小车经过光电门时速度为_______;小车在此过程中的加速度为_______(用题中给出的字母表示)。
(3)该同学在实验过程中测出小车A及车上砝码与窄片的总质量为M,沙及沙桶的总质量为m,他用沙及沙桶的
重力mg作为细线的拉力F,即F=mg,在上述实验过程中测出小车运动的加速度为a,在实验过程中,他还注意平
衡小车在运动过程中所受的摩擦阻力,所有操作均正确,他通过多次实验、测量、计算和分析后发现小车运动的加
速度a总是略小于细线拉力F与小车总质量的比值,即a<
F
M
,你认为这种误差属于______________(填“偶然误
差”或“系统误差”)。
15.在研究“加速度与力的关系”实验中,某同学根据学过的理论设计了如下装置(如图甲):
水平桌面上放置了气
垫导轨,装有挡光片的滑块放在气垫导轨的某处(档光片左端与滑块左端齐平)。
实验中测出了滑块释放点到光电
门(固定)的距离为s,挡光片经过光电门的速度为v,钩码的质量为m,(重力加速度为g,摩擦可忽略)
(1)本实验中钩码的质量要满足的条件是__;
(2)该同学作出了v2—m的关系图象(如图乙),发现是一条过原点的直线,间接验证了“加速度与力的关系”,依
据图象,每次小车的释放点有无改变__(选填“有”或“无”),从该图象还可以求得的物理量是__。
参考答案
1.
(1)0.49,0.42(±0.01都对)
(2)0.2(3)AD
2.小车的质量小车所受的合外力质量不变的情况下,加速度与合外力成正比C
3.0.195未平衡摩擦力或平衡不足,钩码的重力比细线的拉力大将n个钩码都放在小车上,每次从小车上
取一个钩码挂在细线上,其余钩码留在小车上随小车一起运动
4.
(1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
(2)小车的加速度与所受的合外力成正比砝码盘和砝码的总质量
过大
5.0.60;0.67;0.075;
6.8.15高度h使保持不变
7.
(1)A
(2)0.62(3)平衡摩擦力B
8.BC0.396m/s0.380m/s2没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够0.90kg
9.ABA0.195
10.C2.40.51
11.0.301m/s0.30N
12.B1.6小于0.2
15.钩码质量远小于滑块质量无滑块质量
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