浙江专版2021年高考物理一轮复习实验三探究加速度与力质量的关系高效演练含解析

浙江专版2021年高考物理一轮复习实验三探究加速度与力质量的关系高效演练含解析

实验三 探究加速度与力、质量的关系 ‎1.(2015·浙江10月选考真题)下列两个学生实验中,必须要测量质量、时间和位移的是 (　　)‎ A.用打点计时器测速度 B.探究加速度与力、质量的关系 ‎【解析】选B。“用打点计时器测速度”实验中需要测量纸带上的位移和时间,不需要测量质量;“探究加速度与力、质量的关系”实验中需要测量质量、时间和位移。故选B。‎ ‎2.(2018·浙江11月选考真题)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,两个相同的小车放在光滑水平板上,前端各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细绳和抬起来控制,如图甲所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。‎ ‎(1)请指出图乙中错误之处:___________________________。 ‎ ‎(2)调整好装置后,在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2,则两车的加速度之比为___________________________________________。 ‎ ‎【解析】细绳拉力方向应与木板面平行,以保证小车受到恒力的作用,从而加速度恒定,如果不平行,则随着小车的运动,小车水平方向的拉力会发生变化,同时根据题意“小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力”可知,只有当小盘和重物的质量远小于小车质量时,可以近似把小车的拉力约等于小盘和重物的重力。根据x=at2可知,两车同时释放,同时静止,加速度之比等于位移之比。‎ 答案:(1)a.拉小车的细绳与木板没有平行;　b.小盘和重物的总质量没有远小于小车的质量　(2)x1∶x2‎ ‎3.(2019·杭州模拟)用图示装置可以用来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。‎ ‎(1)实验过程中,除了图中所示仪器之外,还需用到的器材是________。 ‎ - 5 -‎ A.秒表　　B.天平　　C.毫米刻度尺　　D.干电池组 ‎(2)关于实验操作以下说法正确的有________。 ‎ A.应将长木板的右端适当垫高,以平衡摩擦力 B.滑轮与小车之间的细线应与长木板平行 C.实验时应先释放小车,再接通打点计时器的电源 D.砂桶与砂的总质量应远小于小车的质量 ‎(3)某次实验打下如图所示的一条纸带,‎ 图中各计数点之间还有四个点未标出。由图可知,实验中,纸带靠近________端连接小车(选填“0”或“5”)。根据图中数据,可以计算得到打下“3”时的速度大小为________m/s,小车运动的加速度为________m/s2(本小题计算结果保留2位小数) ‎ ‎【解析】(1)实验过程中,根据Δx=aT2和a=可知,间距和时间直接读出,要测小车的质量,需要天平,故选B;‎ ‎(2)应将长木板的右端适当垫高,以平衡摩擦力,A正确;滑轮与小车之间的细线应与长木板平行,B正确;实验时应先接通打点计时器的电源,再释放小车,C错误;实验时,要求细线的拉力等于砂桶与砂的总质量,所以砂桶与砂的总质量应远小于小车的质量,D正确。故选A、B、D。‎ ‎(3)小车做匀加速运动,点与点间距越来越大,故纸带靠近0端连接小车;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3点时小车的瞬时速度大小v3== m/s=0.28 m/s;根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小a=‎ - 5 -‎ ‎= m/s2=0.60 m/s2‎ 答案:(1)B　(2)A、B、D　(3)0　0.28　0.60‎ ‎4.图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。 ‎ ‎(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是(　　)‎ A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动 ‎(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是 (　　)‎ A.M=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g C.M=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g ‎(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm、sEF=5.91 cm、sFG=‎ ‎6.34 cm。已知打点计时器的工作频率为50 Hz,则小车的加速度a=________m/s2(结果保留2位有效数字)。 ‎ - 5 -‎ ‎【解析】(1)要使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,应将长木板远离定滑轮的一端垫起,使小车所受重力沿木板向下的分力与小车及纸带所受摩擦力平衡,即选项B正确。‎ ‎(2)要使砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的大小,必须使m≪M,选项C符合这个要求。‎ ‎(3)小车的加速度为 a=,‎ 其中t=0.1 s,代入数据得:a=0.42 m/s2。‎ 答案:(1)B　(2)C　(3)0.42‎ ‎【加固训练】‎ ‎(2019·宁波模拟)某同学探究钩码加速度与合外力的关系,其实验装置如图所示,一端带有定滑轮的长木板固定在桌面上,用轻绳绕过定滑轮及光滑的动滑轮将滑块与弹簧测力计相连。实验中保持钩码的质量不变,在滑块上增加砝码进行多次测量,每一次滑块均从同一位置P由静止释放,在钩码带动下滑块向右运动,此过程中,记录弹簧测力计的示数F和光电门的遮光时间t,用弹簧测力计测得钩码受到的重力为G,用刻度尺测得P与光电门间的距离为s,用螺旋测微器测得滑块上窄片的宽度为d。‎ ‎(1)实验中________(选填“需要”或“不需要”)平衡滑块受到的滑动摩擦力。 ‎ ‎(2)钩码的加速度大小a=________(用含有d、t、s的表达式表示)。 ‎ ‎(3)根据实验数据绘出的下列图像中最符合本实验实际情况的是________。 ‎ ‎【解析】(1)根据实验原理可知,力通过弹簧测力计测出,因此滑块是否需要平衡摩擦力,对其没有影响,因此实验中不需要平衡滑块受到的滑动摩擦力;‎ - 5 -‎ ‎(2)在匀变速直线运动中,根据速度与位移关系,则有:v2=2as;而v=,因此滑块的加速度大小a1=;那么钩码的加速度大小a=。‎ ‎(3)由题意可知,钩码的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系:G-2F=ma,且钩码的加速度大小a=;那么则有:=(G-2F),A正确,B、C、D错误。‎ 答案:(1)不需要　(2)　(3)A - 5 -‎