高三物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 实验5 探究加速度与力质量的关系课后限时训练

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺实验5 探究加速度与力、质量的关系(建议用时：40分钟)1(2017温岭模拟)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当力一定(小盘和重物的重力不变)，探究加速度与质量的关系时，以下说法中正确的是()A平衡摩擦力时，应将小盘和重物用细绳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，先放开小车，再接通打点计时器的电源D求小车运动的加速度时，可用天平测出小车的质量m和小盘与重物的总质量m0，直接用公式ag求出B在平衡摩擦力时，不应将小盘和重物用细绳通过定滑轮系在小车上，而是在长木板不带滑轮的一端垫上薄木块并调整到恰当的位置，使小车能在长木板上带着纸带匀速下滑，故选项A错误，选项B正确；操作时应先接通打点计时器的电源，再放开小车，故选项C错误；牛顿第二定律是本实验要验证的目的，不能把它作为理论依据来计算加速度，其加速度只能从纸带提供的数据通过计算得出，故选项D错误2利用如图2所示的装置探究加速度与力的关系一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，另一端安装打点计时器，绕过定滑轮和动滑轮的细线将小车和弹簧秤连接，动滑轮下挂有质量可以改变的小重物，将纸带穿过打点计时器后连在小车后面，接通计时器，放开小车不计滑轮的质量，忽略滑轮的摩擦图2(1)实验中弹簧秤的示数F与小重物的重力mg的关系为_AFBFCF(2)保持小车的质量M不变，改变小重物的质量m，重复进行多次实验记下每次弹簧秤的示数F，利用纸带测出每次实验中小车的加速度a.将得到的a、F数值绘制成aF图象以下符合实际的是_(3)如果某次实验中已测得小车的质量M，弹簧秤的示数F，小车的加速度a.利用这三个数据你还能求出与本次实验相关的什么物理量的数据，并利用这些符号表示出来_(写出一个物理量及其表达式即可，重力加速度为g)【解析】由实验装置可知，小车的加速度为a时，重物的加速度为.根据牛顿第二定律，对重物：mg2Fm，所以F；对小车：FfMa，aF图象为直线，且在F轴的截距为正值；由以上两个方程，根据a、F、M的数值，可以求得小车受到的阻力f和小重物的质量m，fFMa，m.【答案】(1)C(2)A(3)小车受到的阻力fFMa小重物的质量m3(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是_(2)某同学的实验方案如图3所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：图3a用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是_b使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于_(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A利用公式a计算；B根据a利用逐差法计算两种方案中，你认为选择方案_比较合理【解析】(1)要研究三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法(2)用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，应使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于砂桶的重力(3)利用实验中打出的纸带求加速度时，需要根据a利用逐差法计算，方案B比较合理【答案】(1)控制变量法(2)a.平衡摩擦力b砂桶的重力(3)B4用如图4所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度图4(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_(2)如图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图5所示已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a_ m/s2.(结果保留两位有效数字)图5(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度根据测得的多组数据画出aF关系图象，如图6所示此图象的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_(选填下列选项的序号)图6A小车与平面轨道之间存在摩擦B平面轨道倾斜角度过大C所挂钩码的总质量过大D所用小车的质量过大【解析】(1)使平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与它受到的摩擦阻力平衡，才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码的重力，所以这样做的目的是平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2)由逐差法可知a m/s21.0 m/s2(3)在实验中认为细绳的张力F就是钩码的重力mg实际上，细绳张力FMa，mgFma即FmgamgF所以当细绳的张力F变大时，m必定变大，必定减小当Mm时，aF图象为直线，当不满足Mm时，便有aF图象的斜率逐渐变小，选项C正确【答案】(1)平衡小车运动中所受的摩擦阻力(2)1.0(3)C5如图7为验证牛顿第二定律的实验装置示意图图7(1)平衡小车所受阻力的操作：取下_，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动如果打出的纸带如图8所示，则应_(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹_为止图8图9(2)如图9为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_. 【导学号：81370126】【解析】(1)平衡小车所受阻力时，需要将砝码取下；题图纸带反映了小车在做加速运动，即垫木垫高了，应减小木板的倾角，直到纸带打出的点迹均匀为止(2)当小车上的砝码为零时，小车加速度为a0，设小车的质量为M，则小车受到的拉力为FMa0；图中直线的函数关系式为kmb，根据牛顿第二定律F(mM)a，可解得：M，F.【答案】(1)砝码减小间隔相等(均匀)(2)6(2017东阳模拟)某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验如下图10(1)图10甲所示为实验装置图图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、D、E间的时间间隔为0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图11所示图中直线没有通过原点，其主要原因是_.图11(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a、质量m及其对应的的数据如表中所示：实验次数12345678小车加速度a/(ms2)1.901.721.491.251.000.750.500.30小车和砝码质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67/kg14.003.453.032.502.001.411.000.60请在如图12所示坐标纸中画出a图线；图12根据作出的a图象可以得到的结论是：_.【解析】(1)由逐差法求小车的加速度a m/s20.43 m/s2.(2)图线没有过原点，与F轴有交点，说明实验前没有平衡小车的摩擦力(或平衡摩擦力不充分)(3)根据数据在坐标纸上画出a图线如图所示，由