高考物理江苏专版总复习课时作业： 十二 实验三 含解析

课时作业课时作业 十二十二实验三实验三：加速度与物体质量加速度与物体质量、物体受力的物体受力的关系关系(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 20 Hz、30 Hz 和 40 Hz，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 s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm；当重力加速度大小为 9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的 1%.由此推算出 f 为_Hz.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 x0.5 m， 距桌面距离 h0.3 m，小球下落的高度 H1.25 m，取 g10 m/s2.不考虑空气的阻力，则：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_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 M214.6 g，砝码盘质量 m07.8 g，所使用的打点计时器交流电频率 f50 Hz.其实验步骤是：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/(ms2)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；调整轻滑轮，使细线水平；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tA和tB，求出加速度 a；多次重复步骤，求 a 的平均值a；根据上述实验数据求出动摩擦因数.回答下列问题：(1)物块的加速度 a 可用 d、s、tA和tB表示为 a_；(2)动摩擦因数可用 M、m、a和重力加速度 g 表示为_；(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 200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到回答下列问题：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)f2(s1s2)f2(s2s3)f22(s3s1)(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 vBs1s22T由于 T1f，故 vBf2(s1s2)同理可得 vCf2(s2s3)匀加速直线运动的加速度 avt故 avcvBTf2(s2s3)(s1z2)1ff22(s3s1)(2)重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得mgF阻ma由已知条件 F阻0.01mg解得 a0.99gf2as3s140 Hz2(1)2(2)Hhx2H x2h20.25【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 H12gt2，解得 t2Hg0.5 s，则小滑块与挡板碰撞时的速度为 v2xt2 m/s.(2)对滑块做匀加速直线运动，有 x12at2由牛顿第二定律得 mgsinmgcosma由几何关系得 sinhx，cosx2h2x联立以上各式解得Hhx2H x2h2代入数值解得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0.08 N【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(8.647.75)(6.876.00)40.12102m/s20.88 m/s2.(3)实验中本应有(m0m)gMa，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，m0g0.08 N.4(1)12s(dtB)2(dtA)2(2)mg（Mm）aMg(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，vAdtA，vBdtB，又由速度位移公式得：av2Bv2A2s12s(dtB)2(dtA)2(2)对遮光片、物块和重物由牛顿第二定律得：FMgMa，mgFma，即mgMg(Mm)a，所以mg（Mm）aMg.(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)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量【解析】(1)由题图可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系(2)am 图线不经过原点，在 m 轴上有截距，即挂上小钩码后小车加速度仍为零，可能的原因是存在摩擦力(3)本实验直接以钩码所受重力 mg 作为小车受到的合外力，则应采取的措施是调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量