高考物理 训练[18] 附答案解析.doc

提能训练　练案[18]1．用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系1)除了图中所给器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是________(选填正确选项的字母)A．秒表 B．天平(含砝码)C．弹簧测力计 D．刻度尺(2)实验前平衡阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂沙桶，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器用垫块把木板不带滑轮一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做________运动3)为使沙桶和沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是沙桶及沙的总质量________小车的总质量选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)(4)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示纸带上标出了连续的3个计数点A、B、C，相邻计数点之间还有4个点没有标出打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上则打点计时器打B点时，小车的速度vB＝________m/s多测几个点的速度作出v－t图像，就可以算出小车的加速度5)为探究加速度和力的关系，要保证________的总质量不变，改变沙桶内沙的质量，重复做几次实验，通过实验数据来研究加速度和力的关系。

6)在探究加速度与力的关系时，该同学根据实验数据作出的a－F图像如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法正确的是________A．不通过坐标原点可能是因为平衡阻力不足B．不通过坐标原点可能是因为平衡阻力过度C．图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远小于小车总质量的条件D．图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远大于小车总质量的条件(7)在探究加速度与质量的关系时，要保证沙和沙桶的质量不变若沙和沙桶的质量m与小车的总质量M间的关系不满足第(3)问中的条件，且已正确平衡阻力，由实验数据作出a－图线，则图线应如图中的________所示(选填正确选项的字母)[答案]　(1)BD　(2)匀速直线　(3)远小于　(4)0.44　(5)小车　(6)AC　(7)C[解析]　(1)利用天平测量质量，利用打点计时器可以计时，打出的纸带需测量长度求加速度，所以需要天平和刻度尺，A、C错误，B、D正确2)平衡阻力时应使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动3)为了使沙桶及沙的重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需要使沙桶及沙的总质量远小于小车的总质量。

4)由某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间运动过程的平均速度，可得vB＝＝ m/s＝0.44 m/s5)探究加速度与力的关系时，需要保持小车的总质量不变6)从题图丙可以看出，图像不过原点，即当F为某一值时，加速度却为零，所以是未平衡阻力或平衡阻力不足，故A正确，B错误；随着拉力F增大(即沙桶及沙的重力增大)，已经不满足沙桶及沙的总质量远小于小车总质量的条件，造成BC段弯曲，故C正确，D错误7)在探究加速度与质量的关系时，由于平衡了阻力，所以图像过原点，且分别对小车和沙桶及沙受力分析，由牛顿第二定律可得mg－FT＝ma，FT＝Ma，联立解得mg＝(M＋m)a，整理得a＝，因为保证了沙和沙桶的质量不变，所以由实验数据作出a－图线，不会发生弯曲，故选C2．(2024·浙江卷改编)如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置1)该实验过程中操作正确的是________A．平衡阻力时小车未连接纸带B．先接通打点计时器电源，后释放小车C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行(2)在小车质量________(填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力上述做法引起的误差为________(填“偶然误差”或“系统误差”)。

为减小此误差，下列可行的方案是________A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器C．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小(3)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v＝____________；小车加速度的表达式是____________A．a＝B．a＝C．a＝[答案]　(1)B　(2)远大于　系统误差　C　(3)　A[解析]　(1)平衡阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上打出的点间距判断小车在导轨上是否做匀速直线运动，以判断是否平衡阻力，A错误；由于小车速度较快，且纸带长度也有限，所以为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的计数点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，B正确；为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与导轨平行，C错误2)设小车的质量为M，槽码的质量为m，分别对小车和槽码列牛顿第二定律方程，有F＝Ma，mg－F＝ma，联立解得细绳拉力F＝＝，则在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。

上述做法引起的误差是由实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引起的，不是由小车与导轨间存在阻力(实验中已经平衡了阻力)或速度测量精度低造成的，所以为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小，C正确3)结合题图2可知，相邻两计数点间的时间间隔为t＝5T，又小车做匀变速直线运动，则打计数点5时小车速度的表达式为v＝＝，根据逐差法可得小车加速度的表达式为a＝＝，A正确3．某中学的学生准备选用以下四种方案来完成“探究加速度与力的关系”的实验，绳子和滑轮均为轻质，请回答下列问题：(1)四种方案中，需要进行“平衡阻力”的方案是________选填“甲”　“乙”“丙”或“丁”)(2)四种方案中，需要满足重物或钩码质量远小于小车的质量的方案是________选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)(3)某一小组同学用图乙的装置进行实验，得到如图戊所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器使用的是频率为50 Hz的交流电根据纸带可求出小车在E点的瞬时速度为________m/s，加速度为________m/s2计算结果保留3位有效数字)(4)另一组学生用如图乙所示的装置测量小车的质量M及小车与木板的动摩擦因数μ，通过增减悬挂钩码的数目进行多次实验，通过分析纸带求出相应实验时小车的加速度，得到多组拉力传感器示数F和小车加速度a的数据，作出如图己所示的a－F图像。

重力加速度g为9.8 m/s2，由图像可求得小车的质量M＝________kg，小车与长木板间的动摩擦因数μ＝________计算结果保留2位有效数字)[答案]　(1)甲、乙、丙　(2)丙　(3)1.01　2.00　(4)0.29　0.14[解析]　(1)四种方案中，甲、乙、丙三个方案中小车均受到比较大的摩擦阻力作用，都需要进行“平衡阻力”，丁方案中由于滑块与气垫导轨间的摩擦力可以忽略不计，则不需要进行“平衡阻力”故四种方案中，需要进行“平衡阻力”的方案是：甲、乙、丙2)四种方案中，甲方案可以通过弹簧测力计测得绳子拉力，乙、丁方案都可以通过力传感器测得绳子拉力，而丙方案需要用重物的重力近似等于绳子拉力，为了减小误差，丙方案需要满足重物质量远小于小车的质量3)相邻两计数点间还有四个点没有画出，可知相邻计数点时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小车在E点的瞬时速度为vE＝＝ m/s≈1.01 m/s根据逐差法可得，小车的加速度为a＝＝ m/s2≈2.00 m/s24)以小车为对象，根据牛顿第二定律可得2F－μMg＝Ma则a＝·F－μg可知a－F图像的斜率为＝ kg－1＝7 kg－1解得小车的质量为M＝ kg≈0.29 kga－F图像的纵轴截距为－μg＝－1.4 m/s2解得小车与长木板间的动摩擦因数为μ＝≈0.14。

4．学校物理兴趣小组用如图甲所示的阿特伍德机验证牛顿第二定律，并测量当地的重力加速度绕过定滑轮的轻绳两端分别悬挂质量相等的重物A(由多个相同的小物块叠放组成)和重物B主要实验步骤如下：①用天平分别测量一个小物块的质量和B的质量m；②将A中的小物块取下一个放在B上，接通打点计时器的电源后，由静止释放B，取下纸带，算出加速度大小，并记下放在B上的小物块的质量；③重复步骤②，获得B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据1)某次实验打出的纸带如图乙所示，相邻两计数点间还有四个计时点未画出，已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则本次实验中A的加速度大小为________m/s2(结果保留3位有效数字)2)利用本装置验证牛顿第二定律若在误差允许的范围内，满足重物A的加速度大小a＝________(用m、Δm和当地的重力加速度大小g表示)，则牛顿第二定律得到验证3)利用本装置测量当地的重力加速度根据放在B上面的小物块的总质量Δm和对应加速度大小a的多组数据，以Δm为横坐标，a为纵坐标作出a－Δm图像若图线的斜率为k，则当地的重力加速度大小可表示为g＝________(用k、m表示)。

[答案]　(1)0.810　(2)　(3)km[解析]　(1)根据题意可知，交流电源的频率为50 Hz，因相邻两计数点间还有四个计时点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，由逐差法有(164.9－64.0－64.0)×10－3 m＝a(3T)2解得a＝0.810 m/s22)对A、B组成的系统，根据牛顿第二定律有(m＋Δm)g－(m－Δm)g＝2ma解得a＝3)由(2)的结果变形可得a＝·Δm，则有k＝，解得g＝km。