2020版高考物理一轮复习第三章 微专题27实验：探究加速度与力，质量的关系

2020版高考物理一轮复习第三章 微专题27实验：探究加速度与力，质量的关系

实验：探究加速度与力，质量的关系 ‎[方法点拨]　(1)实验方法：控制变量法；(2)数据处理：图象法.‎ ‎1.(2018·山西省孝义市第一次模拟)图1所示为“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验装置.图中A为小车，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，P为钩码，C为弹簧测力计，绳与滑轮间的摩擦可以忽略.‎ 图1‎ ‎(1)实验时一定要进行的操作是________(填选项前的字母).‎ A.一端带有定滑轮的长木板必须保持水平 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，同时记录弹簧测力计的示数 C.改变P的质量，打出几条纸带 D.为减小误差，实验中一定要保证P的质量远小于小车的质量 ‎(2)按实验装置(长木板水平放置)完成实验，以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，图2中画出的a－F图象可能正确的是________(填选项字母).若测出的a－F图象的斜率为k，则小车的质量为________.‎ 图2‎ ‎2.(2018·湖北省黄冈市质检)利用如图3甲所示的实验装置探究加速度与合外力的关系，实验中认为细绳对木块的拉力等于砝码和砝码桶的总重力，请思考探究思路并回答下列问题.‎ 图3‎ ‎(1)下列做法正确的是________.(填字母代号)‎ A.在找不到合适的学生电源的情况下，可以使用四节干电池串联作为打点计时器的电源 B.平衡摩擦力的方法是在砝码桶中添加砝码，使木块能拖着纸带匀速滑动 C.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 D.实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块 ‎(2)如图乙所示，是挂上砝码桶，装入适量砝码，按实验要求打出的一条纸带，A、B、C、D、E是纸带上选取的五个计数点，相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出，用刻度尺测出各计数点到A点之间的距离，已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，其中打出计数点“C”时木块的速度vC＝_________m/s，木块的加速度a＝________m/s2(结果均保留两位有效数字).‎ ‎(3)实验时改变砝码及砝码桶的总质量m，分别测量木块在不同外力作用下的加速度a，根据测得的多组数据画出a－m关系图象，如图丙实线所示，此图象的上端明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________________________‎ ‎3.(2018·山东省菏泽市上学期期末)甲、乙两同学在同一实验室做“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验.‎ 图4‎ ‎(1)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图4甲所示，在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器所用交流电源的频率为50Hz，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度为________m/s2(结果保留两位有效数字).‎ ‎(2)两同学各取一套图示的装置放在水平桌面上，设小车的质量为m，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度与拉力F的关系，分别得到图丙中甲、乙两条直线，图线斜率为________，则甲、乙用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为μ甲________μ乙.(选填“大于”“小于”或“等于”)‎ 答案精析 ‎1.(1)BC　(2)A　 解析　(1)该实验要平衡摩擦力，一端带有定滑轮的长木板要倾斜，故A项错误；为提高打点的个数，小车靠近打点计时器，打点计时器的使用要先接通电源后释放小车，故B项正确；改变P的质量，打出几条纸带，得到不同拉力作用下的加速度，故C项正确；由于该实验中小车是在绳的拉力下加速运动，此拉力可由测力计示数获得，不需要用重物的重力代替，则不要求重物质量远小于小车质量，故D项错误.‎ ‎(2)若没有平衡摩擦力，则当F≠0时，a＝0；也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0；且实验中物体的加速度与合外力成正比，图线应为直线，所以a－F图象可能正确的是图线A.‎ 据牛顿第二定律F－Ff＝ma，解得a＝－，‎ 对比图象可得＝k，则小车质量m＝.‎ ‎2.(1)CD　(2)0.54　1.0‎ ‎(3)砝码与砝码桶的总重力与木块的重力差距不大或砝码和砝码桶的总质量m太大，细绳的拉力不再等于mg或砝码和砝码桶的总质量不再满足远小于木块质量 解析　(1)打点计时器必须要使用交流电源，故选项A错误；平衡摩擦力的方法是不挂砝码桶，让小车拖着纸带在木板上匀速运动，选项B错误；调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，以减小实验的误差，选项C正确；实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项D正确.‎ ‎(2)打出计数点“C”时木块的速度为 vC＝＝m/s＝0.54m/s 加速度：‎ a＝＝m/s2≈1.0m/s2‎ ‎(3)造成图象上端明显偏离直线的主要原因可能是：砝码与砝码桶的总重力与木块的重力差距不大或砝码和砝码桶的总质量m太大，细绳的拉力不再等于mg或砝码和砝码桶的总质量不再满足远小于木块质量.‎ ‎3.(1)0.15　(2)　大于 解析　(1)每5个点取一个计数点，则T＝0.1s，连续相等时间内的位移之差为：Δx＝0.15cm，根据Δx＝aT2得小车的加速度：a＝＝m/s2＝0.15m/s2‎ ‎(2)根据牛顿第二定律得：F－μmg＝ma，‎ a＝－μg，可知图线斜率为；‎ 纵轴截距的绝对值为μg，由图线可知μ甲g>μ乙g，所以μ甲>μ乙.‎