高考物理总复习 课时作业十二 实验三 加速度与物体质量、物体受力的关系-人教版高三物理试题

课时作业十二实验三：加速度与物体质量、物体受力的关系(限时：45分钟)(班级________姓名________)1．某同学用图(a)所示的实验装置研究重物在下落过程中的运动情况，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz，打出纸带的一部分如图(b)所示．图(a)图(b)第1题图该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算．(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为______，打出C点时重物下落的速度大小为______，重物下落的加速度大小为______．(2)已测得s1＝8.89cm，s2＝9.50cm，s3＝10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%.2．某探究学习小组用如图所示的方案测滑块与木板间的动摩擦因数．在实验桌上固定一斜面，在斜面上距斜面底端挡板一定距离处放置一小滑块，系住小滑块的轻质细线跨过光滑的定滑轮后系住一小球，整个系统处于静止状态．剪断细线后，小滑块沿斜面向下运动与挡板相碰，小球自由下落与地面相碰，先后听到两次碰撞的声音．反复调节挡板的位置，直到只听到一次碰撞的声音．测得此情况下小滑块距挡板的距离x＝0.5m，距桌面距离h＝0.3m，小球下落的高度H＝1.25m，取g＝10m第2题图(1)小滑块与挡板碰前的速度大小为________m/s.(2)滑块与木板间动摩擦因数的表达式为__________(用所给物理量的符号表示)，代入数据得μ＝________．3．某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图甲所示．已知小车质量M＝214.6g，砝码盘质量m0＝7.8g，所使用的打点计时器交流电频率f＝50甲A．按图中所示安装好实验装置；B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速直线运动；C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；D．将小车置于打点计时器旁，先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量，重复B­D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度．回答下列问题：(1)按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？______(选填“是”或“否”)．(2)实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度a＝______m/s2.乙(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中，如下表．次数12345砝码盘中砝码的重力F/N0.100.200.290.390.49小车的加速度a/(m·s－2)0.881.441.842.382.89他根据表中的数据画出a­F图象(如图丙)．造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是____________________________________________________________，从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是__________，其大小为________．丙第3题图4．图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图．实验步骤如下：第4题图①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；②调整轻滑轮，使细线水平；③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；④多次重复步骤③，求a的平均值eq\o(a,\s\up6(－))；⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.回答下列问题：(1)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝______；(2)动摩擦因数μ可用M、m、eq\o(a,\s\up6(－))和重力加速度g表示为μ＝__________；(3)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于____(选填“偶然误差”或“系统误差”)．5．某同学利用如图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示．实验中小车(含发射器)的质量为200g第5题图(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成__________(选填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图(b)可知，a­m图线不经过原点，可能的原因是____________________________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是__________________，钩码的质量应满足的条件是__________________．课时作业(十二)实验三：加速度与物体质量、物体受力的关系1.(1)eq\f(f,2)(s1＋s2)eq\f(f,2)(s2＋s3)eq\f(f2,2)(s3－s1)(2)40【解析】(1)由于重物匀加速下落，B点的速度vB等于AC段的平均速度，即vB＝eq\f(s1＋s2,2T)由于T＝eq\f(1,f)，故vB＝eq\f(f,2)(s1＋s2)同理可得vC＝eq\f(f,2)(s2＋s3)匀加速直线运动的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)故a＝eq\f(vc－vB,T)＝eq\f(\f(f,2)\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s2＋s3))－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s1＋z2)))),\f(1,f))＝eq\f(f2,2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(s3－s1))(2)重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得mg－F阻＝ma由已知条件F阻＝0.01mg解得a＝0.99f＝eq\r(\f(2a,s3－s1))≈40Hz2．(1)2(2)μ＝eq\f(Hh－x2,H\r(x2－h2))0.25【解析】(1)同时听到声音说明小球与小滑块运动时间相同，设都为t，由小球做自由落体运动有H＝eq\f(1,2)gt2，解得t＝eq\r(\f(2H,g))＝0.5s，则小滑块与挡板碰撞时的速度为v＝eq\f(2x,t)＝2m/s.(2)对滑块做匀加速直线运动，有x＝eq\f(1,2)at2由牛顿第二定律得mgsinθ－μmgcosθ＝ma由几何关系得sinθ＝eq\f(h,x)，cosθ＝eq\f(\r(x2－h2),x)联立以上各式解得μ＝eq\f(Hh－x2,H\r(x2－h2))代入数值解得μ＝0.25.3．(1)否(2)0.88(3)在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力(只要涉及“未考虑砝码质量的因素”就算正确)砝码盘的重力0.08N【解析】(1)小车加速运动时所受的合外力即为砝码和砝码盘的总重力，而实验中的研究对象是小车，因此，实验中不必使砝码及砝码盘的质量远小于小车的质量．(2)a＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al\co1(8.64＋7.75)))－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al\co1(6.87＋6.00))),4×0.12)×10－2m/s2＝0.88m/s2.(3)实验中本应有(m0＋m)g＝Ma，由于实验中未计入砝码盘的质量m0，测得的图象与真实图象相比沿F轴左移m0g，图象将不过原点．由图象及上述分析可知，m0g4．(1)eq\f(1,2s)[(eq\f(d,ΔtB))2－(eq\f(d,ΔtA))2](2)eq\f(mg－（M＋m）\o(a,\s\up6(－)),Mg)(3)系统误差【解析】(1)遮光片经过光电门A和B的平均速度分别表示A、B位置的瞬时速度，vA＝eq\f(d,ΔtA)，vB＝eq\f(d,ΔtB)，又由速度位移公式得：a＝eq\f(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A),2s)＝eq\f(1,2s)[(eq\f(d,ΔtB))2－(eq\f(d,ΔtA))2]．(2)对遮光片、物块和重物由牛顿第二定律得：F－μMg＝Meq\o(a,\s\up6(－))，mg－F＝meq\o(a,\s\up6(－))，即mg－μMg＝(M＋m)eq\o(a,\s\up6(－))，所以μ＝eq\f(mg－（M＋m）\o(a,\s\up6(－)),Mg).(3)如果细线没有调整到水平，由此引起的误差是实验原理不完善引起的系统误差．5．(1