新教科版课时16专题提升课5传送带模型板块模型作业

课时规范练16专题提升课5传送带模型板块模型1.(2023广东广州模拟)用图甲所示装置研究小车(含拉力传感器)质量一定时,加速度与合外力的关系,实验步骤如下:①细绳一端绕在电动机上,另一端系在拉力传感器上。将小车放在长板的P位置,调整细绳与长板平行,启动电动机,使小车沿长板向下做匀速运动,记录此时拉力传感器的示数F0;②撤去细绳,让小车从P位置由静止开始下滑,设小车受到的合外力为F,通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的x-t图像,并求出小车的加速度大小a;③改变长板的倾角,重复步骤①②可得多组F、a数据。甲乙(1)在步骤①②中,F0(选填“>”“=”或“<”)F;

(2)本实验(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力;

(3)某段时间内小车的x-t图像如图乙所示,根据图像可得小车的加速度大小为m/s2(结果保留两位小数);

(4)分析下表中的F、a数据可知,在误差允许范围内,小车质量一定时,

。F/N0.41.01.51.82.1a/(m·s-2)0.792.103.103.624.19答案(1)=(2)不需要(3)2.10(4)小车的加速度与合外力成正比解析(1)由于①中小车沿长板向下做匀速运动,因此对小车根据平衡条件有F0+Ff=mgsinθ,则传感器的示数F0=mgsinθ-Ff;撤去细绳,小车从斜面上由静止下滑,其合外力F=mgsinθ-Ff。通过比较可得F0=F。(2)通过(1)中的分析可知,本实验直接由拉力传感器测出小车所受的合外力,不需要平衡摩擦力。(3)由题图乙可知,小车发生相邻两段位移的时间间隔均为T=0.10s,且在相邻相等时间内小车的位移为x1=(49.10-38.20)cm=0.109m、x2=(38.20-25.20)cm=0.130m,根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2有a=ΔxT2=x2(4)根据表格中的数据分析可得,Fa的值在误差允许的范围内保持不变,因此在误差允许的范围内,小车质量一定时,小车的加速度a与合外力F2.某同学用如图甲所示的装置做探究小车的加速度与力的关系的实验。实验时保持小车的质量不变,用钩码的重力作为小车受到的合外力,根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。甲乙(1)实验时先不挂钩码,反复调整垫木的位置,直到小车做匀速直线运动,这样做的目的是。

(2)图乙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,如图乙所示。已知打点计时器接在频率为50Hz的交变电源两端,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2位有效数字)丙(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a-F关系图线,如图丙所示。请分析:图线不通过坐标原点O的原因是

;图线上部弯曲的原因是

。

答案(1)平衡小车运动中受到的摩擦力(2)1.0(3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够未满足钩码质量远小于小车质量解析(1)反复调整垫木的位置,直到小车做匀速直线运动,目的是平衡摩擦力。(2)由逐差法求解加速度,a=[(xCD+xDE)-(xAB+xBC)]÷(2T)2,其中xAB=3.90cm,xBC=4.90cm,xCD=5.90cm,xDE=6.90cm,T=0.1s,则a=1.0m/s2。(3)由a-F图像可知,当加速度为0时,外力F≠0,图线不过原点O的原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。小车的加速度实际是a=1m0+mmg,开始时,由于满足m0≫m,图线斜率近似为1m0,其图线近似为直线,随着m的增大,不再满足m0≫m,a-F图线的斜率不再是3.某同学用如图所示的实验装置探究滑块的加速度与合外力的关系。气垫导轨下面的位置标尺的0刻度在左侧,调整气垫导轨使之水平,在导轨左边某位置固定一光电门,记下光电门的位置x1。把轻绳一端连在拉力传感器上,另一端与滑块相连,钩码通过动滑轮挂在定滑轮与传感器之间。将滑块放在导轨右侧某位置,记下滑块上遮光条的初始位置x2。开通气源,由静止释放滑块,滑块向左运动,通过光电门时记录滑块上遮光条的遮光时间为t。(1)实验中通过改变钩码的质量或者改变钩码的个数来改变滑块受到的合外力,(选填“需要”或“不需要”)考虑钩码的质量远小于滑块的质量。(2)该同学测得遮光条的宽度为d,则钩码的加速度大小a=(用题设条件中物理量的字母表示)。

答案(1)不需要(2)d解析(1)仅当用钩码重力充当合外力时需要满足钩码的质量远小于滑块的质量,本题用拉力传感器测合外力的大小,故不需要考虑钩码的质量远小于滑块的质量。(2)滑块通过光电门的平均速度视为瞬时速度,v=dt,滑块初速度为0,总位移为x2-x1,故钩码通过光电门的瞬时速度为d2t,总位移为x2-4.(2021湖南卷)某实验小组利用图甲所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下:甲乙(1)用游标卡尺测量垫块厚度h,示数如图乙所示,h=cm。

(2)接通气泵,将滑块轻放在气垫导轨上,调节导轨至水平。(3)在右支点下放一垫块,改变气垫导轨的倾斜角度。(4)在气垫导轨合适位置释放滑块,记录垫块个数n和滑块对应的加速度a。(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同),重复步骤(4),记录数据如下表:n123456a/(m·s-2)0.0870.1800.2600.4250.519根据表中数据在图丙上描点,绘制图线。丙如果表中缺少的第4组数据是正确的,其应该是m/s2(保留三位有效数字)。答案(1)1.02(5)如图所示0