高三物理二輪高頻考點突破專題33 探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系

高考物理二輪高頻考點專題突破專題33探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系專練目標(biāo)專練內(nèi)容目標(biāo)1“拉力直測法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系（1T—3T）目標(biāo)2“氣墊光門法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系（4T—6T）目標(biāo)3“斜面合力替代法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系（7T—9T）目標(biāo)4“整體法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系（10T—12T）目標(biāo)5“雙車比較法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系（13T—15T）目標(biāo)6“阿特伍德機法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系（16T—18T）【典例專練】一、“拉力直測法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系1．某興趣小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗來探究加速度與力的關(guān)系。用M表示小車質(zhì)量，m表示沙和沙桶的質(zhì)量，滑輪和細線質(zhì)量不計。該小組按照圖甲安裝好實驗器材后，設(shè)計了如下的實驗步驟：A．用天平測出小車的質(zhì)量MB．將空的沙桶和紙帶安裝好，長木板一端墊高，啟動打點計時器，平衡摩擦力C．在桶中加適量的沙子，用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量mD．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，記錄彈簧測力計的示數(shù)E．根據(jù)打出的紙帶計算小車加速度的大小①改變桶中沙子的質(zhì)量，重復(fù)步驟C、D、E。以上操作不必要或有錯誤的步驟是___________（選填步驟前的字母）②圖乙為某次實驗中打出的一條紙帶，0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T。根據(jù)紙帶上的信息，寫出小車加速度大小的表達式a=___________。③以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，作出的a-F圖像是一條直線，如圖丙，圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為___________（用題中給定的字母符號表示）?！敬鸢浮?/p>

ABC

【詳解】①[1]A．某興趣小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗來探究加速度與力的關(guān)系，應(yīng)該保證小車的質(zhì)量不變，不必測出小車的質(zhì)量M，A錯誤；B．平衡摩擦力時，安裝紙帶，不安裝沙桶，B錯誤；C．有彈簧測力計測量繩的拉力，不必測出沙和沙桶的質(zhì)量m，C錯誤；D．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，記錄彈簧測力計的示數(shù)，D正確；E．根據(jù)打出的紙帶計算小車加速度的大小，E正確；故選ABC。②[2]小車加速度大小的表達式為③[3]根據(jù)牛頓第二定律得解得根據(jù)圖像得解得2．某同學(xué)將力傳感器固定在小車上，然后把繩的一端固定在傳感器掛鉤上，用來測量繩對小車的拉力，探究在小車及傳感器總質(zhì)量不變時加速度跟它們所受拉力的關(guān)系，根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出了如圖甲所示的a﹣F圖象；（1）圖線不過坐標(biāo)原點的原因是_______________________________；（2）本實驗中是否仍需要細沙和桶的總質(zhì)量遠小于小車和傳感器的總質(zhì)量_______（填“是”或“否”）；（3）由圖象求出小車和傳感器的總質(zhì)量為_______kg。（4）圖乙是某同學(xué)在正確操作下獲得的一條紙帶，打點計時器的頻率為50Hz，其中0、1、2、3、4每兩點之間還有4個點沒有標(biāo)出．各計數(shù)點到0點的距離已在圖中標(biāo)出，根據(jù)圖可求得計數(shù)點2所代表時刻的瞬時速度大小v2=_______m/s，小車的加速度a=_______m/s2．（保留兩位有效數(shù)字）【答案】

未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

否

1

0.19

0.20【詳解】(1)[1]由圖象可知，當(dāng)F≠0時，加速度仍然為零，說明沒有平衡摩擦力或平衡的不夠；(2)[2]該實驗中由于已經(jīng)用傳感器測出繩子拉力大小，不是將細沙和桶的總重力作為小車的拉力，故不需要滿足細沙和桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量；(3)[3]a﹣F圖象中的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，由圖可知所以質(zhì)量(4)[4]從0點開始每間隔4個點取1個計數(shù)點，則計數(shù)點之間的時間間隔為利用勻變速直線運動的推論得[5]根據(jù)逐差法可得3．甲、乙、丙、丁四個實驗小組分別采用圖1、2、3、4所示的實驗裝置做“探究加速度與物體所受合力關(guān)系”實驗，四個實驗小組成員用同一小車按正確步驟操作實驗，圖1中用鉤碼重力表示橫軸F，圖2、3、4中用力傳感器示數(shù)表示橫軸F，獲得多組數(shù)據(jù)，作出的圖象如圖5中部分圖線所示。（1）四個實驗小組的實驗裝置中需要平衡摩擦力的是______實驗小組；（2）四個實驗小組的實驗中需要小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量的是______；（3）甲、乙、丙、丁四個實驗小組作出的圖象分別對應(yīng)圖5中的______（填選項前字母序號）。A．ABCC

B．ACBC

C．DCBC

D．DBCB【答案】

甲乙丙丁

甲

C【詳解】（1）[1]為了使小車所受合外力均為連接小車的繩的拉力且圖象過原點，四組實驗都要平衡摩擦力。（2）[2]由于四組實驗中乙、丙、丁小組中繩子的拉力均可以由力的傳感器直接讀出，所以只有甲組實驗是用鉤碼重力近似等于小車所受拉力來求的，所以需要小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量。（3）[3]四組實驗都按照規(guī)范正確操作，平衡了摩擦力，甲組用鉤碼重力近似等于小車所受拉力，當(dāng)不斷增加鉤碼數(shù)量，不滿足小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量時圖線就會向外力的方向彎曲，所以甲組實驗對應(yīng)的圖線為D，乙組和丁組小車的合外力均為力傳感器的示數(shù)，而丙組實驗小車的合外力為2倍的力傳感器的示數(shù)，結(jié)合圖線斜率可知乙組和丁組對應(yīng)圖線為斜率小的C，丙組對應(yīng)圖線為斜率大的B。故選C?！皻鈮|光門法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系4．某小組利用氣墊導(dǎo)軌裝置探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，同學(xué)們準備了以下器材：帶有刻度尺的氣墊導(dǎo)軌、氣泵、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊（其上可放砝碼），砝碼盤、質(zhì)量10g的砝碼6個，操作過程如下：①固定光電門，測出兩光電門之間的距離為L，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平，將滑塊用細線跨過輕質(zhì)滑輪與砝碼盤相連；②將6個砝碼放到滑塊上，釋放滑塊，測出其經(jīng)過光電門1和2的擋光時間；③取滑塊上一個砝碼放入砝碼盤，釋放滑塊，測出擋光時間；④再次取滑塊上一個砝碼，依次重復(fù)上述操作，直至將6個砝碼全部轉(zhuǎn)移到砝碼盤；如果滑塊上遮光條的寬度為d，重力加速度，回答以下問題：（1）某次實驗過程中光電門1記錄的時間為，光電門2記錄的時間為，則可求得滑塊的加速度a＝______；（用測量的物理量符號表示）（2）將6個砝碼依次移至砝碼盤上，分別測出滑塊的加速度，描點作圖畫出加速度a與砝碼盤中砝碼個數(shù)N的關(guān)系圖像，如圖乙所示。圖像沒有經(jīng)過原點，產(chǎn)生的原因為______；（3）通過圖像可求得滑塊的質(zhì)量M＝______kg，砝碼盤的質(zhì)量______kg。（均保留兩位小數(shù)）【答案】

砝碼盤有一定質(zhì)量

0.93

0.01【詳解】（1）[1]滑塊經(jīng)過光電門1的速度滑塊經(jīng)過光電門2的速度由運動學(xué)公式得聯(lián)立解得（2）[2]由牛頓第二定律可知解得結(jié)合圖像可知，當(dāng)時，在砝碼盤重力作用下系統(tǒng)加速度不為零。（3）[3][4]在題圖乙中選取兩點代入上式可得，5．某同學(xué)利用圖甲裝置探究加速度與合外力的關(guān)系。氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處裝有兩個光電傳感器1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊與遮光條的總質(zhì)量為M，在細線的牽引下向右加速運動。若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后通過計算機可以得到電壓U隨時間t變化的圖像。實驗步驟如下：（1）用20分度的游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度d=______cm。（2）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平，將滑塊跨過輕質(zhì)滑輪與砝碼盤相連。（3）將5個砝碼放到滑塊上，釋放滑塊，通過計算機可得到如圖丙所示的圖像，測出其經(jīng)過光電傳感器1、2的擋光時間、和經(jīng)過光電傳感器1、2的時間間隔t，此次實驗中滑塊的加速度a=______（用題目中所給物理量的符號表示）；取滑塊上的一個砝碼放入砝碼盤，重復(fù)上述操作，直至將5個砝碼全部轉(zhuǎn)移到砝碼盤（砝碼盤和砝碼質(zhì)量相同）。（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點作圖。分析加速度a與力F的關(guān)系______。2346689111413651015202530（5）依據(jù)上述圖像計算出滑塊的質(zhì)量為______g（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（g?。??！敬鸢浮?/p>

0.620

見解析

189（187～191均可）【詳解】（1）[1]20分度的游標(biāo)卡尺精確度是0.05mm，則游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為遮光條的寬度（3）[2]遮光條的寬度除以遮光時間為滑塊通過光電傳感器的瞬時速度，用加速度的定義式推導(dǎo)加速度的表達式（4）[3]在坐標(biāo)紙上分別以F、a為橫、縱坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，取適當(dāng)?shù)姆侄戎得椟c作圖，如圖所示．可知當(dāng)質(zhì)量一定時，加速度與合外力成正比。（5）[4]設(shè)砝碼和砝碼盤的質(zhì)量均為m，當(dāng)砝碼盤中有n個砝碼時，細線上的拉力為，根據(jù)牛頓第二定律，對砝碼盤及其上面砝碼有對滑塊及其上面砝碼有可得加速度即圖像的斜率解得滑塊、砝碼盤及砝碼的總質(zhì)量為218.6g．由表可知，砝碼、砝碼盤質(zhì)量均為則滑塊質(zhì)量6．某興趣小組設(shè)計了一個可同時測量物體質(zhì)量和當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒灒溲b置如圖a所示；已知滑塊的質(zhì)量M，待測物體的質(zhì)量記為M0，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，請完成下列填空：A．閉合氣泵開關(guān)，條件導(dǎo)軌，使滑塊的遮光條依次通過兩光電門的時間_____，則導(dǎo)軌水平。B．將待測物體固定在滑塊的凹槽內(nèi)，并將細線的一端拴接在滑塊上，另一端跨過定滑輪掛一個質(zhì)量為m1的鉤碼。C．調(diào)節(jié)定滑輪，使細線與氣墊導(dǎo)軌的軌道平行。D．釋放滑塊；記錄滑塊的遮光條通過光電門1、2的時間t1、t2和光電門之間的距離L；用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度d，示數(shù)如圖b所示，則d＝_____cm，并由此計算出滑塊的加速度a1＝_____（用t1、t2、d表示）。E．依次添加砝碼，重復(fù)上述過程幾次，記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)并計算出滑塊相應(yīng)的加速度。F．以鉤碼質(zhì)量的倒數(shù)（）為橫軸，加速度的倒數(shù)（）為縱軸，建立直角坐標(biāo)系，利用以上數(shù)據(jù)畫出如圖c所示的圖線，若該直線的斜率為k，縱截距為b，則M0_____；g＝_____?！敬鸢浮?/p>

相等

0.515

【詳解】[1]A．當(dāng)導(dǎo)軌水平時，滑塊在水平軌道上做勻速直線運動，遮光條通過光電門的時間相同；[2][3]D．20分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.05mm，由圖可知，游標(biāo)尺的0刻度前為5mm，第三刻度與上邊對齊，讀數(shù)為3×0.05mm＝0.15mm所以總讀數(shù)為5mm+0.15mm＝5.15mm＝0.515cm在極短時間內(nèi)的平均速度等于該時刻的瞬時速度，則滑塊通過光電門1的速度為滑塊通過光電門2的速度為根據(jù)可得所以[4][5]F．滑塊的質(zhì)量為M，待測物體的質(zhì)量為M0，滑塊受到拉力為F，由牛頓第二定律有對鉤碼有聯(lián)立得所以圖象的斜率為k＝縱軸截距為所以；“斜面合力替代法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系7．某同學(xué)欲探究加速度與力的關(guān)系，其實驗裝置如圖甲所示，設(shè)計的實驗步驟為：（1）調(diào)整長木板傾角，當(dāng)鉤碼的質(zhì)量為時，滑塊恰好沿長木板向下做勻速運動。（2）保持長木板的傾角不變，撤去鉤碼，將滑塊移近打點計時器，然后釋放滑塊，滑塊沿長木板向下做勻加速直線運動，并打出一條紙帶，在紙帶上每隔4個點選取一個計數(shù)點，測出各計數(shù)點到O點的距離如圖乙所示。已知打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz。由圖可知，打下B點時，滑塊的速度___________m/s，加速度___________。（3）多次改變長木板的傾角，掛上質(zhì)量為m的鉤碼，使滑塊沿長木板向下勻速運動，撤去鉤碼，測出滑塊的加速度a；則關(guān)系圖象可能是___________（填正確答案標(biāo)號）。A．

B．

C．

D．【答案】

0.15

0.6

A【詳解】（2）[1][2]某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為一恒量。兩計數(shù)點同的時間間隔s則打下B點時。滑塊的速度加速度（3）[3]掛上質(zhì)量為m的鉤碼，滑塊沿長木板向下勻速運動，重力沿斜面向下的分力與摩擦力的合力等于所掛鉤碼的重力，撤去鉤碼后，滑塊沿長木板向下運動的合力就等于所掛鉤碼的重力，沒有系統(tǒng)誤差，圖象應(yīng)為A。8．某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設(shè)計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖所示。己知小車質(zhì)量M，砝碼盤質(zhì)量，所使用的打點計時器交流電頻率。其實驗步驟是：A．按圖中所示安裝好實驗裝置；B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，使小車能沿長木板向下做勻速運動；C．取下細繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；D．將小車置于打點計時器旁，先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度出a；E．重新掛上細繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)B-D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度。回答下列問題：（1）按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量？________（填“是”或“否”）。（2）某同學(xué)將有關(guān)測量數(shù)據(jù)填入他所設(shè)計的表格中，他根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出圖像（如下圖）。造成圖線不過坐標(biāo)原點的一條最主要原因是_________，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是__________，其大小為________?！敬鸢浮?/p>

否

在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力

砝碼盤的重力大小

0.08N【詳解】（1）[1]當(dāng)物體小車勻速下滑時有當(dāng)取下細繩和砝碼盤后，由于重力沿斜面向下的分力和摩擦力f不變，因此其合外力為，由此可知該實驗中不需要砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。（2）[2]由圖像可知，當(dāng)外力為零時，物體有加速度，這說明在計算小車所受的合外力時未計入砝碼盤的重力；[3]根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系可知該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是砝碼盤的重力大小；[4]根據(jù)牛頓第二定律可知由圖線斜率可得當(dāng)砝碼盤中未放入砝碼時，有由圖線縱截距知此時，可求得砝碼盤的重力大小為9．某同學(xué)用如圖1所示的裝置測量滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)并驗證牛頓第二定律。在水平桌面上放一傾角可調(diào)的斜面，斜面左側(cè)固定一光滑定滑輪，物塊A通過跨過定滑輪的細線連接放置在斜面上的物塊B，細線與斜面平行，光電門1、2固定在斜面上，間距為L，重力加速度為g。問答下列問題：（1）用天平測量物塊A的質(zhì)量為m、B的質(zhì)量（包括遮光片）為M，用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d，如圖2所示，則d=__________cm；（2）現(xiàn)不斷調(diào)節(jié)斜面的傾角，給物塊A一個向下的初速度，直到觀察到擋光片通過光電門1、2的時間相等，若測得此時斜面的傾角為θ，則物塊與滑板間的動摩擦因數(shù)μ=__________；（用已知量的字母表示）（3）撤掉物塊A和細線，單獨讓物塊B從斜面頂端滑下，測得擋光片通過兩個光電門1、2的時間分別為t1、t2，則B的加速度大小a=__________；（用已知量及測量量的字母表示）（4）當(dāng)關(guān)系式__________成立時，即可驗證牛頓第二定律成立?！敬鸢浮?/p>

0.125

【詳解】（1）[1]游標(biāo)卡尺讀數(shù)是主尺讀數(shù)（mm的整數(shù)倍）加上油標(biāo)尺的讀數(shù)（mm的小數(shù)位），由圖可讀出（2）[2]設(shè)勻速時細線拉力為T，對A和B，由平衡條件可得；聯(lián)立可得（3）[3]由勻變速直線運動規(guī)律可得（4）[4]對B下滑，如果牛頓第二定律成立，則有聯(lián)立（2）、（3）結(jié)果可解得即上式如果成立，則驗證牛頓第二定律成立?！罢w法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系10．某實驗小組用如圖甲所示的裝置做“探究物體的加速度與質(zhì)量、所受合外力的關(guān)系”的實驗。（1）安裝好實驗裝置后，首先平衡摩擦力。將長木板的右端適當(dāng)墊高，不掛砝碼盤時輕推小車，若打點計時器在紙帶上打出的點越來越密集，則應(yīng)將長木板下的小墊塊向__________（選填“左”或“右”）移些。重復(fù)調(diào)整小墊塊的位置，直到打點計時器在紙帶上打出的點間距相等時，說明摩擦力已平衡；（2）圖乙為保持小車質(zhì)量M不變，研究a與F的關(guān)系時打出的一條紙帶。A-G為7個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間還有4個點未標(biāo)出。測得x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.34cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.25cm。已知電源的頻率為50Hz，則a=__________m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；（3）可以判斷打下C點時，小車已經(jīng)運動了__________s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；（4）若小組中甲、乙兩同學(xué)先后研究a與F的關(guān)系時，其中一位同學(xué)在小車中添加了砝碼。兩同學(xué)各自得到的a-F圖像分別如圖丙中的b、c所示，則小車中所加砝碼質(zhì)量是小車質(zhì)量的__________倍。（5）之后，保持F不變，研究a與M的關(guān)系（m為砝碼盤與盤中砝碼的總質(zhì)量）。在繪出a?圖線后，發(fā)現(xiàn)在較大時圖線發(fā)生了明顯的彎曲，為使作出的圖線為直線，下列正確的做法是___________。A．改作a-（M+m）圖線

B．改作a-圖線C．改作a-圖線

D．改作a-圖線【答案】

左

0.638

1.3s

C【詳解】(1)[1]將長木板的右端適當(dāng)墊高，不掛砝碼盤時輕推小車，若打點計時器在紙帶上打出的點越來越密集，說明小車做減速運動，則應(yīng)將長木板下的小墊塊向左移動，使木板傾角變大一些；(2)[2]每兩個相鄰計數(shù)點間還有4個點未標(biāo)出，則計數(shù)周期為根據(jù)逐差法可得(3)[3]打下C點時，小車的速度為打下C點時，小車已經(jīng)運動了(4)[4]由圖像可知，圖線的斜率為則有則小車中所加砝碼質(zhì)量是小車質(zhì)量的(5)[5]圖線在較大時發(fā)生了明顯的彎曲，說明不滿足托盤和砝碼的質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，此時應(yīng)該把托盤和砝碼與小車看成一個整體，有應(yīng)做出a-圖線，故ABD錯誤，C正確。故選C。11．某小組用圖甲所示裝置驗證“加速度與力、質(zhì)量大小關(guān)系”。滑車的質(zhì)量M=0.50kg，每個帶有掛鉤的槽碼（砝碼）質(zhì)量均為m=0.10kg，重力加速度為g，不計繩與滑輪質(zhì)量，細繩與定滑輪間、滑車與桌面間的摩擦力均可忽略?；囈苿舆^程中，滑車與車上的槽碼之間無相對運動。實驗時滑車的加速度可用打點計時器來測量。M（kg）M0+6m1.10M0+5m1.00M0+4m0.90M0+3m0.80M0+2m0.70M0+m0.60a（m/s2）0.890.981.091.221.401.63Ma（N）0.9790.9800.9810.9760.9800.978（1）要驗證“受力不變時，加速度與質(zhì)量成反比”，在實驗過程中讓繩下端只懸掛1個槽碼不變，只改變滑車上槽碼的個數(shù)，每次從滑車上去掉1個槽碼，使系統(tǒng)總質(zhì)量M分別為M+6m、M0+5m、M0+4m、M0+3m、M0+2m、M0+m，測出對應(yīng)的加速度a，并計算出Ma的大小，數(shù)據(jù)如表格所示。請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙的坐標(biāo)系中描點________（用“×”表示點）并作出Ma與M的關(guān)系圖象，根據(jù)圖象說明加速度a與質(zhì)量M成反比的理由是________。（2）若要驗證“質(zhì)量不變時，加速度與力成正比”，可將圖甲滑車上的槽碼每次一個的移至滑輪細繩下端，保持系統(tǒng)總質(zhì)量M始終等于________（用字母表示）不變，對應(yīng)的作用力F依次為mg、2mg、3mg、4mg、5mg、6mg，測出不同作用力F對應(yīng)的加速度a，作出________圖象，若圖象為________，則可驗證?！敬鸢浮?/p>

圖像為一水平直線，表示質(zhì)量與加速度的乘積不變，故受力不變時，加速度與質(zhì)量成反比。

（或）

過原點的直線【詳解】（1）[1][2]如圖可知圖像為一水平直線，表示質(zhì)量與加速度的乘積不變，故受力不變時，加速度與質(zhì)量成反比。（2）[3]系統(tǒng)總質(zhì)量保持不變，始終為。[4]對整個系統(tǒng)應(yīng)用牛頓第二定律可得故應(yīng)作出圖像（或圖像）。[5]由系統(tǒng)牛頓第二定律表達式可知，圖像為過原點的直線。12．（1）長木板放在水平桌面上，左端A處放置一小車，小車的右端固定有寬度為d的遮光片，車內(nèi)放有5個相同鉤碼，其右側(cè)B處放置一光電門。長木板右端固定一輕滑輪，輕繩跨過滑輪，一端與小車相連，另一端可懸掛鉤碼。已知A、B間的距離為x，單個鉤碼的質(zhì)量為m，小車的質(zhì)量為M（不含鉤碼），重力加速度為g。用如圖裝置探究質(zhì)量不變時加速度與力的關(guān)系，進行如下操作。①在長木板左端墊適當(dāng)厚度的小物塊，使小車不掛鉤碼可以在木板上勻速下滑。②從小車內(nèi)取出1個鉤碼掛在輕繩的右端，將小車從A處由靜止釋放，遮光片通過光電門的時間為t1，則小車的加速度a1=______（用d、x和t1表示）③再從小車內(nèi)取出1個鉤碼掛在輕繩右端，此時右端有2個鉤碼，仍將小車從A處靜止釋放，測出遮光片通過光電門的時間為t2，并求出加速度a2。④依次取3、4、5個鉤碼掛在輕繩右端，重復(fù)以上操作，并依次求出加速度。⑤作出圖像，處理數(shù)據(jù)。（2）實驗操作中，下列說法正確的是_____A．輕繩右端所掛鉤碼的總質(zhì)量必須遠小于小車與車內(nèi)鉤碼的總質(zhì)量B．每次移動鉤碼后均要重新補償阻力C．長木板右端應(yīng)略伸出桌面，細線應(yīng)與木板平行D．由于遮光板存在寬度，該實驗測出的加速度值偏大（3）小管同學(xué)用該實驗裝置來探究“功與動能變化的定量關(guān)系”，是否可行？______（填“可行”或“不可行”），如果可行請寫出需要探究的表達式（當(dāng)右端鉤碼數(shù)為n時，遮光片通過光電門時間為t），如果不可行請說明理由。_____【答案】

CD

可行

【詳解】(1)②[1]小車片通過光電門的速度為由速度位移關(guān)系式可得(2)[2]A．實驗中研究對象是小車和鉤碼組成的整體，實驗時輕繩右端所掛鉤碼的總質(zhì)量不需要遠小于小車與車內(nèi)鉤碼的總質(zhì)量，故A錯誤；B．只需要空車時平衡一次摩擦力即可，不需要每次都平衡摩擦力，故B錯誤；C．長木板右端應(yīng)略伸出桌面，避免右端懸掛的鉤碼碰撞桌面，細線應(yīng)與木板平行，以減小誤差，故C正確；D．由于遮光板存在寬度，所以求出的小車速度是遮光片經(jīng)過光電門的平均速度，比遮光片剛到光電門時的速度略大，所以該實驗測出的加速度值偏大，故D正確。故選CD；(3)[3]管同學(xué)用該實驗裝置來探究“功與動能變化的定量關(guān)系”，也可行；[4]小車片通過光電門的速度為由動能定理可得“雙車比較法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系13．用圖甲所示的裝置進行“探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系”的實驗，圖乙是其俯視圖。兩個相間的小車放在平板上，車左端各系一條細繩，繩跨過定滑輪各掛一個相同的小盤。實驗中可以通過增減車中鉤碼改變小車質(zhì)量，通過增減盤中砝碼改變拉力。兩個小車右端通過細線用夾子固定，打開夾子，小車在小盤和砝碼的牽引下運動，合上夾子，兩小車同時停止。（1）實驗中，若兩小車通過的位移比為，則兩車加速度之比為___________。（2）為使小車所受的拉力近似等于小盤和砝碼的總重力，應(yīng)使小盤和砝碼的總質(zhì)量__________（選填“遠大于”或“遠小于”）小車的質(zhì)量。（3）探究“加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系”時，應(yīng)在小盤中放質(zhì)量__________（選填“相同”或“不相同”）的砝碼。（4）探究“加速度與力之間的關(guān)系”時，事實上小車和平板間存在摩擦力，下列說法中正確的是__________。A．若平板保持水平，選用更光滑的平板有利于減小誤差B．平板右端適當(dāng)墊高以平衡摩擦力有利于減小誤差C．因為兩小車質(zhì)量相同時與桌面間的摩擦力相同，所以摩擦力不影響實驗結(jié)果【答案】

遠小于

相同

【詳解】（1）[1]實驗中，若兩小車通過的位移比為，由可得兩車加速度之比為（2）[2]實際上，小車與小盤和砝碼一起加速運動，設(shè)繩對小車的拉力為F，則有則可得為使小車所受的拉力近似等于小盤和砝碼的總重力，應(yīng)使小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。（3）[3]探究“加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系”時，采用控制變量法，實驗時要保證拉力不變，則應(yīng)在小盤中放質(zhì)量相同的砝碼。（4）[4]探究“加速度與力之間的關(guān)系”時，若平板保持水平，則選用更光滑的平板有利于減小摩擦力，合力跟接近繩的拉力，可以減小實驗誤差，故A正確；B．平板右端適當(dāng)墊高來平衡摩擦力，使細繩拉力提供小車的合外力，有利于減小誤差，故B正確；C．由牛頓第二定律得解得故摩擦力影響實驗結(jié)果，故C錯誤。故選AB。14．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，兩位同學(xué)設(shè)計了不同的實驗方案。（1）小李同學(xué)采用圖（甲）的實驗裝置進行實驗。①用阻力補償法消除阻力影響的正確操作是_______；（填“A”或“B”）A．把木板不帶定滑輪的一側(cè)抬高，調(diào)節(jié)木板的傾斜角度，直至小車在不受牽引力時能拖動紙帶開始滑動；B．把木板不帶定滑輪的一側(cè)抬高，調(diào)節(jié)木板的傾斜角度，輕推小車，使小車在不受牽引力時能拖動紙帶沿木板勻速運動。②圖（a）是小李同學(xué)某次實驗得到的紙帶，所用交流電源的頻率為50Hz，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出，部分實驗數(shù)據(jù)如圖所示。則小車的加速度為______（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。（2）小張同學(xué)采用圖（乙）的實驗裝置進行實驗（丙為俯視圖）。將兩個相同的小車放在水平木板上，前端各系一條繩子，繩子的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中放上不同的重物。兩個小車后各系一條細線，用夾子把兩條細線同時夾住，使小車靜止。打開夾子，兩個小車同時開始運動，合上夾子，兩個小車同時停下來。只需要測量兩小車的位移x及兩小盤和盤中重物的總質(zhì)量m，即可探究加速度與合外力的關(guān)系。①小張同學(xué)的實驗方案中，是否需要平衡摩擦力？_________②一次實驗中，用刻度尺測量兩個小車的位移和，已知小盤和盤中重物的總質(zhì)量分別為和，為了驗證加速度與合外力成正比，只需驗證表達式__________成立（用、、、表示）?！敬鸢浮?/p>

B

0.52

需要

【詳解】（1）①[1]用阻力補償法消除阻力影響的正確操作是把木板不帶定滑輪的一側(cè)抬高，調(diào)節(jié)木板的傾斜角度，輕推小車，使小車在不受牽引力時能拖動紙帶沿木板勻速運動，故B正確，A錯誤；②[2]由題意可知：紙帶上相鄰計數(shù)點的時間間隔根據(jù)逐差法得加速度為（2）①[3]小張同學(xué)的實驗方案中，為了使得盤和盤中重物的重力等于小車的牽引力，也需要進行阻力補償，即平衡摩擦力；②[2]兩小車運動的時間相等，根據(jù)可知：加速度之比等于位移之比，即由于小盤和盤中重物的總重力等于小車的拉力，即則要驗證加速度與合外力成正比，即驗證而則只需要驗證表達式成立即可。15．某實驗小組用如圖所示的裝置探究質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系。用鐵架臺將兩塊固定有定滑輪的木板架起，木板的右端固定了兩個打點計時器，將兩個質(zhì)量相等的小車A、B放置在木板右端，用細線繞過滑輪組后與兩小車相連。兩條紙帶穿過打點計時器后分別與小車連接在一起。將兩個打點計時器接在同一個電源上，確?？蓪⑺鼈兺瑫r打開或關(guān)閉.實驗時，甲同學(xué)將兩小車按住，乙同學(xué)先在動滑輪下方掛上一個鉤碼，再接通電源使打點計時器開始工作，打點穩(wěn)定后，甲將兩輛小車同時釋放.在小車撞到定滑輪前，乙斷開電源，兩打點計時器同時停止工作。取下兩條紙帶，通過分析處理紙帶記錄的信息，可以求出兩小車的加速度，進而完成實驗。請回答以下問題：（1）如下圖所示為小車A后面的紙帶，紙帶上的0、1、2、3、4、5、6為每隔4個打印點選取的計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的距離如圖中標(biāo)注，單位為cm.打點計時器所用電源的頻率為50Hz，則小車A的加速度a1＝________m/s2(保留兩位有效數(shù)字).同樣測出車B的加速度a2，若近似等于________，就可說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與其受到的合外力成正比.（2）丙同學(xué)提出，不需測出兩小車加速度的數(shù)值，只量出兩條紙帶上從第一個打印點到最后一個打印點間的距離x1、x2，也能完成實驗探究.他的驗證方法是________；（3）下列操作中，對減少實驗誤差有益的是________；A．換用質(zhì)量大一些的鉤碼B．換用質(zhì)量大一些的小車C．平衡小車運動受到的摩擦力時，將細線與小車連接起來【答案】

0.48

1∶2

比較x1∶x2是否近似等于1∶2

A【詳解】(1)[1]每隔4個打印點選取的計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔根據(jù)小車A的加速度[2]由圖1所示實驗裝置可知，小車A受到的拉力為小車B受到拉力的，兩車的質(zhì)量m相等，兩車的加速度之比(2)[3]兩小車都做初速度為零的勻加速直線運動，它們的運動時間t相等，它們的位移之如果也可以說明質(zhì)量一定的情況下，物體的加速度與其質(zhì)量成正比。[4]A．換用質(zhì)量大一些的鉤碼，可以減小實驗的相對阻力，對減少實驗誤差有益，故正確；B．換用質(zhì)量大一些的小車，增大阻力，加大誤差，故B錯誤；C．平衡小車運動受到的摩擦力時，只讓小車拖著紙帶走，不能將細線與小車連接起來，故C錯誤。故選A?！鞍⑻匚榈聶C法”探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系16．如圖甲所示，某實驗小組通過該裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”實驗，實驗的探究對象是鋁塊（質(zhì)量小于砂桶和砂的總質(zhì)量），鋁塊上端與輕繩（中間連有質(zhì)量不計的力傳感器）相連，下端與紙帶相連，紙帶穿過豎直方向的打點計時器，保持鋁塊的質(zhì)量m不變，通過在砂桶中添加砂來改變對鋁塊的拉力。每次釋放輕繩后，由力傳感器測得輕繩中拉力的大小F，圖乙為實驗中打點計時器打出的一條點跡清晰的紙帶，O是打點計時器打下的第一個點，相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出。已知電源頻率，重力加速度大小為g。（1）相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為___________s。（2）實驗小組同學(xué)根據(jù)多次實驗數(shù)據(jù)畫出了如圖丙所示的直線，標(biāo)注縱軸為加速度a，但忘記標(biāo)注橫軸，則該圖像的橫軸應(yīng)為___________（用已知或測得的物理量的符號表示）。（3）將各計數(shù)點到O點的距離依次記為、、、，測得，，則打點計時器