11-19年高考物理真题分专题汇编之专题75.探究加速度与物体质量、物体受力的关系
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1、 第75节 探究加速度与物体质量、物体受力的关系1. 2013年天津卷9砝码筒纸带带滑轮的长木板打点计时器细绳木块接电源(2)某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。下列做法正确的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行B在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴木块上C实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源D通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量 木块和木块上砝码的总质量(填“远大于”、“远小于”或
2、“近似等于”)aF甲乙O甲、乙两同学在同一实验室,各取一套图示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为甲,乙,由图可知,m甲 m乙,甲 乙。(填“大于”、“小于”或“等于”)(2)【答案】 AD 远小于 小于,大于 【解析】本题主要考查“验证牛顿第二定律”的实验。 选择AD。 B选项错误,在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,不应悬挂“重物”; C选项错误,打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再
3、释放木块,而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器。 按照教材上的理论,若以砝码桶及砝码作为小木块的外力,则有 a=mg/ M ,而实际实验过程中砝码桶及砝码也与小木块一起做匀加速运动,即对砝码桶及砝码有mgT = ma,对小木块有T = Ma.综上有:小物块的实际的加速度为 a= mg /(M+m) mg/M ,只有当mM时,才能有效的保证实验的准确性。 当没有平衡摩擦力时有:Tf =ma,故a=T/mg ,即图线斜率为1 /m ,纵轴截距的大小为g 。观察图线可知m甲小于m乙,甲大于乙2. 2013年四川卷8(2)砝码托盘图1小车打点计时器细绳滑轮垫片纸带55.75cm 21.60c
4、m O15.50cm ABCDEFG36.70cm 45.75cm 66.77cm 图228.61cm 如图1所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做_运动。连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图2所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0. 1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为0. 2N,小车的质量为0.2kg。请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变
5、化Ek,补填表中空格(结果保留至小数点后第四位)。O-BO-CO-DO-EO-FW/J0.04320. 05720. 07340. 0915Ek/J0.04300. 05700. 07340. 0907分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=Ek,与理论推导结果一致。实验前已测得托盘质量为7.710 -3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为_kg(g取9.8m/s2,结果保留至小数点后第三位)。【答案】:匀速运动 0.1115, 0.1105, 0.015【解析】:;, ,代入数据得Ek=0.1105J . ,得, 逐差法求小车加速度a=0.9856m/s2,即砝码与托盘的加速度,
6、m砝码=m-m盘,代入计算得m砝码=0.015kg3. 2014年理综新课标卷22某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到,回答下列问题:(1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成_(选填“线性”或“非线性”)关系(2)由图(b)可知,am图线不经过原点,可能的原因是_50a/ms-2m/g1001502002500123456图(a)位移传感器(接收器)位移传感器(发射器)轨道小车钩码图(
7、b)(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是_,钩码的质量应满足的条件是_【答案】(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车质量【解析】(1)根据图中描出的各点作出的图像是一条曲线而不是一条直线,故小车的加速度和钩码的质量成非线性关系(2)根据图(b)可知当钩码有一定质量,即细线有一定拉力时,小车加速度仍等于0,说明小车合力等于0,原因是除了拉力外小车还受到摩擦力作用。(3)实验改进部分有两个要求:第一个就是图像不过原点,需要平衡摩擦力,即要调
8、整轨道倾斜度;第二个就是图像不是直线,因为小车的合力即细线的拉力并不等于钩码的重力,只要满足钩码质量远小于小车质量的条件下,就可以得出在小车质量不变的情况下拉力与加速度成正比的结论。4. 2011年理综浙江卷21(10分)在“探究加速度与力、质量的关系”实验时,已提供了小车,一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。为了完成实验,还须从下图中选取实验器材,其名称是 _(漏选或全选得零分);并分别写出所选器材的作用 _ 。答:学生电源、电磁打点计时器、钩码、砝码或电火花计时器、钩码、砝码学生电源为电磁打点计时器提供交流电源;电磁打点计时器(电火花计时器)记录小车运动的位置和
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