高三物理一轮复习 热考题型专攻（二）板车装置在实验中的应用.doc

热考题型专攻(二)板车装置在实验中的应用(45分钟100分)1.(8分)物理探究小组用图甲所示的装置研究匀变速直线运动的规律,打出的一条纸带如图乙所示。(1)在安装和使用打点计时器时,下列说法正确的是_。a.打点计时器应接46v的直流电源b.安装纸带时,应把纸带压在复写纸的上面c.实验开始时,应先接通打点计时器的电源,再释放小车d.与小车相连的是纸带的a端(2)某次实验时打出的一条纸带如图乙所示,从a开始每打5个计时点取为1个计数点,a、b、c、d、e为连续的五个计数点,交流电的频率为50hz,则小车的加速度为_m/s2。【解析】(1)选c、d。打点计时器应接46v的交流电源,故a错误;纸带必须穿过限位孔,并注意把纸带压在复写纸的下面,故b错误;为了提高纸带的利用率,同时为了使打点稳定,使用打点计时器时要先接通电源,后释放纸带,故c正确;纸带a端密集,故纸带的a端是与小车相连的,故d正确。(2)每打5个计时点取为1个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔t=0.1s,根据匀变速直线运动的推论公式x=at2可以求出加速度的大小,得:a=(0.076-0.034)-0.03440.12m/s2=0.2m/s2。答案:(1)c、d(2)0.22.(13分)(2017广州模拟)(1)在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码的重力g与弹簧总长l的关系图象,如图甲所示,弹簧的劲度系数为_n/m。(2)研究小车匀加速直线运动的实验装置如图乙所示,其中斜面倾角可调,打点计时器的工作频率为50hz,纸带上计数点的间距如图丙所示,其中每相邻两点之间还有4个点未画出。部分实验步骤如下:a.测量完毕,关闭电源,取出纸带b.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车c.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连d.把打点计时器固定在长木板上,让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是:_(填写字母)。图丙中标出的相邻两计数点的时间间隔t=_s。计数点6对应的瞬时速度大小计算式为v6=_。为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=_。【解析】(1)根据胡克定律,劲度系数为:k=fx=40n(14-10)10-2m=1000n/m(2)先连接实验器材,后穿纸带,再连接小车,最后打点并选择纸带进行数据处理,故为dcba。打点计时器的工作频率为50hz,每隔0.02s打一次点,每相邻两计数点之间还有4个点未画出,共5个0.02s,故t=0.1s。匀变速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故:v6=s5+s62t。根据公式x=at2,有:(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)=9at2;解得:a=(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)9t2。答案:(1)1000(2)dcba0.1s5+s62t(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)9t23.(15分)(2017常德模拟)某同学用如图甲所示装置探究小车的加速度与力、质量的关系。导学号42722386(1)在实验中,他把钩码重力当作小车受到的合力。为减小把钩码的重力当作小车受到的合力而带来的误差,实验中,除了拉小车的细线与长木板平行外,还应采取的措施或要求有:_,_。(填两条)(2)木块从静止开始运动,利用打点计时器在纸带上记录木块的运动情况,如图乙所示,其中o点为纸带上记录到的第一点。a、b、c是该同学在纸带上所取的一些点,图中标明的数据为a、b、c各点到o点的距离,已知打点计时器所用交流电源频率f=50hz(以下计算结果保留两位有效数字),木块运动的加速度a=_m/s2。(3)如果猜想当力一定时,加速度a与质量m成反比,为对此猜想进行验证,应画_图象。(4)在保持小车及车中的砝码总质量m一定,探究加速度a与所受合外力f的关系时,在作图过程正确的情况下,得到的a-f关系如图所示,其原因是_。【解析】(1)探究小车的加速度与力、质量的关系实验中,要能使钩码的重力当作小车受到的合力,应该做到平衡摩擦力,钩码的质量比小车的质量小得多。(2)做匀变速直线运动的物体在连续相等的时间内通过的位移差等于恒量,即x=at2,故有a=xbc-xabt2=0.39m/s2。(3)如果猜想当力一定时,加速度a与质量m成反比,为对此猜想进行验证,应画a-1m图象。(4)从图象可以看出拉力f=0时,小车的加速度已经不为零,说明平衡摩擦力时,长木板的倾角过大了,所以图线不通过坐标原点的原因是平衡摩擦力时,长木板的倾角过大了。答案:(1)平衡摩擦力钩码的质量比小车的质量小得多(2)0.39(3)a-1m(4)平衡摩擦力时,长木板的倾角过大了4.(15分)某学习小组可用如图甲所示的实验装置来做系列实验。(设钩码的质量为m,小车和车内砝码的总质量为m)导学号42722387(1)下列说法正确的是_。a.用该装置可以测定当地的重力加速度b.用该装置可以探究牛顿第二定律,以小车为研究对象时,要保证拉力近似等于钩码的重力,必须满足mmc.可以用该装置验证机械能守恒定律,但必须满足mmd.可以用该装置探究动能定理,以钩码和小车整体为研究对象,但不必满足mm(2)某同学在用该装置探究“在合外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”时,由于改变小车和砝码的总质量m时,小车所受的阻力也会变化,本实验改变m时是否要重新平衡小车所受的阻力?_(选填“是”或“否”)。(3)图乙为某次实验得到的纸带,a、b、c、d、e、f、g是按打点顺序依次选取的计数点,计数点间的距离如图所示,相邻计数点间时间间隔为0.1s,则小车的加速度大小约为_m/s2(保留两位有效数字)。【解析】(1)选a、b、d。通过纸带可以算出小车和钩码的加速度,进而求出当地重力加速度,故a正确;用该装置验证牛顿第二定律时,要保证拉力近似等于钩码的重力,必须满足mm,故b正确;以小车和钩码为研究对象,钩码重力做功即合力做功,可以验证机械能守恒定律和动能定理,不必满足mm,c错误,d正确。(2)对小车受力分析,根据力的矢量合成法则,结合平衡条件,则有:mgsin=mgcos,可知,质量的变化,不影响平衡的条件。(3)由图可知,a、d、g三点对应的刻度分别是0.50 cm、2.60 cm、6.50 cm,由此得出x=6.50cm-2.60 cm-2.60 cm+0.50 cm=1.80cm,根据运动学公式得:x=at2,解得a=0.018(0.3)2m/s2=0.20m/s2。答案:(1)a、b、d(2)否(3)0.205.(13分)(2017菏泽模拟)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮。木板上有一滑块,其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50hz。开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速直线运动,在纸带上打出一系列点。导学号42722388(1)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a=_m/s2(保留两位有效数字)。(2)为了测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的是_。a.木板的长度lb.木板的质量m1c.滑块的质量m2d.托盘和砝码的总质量m3e.滑块运动的时间t(3)滑块与木板间的动摩擦因数=_(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g)。【解析】(1)电源频率为50hz,每相邻两计数点间还有4个计时点,则相邻计数点间的时间间隔:t=0.025s=0.1s,由匀变速直线运动的推论x=at2可知:加速度a=x6-x33t2=0.038 8-0.024 030.12m/s20.49m/s2;(2)以系统为研究对象,由牛顿第二定律得:m3g-ff=(m2+m3)a,滑动摩擦力:ff=m2g,解得:=m3g-(m2+m3)am2g,要测动摩擦因数,需要测出:滑块的质量m2与托盘和砝码的总质量m3,故选c、d。(3)由(2)可知,动摩擦因数的表达式为:=m3g-(m2+m3)am2g。答案:(1)0.49(2)c、d(3)m3g-(m2+m3)am2g6.(15分)(2017淮南模拟)某实验小组利用如图甲所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验。导学号42722389(1)在实验中必须平衡摩擦力,以_平衡摩擦力,当小车_运动时,摩擦力恰好被平衡。(2)为了减小误差,在平衡摩擦力后,每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力,获取多组数据。若小车质量为400g,实验中每次所用的钩码总质量范围应选_组会比较合理。(填选项前的字母)a.1040 gb.200400 g c.1 0002 000 g(3)实验中打点计时器所使用的是_(选填“交流”或“直流”)电源,频率为50hz,图乙中给出的是实验中获取的纸带的一部分:1、2、3、4、5是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点未标出,每两个计数点间的时间间隔是_s,由该纸带可求得小车的加速度a=_m/s2。(结果保留两位小数)(4)改变钩码的个数重复实验,得到加速度a与合外力f的关系如图丙所示,分析线段oa,可得出实验的结论是_。【解析】(1)通过倾斜木板,使小车的重力沿斜面的分力与小车的滑动摩擦力相等,则小车做匀速直线运动,摩擦力恰好被平衡。(2)本实验要求钩码的质量远小于小车的质量,因此要求实验中每次所用的钩码总质量范围要小,故b、c错误,a正确。(3)打点计时器使用交流电源。交流电的频率为50hz,则点与点时间间隔为0.02s,因每相邻两计数点间还有4个打点未标出,所以每两个计数点间的时间间隔是0.025s=0.1s;由题意可知:a1=s4-s22t2a2=s3-s12t2a=a1+a22联立可解得:a=1.07m/s2。(4)随着所加钩码个数的增加,钩码的质量不再远小于小车质量,因此图线发生偏折,开始时,钩码质量远小于小车质量,满足实验条件,根据图象oa段可知,在质量不变的条件下,物体的加速度与合外力成正比。答案:(1)倾斜木板匀速直线(2)a(3)交流0.11.07(4)在质量不变的条件下,物体的加速度与合外力成正比7.(21分)某实验小组欲以图甲所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”。图中a为小车,b为装有砝码的小盘,c为一端带有定滑轮的长木板,小车通过纸带与电火花计时器相连,小车的质量为m1,小盘(及砝码)的质量为m2。(g取9.8m/s2)(1)电火花计时器的工作电压为_,频率为_。(2)下列说法正确的是_。a.实验时先释放小车,再接通打点计时器的电源b.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力c.本实验中应满足m2远小于m1的条件d.在用图象探究小车加速度与受力的关系时,应作a-m1图象(3)实验中,得到一条打点的纸带,如图乙所示,已知相邻计数点间的时间间隔为t,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出,则打点计时器打下f点时小车的瞬时速度的计算式为vf=_,小车加速度的计算式a=_。(4)某同学平衡好摩擦阻力后,在保持小车质量不变的情况下,通过多次改变砝码重力,作出小车加速度a与砝码重力f的图象如图丙所示。若牛顿第二定律成立,则小车的质量为_kg,小盘的质量为_kg。(5)实际上,在砝码的重力越来越大时,小车的加速度不能无限制地增大,将趋近于某一极限值,此极限值为_m/s2。【解析】(1)电火花打点计时器是使用220v交流电源的仪器,其打点周期与交流电的周期相同,频率是50hz。(2)实验时应先接通电源后释放小车,故a错误。平衡摩擦力时,假设木板倾角为,则有:ff=mgsin=mgcos,m约掉了,故不需要重新平衡摩擦力,故b错误。让小车的质量m1远远大于小盘和砝码的质量m2,因为实际上绳子的拉力f=m1a=m2g1+m2m1,故应该是m2m1,即实验中应满足小盘和砝码的质量远小于小车的质量,故c正确。f=ma,所以:a=fm,所以在用图象探究小车的加速度与质量的关系时,通常作a-1m图象,故d错误。故选c。(3)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上f点时小车的瞬时速度大小。vf=x5+x62t根据匀变速直线运动的推论公式x=at2可以求出加速度的大小,得:x4-x1=3a1t2x5-x2=3a2t2x6-x3=3a3t2为了更