專題19-探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(解析版)

2023屆高三物理一輪復(fù)習(xí)重點(diǎn)熱點(diǎn)難點(diǎn)專題特訓(xùn)專題19探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系特訓(xùn)目標(biāo)特訓(xùn)內(nèi)容目標(biāo)1拉力替代法（1T—3T）目標(biāo)2拉力直測(cè)法（4T—6T）目標(biāo)3光門測(cè)速法（7T—9T）目標(biāo)4整體系統(tǒng)法（10T—12T）目標(biāo)5雙車比較法（10T—12T）【特訓(xùn)典例】拉力替代法1．利用如圖1所示裝置進(jìn)行“探究合力一定時(shí)物體的加速度與質(zhì)量之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。（1）本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法是___________。A．控制變量法

B．轉(zhuǎn)換法C．理想實(shí)驗(yàn)法

D．等效替代法（2）保持小桶質(zhì)量m和其他條件不變，只改變小車質(zhì)量M，多次實(shí)驗(yàn)測(cè)出相應(yīng)加速度大小a，記錄在下列表格中：次數(shù)123456質(zhì)量M/kg0.250.300.350.400.450.50加速度a/（m·s-2）0.390.32X0.240.220.19質(zhì)量倒數(shù)/kg-14.03.32.92.52.22.0其中，在第3次實(shí)驗(yàn)中，忘記了記錄加速度X的數(shù)值，該次實(shí)驗(yàn)的部分紙帶如圖2所示，O、A、B、C、D、E、F為7個(gè)連續(xù)的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)實(shí)際打點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz，測(cè)得A、B、C、D、E、F與O點(diǎn)間距分別為0.50cm、1.27cm、2.34cm、3.67cm、5.30cm、7.20cm?？捎?jì)算加速度的數(shù)值X=___________。（3）在如圖3所示坐標(biāo)紙上，根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)，并作出圖線___________，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：___________?！敬鸢浮?/p>

A

0.28

在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，當(dāng)物體所受合力一定時(shí)，物體的加速度與物體質(zhì)量倒數(shù)成正比【詳解】（1）[1]本實(shí)驗(yàn)在小車受力一定的情況下，探究小車的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系，這樣的物理方法稱為控制變量法。故選A。（2）[2]由題知，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔Δt=0.1s，O、C兩點(diǎn)間距x1=cm；C、F兩點(diǎn)間距x2=7.20cm-cm=4.86cm根據(jù)逐差法有所以加速度的數(shù)值X=0.28（3）[3][4]所作圖線如下。由圖線可知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，當(dāng)物體所受合力一定時(shí)，物體的加速度與物體質(zhì)量倒數(shù)成正比。2．在探究加速度與物體所受合外力和質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車及車中的砝碼質(zhì)量用M表示，盤及盤中的砝碼質(zhì)量用m表示，小車的加速度可通過(guò)小車拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)計(jì)算得出：（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足___________時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。（2）一組同學(xué)在先保持盤及盤中的砝碼質(zhì)量一定，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，以下做法正確的是___________A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將盤及盤中的砝碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上B．每次改變小車的質(zhì)量時(shí)，不需要重新平衡摩擦力C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源D．小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出m以及小車質(zhì)量M，直接用公式求出（3）在保持小車及車中的砝碼質(zhì)量M一定，探究加速度與所受合外力的關(guān)系時(shí)，由于平衡摩擦力時(shí)操作不當(dāng)，兩位同學(xué)得到的a-F關(guān)系分別如圖2中C、D所示（a是小車的加速度，F(xiàn)是細(xì)線作用于小車的拉力）。其原因分別是：C圖___________，D圖___________。【答案】

M>>m

B

傾角過(guò)大（平衡摩擦力過(guò)度）

未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足（傾角過(guò)?。驹斀狻浚?）[1]對(duì)盤及盤中砝碼mg－F＝ma對(duì)小車及車中的砝碼F＝Ma聯(lián)立可得a＝；F＝mg只有當(dāng)M>>m時(shí)，才可認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。（2）[2]A．平衡摩擦力時(shí)，先去掉盤、盤中砝碼和細(xì)線，只讓小車在重力沿斜面方向的分力作用下向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小車能勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力沿斜面方向的分力和摩擦力平衡，A不正確；B．調(diào)好后，當(dāng)再次改變小車質(zhì)量時(shí)，無(wú)需再平衡摩擦力，B正確；C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，使打點(diǎn)計(jì)時(shí)器正常工作，再釋放小車，C不正確；D．小車的加速度是通過(guò)處理紙帶確定的，D不正確。故選B。（3）[3][4].由C圖可看出F＝0時(shí)，a≠0，說(shuō)明木板的傾角過(guò)大，重力沿斜面方向的分力大于摩擦力．由D圖可看出，只有當(dāng)F達(dá)到一定值時(shí)，才會(huì)有加速度，說(shuō)明平衡摩擦力不足（傾角過(guò)?。┗蛭雌胶饽Σ亮?。3．某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，研究小車質(zhì)量不變時(shí)，其加速度a與所受合力F的關(guān)系。（1）在補(bǔ)償阻力這步操作中，______（選填“需要”或“不需要”）通過(guò)細(xì)繩把砂桶掛在小車上；（2）實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖乙所示，相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，用毫米刻度尺測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)已在圖中標(biāo)出。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為0.02s，則該小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；（3）該實(shí)驗(yàn)小組把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力F，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，采用圖像法處理數(shù)據(jù)，畫(huà)出a-F圖像如圖丙所示，發(fā)現(xiàn)圖線上端彎曲，其原因可能是_______________；（4）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)存在的誤差，以下說(shuō)法正確的是________。A．在圖乙中，每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)均存在偶然誤差B．把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中存在系統(tǒng)誤差C．實(shí)驗(yàn)中用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減小系統(tǒng)誤差【答案】

不需要

0.39

小車質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量

AB##BA【詳解】（1）[1]本實(shí)驗(yàn)中小車所受阻力是通過(guò)小車重力沿木板向下的分力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?，在補(bǔ)償阻力這步操作中，不需要通過(guò)細(xì)繩把砂桶掛在小車上。（2）[2]由題意可知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為根據(jù)逐差法可得該小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a＝＝m/s2≈0.39m/s2（3）[3]該實(shí)驗(yàn)小組把砂和砂桶的總重力mg當(dāng)成小車的合力F，設(shè)小車質(zhì)量為M，對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有對(duì)砂和砂桶同理有聯(lián)立解得由上式可知只有當(dāng)時(shí)才有隨著F（即mg）的增大，m將逐漸不滿足，使得a-F圖像的斜率開(kāi)始偏離，逐漸變?yōu)椋斐尚甭蕼p小，從而使圖像向下彎曲。所以圖線上端彎曲，其原因可能是小車質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量。（4）[4]A．偶然誤差源于測(cè)量時(shí)的偶然因素，每次測(cè)量時(shí)都會(huì)存在，所以在題圖乙中，每個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)均存在偶然誤差，選項(xiàng)A正確；B．根據(jù)（3）題分析可知，把砂和砂桶的總重力當(dāng)成小車的合力導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中存在誤差，屬于實(shí)驗(yàn)原理不完善造成的誤差，即系統(tǒng)誤差，選項(xiàng)B正確；C．實(shí)驗(yàn)中用圖像法處理數(shù)據(jù)可以減小偶然誤差，系統(tǒng)誤差無(wú)法通過(guò)多次測(cè)量取平均值或圖像法來(lái)減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。故選AB。拉力直測(cè)法4．如圖所示，為探究“質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度與所受合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：①用天平測(cè)量并記錄滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量M；②調(diào)整長(zhǎng)木板和滑輪，使長(zhǎng)木板水平，細(xì)線與長(zhǎng)木板平行；③在托盤中放入適當(dāng)?shù)捻来a，接通電源，釋放滑塊，記錄拉力傳感器的讀數(shù)F，根據(jù)相對(duì)應(yīng)的紙帶，求出滑塊的加速度a；④多次改變托盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟③。請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題：（1）圖是該同學(xué)實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶（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)器用的是頻率為50Hz的________（選填“直流電”或“交流電”），根據(jù)紙帶求出滑塊的加速度大小為_(kāi)_______m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；（2）該同學(xué)由實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，畫(huà)出如圖所示的F－a圖線，圖線不通過(guò)原點(diǎn)的原因是________；（3）該實(shí)驗(yàn)還可測(cè)量滑塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，其值可用M、F0、g表示為μ＝________（其中M為滑塊和拉力傳感器的總質(zhì)量，F(xiàn)0為圖中的縱截距，g為重力加速度），與真實(shí)值相比，測(cè)得的動(dòng)摩擦因數(shù)________（選填“偏大”或“偏小”）?！敬鸢浮?/p>

交流電

2.00

未平衡摩擦力##平衡摩擦力不充分

偏大【詳解】（1）[1]打點(diǎn)計(jì)時(shí)器用的是交流電。[2]利用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得代入數(shù)據(jù)可得（2）[3]由圖丙可知，當(dāng)繩子上有拉力時(shí)，物體的加速度卻為零，由此可知實(shí)驗(yàn)之前該同學(xué)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分。（3）[4]根據(jù)牛頓第二定律解得故F-a圖線的斜率從縱截距求動(dòng)摩擦因素[5]由于紙帶與限位孔間的摩擦力或空氣阻力，使求得的加速度偏小，導(dǎo)致摩擦力偏大，摩擦因數(shù)偏大。5．在某次探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小車總質(zhì)量用M，重物質(zhì)量用m表示。（1）為便于測(cè)量合力的大小，并得到小車總質(zhì)量一定時(shí)，小車的加速度與所受合力成正比的結(jié)論，下列說(shuō)法正確的是________。（填選項(xiàng)字母）A．四組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要平衡摩擦力B．四組實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力C．四組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件D．四組實(shí)驗(yàn)都需要滿足所掛重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件（2）按甲同學(xué)設(shè)計(jì)裝置完成實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，畫(huà)出小車的圖像如圖所示，從圖像中可以得出，當(dāng)小車的質(zhì)量為0.5kg時(shí)，它的加速度為_(kāi)______m/s2。（3）若乙、丙、丁三位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測(cè)量中力傳感器和彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)相同，通過(guò)計(jì)算得到小車加速度均為a，則乙、丙、丁實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為_(kāi)______?！敬鸢浮?/p>

BC

1

2∶1∶1【詳解】（1）[1]AB．四組實(shí)驗(yàn)中長(zhǎng)木板都是水平放置，都需要平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．四組實(shí)驗(yàn)中，乙、丁都能用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量繩的拉力，丙用力的傳感器測(cè)量繩的拉力，只有甲不能測(cè)量繩的拉力，用重物的重力替代繩的拉力，需要滿足所掛重物質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件，故C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律得根據(jù)圖像得當(dāng)小車的質(zhì)量為0.5時(shí)，它的加速度為（3）[3]乙、丙、丁實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為6．小明用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證“牛頓第二定律”，該裝置由輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)、氣墊導(dǎo)軌、兩個(gè)光電門、天平、細(xì)線、滑塊和砝碼盤（含砝碼）等組成。調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，彈簧測(cè)力計(jì)與滑塊間的細(xì)線水平，實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得滑塊上的遮光條通過(guò)兩個(gè)光電門1、2的時(shí)間分別為，通過(guò)導(dǎo)軌標(biāo)尺測(cè)得兩個(gè)光電門間的距離為L(zhǎng)，另用天平測(cè)得滑塊、砝碼盤（含砝碼）的質(zhì)量分別為M和m，不計(jì)滑輪受到的重力和摩擦。（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)遮光條的寬度d，結(jié)果如圖乙所示，則遮光條的寬度________cm。（2）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是__________。（只有一項(xiàng)是正確的）A．為了減小誤差，應(yīng)該用小木塊墊高氣墊導(dǎo)軌右端B．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證質(zhì)量m遠(yuǎn)小于質(zhì)量MC．實(shí)驗(yàn)時(shí)，多次在同一條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，取遮光條通過(guò)兩光電門時(shí)間的平均值以減小偶然誤差D．若實(shí)驗(yàn)中釋放滑塊時(shí)，使滑塊有一個(gè)向左的初速度v，則和滑塊由靜止釋放相比，得到滑塊的加速度變小（3）保持滑塊的質(zhì)量不變，記錄多次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，滑塊的加速度為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的圖像是一條直線，圖線的斜率為，則滑塊的質(zhì)量可表示為_(kāi)_________。A．B．C．D．（4）該裝置中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F，需要驗(yàn)證的表達(dá)式為F=__________?！敬鸢浮?/p>

2.030

C

B

【詳解】（1）[1]根據(jù)游標(biāo)卡尺的規(guī)格，20分度的游標(biāo)卡尺，其游標(biāo)尺刻度總長(zhǎng)度為19mm，則游標(biāo)尺的零刻線應(yīng)在2與2.1中間，則根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則有d=2cm+6×0.05mm=2.030cm（2）[2]A．氣墊導(dǎo)軌由于阻力幾乎為零，所以不必小木塊墊高氣墊導(dǎo)軌右端平衡阻力，A錯(cuò)誤；B．彈簧秤與細(xì)繩串聯(lián)的，所以拉力直接可以測(cè)量，不必滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，B錯(cuò)誤；C．實(shí)驗(yàn)時(shí)，多次在同一條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)取遮光條通過(guò)兩光電門時(shí)間的平均值減小偶然誤差，此做法合理，C正確；D．若實(shí)驗(yàn)中釋放滑塊時(shí)，使滑塊有一個(gè)向左的初速度v，則和滑塊由靜止釋放相比，得到滑塊的加速度不變。D錯(cuò)誤。故選C。（3）[3]該裝置中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F，則滑塊所受合力為2F，則滑塊的加速度a=則a—F圖線的斜率為k，則k=解得M=故選B。[4]該裝置中彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F，則滑塊所受合力為2F，對(duì)滑塊從一個(gè)光電門運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)光電門的過(guò)程，應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可()2-()2=2aL解得滑塊加速度a=[()2-()2]則需要驗(yàn)證的是即光門測(cè)速法7．某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究小車加速度與其所受合外力之間的關(guān)系。（1）請(qǐng)補(bǔ)充完整下列實(shí)驗(yàn)步驟的相關(guān)內(nèi)容：①用天平測(cè)量砝碼盤的質(zhì)量、小車（含遮光片）的質(zhì)量M并記錄，用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d并記錄，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，則________cm；按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，用刻度尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離s；②在砝碼盤中放入適量的砝碼，適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，直到輕推小車后遮光片先后經(jīng)過(guò)光電門A和光電門B的時(shí)間相等；③取下細(xì)線和砝碼盤，記下________（填寫相應(yīng)物理量及其符號(hào)）；④使小車從靠近滑輪處由靜止釋放，分別記錄遮光片遮擋光電門A和B的時(shí)間和；⑤重新掛上細(xì)線和砝碼盤，改變長(zhǎng)木板傾角和砝碼盤中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)②~④步驟。（2）若每次實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)在誤差范圍內(nèi)都滿足________（用（1）問(wèn)中記錄的物理量符號(hào)表示，已知重力加速度為g），則牛頓第二定律得到驗(yàn)證。（3）本實(shí)驗(yàn)的誤差可能來(lái)源于下列哪些情況？________。A．與小車端相連的細(xì)線和軌道不平行

B．軌道不光滑C．兩光電門間的距離過(guò)近

D．砝碼盤的質(zhì)量未能遠(yuǎn)大于小車的質(zhì)量【答案】

0.445

砝碼的質(zhì)量m

AC##CA【詳解】（1）①[1]游標(biāo)卡尺的分度值為0.005cm，游標(biāo)卡尺的讀數(shù)由兩部分組成，為③[2]在步驟②中，小車先后經(jīng)過(guò)光電門A和光電門B的時(shí)間相等，此時(shí)小車受力平衡，砝碼和盤總重力等于小車所受拉力，當(dāng)取下砝碼和盤，小車受合力為砝碼和盤總重力，所以應(yīng)該記下此時(shí)砝碼的質(zhì)量m；（2）[3]在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，由于遮光片寬帶很小，所以可以用經(jīng)過(guò)光電門的平均速度代替滑塊經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即；小車從A到B過(guò)程，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求得加速度為由牛頓第二定律即移項(xiàng)得即滿足上式，則牛頓第二定律得到驗(yàn)證；（3）[4]A．與小車端相連的細(xì)線和軌道不平行，使得小車系上細(xì)線和砝碼盤時(shí)，小車受到合力發(fā)生變化，撤去細(xì)線后，小車受到的重力分力與摩擦力的合力不等于，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生誤差，A正確；C．兩光電門間的距離過(guò)近，將會(huì)增大長(zhǎng)度測(cè)量的相對(duì)誤差，C正確；BD．當(dāng)小車系上細(xì)線和砝碼盤時(shí)，小車處于平衡狀態(tài)，細(xì)線對(duì)小車的拉力為，撤去細(xì)線后，小車受到的重力分力與摩擦力的合力等于，沒(méi)有誤差，所以軌道是否光滑，砝碼盤的質(zhì)量與小車的質(zhì)量關(guān)系對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響，BD錯(cuò)誤。故選AC。8．某學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示的裝置“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)，圖中大的輕質(zhì)定滑輪可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，繞過(guò)定滑輪的輕繩兩端分別系有鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)，彈簧測(cè)力計(jì)下端掛裝有細(xì)砂的小桶并在外殼上固定一金屬片。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：①用螺旋測(cè)微器測(cè)量A處金屬片的厚度d，其示數(shù)如圖乙所示。②用手控制鉤碼不動(dòng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F0③釋放鉤碼后，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F1，記下金屬片通過(guò)光電門的遮光時(shí)間t1④鉤碼下方再掛一個(gè)鉤碼，用手控制鉤碼，調(diào)整金屬片的位置仍在A處?kù)o止不動(dòng)，釋放鉤碼后，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F2，記下金屬片通過(guò)光電門的遮光時(shí)間t2⑤重復(fù)步驟④，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）d=___________mm。（2）要完成本實(shí)驗(yàn)，下列物理量中還必須要測(cè)量的是：___________。A．金屬片與光電門間的高度差hB．鉤碼的總質(zhì)量MC．彈簧測(cè)力計(jì)、金屬片、砂和小桶的總質(zhì)量m（3）若用F表示鉤碼釋放后彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，則能正確反映“質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合外力的關(guān)系”的是___________。A．B．C．D．（4）要“驗(yàn)證牛頓第二定律”，即驗(yàn)證第（3）問(wèn)中所選圖像的斜率與___________是否相等（用（2）中選擇的量以及d，F(xiàn)0，g表示）【答案】

2.612

A

D

【詳解】（1）[1]讀數(shù)為（2）[2]設(shè)砂和小桶的質(zhì)量為，用手控制鉤碼不動(dòng)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)釋放鉤碼后，，解得可知還需要測(cè)量金屬片與光電門間的高度差h。故選A。（3）[3]由得，與成正比，由（2）可知與成正比，故能正確反映“質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合外力的關(guān)系”的是與圖線。故選D。（4）[4]要“驗(yàn)證牛頓第二定律”，即驗(yàn)證第（3）問(wèn)中所選圖像的斜率與是否相等。9．我國(guó)正在進(jìn)行的探月工程是高新技術(shù)領(lǐng)域一項(xiàng)重大科技活動(dòng)，在探月工程中飛行器成功某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置探究加速度和力的變化的關(guān)系，他們將寬度為d的擋光片固定在小車上，用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通過(guò)一個(gè)定滑輪與砝碼盤相連，在水平桌面上的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)光電門，記錄小車通過(guò)A、B時(shí)的遮光時(shí)間，小車中可以放置砝碼。（1）實(shí)驗(yàn)中木板略微傾斜，這樣做目的是()A．為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B．為了增大小車下滑的加速度C．可使得細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車受到的合力D．可使得小車在未施加拉力時(shí)能勻速下滑（2）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：①用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度d②將小車停在C點(diǎn)，在砝碼盤中放上砝碼，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄此時(shí)小車及小車中砝碼的質(zhì)量之和為M，砝碼盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m，小車通過(guò)A、B時(shí)的遮光時(shí)間分別為t1、t2，則小車通過(guò)A、B過(guò)程中加速度為a=___________（用字母t1、t1、d、s表示）。③在小車中增減砝碼或在砝碼盤中增減砝碼，重復(fù)①的操作。（3）若在本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有平衡摩擦力，假設(shè)小車與水平長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。利用上面的實(shí)驗(yàn)器材完成實(shí)驗(yàn)，保證小車質(zhì)量M不變，改變砝碼盤中砝碼的數(shù)量，即質(zhì)量m改變（取繩子拉力近似為砝碼盤及盤中砝碼的總重力），測(cè)得多組m、t1、t2的數(shù)據(jù)，并得到m與的關(guān)系圖像（如圖丙）。已知圖像在縱軸上的截距為b，直線PQ的斜率為k，A、B兩點(diǎn)的距離為s，擋光片的寬度為d，求解=___________（用字母b、d、s、k、g表示）?！敬鸢浮?/p>

CD

【詳解】（1）[1]AD．為了平衡摩擦力，可使得小車在未施加拉力時(shí)能勻速下滑；A錯(cuò)誤，D正確；B．木板略微傾斜雖然可以增大加速度，但這并不是傾斜木板的目的。B錯(cuò)誤；C．可使得細(xì)線對(duì)小車的拉力等于小車受到的合力，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差。C正確。故選CD。（2）[2]小車通過(guò)A時(shí)的速度小車通過(guò)B時(shí)的速度由速度位移公式可知（3）[3]由題意，小車受到的拉力為小車的位移是s，設(shè)小車的質(zhì)量是M，根據(jù)動(dòng)能定理得整理得則圖線的坐標(biāo)軸的截距圖線的斜率由摩擦力的公式得整體系統(tǒng)法10．某學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示的裝置測(cè)量砝碼盤的質(zhì)量。左、右兩個(gè)相同的砝碼盤中各裝有5個(gè)質(zhì)量相同的砝碼，砝碼的質(zhì)量為50g，裝置中左端砝碼盤的下端連接紙帶?，F(xiàn)將左端砝碼盤中的砝碼逐一地放到右端砝碼盤中，并將兩砝碼盤由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)過(guò)程兩盤一直保持水平，通過(guò)紙帶計(jì)算出與轉(zhuǎn)移的砝碼個(gè)數(shù)n相對(duì)應(yīng)的加速度a，已知交流電的頻率為f=50Hz。（1）某次實(shí)驗(yàn)，該組同學(xué)得到了如圖乙所示的一條紙帶，每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。所有測(cè)量數(shù)據(jù)如圖乙所示，則（本問(wèn)中計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）①打下C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度為_(kāi)______m/s；②紙帶的加速度大小為_(kāi)_____m/s2。（2）若該組同學(xué)得到的n-a圖像如圖丙所示，重力加速度g=10m/s2，則每個(gè)砝碼盤的質(zhì)量為_(kāi)______g。【答案】

0.84

1.7

150【詳解】（1）①[1]相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔打下C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度②[2]由勻變速直線運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)公式（2）[3]設(shè)一個(gè)砝碼盤的質(zhì)量為M，由牛頓第二定律得整理得結(jié)合圖像，由幾何知識(shí)可知解得11．某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究質(zhì)量一定時(shí)，加速度與合外力的關(guān)系?？邕^(guò)兩個(gè)處于同一水平面上的定滑輪的細(xì)繩兩端各掛有一個(gè)相同的小桶，在兩個(gè)小桶內(nèi)各有6個(gè)質(zhì)量均為m的小鋼球，左側(cè)小桶下方有一個(gè)電磁鐵，初始時(shí)電磁鐵吸住左側(cè)小桶。水平繩靠近左側(cè)定滑輪位置固定有一個(gè)寬度為d的遮光條，靠近右側(cè)定滑輪處固定有光電門，二者之間距離為x。每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，從左側(cè)小桶取出一個(gè)小鋼球放到右側(cè)小桶中，斷開(kāi)電磁鐵電源，讓兩小桶從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，分別記錄遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t。（1）若用螺旋測(cè)微器測(cè)出遮光條的寬度如圖乙所示，則其寬度為_(kāi)______；（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的圖像如圖丙所示，則每個(gè)小桶的質(zhì)量為_(kāi)______（用字母表示）；（3）若用該裝置探究力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系，在保證兩桶內(nèi)小鋼球數(shù)量_______不變的情況下，在兩桶中增減________數(shù)量的小鋼球即可?！敬鸢浮?/p>

2.090

差值

相同【詳解】（1）[1]螺旋測(cè)微器讀數(shù)即遮光條的寬度為（2）[2]設(shè)每個(gè)小桶的質(zhì)量為，遮光條經(jīng)過(guò)光電門的速度為根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解得結(jié)合牛頓第二定律可得則圖象的斜率解得（3）[3][4]若用該裝置探究力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系，需要保持合外力不變，則保證兩桶內(nèi)小鋼球數(shù)量差值不變，的情況下，在兩桶中增減相同數(shù)量的小鋼球即可。12．如圖所示，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(gè)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(xì)線的牽引下向右加速運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（1）用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)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)氣墊導(dǎo)軌水平，將滑塊跨過(guò)輕質(zhì)滑輪與砝碼盤相連。（3）將5個(gè)砝碼放到滑塊上，釋放滑塊，通過(guò)計(jì)算機(jī)可測(cè)出其經(jīng)過(guò)光電傳感器1、2的擋光時(shí)間、和經(jīng)過(guò)光電傳感器1、2的時(shí)間間隔t，此次實(shí)驗(yàn)中滑塊的加速度a=______（用題目中所給物理量的符號(hào)表示）；取滑塊上的一個(gè)砝碼放在砝碼盤上，重復(fù)上述操作，直至將5個(gè)砝碼全部轉(zhuǎn)移到砝碼盤上（砝碼盤和一個(gè)砝碼的質(zhì)量相同）。（4）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)作圖如下，依據(jù)圖像計(jì)算出滑塊的質(zhì)量為_(kāi)_____g（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）（g=10m/s2）。2346689111413651015202530【答案】

【詳解】（1）[1]遮光條的寬度（3）[2]遮光條的寬度除以遮光時(shí)間可視為滑塊通過(guò)光電傳感器的瞬時(shí)速度，用加速度的定義式推導(dǎo)加速度的表達(dá)式（4）[3]設(shè)砝碼和砝碼盤的質(zhì)量均為m，當(dāng)砝碼盤中有n個(gè)砝碼時(shí)，細(xì)線上的拉力大小為FT，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)砝碼盤及其上面砝碼有(n+1)mg?FT=(n+1)ma對(duì)滑塊及其上面砝碼有FT=[M+(5?n)m]a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m=5g則滑塊質(zhì)量M189g雙車比較法13．題圖甲是用來(lái)探究加速度和力之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，圖乙是其俯視圖。兩個(gè)小車，放在帶有定滑輪的木板上，兩小車前端各系一條細(xì)繩，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤里放有砝碼。兩個(gè)小車后端各系一條細(xì)線，細(xì)線后端用夾子固定。打開(kāi)夾子，小盤和砝碼通過(guò)細(xì)繩牽引小車運(yùn)動(dòng)；合上夾子，夾子夾住細(xì)線，兩小車同時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。（1）為了能將小盤和砝碼的總重力當(dāng)作小車受到的合外力，以下步驟必須采用的有_________；A．將小車下面的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，小車在不受牽引時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速運(yùn)動(dòng)B．將小車下面的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，小車在小盤和砝碼的牽引下能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速運(yùn)動(dòng)C．使小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小盤和砝碼的總質(zhì)量D．使小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量（2）為了探究加速度和力大小之間的關(guān)系，應(yīng)保持兩個(gè)______（選填“小車”或“小盤和砝碼”）的質(zhì)量相等。（3）用刻度尺測(cè)出從打開(kāi)夾子到合上夾子兩小車的位移分別為、，則兩小車的加速度之比為_(kāi)_______；【答案】

AD

小車

【詳解】（1）[1]AB．實(shí)驗(yàn)中，為了防止摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，故應(yīng)該將小車下面的長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高，小車在不受牽引時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板勻速運(yùn)動(dòng)，以此來(lái)平衡摩擦力，B錯(cuò)誤，A正確；CD．為了減小小盤和砝碼的質(zhì)量對(duì)小車合外力的影響，故應(yīng)使小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小盤和砝碼的總質(zhì)量，C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。（2）[2]為了探究加速度大小和力大小之間的關(guān)系，應(yīng)該控制小車的質(zhì)量不變，即應(yīng)保持兩個(gè)小車質(zhì)量相等。（3）[3]根據(jù)初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式可知，用刻度尺測(cè)量?jī)尚≤囃ㄟ^(guò)的位移，兩車的位移之比等于加速度之比，即。14．“探究小車的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，可利用如圖（側(cè)視圖，只畫(huà)了一個(gè)小車）所示的裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。兩小車放在一端帶滑輪的長(zhǎng)木板上，它們的前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過(guò)滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連接控制裝置，通過(guò)控制裝置可使兩小車同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停止。(1)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行，適當(dāng)墊高木板無(wú)滑輪一端，以平衡摩擦力實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，還應(yīng)使砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量_____小車的質(zhì)量（選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”、“等于”）；(2)調(diào)整好裝置后，在某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得小車1和2的位移分別為x1和x2，則它們的加速度大小之比a1：a2=_____。(3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較兩小車的位移來(lái)比較小車加速度的大小，能這樣比較的前提條件是_____；【答案】

遠(yuǎn)小于

x1：x2

兩小車從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)且兩小車運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同【詳解】(1)[1]假設(shè)小車的加速度為a，拉力為F，設(shè)砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量m，小車質(zhì)量M對(duì)砝碼盤和