高考物理一輪基礎復習: 專題12 探究加速度與力、質量的關系
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1、高考物理一輪基礎復習: 專題12 探究加速度與力、質量的關系 姓名:________ 班級:________ 成績:________ 一、 單選題 (共2題;共4分) 1. (2分) (2016高二上長沙開學考) 某同學采用如圖1所示的裝置探究物體的加速度與所受合力的關系.用砂桶和砂的重力充當小車所受合力F;通過分析打點計時器打出的紙帶,測量加速度a.分別以合力F 和加速度a作為橫軸和縱軸,建立坐標系.根據實驗中得到的數(shù)據描出如圖2所示的點跡,結果跟教材中的結論不完全一致.該同學列舉產生這種結果的可能原因如下:(1)在平衡摩擦力時將木板右端墊得
2、過高;(2)沒有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力時將木板右端墊得過低;(3)砂桶和砂的質量過大,不滿足砂桶和砂的質量遠小于小車質量的實驗條件;(4)測量小車的質量或者加速度時的偶然誤差過大. 通過進一步分析,你認為比較合理的原因可能是 ( ) A . (1)和(4) B . (2)和(3) C . (1)和(3) D . (2)和(4) 2. (2分) (2017高二上阿壩期末) 在研究物體的“加速度、作用力和質量”三個物理量的關系時,我們用實驗研究了小車“在質量一定的情況下,加速度和作用力的關系”;又研究了“在作用力一定的情況下,加速度和質量之間的關系”.這種研究物理問題的科
3、學方法是( ) A . 建立理想模型的方法 B . 控制變量法 C . 等效替代法 D . 類比法 二、 實驗題 (共11題;共46分) 3. (5分) (2017高一上雅安期末) 為了“探究加速度與力、質量的關系”,現(xiàn)提供如圖甲所示的實驗裝置: (1) 以下實驗操作正確的是 A . 將木板不帶滑輪的一端適當墊高,使小車在砝碼及砝碼盤的牽引下恰好做勻速運動 B . 調節(jié)滑輪的高度,使細線與木板平行 C . 先接通電源后釋放小車 D . 實驗中小車的加速度越大越好 (2) 在實驗中,得到一條如圖乙所示的紙帶,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T=0.1S,且
4、間距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分別為3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm,則小車的加速度a=________m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字). (3) 有一組同學保持小車及車中的砝碼質量一定,探究加速度a與所受外力F的關系,他們在軌道水平及傾斜兩種情況下分別做了實驗,得到了兩條a﹣F圖線,如圖丙所示.圖線________是在軌道傾斜情況下得到的(填“①”或“②”);小車及車中砝碼的總質量m=________kg. 4. (4分) (2017高一上太原期末) 科學探究活動通常包括以下幾個環(huán)節(jié):①提出問題,②猜想與假設,③制定計劃
5、與設計實驗,④進行實驗與收集證據,⑤分析與論證,⑥評估,⑦交流與合作等.一位同學在學習了滑動摩擦力之后,認為滑動摩擦力的大小可能與兩物體接觸面積的大小有關,于是他通過實驗探究這個問題. (1) 這位同學認為,滑動摩擦力的大小與兩物體的接觸面積的大小成正比,這屬于上述科學探究的________環(huán)節(jié). (2) 為完成本實驗,需要自己選用器材,其中他選用的木塊應是下列選項中的 A . 各面粗糙程度相同的正方體 B . 各面粗糙程度不同的正方體 C . 各面粗糙程度相同,長、寬、高不同的長方體 D . 各面粗糙程度不同,長、寬、高不同的長方體 (3) 在本實驗中,該同學設計
6、了兩種實驗方案: 方案一:木板水平固定,通過彈簧秤水平拉動木塊,如圖甲所示; 方案二:木塊與彈簧秤相連,彈簧秤水平固定,通過細繩水平拉動木板,如圖乙所示. ①上述兩種方案中,你認為更合理、更易于操作的是________(填“方案一”或“方案二”) ②該實驗應該記錄的數(shù)據有________; ③如何根據數(shù)據分析并判斷原來的猜想?________ 5. (3分) (2016新課標Ⅲ卷) 某物理課外小組利用圖(a)中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關系。途中,置于試驗臺上的長木板水平放置,其右端固定一輕滑輪:輕繩跨過滑輪,一段與放在木板上的小滑車相連,另一端可懸掛鉤碼。本實驗
7、中可用的鉤碼共有N=5個,每個質量均為0.010kg。實驗步驟如下: (1) 將5個鉤碼全部放入小車中,在長木板左下方墊上適當厚度的小物快,使小車9(和鉤碼)可以在木板上勻速下滑。 ①將n(依次取n=1,2,3,4,5)個鉤碼掛在輕繩右端,其余N-n各鉤碼仍留在小車內;用手按住小車并使輕繩與木板平行。釋放小車,同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s,繪制s-t圖像,經數(shù)據處理后可得到相應的加速度a。 ②對應于不同的n的a值見下表。n=2時的s-t圖像如圖(b)所示:由圖(b)求出此時小車的加速度(保留2位有效數(shù)字),將結果填入下表。 n 1 2 3 4 5
8、 0.20 ________ 0.58 0.78 1.00 (2) 利用表中的數(shù)據在圖(c)中補齊數(shù)據點,并作出a-n圖像。從圖像可以看出:當物體質量一定是=時,物體的加速度與其所受的合外力成正比。 (3) 利用a–n圖像求得小車(空載)的質量為________kg(保留2位有效數(shù)字,重力加速度取g=9.8ms–2)。 (4) 若以“保持木板水平”來代替步驟(1),下列說法正確的是_______(填入正確選項錢的標號) A . a–n圖線不再是直線 B . a–n圖線仍是直線,但該直線不過原點 C . a–n圖線仍是直線,但該直線的斜率變大 6. (4分)
9、 (2020高一上遂寧期末) 某實驗小組用如圖所示裝置“探究加速度與物體受力的關系”,已知重力加速度為g,打點計時器所接的交流電的頻率為50Hz,滑輪足夠光滑,力傳感器可測出輕繩中的拉力大小。實驗步驟如下: ①按圖所示,安裝好實驗器材,但不掛砝碼盤; ②墊高長木板右側,輕推小車后,使小車能沿長木板向下勻速運動; ③掛上砝碼盤,調節(jié)木板左側定滑輪,使牽引動滑輪的細線與木板平行; ④砝碼盤中放入砝碼,先通電,再放車,由打出的紙帶求出小車的加速度并記錄傳感器示數(shù); ⑤改變砝碼盤中砝碼的質量,重復步驟④,求得小車在不同合力作用下的加速度。 根據以上實驗過程,回答以下問題: (1)
10、對于上述實驗,下列說法正確的是_______。 A . 必須要測出砝碼和砝碼盤的總質量 B . 傳感器的示數(shù)等于小車受到的合力 C . 小車向左加速時,砝碼處于失重狀態(tài) D . 砝碼和砝碼盤的總質量應遠小于小車的質量 (2) 如圖(甲)是在實驗中得到的一條紙帶,相鄰計數(shù)點間還有四個計時點沒有畫出,如圖(乙)是以傳感器的示數(shù)F為橫坐標,加速度a為縱坐標,畫出的a-F圖象。 ①小車的加速度大小為________m/s2;打下計數(shù)點2時,小車的速度大小為________m/s(結果保留兩位有效數(shù)字)。 ②若實驗過程中,交流電的實際頻率比50Hz稍大一些,則①中計算所得的小車加速
11、度應比小車的實際加速度________(選填“大”或“小”)。 ③分析(乙)圖時,該小組用量角器測得圖線與橫坐標的夾角為θ,通過計算式 求得圖線的斜率為k,則小車的質量為________ A. B. C. D. (3) 本實驗中,隨著砝碼質量的增加,測得的小車加速度也會增加,當砝碼和砝碼盤的質量遠大于小車的質量時,小車的加速度大小約為_______。 A . 2g B . 1.5g C . g D . 0.5g 7. (4分) (2016高一上潮南期末) 用圖(a)所示的實驗裝置驗證牛頓第二定律: (1) 某同學通過實驗得到如圖(b)所示的a﹣F圖象,造成這
12、一結果的原因是:在平衡摩擦力時木板與水平桌面間的傾角________(填“偏大”或“偏小”). (2) 該同學在平衡摩擦力后進行實驗,實際小車在運動過程中所受的拉力________砝碼和盤的總重力(填“大于”、“小于”或“等于”),為了便于探究、減小誤差,應使小車質量M與砝碼和盤的總質量m滿足________的條件. (3) 某同學得到如圖(c)所示的紙帶,已知打點計時器電源頻率為50Hz. A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點.△s=sDG﹣sAD=________cm.由此可算出小車的加速度a=________m/s2(加速度a計算結果保留兩位有效數(shù)字).
13、8. (5分) (2017高一下泰州期末) 如圖所示為用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置 (1) 實驗中使用的電源頻率是50Hz,則紙帶上打出的相鄰兩點的時間間隔為________s. (2) 在實際測量中,重物減小的重力勢能通常會________(選填“略大于”、“等于”或“略小于”)增加的動能. 9. (3分) (2019高三上德惠期中) 在“探究加速度與力、質量的關系”實驗中,某同學使用了如圖所示的裝置,計時器打點頻率為50Hz。 (1) 該同學得到一條紙帶,在紙帶上取連續(xù)的六個點,如圖所示,自A點起,相鄰兩點間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14
14、.0mm、16.0 mm、18.0 mm,則打E點時小車的速度為________m/s,打A、F兩點的過程中小車的平均速度為________m/s,小車的加速度為________m/s2。 (2) 該同學要探究小車的加速度a和質量M的關系,應該保持________不變;若該同學要探究加速度a和拉力F的關系,應該保持________不變。 (3) 該同學要探究小車的加速度a和質量M的關系,應該保持________不變;若該同學要探究加速度a和拉力F的關系,應該保持________不變。 (4) 該同學通過數(shù)據的處理作出了a-F圖象如圖所示。 ①圖中的直線不過原點的原因是_
15、_______。 ②圖線發(fā)生彎曲的原因是________。 (5) 該同學通過數(shù)據的處理作出了a-F圖象如圖所示。 ①圖中的直線不過原點的原因是________。 ②圖線發(fā)生彎曲的原因是________。 10. (4分) 為了探究質量一定時加速度與力的關系,一同學設計了如圖所示的實驗裝置。其中M為帶滑輪的小車的質量,m為砂和砂桶的質量。(滑輪質量不計) (1) 實驗時,一定要進行的操作是______。 A . 用天平測出砂和砂桶的質量 B . 將帶滑輪的長木板右端墊高,以平衡摩擦力 C . 小車靠近打點計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄彈簧
16、測力計的示數(shù) D . 改變砂和砂桶的質量,打出幾條紙帶 E . 為減小誤差,實驗中一定要保證砂和砂桶的質量m遠小于小車的質量M (2) 該同學在實驗中得到如圖所示的一條紙帶(兩相鄰計數(shù)點間還有兩個點沒有畫出),已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電,根據紙帶可求出小車的加速度為________m/s2(結果保留兩位有效數(shù)字)。 (3) 以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標,加速度為縱坐標,畫出的a-F圖象是一條直線,圖線與橫坐標的夾角為θ,求得圖線的斜率為k,則小車的質量為______。 A . B . C . k D . 11. (5分) (2016高三上平湖期
17、中) 利用圖一裝置可以做力學中的許多實驗, (1) 以下說法正確的是 . A . 用此裝置“研究勻變速直線運動”時,必須設法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響 B . 用此裝置“研究勻變速直線運動”時,必須調整滑輪高度使連接小車的細線與滑軌平行 C . 用此裝置“探究加速度a與力F的關系”每次改變砝碼及砝碼盤總質量之后,需要重新平衡摩擦力 D . 用此裝置“探究加速度a與力F的關系”應使小盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車的質量 (2) 本裝置中要用到打點計時器,如圖二所示為實驗室常用的兩種計時器,其中甲裝置用的電源要求是 . A . 交流220V B . 直流220V
18、 C . 交流4﹣6V D . 直流4﹣6V (3) 在利用此裝置“探究加速度a與力F的關系”時,實驗中按規(guī)范操作打出的一條紙帶的一部分如圖三.已知打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上,則此次實驗中打點計時器打下A 點時小車的瞬時速度為________m/s.(結果保留2位有效數(shù)字) 12. (5分) (2017大連模擬) 在“用DIS研究加速度與力的關系、加速度與質量的關系”實驗中,保持小車質量不變,改變小車所受的作用力,測得了下表所示的5組數(shù)據,并已在坐標平面上畫出部分數(shù)據點,如圖所示: 組別 1 2 3 4 5 F/N 0 1.1 2.2 3.3
19、 4.4 a/m?s﹣2 0 0.5 1.0 1.5 2.0 (1) 在圖中畫出第4組數(shù)據對應的數(shù)據點,然后作出a﹣F的關系圖線; (2) 由所作圖線可以得到結論:在質量一定的情況下,加速度a與作用力F成________比. 13. (4分) (2018高一上金溪月考) 如圖所示為靜寧一中兩位同學探究“物體的加速度與其質量、所受合外力的關系” 的實驗裝置圖. (1) 實驗中,兩位同學安裝好實驗裝置后,首先平衡摩擦力,他們將長木板的一端適當墊高些后,在不掛砝碼盤的情況下,使小車靠近打點計時器后,先接通電源,后用手輕撥小車,小車便拖動紙帶在木板上自由運動。若打點計
20、時器第一次在紙帶上打出的計時點越來越稀疏(從打出的點的先后順序看),則第二次打點前應將長木板底下的小木塊墊的比原先更加________(選填“高”或“低”)些;重復以上操作步驟,直到打點計時器在紙帶上打出一系列________的計時點,便說明平衡摩擦力合適。 (2) 實驗中,兩位同學安裝好實驗裝置后,首先平衡摩擦力,他們將長木板的一端適當墊高些后,在不掛砝碼盤的情況下,使小車靠近打點計時器后,先接通電源,后用手輕撥小車,小車便拖動紙帶在木板上自由運動。若打點計時器第一次在紙帶上打出的計時點越來越稀疏(從打出的點的先后順序看),則第二次打點前應將長木板底下的小木塊墊的比原先更加_______
21、_(選填“高”或“低”)些;重復以上操作步驟,直到打點計時器在紙帶上打出一系列________的計時點,便說明平衡摩擦力合適。 (3) 平衡摩擦力后,在________的條件下,兩位同學可以認為砝碼盤(連同砝碼)的總重力近似等于小車的所受的合外力。(已知小車的質量為M,砝碼盤(連同砝碼)的總質量為m) (4) 平衡摩擦力后,在________的條件下,兩位同學可以認為砝碼盤(連同砝碼)的總重力近似等于小車的所受的合外力。(已知小車的質量為M,砝碼盤(連同砝碼)的總質量為m) (5) 接下來,這兩位同學先保持小車的質量不變的條件下,研究小車的加速度與受到的合外力的關系;右圖為某次操作
22、中打出的一條紙帶,他們在紙帶上標出了5個計數(shù)點,在相鄰的兩個計數(shù)點之間還有4個點未標出,圖中數(shù)據的單位是cm。實驗中使用的是頻率f=50 Hz的交變電流.根據以上數(shù)據,可以算出小車的加速度a=________m/s2。(結果保留三位有效數(shù)字) (6) 接下來,這兩位同學先保持小車的質量不變的條件下,研究小車的加速度與受到的合外力的關系;右圖為某次操作中打出的一條紙帶,他們在紙帶上標出了5個計數(shù)點,在相鄰的兩個計數(shù)點之間還有4個點未標出,圖中數(shù)據的單位是cm。實驗中使用的是頻率f=50 Hz的交變電流.根據以上數(shù)據,可以算出小車的加速度a=________m/s2。(結果保留三位有效數(shù)字)
23、 (7) 然后,兩位同學在保持小車受到的拉力不變的條件下,研究小車的加速度a與其質量M的關系。他們通過給小車中增加砝碼來改變小車的質量M,得到小車的加速度a與質量M的數(shù)據,畫出 圖線后,發(fā)現(xiàn):當 較大時,圖線發(fā)生彎曲。于是,兩位同學又對實驗方案進行了進一步地修正,避免了圖線的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象,那么,兩位同學的修正方案可能是 (______) A . 改畫a與(M+m)的關系圖線 B . 改畫a與 的關系圖線 C . 改畫a與 的關系圖線 D . 改畫a與 的關系圖線 (8) 然后,兩位同學在保持小車受到的拉力不變的條件下,研究小車的加速度a與其質量M的關系。他們通過給
24、小車中增加砝碼來改變小車的質量M,得到小車的加速度a與質量M的數(shù)據,畫出 圖線后,發(fā)現(xiàn):當 較大時,圖線發(fā)生彎曲。于是,兩位同學又對實驗方案進行了進一步地修正,避免了圖線的末端發(fā)生彎曲的現(xiàn)象,那么,兩位同學的修正方案可能是 (______) A . 改畫a與(M+m)的關系圖線 B . 改畫a與 的關系圖線 C . 改畫a與 的關系圖線 D . 改畫a與 的關系圖線 (9) 探究“物體的加速度與其質量、所受合外力的關系”實驗完成后,兩位同學又打算測出小車與長木板間的動摩擦因數(shù)。于是兩位同學先取掉了長木板右端墊的小木塊,使得長木板平放在了實驗桌上,并把長木板固定在實驗桌上,
25、具體的實驗裝置如圖所示;在砝碼盤中放入適當?shù)捻来a后,將小車靠近打點計時器,接通電源后釋放小車,打點計時器便在紙帶上打出了一系列的點,并在保證小車的質量M、砝碼(連同砝碼盤)的質量m不變的情況下,多次進行實驗打出了多條紙帶,分別利用打出的多條紙帶計算出了小車運動的加速度 ,并求出平均加速度 ,則小車與長木板間的動摩擦因數(shù) =________。(用m、M、 、g表示) (10) 探究“物體的加速度與其質量、所受合外力的關系”實驗完成后,兩位同學又打算測出小車與長木板間的動摩擦因數(shù)。于是兩位同學先取掉了長木板右端墊的小木塊,使得長木板平放在了實驗桌上,并把長木板固定在實驗桌上,具體的實驗
26、裝置如圖所示;在砝碼盤中放入適當?shù)捻来a后,將小車靠近打點計時器,接通電源后釋放小車,打點計時器便在紙帶上打出了一系列的點,并在保證小車的質量M、砝碼(連同砝碼盤)的質量m不變的情況下,多次進行實驗打出了多條紙帶,分別利用打出的多條紙帶計算出了小車運動的加速度 ,并求出平均加速度 ,則小車與長木板間的動摩擦因數(shù) =________。(用m、M、 、g表示) 第 16 頁 共 16 頁 參考答案 一、 單選題 (共2題;共4分) 1-1、 2-1、答案:略 二、 實驗題 (共11題;共46分) 3-1、答案:略 3-2、答案:略 3-3、答案:略 4-1、答案
27、:略 4-2、答案:略 4-3、答案:略 5-1、答案:略 5-2、答案:略 5-3、答案:略 5-4、 6-1、答案:略 6-2、答案:略 6-3、答案:略 7-1、答案:略 7-2、答案:略 7-3、答案:略 8-1、 8-2、答案:略 9-1、答案:略 9-2、答案:略 9-3、答案:略 9-4、答案:略 9-5、答案:略 10-1、 10-2、 10-3、 11-1、答案:略 11-2、答案:略 11-3、答案:略 12-1、答案:略 12-2、答案:略 13-1、答案:略 13-2、答案:略 13-3、答案:略 13-4、答案:略 13-5、答案:略 13-6、答案:略 13-7、答案:略 13-8、答案:略 13-9、答案:略 13-10、答案:略
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