高考物理必修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題： 1．如圖所示是根據(jù)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的a-F圖象，下列說法正確的是( ) A．三條傾斜直線所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量相同 B．三條傾斜直線所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量不同 C．直線1所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量最大 D．直線3所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量最大 2．如圖所示是某些同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是( ) A．形成圖甲的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過大 B．形成圖乙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過小 C．形成圖丙的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板

2、傾角過大 D．形成圖丁的原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過小 3．在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中：某小組的幾位同學(xué)在討論制定實(shí)驗(yàn)方案時(shí)分別提出以下幾點(diǎn)意見，你認(rèn)為不正確的是（ ） A．實(shí)驗(yàn)中一定要測(cè)出加速度的具體數(shù)值 B．實(shí)驗(yàn)中也可不測(cè)加速度的具體數(shù)值，只要測(cè)出不同情況下加速度的比值就行了 C．若要驗(yàn)證“加速度與力的平方成正比”這一猜想，在作圖線時(shí)最好以F2為橫坐標(biāo) D．不管是在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)還是在探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，所要測(cè)量的物理量都是3個(gè) 4．在《探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》實(shí)驗(yàn)中，要采用控制變量法來進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。在實(shí)驗(yàn)中

3、，要把平板右端墊高一些，以平衡摩擦力，使小車受到合力等于繩對(duì)小車的拉力，且認(rèn)為繩的拉力等于砂和桶的總重力mg。（小車的總質(zhì)量為M，重力加速度為g）對(duì)于本實(shí)驗(yàn)，以下說法中正確的是（ ） A．砂和桶的總質(zhì)量m要遠(yuǎn)大于小車的總質(zhì)量M B．每次改變小車質(zhì)量后，需要重新平衡摩擦力 C．小車的加速度可用a=mg/M求解 D．為了形象直觀探究小車加速度a與小車總質(zhì)量M的關(guān)系，應(yīng)做出a–1/M圖象 紙帶 小車 電源插頭 電火花計(jì)時(shí)器 5、（2015 棗莊市期末考）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示的裝置．則下列說法中正確的是 （ ） A． 本實(shí)驗(yàn)

4、主要采用控制變量的方法來研究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 B． 在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變小車的質(zhì)量 C． 在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)作出圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系 D． 無論在什么條件下，細(xì)線對(duì)小車的拉力大小總等于砝碼盤和砝碼的總重力大?。? 6、（2015 臨忻市期末考）在“探究加速度與力的關(guān)系”時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置．為消除摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力．小王同學(xué)為平衡摩擦力這樣操作：將小車靜止地放水平長(zhǎng)木板上，然后把木板不帶滑輪的一端墊高，直至小車沿木板向下滑動(dòng)，然后保持小車的質(zhì)量不變，改變小桶中砝碼的質(zhì)量（但保證小桶和砝碼的總質(zhì)量始終遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

5、），從而改變對(duì)小車的拉力F，得到的a﹣F圖線是圖中的（ ） A． B． C． D． 二、解答題： 1、（2015 泰安市期末考）為了探究加速度與力的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，帶滑輪的長(zhǎng)木板水平放置． ①在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持 不變；改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量，在某次實(shí)驗(yàn)中根據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)可畫出a﹣F關(guān)系圖線（如圖2所示）。 ②分析此圖線，CA段不過原點(diǎn)的可能原因是： ③此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是（

6、） A．所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 B．所用木塊的質(zhì)量太大 C．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) D．木塊與導(dǎo)軌之間存在摩擦． 2．在探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，得到下邊的圖象，圖線A的產(chǎn)生原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；圖線B的產(chǎn)生原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。為使實(shí)驗(yàn)成功，對(duì)A的調(diào)整方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，對(duì)B的調(diào)整方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 3．在“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”活動(dòng)中，某小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，圖中上下兩層水平軌道表面光滑。兩小車前端系上細(xì)線，細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤，兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上，實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，然

7、后同時(shí)停止。 控制裝置 細(xì)線 小車I 小車II 滑輪 砝碼與砝碼盤 甲 0 1 22 23 24 A B cm 乙 （1）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，應(yīng)調(diào)整滑輪的高度，使_______________________________；在實(shí)驗(yàn)時(shí)，為減小系統(tǒng)誤差，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）本實(shí)驗(yàn)通過比較兩小車的位移來比較小車加速度的大小，能這樣比較，是因?yàn)開_____________________________________。 （3）在第1次實(shí)驗(yàn)中小車I從圖乙中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其運(yùn)行

8、的距離為 cm。 4．實(shí)驗(yàn)室給同學(xué)們提供了如下實(shí)驗(yàn)器材：滑輪小車、小木塊、長(zhǎng)木板、秒表、砝碼、彈簧秤、直尺，要求同學(xué)們用它們來他們來探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。 （1）實(shí)驗(yàn)中因涉及的物理量較多，須采用控制變量的方法來完成該實(shí)驗(yàn)，即：先保持______不變，驗(yàn)證物體_________越小加速度越大；再保持__________不變，驗(yàn)證物體_______越大，加速度越大。 （2）某同學(xué)的做法是：將長(zhǎng)木板的一端放在小木塊上構(gòu)成一斜面，用小木塊改變斜面的傾角，保持滑輪小車的質(zhì)量不變，讓小車沿不同傾角的斜面由頂端無初速釋放，用秒表記錄小車滑到底端的時(shí)間。試回答下

9、列問題： ①改變斜面傾角的目的是__________________________________________________； ②用秒表記錄小車下滑相同距離（從斜面頂端到底端）所花的時(shí)間，而不是記錄下滑相同時(shí)間所對(duì)應(yīng)的下滑距離，這樣做的好處是________________________________________。 （3）利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來記錄滑輪小車的運(yùn)動(dòng)情況。某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（圖中每相鄰兩個(gè)記數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)打點(diǎn)記時(shí)器打下的點(diǎn)未畫出），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接的是50HZ的低壓交流電源。他將一把毫米刻度尺放在紙上

10、，其零刻度和記數(shù)點(diǎn)O對(duì)齊。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 cm O A B C D E F ①下表是某同學(xué)從刻度尺上直接讀取數(shù)據(jù)的記錄表，其中最后兩欄他未完成，請(qǐng)你幫他完成 線段 OA … … … 數(shù)據(jù)（cm） … … … … ②由以上數(shù)據(jù)可計(jì)算出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打A、B、C、D、E各點(diǎn)時(shí)物體的速度，其中打E點(diǎn)的速度vE=________m/s（取三位有效數(shù)字） ③如某同學(xué)已求得A、B、C、D四點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為0.078m/s、0.12m/s、0.16m/s、0.20m/s。試根據(jù)以上數(shù)據(jù)

11、和你求得的E點(diǎn)速度在下面所給的坐標(biāo)中，作出v-t圖象。要求標(biāo)明坐標(biāo)及其單位，坐標(biāo)的標(biāo)度值（即以多少小格為一個(gè)單位）大小要取得合適，使作圖和讀數(shù)方便，并盡量充分利用坐標(biāo)紙。從圖象中求得物體的加速度a=______m/s2（取兩位有效數(shù)字）。 ④若交流電的頻率略大于50Hz，測(cè)得的加速度比真實(shí)值______。（填“偏小”或“偏大””） 5. 為了探究受到空氣阻力時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，某同學(xué)采用了“加速度與物體質(zhì)量、物體受力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)．實(shí)驗(yàn)時(shí)，平衡小車與木板之間的摩擦力后，在小車上安裝一薄板，以增大空氣對(duì)小車運(yùn)動(dòng)的阻力． (1)往砝碼盤中加入一小砝

12、碼，在釋放小車________(填“之前”或“之后”)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)． (2)從紙帶上選取若干計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間t與速度v的數(shù)據(jù)如下表： 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出小車的v-t圖象． (3)通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，該同學(xué)認(rèn)為：隨著運(yùn)動(dòng)速度的增大，小車所受的空氣阻力將變大．你是否同意他的觀點(diǎn)?請(qǐng)根據(jù)v-t圖象簡(jiǎn)要闡述理由． 【答案與解析】 一、選擇題： 1．B、C、D 解析：平衡摩擦力時(shí)，不能把砝碼盤通過定滑輪拴在小車上，應(yīng)只讓小車連著紙帶，在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)即可． 2．D 解析：探

13、究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，先使質(zhì)量不變，研究加速度與力的關(guān)系；再使受力不變，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后總結(jié)出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．所以，只有選項(xiàng)D正確． 3．AD 解析：實(shí)驗(yàn)中也可不測(cè)加速度的具體數(shù)值，測(cè)出不同情況下加速度的比值也行；在探究加速度與力的關(guān)系時(shí)還是在探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，所需測(cè)量的只有兩個(gè)量。 4． CD 解析：砂和桶的總質(zhì)量m要遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M，只有在這種情況下，才能用砂和桶的總重力認(rèn)為等于繩的拉力。平衡摩擦力后，根據(jù)，兩邊都有質(zhì)量可以相消，也就是說與質(zhì)量大小沒有關(guān)系，因此，每次改變小車質(zhì)量后，不需要重新平衡摩擦力。 5、AC A、在“探究加速度與力、質(zhì)

14、量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，需先控制一個(gè)物理量不變，研究另外兩個(gè)物理量的關(guān)系，該方法為控制變量法．故A正確． B、在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí)，用保持小車的質(zhì)量不變，改變砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量．故B錯(cuò)誤． C、在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)作出圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系，故C正確． D、在小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時(shí)，細(xì)線的拉力等于砝碼盤和砝碼的總重力大小．故D錯(cuò)誤． 故選：AC． 6、A 解析：當(dāng)小車上還沒有掛砂和砂桶時(shí)，小車應(yīng)該就已經(jīng)有加速度了，由于平衡摩擦力過度，因此圖象在縱軸上有截距．故A正確，B、C、D錯(cuò)誤． 故選：A． 二、解答題： 1、（1）木塊質(zhì)量；（2）

15、①未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；②A 解析：（1）在該實(shí)驗(yàn)中必須采用控制變量法，應(yīng)保持木塊質(zhì)量不變； （2）①當(dāng)拉力F已經(jīng)不為零時(shí)，木塊仍然沒有產(chǎn)生加速度，故原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足； ②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是不再滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小木塊的質(zhì)量，即所掛鉤碼的總質(zhì)量太大； 故選：A． 2．木板傾角過大；木板傾角過??；減小傾角；增大傾角 3．（1 ）細(xì)線保持水平；遠(yuǎn)小于 （2）由于兩車運(yùn)行的時(shí)間相同，發(fā)生的位移和加速度成正比。 （3）23.38 4．（1）合外力，質(zhì)量；質(zhì)量，所受合外力 （2）①改變小車所受的合外力；②記錄更準(zhǔn)確（或：更

16、容易記錄、記錄誤差會(huì)更小、時(shí)間更容易記錄、方便記錄、方便計(jì)時(shí)、位置很難記錄等） （3）① 表一 線段 OA … … … OE OF 數(shù)據(jù)（cm） … … … … 7.00 9.50 表二 線段 OA … … … DE EF 數(shù)據(jù)（cm） … … … … 2.25 2.50 ②0.232（0.230～0.236均可以）根據(jù) ③0.42（0.38～0.46均可以） 坐標(biāo)描點(diǎn)應(yīng)正確，圖象坐標(biāo)標(biāo)度的取值應(yīng)合適 ④偏大 5. (1)之前 (2)如圖所示． (3)同意．在v-t圖象中，速度越大時(shí)，加速度越小，小車受到的合力越小．則小車受空氣阻力越大．