05 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 【正文】作业手册.docxVIP

实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系(限时40分钟)

1.[2024·浙江杭州模拟]如图甲为两位同学设计的一个实验装置,用来探究一定质量的小车其加速度与力的关系.其中电源为50Hz的交流电,一质量为m0的光滑滑轮用一轻质细杆固定在小车的前端,小车的质量为M,砂和砂桶的质量为m.

(1)此实验中正确的操作是.?

A.实验需要用天平测出砂和砂桶的质量m

B.实验前需要将带滑轮的长木板右端垫高,以补偿阻力

C.小车靠近打点计时器,应先接通电源,再释放小车

D.为减小系统误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

(2)该同学在实验中得到一条纸带如图乙所示,相邻计数点间还有4个点未画出,打点计时器所接交流电的频率为50Hz,小车的加速度大小为m/s2(结果保留两位有效数字).?

(3)孙华同学以小车的加速度a为纵坐标,力传感器的示数F为横坐标,画出的a-F图线与横坐标轴的夹角为θ,且斜率为k,如图丙所示,则小车的质量为(用题中所给字母表示).?

2.[2024·江苏南通一中模拟]某实验小组利用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律.

(1)下列实验操作步骤正确的顺序是.?

①将挂有槽码的细线绕过定滑轮系在滑块上,滑块移到光电门1右侧某位置A处;

②改变槽码和滑块质量,重复实验;

③把气垫导轨放在水平桌面上,将装有遮光条的滑块放在导轨上,打开气源开关,调节导轨至水平;

④多次改变光电门2的位置,滑块每次都由A处静止释放,记录t1和t2;

⑤从A处由静止释放滑块,记录滑块从光电门1运动到光电门2的时间t1和遮光条通过光电门2的遮光时间t2.

(2)实验记录和处理的某组数据如下表:

t1/s0.810.911.091.241.461.67

t2/10-3s7.146.255.264.543.

1t2/(s-

请根据表中数据,在图乙中作出1t2-t1

(3)根据图像求得图线的斜率k=s-2(结果保留两位有效数字).?

(4)实验中,测得遮光条的宽度为d,滑块和遮光条的总质量为M,槽码的质量为m,用槽码的重力代替细线的拉力.已知重力加速度为g.在误差允许范围内,如果(3)中所求k满足k=(用符号d、m、M、g表示),则验证了牛顿第二定律.?

(5)实验小组发现图线斜率的测量值总小于理论值,产生该系统误差的原因是(写出一个即可).?

3.实验小组用如图甲所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验.主要实验步骤如下:

①用游标卡尺测量遮光条的宽度d,用刻度尺测量光电门A、B之间的距离L;

②用细线跨过定滑轮,细线一端与小车相连,另一端挂上托盘和砝码,调节滑轮高度使滑轮右侧细线与木板平行;

③调节木板的倾角,使小车沿木板匀速下滑;

④取下托盘和砝码,测出托盘和砝码的总质量m;

⑤取下托盘和砝码后,让小车从光电门A上方沿木板下滑,记录遮光条通过光电门A、B的遮光时间分别为ΔtA、ΔtB,算出小车的加速度大小a;

⑥改变砝码的个数,重复步骤③④⑤,得到多组托盘和砝码的总质量m1、m2、m3、…,以及对应的加速度a1、a2、a3、…

⑦在坐标纸上描点作出a-m图像.

小车(含遮光条)的质量用M表示,已知当地的重力加速度为g,据此回答下列问题:

(1)实验过程中,必要的操作是(填正确选项前的字母).?

A.需满足M?m的条件

B.遮光条的宽度要适当小一些

C.小车每次必须从同一位置由静止释放

(2)小车通过光电门1时的速度大小为vA=,小车的加速度大小为a=(用d、L、ΔtA和ΔtB表示).?

(3)在坐标纸上作出的a-m图像如图乙所示,由图像得到的结论为(填正确选项前的字母).?

A.小车所受合外力一定,小车的加速度与其质量成正比

B.小车所受合外力一定,小车的加速度与其质量成反比

C.小车的质量一定,小车的加速度与其所受合外力成正比

(4)若图乙中所得图线的斜率为k,则小车(含遮光条)的质量M=(用g和k表示).?

4.[2024·广东深圳模拟]某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置“探究牛顿第二定律”.长木板B静止于水平桌面上,木板右侧安装有光电门1与定滑轮,物块A上方装有一宽度为d的挡光片,细线连接A后,平行于长木板绕过光滑的定滑轮与钩码连接.实验操作步骤如下:

①如图甲所示,安装好实验器材;

②在木板中间位置加装光电门2,将木板左侧适当垫高,细线上不挂钩码,轻推物块,使得挡光片通过两个光电门的挡光时间相等;

③撤去光电门2,将物块A静置于长木板B上的O点,测出挡光片与光电门1之间的距离x0;

④在细线右端悬挂一个质量为m0的钩码,静