適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第3單元牛頓運(yùn)動(dòng)定律實(shí)驗(yàn)練4探究加速度與物體受力物體質(zhì)量的關(guān)系新人教版

試驗(yàn)練4探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系1.(2024浙江精誠(chéng)聯(lián)盟高三模擬)用如圖甲所示的試驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn):甲(1)下面列出了一些試驗(yàn)器材:電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、帶滑輪的長(zhǎng)木板、墊塊、小車和砝碼、砂和砂桶。除以上器材外,還須要的試驗(yàn)器材有。

A.天平B.秒表C.刻度尺(最小刻度為1mm)D.低壓溝通電源(2)此試驗(yàn)中須要滿意一些條件,下列做法正確的是。

A.小車放在長(zhǎng)木板上,反復(fù)調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度,直至輕推小車使其在不受繩的拉力下沿長(zhǎng)木板做勻速運(yùn)動(dòng)B.小車放在長(zhǎng)木板上,后面固定一條紙帶,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。反復(fù)調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度,直至輕推小車使其在不受繩的拉力下沿長(zhǎng)木板做勻速運(yùn)動(dòng)C.試驗(yàn)中,不須要滿意砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量m'之間m?m'的條件D.試驗(yàn)中,為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力,砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量m'之間應(yīng)滿意的條件是m?m'(3)某次試驗(yàn)得到的紙帶如圖乙所示,交變電流的頻率為50Hz,在相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)打點(diǎn)未畫(huà)出,用刻度尺測(cè)得:x1=0.55cm,x2=0.94cm,x3=1.35cm,x4=1.76cm,x5=2.15cm,x6=2.54cm。乙①打下“3”點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小v3=m/s。

②小車的加速度大小a=m/s2。(計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)

(4)另一小組在探討“小車質(zhì)量確定時(shí),加速度與力的關(guān)系”試驗(yàn)時(shí),用變更砂的質(zhì)量的方法來(lái)變更對(duì)小車的作用力F,然后依據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出a-F圖像,如圖丙所示。發(fā)覺(jué)圖像既不過(guò)原點(diǎn),末端又發(fā)生了彎曲,可能的緣由是。

丙A.沒(méi)有平衡摩擦力,且小車質(zhì)量較大B.平衡摩擦力時(shí),木板的傾斜角度過(guò)大,且砂和砂桶的質(zhì)量較大C.平衡摩擦力時(shí),木板的傾斜角度過(guò)小,且砂和砂桶的質(zhì)量較大D.平衡摩擦力時(shí),木板的傾斜角度過(guò)小,且小車質(zhì)量較大2.試驗(yàn)小組做“探究在質(zhì)量不變的狀況下物體的加速度與所受合外力關(guān)系”的試驗(yàn)。試驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示。甲(1)該試驗(yàn)中(選填“須要”或“不須要”)保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量m'。

(2)試驗(yàn)中選擇的一條合適的紙帶如圖乙所示(紙帶上相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出),相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)已標(biāo)在紙帶上,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz,則小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

乙(3)保持小車的質(zhì)量不變,變更砂桶中砂的質(zhì)量,記錄多組傳感器的讀數(shù)F和對(duì)應(yīng)紙帶的加速度a的數(shù)值,并依據(jù)這些數(shù)據(jù),繪制出如圖丙所示的a-F圖像,分析此圖像不過(guò)原點(diǎn)的緣由可能是,試驗(yàn)所用小車的質(zhì)量為m'=kg(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

丙(4)小組同學(xué)又利用“驗(yàn)證牛頓其次定律”的試驗(yàn)器材測(cè)量滑塊和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。如圖丁所示,帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置,力傳感器在墻上,輕繩分別跨過(guò)固定在滑塊和長(zhǎng)木板上的滑輪,與力傳感器和砂桶連接。在砂桶重力作用下滑塊沿長(zhǎng)木板做勻加速直線運(yùn)動(dòng),滑塊右側(cè)紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列點(diǎn)跡,輕繩拉力可由力傳感器干脆讀出。輕繩與長(zhǎng)木板平行,且不計(jì)輕繩與各滑輪之間的摩擦。若力傳感器示數(shù)為F,滑塊的質(zhì)量為m,重力加速度為g,用a表示滑塊的加速度,則滑塊與桌面之間的摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ=。

丁3.(2024浙江金華統(tǒng)考三模)物理小組打算選用以下四種方案來(lái)完成“探究加速度與合外力的關(guān)系”的試驗(yàn),繩子和滑輪均為輕質(zhì),請(qǐng)回答下列問(wèn)題:甲乙丙丁(1)四種方案中,須要平衡摩擦力的方案是。

(2)四種方案中,須要滿意重物或鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量的方案是。

(3)某一小組同學(xué)用圖乙的裝置進(jìn)行試驗(yàn),得到如圖戊所示的一條紙帶(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用的是頻率為50Hz的交變電流。依據(jù)紙帶可求出小車在E點(diǎn)的瞬時(shí)速度為m/s,加速度為m/s2。(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

戊(4)另一組學(xué)生用圖乙的裝置測(cè)量小車的質(zhì)量m',及小車與木板的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,通過(guò)增減懸掛鉤碼的數(shù)目進(jìn)行多次試驗(yàn),通過(guò)分析紙帶求出相應(yīng)試驗(yàn)時(shí)小車的加速度,得到多組力傳感器示數(shù)F和小車加速度a的數(shù)據(jù),作出如圖己所示的a-F圖像。由圖像可求得小車的質(zhì)量m'=kg,小車與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

己

參考答案試驗(yàn)練4探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系1.答案(1)ACD(2)BD(3)0.160.40(4)C解析(1)試驗(yàn)中,將砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力,因此須要測(cè)量砂、砂桶和小車的質(zhì)量,須要用到天平,A正確;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器自身就是一種計(jì)時(shí)儀器,試驗(yàn)中不須要用到秒表,B錯(cuò)誤;試驗(yàn)中須要測(cè)量紙帶上點(diǎn)跡之間的距離,須要用到刻度尺,C正確;電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作須要低壓溝通電源,D正確。(2)平衡摩擦力時(shí),將小車放在長(zhǎng)木板上,后面固定一條紙帶,紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。反復(fù)調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度,直至輕推小車使其在不受繩的拉力下沿木板做勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)紙帶上的點(diǎn)跡勻整分布,A錯(cuò)誤,B正確;對(duì)砂和砂桶分析有mg-FT=ma,對(duì)小車分析有FT=m'a,則有FT=m'mgm'+m=mg1+mm'(3)由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個(gè)打點(diǎn)未畫(huà)出,則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T(mén)=5×150s=0.1s,則打下“3”點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小v3=x3+x42T依據(jù)逐差法可求得加速度為a=(x(1.76+2.15+2.54)×(4)圖像與橫軸正方向相交,說(shuō)明起先砂和砂桶質(zhì)量較小,不為零時(shí),即細(xì)線中有確定拉力時(shí),小車沒(méi)有運(yùn)動(dòng),加速度為零,表明沒(méi)有平衡摩擦力,或者平衡摩擦力時(shí),木板的傾角過(guò)小。依據(jù)上述可知當(dāng)m?m'時(shí),才有FT≈mg,此時(shí)試驗(yàn)圖像與理論圖像幾乎重合,為一條直線,當(dāng)砂和砂桶質(zhì)量較大時(shí),已經(jīng)不滿意m≤m',此時(shí)試驗(yàn)圖像與理論圖像有較大偏差,試驗(yàn)圖像發(fā)生彎曲,即圖中圖像既不過(guò)原點(diǎn),末端又發(fā)生了彎曲,緣由是平衡摩擦力時(shí),木板的傾斜角度過(guò)小,且砂和砂桶的質(zhì)量較大。故選C。2.答案(1)不須要(2)0.75(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1.0(4)2F解析(1)該試驗(yàn)中接受拉力傳感器測(cè)量繩的拉力,并不是接受砂和砂桶的總重力替代繩的拉力,所以該試驗(yàn)不須要保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量m'。(2)小車的加速度為a=0.1965-0.0645-0.(3)依據(jù)圖像,小車受到拉力時(shí)加速度等于零,表明沒(méi)拉動(dòng)小車,所以此圖像不過(guò)原點(diǎn)的緣由可能是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足;依據(jù)牛頓其次定律得2F-Ff=m'a解得a=2m'依據(jù)圖像得2解得m'=1.0kg。(4)依據(jù)牛頓其次定律得2F-μmg=ma解得μ=2F-3.答案(1)甲、乙、丙(2)丙(3)1.012.00(4)0.290.14解析(1)四種方案中,甲、乙、丙三個(gè)方案中小車均受到比較大的摩擦阻力作用,都須要進(jìn)行“補(bǔ)償阻力”,丁方案中由于滑塊與氣墊導(dǎo)軌間的摩擦力可以忽視不計(jì),則不須要進(jìn)行“補(bǔ)償阻力”。故四種方案中,須要進(jìn)行“補(bǔ)償阻力”的方案是:甲、乙、丙。(2)四種方案中,甲方案可以通過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得繩子拉力,乙、丁方案都可以通過(guò)力傳感器測(cè)得繩子拉力,而丙方案須要用重物的重力近似等于繩子拉力,為了減小誤差,丙方案須要滿意重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。(3)相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出,可知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T(mén)=5×0.02s=0.1s依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的速度等于該段過(guò)程的平均速度,則小車在E點(diǎn)的瞬時(shí)速度為vE=x