2010高三物理高考精品講練系列學案：實驗（1）探究加速度與力、質量的關系

用心 愛心 專心 實驗 探究加速度與力 質量的關系 例例 1 1 在 探究加速度與力 質量的關系 的實驗中 在研究加速度 a 與小車的質量 M 的關 系時 由于沒有注意始終滿足 M m 的條件 結果得到的圖象應是下圖中的 答案答案 D 例例 2 2 某同學設計了一個探究加速度 a 與物體所受合力 F 及質量 m 關系的實驗 如圖所示 圖甲為實驗裝置簡圖 交流電的頻率為 50 Hz 1 圖乙為某次實驗得到的紙帶 根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為 m s2 保留兩位有效數(shù)字 2 保持砂和小砂桶質量不變 改變小車質量 m 分別得到小車加速度 a 與質量 m 及對應的 m 1 數(shù)據(jù)如下表 請在下圖給出的方格坐標紙中畫出 a m 1 圖線 并根據(jù)圖線求出小車加速度 a 與質量倒數(shù) 用心 愛心 專心 m 1 之間的關系式是 3 保持小車質量不變 改變砂和小砂桶質量 該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度 a 隨合力 F 的變化圖線 如下圖所示 該圖線不通過原點 其主要原因是 答案答案 1 3 2 2 a m2 1 見下圖 3 未平衡摩擦力或平衡 摩擦力不充分 例例 3 3 如圖右所示 質量為 M 的滑塊 A 放在氣墊導軌 B 上 C 為位移傳 感器 它能將滑塊 A 到傳感器 C 的距離數(shù)據(jù)實時傳送到計算機上 經(jīng)計 算機處理后在屏幕上顯示滑塊 A 的位移 時間 s t 圖象和速率 時 間 v t 圖象 整個裝置置于高度可調節(jié)的斜面上 斜面的長度為 l 高度為 h 取重力加速度 g 9 8 m s2 結果可保留一位有效數(shù)字 1 現(xiàn)給滑塊A 一沿氣墊導軌向上的初速度 A 的 v t 圖線如下圖所示 從圖線可得滑塊A 下 滑時的加速度a m s2 摩擦力對滑塊 A 運動的影響 填 明顯 不可忽略 或 不明顯 可忽略 用心 愛心 專心 2 此裝置還可用來驗證牛頓第二定律 實驗時通過改變 可驗證質量 一定時 加速度與力成正比的關系 通過改變 可驗證力一定時 加速度 與質量成反比的關系 3 將氣墊導軌換成滑板 滑塊 A 換成滑塊 A 給滑塊 A 一沿滑板向上的初速度 A 的 s t 圖線如下圖所示 圖線不對稱是由于 造成的 通過圖線可求得滑板的 傾角 用反三角函數(shù)表示 滑塊與滑板間的動摩擦因數(shù) 答案答案 1 6 不明顯 可忽略 2 斜面高度 h 滑塊 A 的質量 M 及斜面的高度 h 且使 M 和 h 保持不變 3 滑塊與斜面間存在滑動摩擦力作用 arcsin 0 6 arcsin 0 57 arcsin 0 64 都算對 0 3 0 2 0 4 都算對 1 關于驗證牛頓運動定律的實驗 下列說法中符合實際的是 A 通過同時改變小車的質量 m 及受到的拉力 F 的研究 能歸納出加速度 力 質量三者 之間的關系 B 通過保持小車質量不變 只改變小車的拉力的研究 就可以歸納出加速度 力 質量三 者之間的關系 C 通過保持小車受力不變 只改變小車質量的研究 就可以得出加速度 力 質量三者之 間的關系 D 先不改變小車質量 研究加速度與力的關系 再不改變力 研究加速度與質量的關系 最后 歸納出加速度 力 質量三者之間的關系 答案答案 D 2 在利用打點計時器和小車來做 驗證牛頓運動定律 的實驗時 下列說法中正確的是 A 平衡摩擦力時 應將砝碼盤及盤內砝碼通過定滑輪拴在小車上 B 連接砝碼盤和小車的細繩應跟長木板保持平行 用心 愛心 專心 C 平衡摩擦力后 長木板的位置不能移動 D 小車釋放前應靠近打點計時器 且應先接電源再釋放小車 答案答案 BCD 3 做 驗證牛頓運動定律 的實驗 主要的步驟有 A 將一端附有定滑輪的長木板放在水平桌面上 取兩個質量相等的小車 放在光滑的水平 長木板上 B 打開夾子 讓兩個小車同時從靜止開始運動 小車運動一段距離后 夾上夾子 讓它們同時 停下來 用刻度尺分別測出兩個小車在這一段時間內通過的位移大小 C 分析所得到的兩個小車在相同時間內通過的位移大小與小車所受的水平拉力的大小關系 從 而得到質量相等的物體運動的加速度與物體所受作用力大小的關系 D 在小車的后端也分別系上細繩 用一只夾子夾住這兩根細繩 E 在小車的前端分別系上細繩 繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤 盤內分別放著數(shù)目 不等的砝碼 使砝碼盤和盤內砝碼的總質量遠小于小車的質量 分別用天平測出兩個砝 碼盤和盤內砝碼的總質量 上述實驗步驟 正確的排列順序是 答案答案 AEDBC 4 如圖所示 是某次利用氣墊導軌探究加速度與力 質量關系的實 驗裝置安裝完畢后的示意圖 圖中 A 為砂桶和砂 B 為定滑輪 C 為滑塊及上面添加的砝碼 D 為紙帶 E 為電火花計時器 F 為蓄電池 電壓為 6 V K 是電鍵 請指出圖中的三處錯誤 1 2 3 答案答案 1 B 接滑塊的細線應水平 或與導軌平行 2 C 滑塊離計時器太遠 3 E 電火花計時器用的是 220 V 的交流電 不能接直流電 5 現(xiàn)要驗證 當質量一定時 物體運動的加速度與它所受的合外力成正比 這一物理 用心 愛心 專心 規(guī)律 給定的器材如下 一傾角可以調節(jié)的長斜面 如圖所示 小車 計時器一個 米尺 1 填入適當?shù)墓交蛭淖?完善以下實驗步驟 不考慮摩擦力的影響 讓小車自斜面上方一固定點 A1從靜止開始下滑至斜面底端 A2 記下所用的時間 t 用米尺測量 A1與 A2之間的距離 s 則小車的加速度 a 用米尺測量 A1相對于 A2的高度 h 設小車所受重力為 mg 則小車所受的合外力 F 改變 重復上述測量 以 h 為橫坐標 1 t2為縱坐標 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作圖 如能得到一條過原點的直線 則可以驗 證 當質量一定時 物體運動的加速度與它所受的合外力成正比 這一規(guī)律 2 在探究如何消除上述實驗中摩擦阻力影響的過程中 某同學設計的方案是 調節(jié)斜面傾角 使小車在斜面上勻速下滑 測量此時 A1點相對于斜面底端 A2的高度 h0 進行 1 中的各項測量 計算與作圖時用 h h0 代替 h 對此方案有以下幾種評論意見 A 方案正確可行 B 方案的理論依據(jù)正確 但利用所給器材無法確定小車在斜面上是否做勻速運動 C 方案的理論依據(jù)有問題 小車所受摩擦力與斜面傾角有關 其中合理的意見是 答案答案 1 2 2 t s mg s h 斜面傾角 或 h 的數(shù)值 2 C 6 若測得某一物體質量 M 一定時 a 與 F 的有關數(shù)據(jù)資料如下表所示 1 根據(jù)表中數(shù)據(jù) 在下圖坐標中畫出 a F 圖象 2 根據(jù)圖象判定 當 M 一定時 a 與 F 的關系為 答案答案 1 見右圖 用心 愛心 專心 2 正比關系 知識整合 演練高考 題型題型 1 1 慣性的應用慣性的應用 例例 1 1 2008 2008 全國全國 15 15 如圖所示 一輛有動力驅動的小車上有一水平放置的彈簧 其左 端固定在小車上 右端與一小球相連 設在某一段時間內小球與小車相對靜止且彈簧處于壓 縮狀態(tài) 若忽略小球與小車間的摩擦力 則在此段時間內小車可 能是 A 向右做加速運動B 向右做減速運動 C 向左做加速運動D 向左做減速運動 答案答案 AD 題型題型 2 2 用牛頓第二定律分析問題用牛頓第二定律分析問題 例例 2 2 2008 2008 寧夏寧夏 20 20 有一固定斜面的小車在水平面上做直線運動 小球通過細繩與車 頂 相連 小球某時刻正處于如圖所示狀態(tài) 設斜面對小球的支持力為 N 細繩對小球的拉力為 T 關于此時刻小球的受力情況 下列說法正確的是 A 若小車向左運動 N 可能為零B 若小車向左運動 T 可能為零 C 若小車向右運動 N 不可能為零D 若小車向右運動 T 不可能為零 答案答案 AB 題型題型 3 3 超重與失重超重與失重 例例 3 3 2007 2007 山東山東 17 17 下列實例屬于超重現(xiàn)象的是 A 汽車駛過拱形橋頂端B 蕩秋千的小孩通過最低點 C 跳水運動員被跳板彈起 離開跳板向上運動D 火箭點火后加速升空 答案答案 BD 題型題型 4 4 綜合動力學問題綜合動力學問題 例例 4 4 2007 2007 江蘇江蘇 19 19 如圖所示 一輕繩吊著粗細均勻的棒 棒下端離地面高 H 上 用心 愛心 專心 端套著一個細環(huán) 棒和環(huán)的質量均為 m 相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 kmg k 1 斷 開輕繩 棒和環(huán)自由下落 假設棒足夠長 與地面發(fā)生碰撞時 觸地時間極短 無動能損失 棒在 整個運動過程中始終保持豎直 空氣阻力不計 求 1 棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中 環(huán)的加速度 2 從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間 棒運動的路程 s 3 從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止 摩擦力對環(huán)及棒做的總功 W 答案答案 1 k 1 g 方向豎直向上 2 H k k 1 3 3 1 2 k kmgH 1 2008 2008 廣東廣東 1 1 伽利略在著名的斜面實驗中 讓小球分別沿傾角不同 阻力很小的斜面 從靜止開始滾下 他通過實驗觀察和邏輯推理 得到的正確結論有 A 傾角一定時 小球在斜面上的位移與時間成正比 B 傾角一定時 小球在斜面上的速度與時間成正比 C 斜面長度一定時 小球從頂端滾到底端時的速度與傾角無關 D 斜面長度一定時 小球從頂端滾到底端時所需的時間與傾角無關 答案答案 B 2 2008 2008 廣東理科基礎廣東理科基礎 12 12 質量為 m 的物體從高處由靜止釋放后豎直下落 在某時刻受 到的空氣阻力為 f 加速度為 a 3 1 g 則 f 的大小是 A f 3 1 mgB f 3 2 mgC f mgD f 3 4 mg 答案答案 B 3 2008 2008 山東山東 19 19 直升機懸停在空中向地面投放裝有救災物資的箱子 如圖所示 設投放 初速度為零 箱子所受的空氣阻力與箱子下落速度的平方成正比 且運動過程中箱子始終 保持圖示姿態(tài) 在箱子下落過程中 下列說法正確的是 A 箱內物體對箱子底部始終沒有壓力 B 箱子剛從飛機上投下時 箱內物體受到的支持力最大 C 箱子接近地面時 箱內物體受到的支持力比剛投下時大 D 若下落距離足夠長 箱內物體有可能不受底部支持力而 飄起來 答案答案 C 用心 愛心 專心 4 2008 2008 江蘇江蘇 7 7 如圖所示 兩光滑斜面的傾角分別為 30 和 45 質量分別為 2m 和 m 的兩個滑塊用不可伸長的輕繩通過滑輪連接 不計 滑輪的質量和摩擦 分別置于兩個斜面上并由靜止釋放 若交換兩滑塊位置 再由靜止釋 放 則在上述兩種情形中正確的有 A 質量為 2m 的滑塊受到重力 繩的張力 沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用 B 質量為 m 的滑塊均沿斜面向上運動 C 繩對質量為 m 的滑塊的拉力均大于該滑塊對繩的拉力 D 系統(tǒng)在運動中機械能均守恒 答案答案 BD 5 2008 2008 天津天津 20 20 一個靜止的質點 在 0 4 s 時間內受到力 F 的作用 力的方向始終在 同一直線上 力 F 隨時間 t 的變化如圖所示 則質點在 A 第 2 s 末速度改變方向 B 第 2 s 末位移改變方向 C 第 4 s 末回到原出發(fā)點 D 第 4 s 末運動速度為零 答案答案 D 6 2008 2008 全國全國 18 18 如圖所示 一很長的 不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定 滑輪 繩兩端各系一小球 a 和 b a 球質量為 m 靜置于地面 b 球質量為 3m 用手 托住 高度為 h 此時輕繩剛好拉緊 從靜止開始釋放 b 后 a 可能達到的最大高度 為 A hB 1 5hC 2hD 2 5h 答案答案 B 7 2008 北京北京 20 有一些問題你可能不會求解 但是你仍有可能對這 些問題的解是否合理進行分析和判斷 例如從解的物理量單位 解隨某 些已知量變化的趨勢 解在一些特殊條件下的結果等方面進行分析 并 與預期結果 實驗結論等進行比較 從而判斷解的合理性或正確性 舉例如下 如圖所示 質量為 M 傾角為 的滑塊 A 放于水平地面上 把質量為 m 的滑塊 B 放在 A 的斜面上 忽 略一切摩擦 有人求得 B 相對地面的加速度 a sin sin g mM mM 式中 g 為重力加速度 對于 上述解 某同學首先分析了等號右側量的單位 沒發(fā)現(xiàn)問題 他進一步利用特殊條件對該解 用心 愛心 專心 做了如下四項分析和判斷 所得結論都是 解可能是對的 但是 其中有一項是錯誤的 請你指出該項 A 當 0 時 該解給出 a 0 這符合常識 說明該解可能是對的 B 當 90 時 該解給出 a g 這符合實驗結論 說明該解可能是對的 C 當 M m 時 該解給出 a gsin 這符合預期的結果 說明該解可能是對的 D 當 m M 時 該解給出 a sin g 這符合預期的結果 說明該解可能是對的 答案答案 D 8 2008 上海上海 5 在伽利略羊皮紙手稿中發(fā)現(xiàn)的斜面實驗數(shù)據(jù)如下表所示 人們推測第二 三列數(shù)據(jù)可能分別表示時間和長度 伽利略的一個長度單位相當于現(xiàn)在的 30 29 mm 假設一個 時間單位相當于現(xiàn)在的 0 5 s 由此可以推算實驗時光滑斜面的長度至少為 m 斜 面的傾角約為 度 g 取 10 m s2 表 伽利略手稿中的數(shù)據(jù) 1132 42130 93298 164526 255824 3661 192 4971 600 6482 104 答案答案 2 034 1 5 9 2008 海南海南 15 科研人員乘氣球進行科學考察 氣球 座艙 壓艙物和科研人員的總 質量為 990 kg 氣球在空 中停留一段時間后 發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降 及時堵住 堵住時氣球下降速度為 1 m s 且做勻 加速運動 4 s 內下降了 12 m 為使氣球安全著陸 向艙外緩慢拋出一定的壓艙物 此后發(fā)現(xiàn) 氣球做勻減速運動 下降速度在 5 分鐘內減少了 3 m s 若空氣阻力和泄漏氣體的質量均可忽略 重力加速度 g 取 9 89 m s2 求拋掉的壓艙物 的質量 答案答案 101 kg 10 2008 上海上海 21 總質量為 80 kg 的跳傘運動員從離地 500 m 的直升機上跳下 經(jīng)過 2 s 拉開繩索開啟降落傘 如圖所示是跳傘過程中的 v t 圖象 試根據(jù)圖象 用心 愛心 專心 求 g 取 10 m s2 1 t 1 s 時運動員的加速度和所受阻力的大小 2 估算 14 s 內運動員下落的高度及克服阻力做的功 3 估算運動員從飛機上跳下到著地的總時間 答案答案 1 8 m s2 160 N 2 158 m 1 25 105J 3 71 s 11 2007 海南海南 16 如圖所示 一輛汽車 A 拉著裝有集裝箱的拖車 B 以 速度 v1 30 m s 進入向下傾斜的直車道 車道每 100 m 下降 2 m 為使汽車速度在 s 200 m 的距離內減到 v2 10 m s 駕駛員 必須剎車 假定剎車時地面的摩擦阻力是恒力 且該力的70 作 用于拖車B 30 作用于汽車A 已知 A 的質量 m1 2 000 kg B 的質量 m2 6 000 kg 求汽車與拖 車的連接處沿運動方向的相互作用力 重力加速度 g 取 10 m s2 答案答案 880 N 章末檢測 一 選擇題一 選擇題 共 8 小題 每小題 6 分 共 48 分 1 用絕緣細線將一個質量為 m 帶電荷量為 q 的小球懸掛在天花板下面 設空間中存在有沿水 平方向的勻強電場 當小球靜止時把細線燒斷 小球將做 A 自由落體運動B 曲線運動 C 沿懸線的延長線做勻加速直線運動D 變加速直線運動 答案答案 C 2 如圖所示 質量分別為 mA mB的 A B 兩物塊用輕線連接放在傾角為 的斜面上 用始終平 行于斜面向上的拉力 F 拉 A 使它們沿斜面勻加速上升 A B 與斜面的動摩擦因數(shù)均為 為了增加輕線上的張力 可行的辦法是 A 減小 A 物塊的質量B 增大 B 物塊的質量 C 增大傾角 D 增大動摩擦因數(shù) 答案答案 AB 3 如圖所示 在一無限長的小車上 有質量分別為 m1和 m2的兩個滑塊 m1 m2 隨車一起向右 勻加速運動 設兩滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)均為 其他阻力不計 當車突然停止時 以 下說法正確的是 用心 愛心 專心 A 若 0 兩滑塊一定相碰B 若 0 兩滑塊一定不相碰 C 若 0 兩滑塊一定相碰D 若 0 兩滑塊一定不相碰 答案答案 BD 4 物塊 A1 A2 B1 B2的質量均為 m A1 A2用一輕桿連接 B1 B2用輕質彈 簧連接 兩個裝置都放在水平的支托物 M 上 處于平衡狀態(tài) 如圖所示 今 突然迅速地撤去支托物 M 在除去支托物的瞬間 A1 A2所受到的合力分別 為 f1和 f2 B1 B2所受到的合力分別為 F1和 F2 則 A f1 0 f2 2mg F1 0 F2 2mgB f1 mg f2 mg F1 0 F2 2mg C f1 0 f2 2mg F1 mg F2 mgD f1 mg f2 mg F1 mg F2 mg 答案答案 B 5 如圖所示 甲運動員在球場上得到籃球之后 甲 乙以相同的速度并排向同一方向奔跑 甲運動員要將球傳給乙運動員 不計空氣阻力 問他應將球向什么方向拋出 A 拋出方向與奔跑方向相同 如圖中箭頭 1 所指的方向 B 拋出方向指向乙的前方 如圖中箭頭 2 所指的方向 C 拋出方向指向乙 如圖中箭頭 3 所指的方向 D 拋出方向指向乙的后方 如圖中箭頭 4 所指的方向 答案答案 C 6 在離坡底 10 m 的山坡上豎直地固定一長 10 m 的直桿 AO 即 BO AO 10 m A 端與坡底 B 間連有一鋼繩 一穿于鋼繩上的小球從 A 點由靜止開始沿鋼繩無摩擦地滑下 取 g 10 m s2 如 圖所示 則小球在鋼繩上滑行的時間為 A 2B 2 sC 4 sD s3 答案答案 B 7 如圖所示 自由下落的小球下落一段時間后 與彈簧接觸 從它接觸彈簧 開始 到彈簧壓縮到最短的過程中 即彈簧上端位置由 A O B 且彈簧被 用心 愛心 專心 壓縮到 O 位置時小球所受彈力等于重力 則小球速度最大時彈簧上端位于 A A 位置B B 位置 C O 位置D OB 之間某一位置 答案答案 C 8 如圖所示 完全相同的容器 E F G 小孔 a 與大氣相通 容 器口封閉 T 為閥門 水面的高度相同 在 E 靜止 F G 同時 豎直向上和向下以加速度 a 運動的同時打開三個容器的閥門 則 以下說法中正確的是 A 從三個容器閥門流出的水速大小關系是 vE vFvF vG C 水有可能不從 G 容器的 T 閥門中流出 D 從三個容器閥門流出的水速大小關系可能是 vF vG vE 答案答案 C 二 計算論述題二 計算論述題 共 4 小題 共 52 分 其中 9 10 小題各 12 分 11 12 小題各 14 分 9 小車上固定有一個豎直方向的細桿 桿上套有質量為 M 的小環(huán) 環(huán)通過細繩與質 量為 m 的小球連接 當車向右勻加速運動時 環(huán)和球與車相對靜止 繩與桿之間 的夾角為 如圖所示 求桿對環(huán)作用力的大小和方向 答案答案 M m g 2 tan1 方向沿右上方與桿間的夾角為 10 如圖所示 勁度系數(shù)為 k 的輕質彈簧一端與墻固定 另一端與傾角為 的斜面體小車連接 小 車置于光滑水平面上 在小車上疊放一個物體 已知小車質量為 M