《 備考指南 物理 》課件-第3章 實驗4

第三章實驗四知識鞏固練習1．(2021年德州檢測)如圖所示為“探究加速度與物體受力和質量的關系”實驗裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的托盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花計時器相連，計時器接50Hz交流電．小車的質量為m1，托盤(及砝碼)的質量為m2.(1)下列說法中正確的是________．A．每次改變小車質量時，應重新平衡摩擦力B．實驗時應先釋放小車后接通電源C．本實驗m2應遠大于m1D．在用圖像探究加速度與質量的關系時，應作a－eq\f(1,m1)圖像(2)實驗時，某同學因疏忽遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a－F圖像如圖所示，可能是圖中的圖線________．(填“甲”“乙”或“丙”)【答案】(1)D(2)丙【解析】(1)平衡摩擦力，假設木板傾角為θ，則有f＝mgsinθ＝μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力，A錯誤；實驗時應先接通電源后釋放小車，故B錯誤；讓小車的質量m1遠大于托盤(及砝碼)的質量m2，因為繩子的拉力F＝m1a＝eq\f(m1,m1＋m2)m2g，故應該是m2?m1，故C錯誤；F＝m1a，所以a＝eq\f(1,m1)F，當F一定時，a與eq\f(1,m1)成正比，故D正確．(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現當有拉力時物體不動的情況．故圖線為丙．2．(2021年長春質檢)如圖1所示，為“探究加速度與力、質量的關系”實驗裝置及數字化信息系統(tǒng)，以此獲得了小車加速度a與鉤碼的質量及小車和砝碼的質量對應關系圖．鉤碼的質量為m1，小車和砝碼的總質量為m2，重力加速度為g.(1)下列說法正確的是______．A．每次在小車上加減砝碼時，應重新平衡摩擦力B．實驗時若用打點計時器應先釋放小車后接通電源C．本實驗m2應遠小于m1D．在用圖像探究加速度與質量關系時，應作a－eq\f(1,m2)圖像(2)實驗時，某同學由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，測得F＝m1g，作出a－F圖像，他可能作出圖2中____(填“甲”“乙”或“丙”)圖線．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是______．A．小車與軌道之間存在摩擦B．導軌保持了水平狀態(tài)C．鉤碼的總質量太大D．所用小車的質量太大(3)實驗時，某同學遺漏了平衡摩擦力這一步驟，若軌道水平，他測量得到的eq\f(1,m2)－a圖像為圖3.設圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車與木板間的動摩擦因數μ＝________.【答案】(1)D(2)丙C(3)eq\f(b,gk)【解析】(1)平衡摩擦力，假設木板傾角為θ，則有f＝mgsinθ＝μmgcosθ，約去了m，每次在小車上加減砝碼時，不需要重新平衡摩擦力，故A錯誤．實驗時應先接通電源后釋放小車，故B錯誤．讓小車的質量m2遠大于鉤碼的質量m1，因為實際上繩子的拉力F＝m2a＝eq\f(m1g,1＋\f(m1,m2))，故應該是m1?m2，故C錯誤．由牛頓第二定律F＝ma，所以a＝eq\f(F,m)，在用圖像探究小車的加速度與質量的關系時，通常作a－eq\f(1,m2)圖像，故D正確．(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現當有拉力時物體不動的情況，故可能作出圖2中的丙圖線．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是鉤碼的總質量太大，沒有遠小于小車和砝碼的質量，故選C．(3)根據牛頓第二定律可知m1g－μm2g＝m2a，變形eq\f(1,m2)＝eq\f(μ,m1)＋eq\f(1,m1g)a，結合eq\f(1,m2)－a圖像可得，斜率k＝eq\f(1,m1g)，截距b＝eq\f(μ,m1)，所以小車與木板間的動摩擦因數為μ＝eq\f(b,gk).綜合提升練習3．為了測量滑塊與長木板之間的動摩擦因數μ，某實驗小組設計了如圖甲所示的實驗裝置，交流電的頻率為f，重力加速度為g，細繩質量忽略不計．甲(1)在該實驗中，下列哪些操作是實驗中必不可少的__________．A．墊高長木板右端，以平衡摩擦力B．用天平測出滑塊與滑輪1的總質量MC．保證鉤碼總質量m遠小于滑塊與滑輪1的總質量MD．記錄滑塊滑動時彈簧測力計的示數F(2)該實驗小組在某次實驗中得到了如圖乙所示的一條紙帶，請根據紙帶上測量的所有數據和題干給出的相關數據推算出滑塊加速度的大小為________(用題目給定的字母表示)．乙(3)若該實驗小組改變鉤碼的總質量m做了多次實驗，記錄了每次實驗彈簧測力計的示數F并計算出該示數下滑塊加速度a，發(fā)現a－F圖像是一條如圖丙所示的直線，直線與縱軸的交點為(0，－a0)，則滑塊與長木板之間的動摩擦因數可表示為__________(用題目給定的字母表示)；由于其他摩擦的影響，該動摩擦因數的測量值比真實值__________(填“偏大”或“偏小”)．丙【答案】(1)D(2)eq\f([s3＋s4－s1＋s2]f2,6)(3)eq\f(a0,g)偏大【解析】(1)該實驗中不需要墊高長木板右端平衡摩擦力，A錯誤；對滑塊與滑輪1分析可知2F－μMg＝Ma，可得a＝eq\f(2,M)F－μg，若作出a－F圖像，可由截距求解動摩擦因數，則也沒必要用天平測出滑塊與滑輪1的總質量M，B錯誤；因由彈簧測力計測量拉力，則不需要保證鉤碼總質量m遠小于滑塊與滑輪1的總質量M，C錯誤；由B的分析可知，必須要記錄滑塊滑動時彈簧測力計的示數F，D正確．(2)根據Δx＝aT2可得s3－s1＝3a1T2，s4－s2＝3a2T2，則加速度a＝eq\f(1,2)(a1＋a2)＝eq\f(s3＋s4－s1＋s2,6T2)＝eq\f([s3＋s4－s1＋s2]f2,6).(3)根據(1)的B分析可知a＝eq\f(2,M)F－μg，則結合圖像可知μg＝a0，即μ＝eq\f(a0,g)，由于其他摩擦的影響，該動摩擦因數的測量值比真實值偏大．4．如圖甲所示，一端帶有定滑輪的長木板上固定有A、B兩個光電門，與之相連的計時器可以顯示帶有遮光片的小車在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質細繩相連的輕質測力計能顯示掛鉤處所受的拉力．不計空氣阻力及一切摩擦．甲(1)在探究“合外力一定時，加速度與質量的關系”時，要使測力計的示數等于小車所受合外力，操作時必須滿足________________；要使小車所受合外力一定，操作時必須滿足________________________．實驗時，先測出小車質量m，再讓小車從靠近光電門B處由靜止開始運動，讀出小車在兩光電門之間的運動時間t.改變小車質量m，測得多組m、t的值，建立坐標系描點作出圖線．下列能直觀得出“合外力一定時，加速度與質量成反比”的圖像是________．(2)如圖乙所示，抬高長木板的左端，使小車從靠近光電門B處由靜止開始運動，讀出測力計的示數F和小車在兩光電門之間的運動時間t，改變木板傾角，測得多組數據，得到的F－eq\f(1,t2)的圖像如圖丙所示．乙丙實驗中測得兩光電門的距離L＝0.80m，砂和砂桶的總質量m1＝0.34kg，重力加速度g取9.8m/s2，則圖線的斜率為________(結果保留2位有效數字)；若小車與長木板間的摩擦不能忽略，測得的圖線斜率將________(填“變大”“變小”或“不變”)．【答案】(1)小車與滑輪間的細繩與長木板平行沙和沙桶的總質量遠小于小車的質量C(2)0.54kg·m或0.54N·s2不變5．(2020年浙江卷)做“探究加速度與力、質量的關系”實驗時，圖甲是教材中的實驗方案；圖乙是拓展方案，其實驗操作步驟如下： 甲 乙①掛上托盤和砝碼，改變木板的傾角，使質量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；②取下托盤和砝碼，測出其總質量為m，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；③改變砝碼質量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到a－F的關系．(1)實驗獲得如圖所示的