实验抢分专练 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系

PAGE1-实验抢分专练实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系(40分钟34分)1.(8分)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。(1)有关本实验方案的操作和判断,下列说法正确的是B。(2分)

A.本实验方案中需要用到刻度尺、天平及秒表B.长木板右侧适当垫高是为了补偿小车受到的阻力C.在探究小车加速度与小车的总质量M的关系时,可以改变小车内钩码数量,重复实验,测定多组相关数据,再通过作出a-M的图像,得到a与M的正比关系D.平衡阻力时,需要在砝码盘内放上适量的砝码,先打开电源,后释放小车,观察纸带上打出的点迹是否均匀【解析】(1)本实验方案中需要用到刻度尺来测量位移;需要测出小车质量,故需要天平;因打点计时器本身就具有计时功能,故不需要秒表,故A错误;为保证小车所受的合力为绳子的拉力,故长木板右侧适当垫高,补偿小车受到的阻力,故B正确;探究小车加速度与小车的总质量M的关系时,可以改变小车内钩码数量,重复实验,测定多组相关数据,再通过作出a-1M的图像,得到a与M(2)图乙是实验得到纸带的一部分,每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz,则小车的加速度大小为2.86m/s2(结果保留3位有效数字)。(2分)

【解析】(2)由题知,电源的频率为f=50Hz,每相邻两计数点间有四个点未画出,故相邻计数点间的时间为t=5T=5f=0.根据逐差法,可得a=(16.=2.86m/s2(3)实验得到的理想a-F图像应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。其中图线①的产生原因是不满足“砝码的总质量远小于(选填“远小于”或“远大于”)小车质量”的条件;图线③的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小(选填“小”或“大”)(4分)

【解析】(3)由丙图知,图线①向下弯曲,则产生原因是不满足“砝码的总质量远小于小车质量”的条件;由丙图知,图线③中F需要加到一定值时才有加速度,说明摩擦力较大,则产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小。2.(8分)某实验室“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图甲所示,光电门A、B间的距离为L。小车上固定一宽度为d的遮光条。遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1和t2。(1)某同学在图甲中的P处加装一个微型力传感器,用来测量绳子的拉力F,则该同学在实验时不必(选填“必须”或“不必”)满足钩码质量远小于小车总质量;(2分)

【解析】(1)用力传感器来测量绳子的拉力F,因此在实验时不必满足钩码质量远小于小车总质量。(2)实验测得的加速度为12L(d2【解析】(2)小车经过光电门A、B时的速度大小分别为vA=dvB=d由速度—位移关系公式v2-v02=2a=vB2-vA22(3)通过合理的实验步骤,五组同学得到的a-F图像如图乙。根据a-F图像中的数据找到小车受力均为F=0.12N时各组的加速度a,并将各组加速度a及小车质量M(含遮光条)的数据填入表格,则表中X处的数值为0.32。利用表中的数据再作a-M图像得到一条曲线,某同学猜想在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的方法是作a-1M图线实验序号F/NM/kga/(m·s-2)①0.120.101.20②0.120.120.96③0.120.160.72④0.120.250.48⑤0.120.36X【解析】(3)由图乙a-F图像⑤可知,小车受力为F=0.12N时,其加速度为a⑤=0.32m/s2可知表中X处的数值为0.32利用表中的数据再作a-M图像得到一条曲线,某同学猜想在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的方法是作a-1M图线,该图线是过原点的直线,说明a与1M成正比,即a与3.(12分)(2026·佛山模拟)用图甲装置研究“小车(含拉力传感器)质量一定时,加速度与合外力关系”,实验步骤如下:①细绳一端绕过光滑定滑轮与盘子(盘中装适量砂子)连接,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,在盘子中适当增减砂子,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撤去细绳和盘子,让小车从P位置由静止开始下滑,设此时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s-t图像,并求出小车的加速度a;③改变长板的倾角,重复步骤①②可得多组F、a的数据。完成下列相关实验内容:(1)在步骤①中,若小车运动越来越慢,则在保持长板倾角不变情况下,应在盘中适当减少(选填“增加”或“减少”)砂子。在步骤①②中,F0=(选填“=”“>”或“<”)F。(4分)

【解析】(1)在步骤①中,若小车运动越来越慢,则小车沿斜面向下做减速运动,故在保持长板倾角不变情况下,应在盘中适当减少砂子。小车匀速下滑时,由平衡条件得mgsinθ=F0+f,小车加速下滑时,由受力分析可得F=mgsinθ-f,联立可得F=F0。(2)本次实验不需要(选填“需要”“不需要”)测量砂和盘子的总质量,不需要(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。(4分)

【解析】(2)由(1)分析可知,小车加速下滑过程的合外力已通过①中小车匀速下滑时拉力传感器的示数F0读出,所以本次实验不需要测量砂和盘子的总质量,不需要平衡小车所受到的摩擦力。(3)某段时间内小车的s-t图像如图乙,根据图像可得小车的加速度大小为2.10m/s2(计算结果保留2位小数)。(2分)

【解析】(3)图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的位移,根据匀变速直线运动的推论得Δs=(0.3820-0.2520)-(0.4910-0.3820)=a×0.12,解得a=2.10m/s2。(4)分析表格中的F、a数据可知:在误差允许范围内,小车质量一定时,小车的加速度与合外力成正比。(2分)

F合(N)0.41.01.51.82.1a(m/s2)0.792.103.103.624.19【解析】(4)由表中数据可以看出,F与a的比值基本不变,所以可得:在误差允许范围内,小车质量一定时,小车的加速度与合外力成正比。4.(6分)用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系,带滑轮的长木板水平放置,弹簧测力计固定在墙上。小车上固定一滑轮,细绳通过滑轮连接弹簧测力计和砂桶。(1)实验时,一定要满足的条件或必要的操作是A。(3分)

A.平衡摩擦力B.小车的质量远大于砂桶和砂的质量【解析】(1)用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系实验时,必要的操作是要平衡摩擦力,由于绳子的拉力大小可以通过弹簧测力计读出,故不一定要满足小车的质量远大于砂桶和砂的质量。