2019年高考物理 名校模擬試題分項解析40熱點(diǎn) 專題24 探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系實驗.doc

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專題24 探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系實驗 1．(6分) （2019云南大姚一中模擬）如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上滑塊的質(zhì)量為M，懸掛鉤碼的質(zhì)量為m，遮光條寬度為d，氣源開通后滑塊在牽引力的作用下先后通過兩個光電門的時間為Δt1和Δt2.當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間. (1)若光電計時器還記錄了滑塊從光電門1到光電門2的時間Δt，用上述裝置測量滑塊加速度，加速度的表達(dá)式為________(用所給物理量表示)． (2)用上述裝置探究滑塊加速度a與滑塊質(zhì)量M及滑塊所受拉力F的關(guān)系時，要用鉤碼重力代替繩子的拉力，則m與M之間應(yīng)滿足關(guān)系 _____________________________________________________________. (3)若兩光電門間的距離為l，用上述裝置驗證系統(tǒng)在運(yùn)動中的機(jī)械能守恒．滑塊從光電門1運(yùn)動到光電門2的過程中，滿足關(guān)系式____________________(用所給物理量表示)時，滑塊和鉤碼系統(tǒng)機(jī)械能守恒．正常情況下，在測量過程中，系統(tǒng)動能的增加量總是________(填“大于”、“等于”或“小于”)鉤碼重力勢能的減少量． 【名師解析】(1)滑塊通過光電門1和2的速度分別為v1＝、v2＝，根據(jù)加速度定義式可知加速度a＝＝. （2）由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，v2=2ah，解得加速度。 （3）對系統(tǒng)由牛頓運(yùn)動定律得出在實驗誤差允許范圍內(nèi)驗證的表達(dá)式。 4.（2018年11月浙江選考物理）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，兩個相同的小車放在光滑水平板上，前段各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可放重物。小車的停和動通過用黑板擦按住小車后的細(xì)線和抬起來控制，如圖1所示。實驗要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運(yùn)動的力。 ①請指出圖2中錯誤之處：_______________________________。 ②調(diào)整好裝置后，在某次實驗中測得兩小車的位移分別是x1和x2，則兩車的加速度之比為_______________。 【參考答案】①拉小車的細(xì)線沒有與木板表面不平行。m沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M ②x1∶x2。 【命題意圖】本題考查 “探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實驗”。 5．（2019北京通州期中，13分）用圖3所示的實驗裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗。 （1）下面列出了一些實驗器材： 電磁打點(diǎn)計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶、天平（附砝碼）。 除以上器材外，還需要的實驗器材有_________（選填選項前的字母）。 A．秒表 B．刻度尺 C．低壓直流電源 D．低壓交流電源 （2）實驗時把長木板右端墊高，在不掛砂桶且計時器打點(diǎn)的情況下，輕推一下小車，使小車拖著紙帶做勻速運(yùn)動，這樣做的目的是____________________。 （3）長木板右端高度調(diào)好后，接通電源，釋放小車，打點(diǎn)計時器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，圖4是打點(diǎn)計時器打出的一條清晰的紙帶。圖中標(biāo)出了A、B、C三個計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T。A、B間的距離x1，A、C間的距離x2。則實驗中該小車加速度的大小a =_________（結(jié)果用上述字母表示）。 （4）某同學(xué)通過數(shù)據(jù)處理作出了如圖5所示的加速度a隨合力F變化的圖像，從圖中可以看出圖線是一條經(jīng)過原點(diǎn)的直線。由此圖像可得a – F圖像的表達(dá)式為_________，小車和砝碼的質(zhì)量約為_________kg（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 （5）現(xiàn)要驗證“物體質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比”這一規(guī)律。實驗裝置如圖6所示，實驗操作如下：一光滑長木板AB一端搭在固定在水平面上的豎直擋板上。讓小車自木板上一固定點(diǎn)O從靜止開始下滑到B點(diǎn)，用計時器記下所用的時間t，用米尺測出O、B之間的距離L以及O 到地面的高度h。改變高度h，重復(fù)上述測量。請分析說明如何根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出圖像驗證此規(guī)律。 【參考答案】（1）BD （2分）； （2）平衡摩擦力（2分）； （3） （2分）； （4）a = kF ，ms-2N-1 （2分），0.450.56 （2分）； 6．（9分）（2019河南名校聯(lián)盟尖子生調(diào)研）某同學(xué)用如圖所示的裝置做“探究加速度與合外力、質(zhì)量關(guān)系”實驗。實驗中打點(diǎn)計時器所用的交流電頻率為f＝50Hz。 （1）該同學(xué)根據(jù)裝置圖安裝好裝置，做了必要的調(diào)節(jié)后進(jìn)行實驗，打出一條紙帶，在紙帶上選取A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點(diǎn)，相鄰的兩個計數(shù)點(diǎn)間有4個點(diǎn)未標(biāo)出。 如圖所示，測出相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間的距離x1、x2、x3、x4、x5、x6，則打F點(diǎn)時小車速度的表達(dá)式vF＝______________（用測得及已知物理量的符號表示）。若求得打B、C、D、E、F點(diǎn)時小車的速度為下列表格中所示數(shù)據(jù)，以打A點(diǎn)為計時起點(diǎn)，請在下列坐標(biāo)紙上選取合適的標(biāo)度，作出v－t圖象。根據(jù)圖象求得打下G點(diǎn)時小車的速度vC＝_________m／s，小車的加速度a＝___________m／s2。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） （2）保持小車質(zhì)量不變，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，測得多組合外力F及對應(yīng)的小車的加速度a，作出a－F圖象如下圖，發(fā)現(xiàn)圖象不過坐標(biāo)原點(diǎn)，經(jīng)分析，主要是某一步操作沒到位引起的，則需要重新進(jìn)行的操作是_________。 A．增大小車的質(zhì)量　　　 B．減小小車的質(zhì)量 C．適當(dāng)增大長木板的傾角 D．適當(dāng)減小砝碼盤內(nèi)砝碼質(zhì)量 （3）重新操作到位后，保持懸掛的砝碼盤和盤中砝碼的質(zhì)量恒定，測得小車的質(zhì)量為M，通過改變小車中砝碼的質(zhì)量m，進(jìn)行多次實驗，測得多組小車加速度a和小車中砝碼質(zhì)量m的數(shù)值，通過描點(diǎn)可得到－m關(guān)系圖象如圖，圖中縱軸的截距為b，則小車受到的拉力F＝_____________。 【參考答案】（1）（1分） 圖象見解析（2分） 0.34（0.33～0.35均給分）（1分） 0.41（0.39～0.42均給分）（2分） （2）C（1分） （3）（2分） 7．(2018余姚選考模擬)某同學(xué)在進(jìn)行“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，經(jīng)歷了以下過程： (1)在實驗準(zhǔn)備過程中，發(fā)現(xiàn)實驗室有兩種打點(diǎn)計時器，如圖1甲所示。該同學(xué)決定使用電火花打點(diǎn)計時器，該打點(diǎn)計時器對電源的要求是________。 A．交流220 V B．直流220 V C．交流4～6 V D．直流4～6 V (2)該同學(xué)欲通過圖乙所示裝置打出的紙帶(圖丙)來判斷是否已經(jīng)平衡摩擦力。 根據(jù)紙帶的點(diǎn)跡可以判斷：為進(jìn)一步平衡摩擦力，圖乙中墊塊應(yīng)向________(選填“左”或“右”)移一些。 (3)在利用此裝置做實驗時，實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖丁。從比較清晰的點(diǎn)起，每5個點(diǎn)取一個計數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計數(shù)點(diǎn)之間的距離(單位 cm)。則打下計數(shù)點(diǎn)3時小車的瞬時速度為________m/s，小車的加速度為________m/s2。(以上兩空均保留兩位有效數(shù)字) 丁 【名師解析】　電火花打點(diǎn)計時器使用交流220 V，選項A正確；根據(jù)紙帶點(diǎn)跡分析可知，小車在加速下滑，屬于平衡摩擦力過度，應(yīng)該將墊塊向左移動，以降低傾角；計數(shù)點(diǎn)3時的瞬時速度v＝ m/s≈0.38 m/s，小車的加速度由 Δx＝aT2，得a＝ m/s2≈0.16 m/s2。 【參考答案】　(1)A　(2)左　(3)0.38　0.16