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第四章 第2节实验：探究加速度与力、质量的关系课时跟踪检测【强化基础】1(2018盐城学业测试)“探究小车加速度与质量的关系”实验装置如图所示，小车通过纸带与打点计时器相连平衡摩擦力时()A应将长木板的B端适当垫高B应将长木板的A端适当垫高C应使小车沿长木板做加速运动D应在砝码盘的牵引下使小车匀速运动解析：平衡摩擦力时，应将木板的B端适当垫高，使得重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，A选项正确，B选项错误；不悬挂砝码，轻推小车，使小车拖着纸带能够做匀速直线运动，摩擦力得到平衡，C、D选项错误答案：A2(多选)用如图所示的装置可做以下几个相关的实验：探究小车速度随时间变化的规律，探究加速度与力、质量的关系，其操作过程中下列说法正确的是()A探究小车速度随时间变化的规律，可以不用调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力B探究加速度与力、质量的关系，需要使牵引小车的细线与长木板保持平行C探究加速度与力、质量的关系，平衡摩擦力时必须将托盘和砝码通过细线挂在小车上D探究加速度与力、质量的关系，增减托盘中砝码时，需要重新调节木板倾斜度解析：探究小车速度随时间变化的规律时是根据纸带算出小车的加速度，不需要平衡摩擦力，故A正确；探究加速度与力、质量的关系的实验中，在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线与木板平行(或水平)，如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量，故B正确；平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，不能将托盘和砝码通过细线挂在小车上，故C错误；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故D错误故选A、B.答案：AB3在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中正确的是()首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力平衡摩擦力的方法就是在砂桶中添加砝码，使小车能匀速滑动每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源实验中绳子拉力方向跟平板平行A BC D解析：实验时首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故正确；平衡摩擦力的方法就是小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故错误；每次改变拉小车的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故错误；实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力是正确的，故正确；实验中应先接通电源，后放开小车，故错误；实验中绳子拉力方向跟平板平行，故正确，故选D.答案：D4(多选)如图所示是某些同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是()A形成图(甲)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大B形成图(乙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小C形成图(丙)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大D形成图(丁)的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小解析：图(甲)：当F0时，小车就有了加速度，可见是长木板倾角过大图(乙)：当0，小车质量很大，这时一开始小车的加速度不为零说明使小车下滑的力已大于最大静摩擦力，也是长木板倾角过大同理图(丙)、(丁)都是因为长木板倾角过小故A、D正确答案：AD【巩固易错】5在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中，作出了如图所示的图象，图中三线表示实验中()A平衡摩擦力的角度不同B小车和砝码的总质量不同C沙及砂桶的质量不同D木板的长度不同解析：根据牛顿第二定律可知，aF图象的斜率是小车和砝码质量的倒数，斜率不同说明小车和砝码的总质量不同，B选项正确答案：B6(2018孝感一模)某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz.实验步骤如下：a按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；b调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；c挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；d改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤c，求得小车在不同合力作用下的加速度根据以上实验过程，回答以下问题：(1)对于上述实验，下列说法正确的是_A与小车相连的轻绳与长木板一定要平行B小车运动过程中砝码盘处于失重状态C砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量D弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半(2)小车的加速度a1与砝码盘的加速度a2大小定量关系是_解析：(1)为了保证拉力沿着木板方向，与小车相连的轻绳与长木板一定要平行，A选项正确；小车运动过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，B选项正确；由于弹簧测力计的存在，小车受到的拉力已知，不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，C选项错误；实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，D选项错误(2)分析动滑轮可知，相等时间内，小车位移大小是砝码盘的2倍，则小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，即a12a2.答案：(1)AB(2)a12a2【能力提升】7(2018石嘴山一模)如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放(1)下列不必要的一项实验要求是_(请填写选项前对应的字母)A应使A位置与光电门间的距离适当大些B应将气垫导轨调节水平C应使细线与气垫导轨平行D应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_(3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出_图象解析：(1)A位置与光电门间的距离适当大些可以减小测量误差，A选项正确；应将气垫导轨调节水平，排除摩擦力，使拉力充当合力，B选项正确；使细线与气垫导轨平行，拉力等于合力，C选项正确；拉力可以直接通过传感器测量的，滑块的质量不需要满足远大于钩码和力传感器的总质量，D选项错误(2)根据匀变速直线运动的规律，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L.(3)由题意可知，该实验中保持滑块质量M不变，因此有：v22as，v，a，联立解得2L，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出F图象答案：(1)D(2)A位置到光电门的距离L(3)F8某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系，图中，置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮，轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码，本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010 kg，实验步骤如下：(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑(2)将n(依次取n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a.(3)对应于不同的n的a值见下表n2时的st图象如图(b)所示：由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表. n12345a/ms20.20_0.580.781.00(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出an图象从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比(5)利用an图象求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字，重力加速度取g9.8 ms2)(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_(填入正确选项前的标号)Aan图线不再是直线Ban图线仍是直线，但该直线不过原点Can图线仍是直线，但该直线的斜率变大解析：(3)物体做匀加速直线运动，对应的st图象为曲线，由图象可知，当t2.0 s时，位移为s0.80 m；则由sat2代入数据得a0.40 m/s2.(4)在图(c)中作出点(2,0.40)，并用直线将各点相连，如图所示(5)由图(c)可知，当n4时，加速度为0.78 m/s2，由牛顿第二定律可知：40.019.8(m50.01)0.78，解得m0.45 kg.(6)若木板水平，则物体将受到木板的摩擦力则有：nm0gm(5n)m0g(m5m0)a; an故说明图象仍为直线，但不再过原点并且斜率增大故B、C正确故选B、C.答案：(3)0.40(4)见下图(5)0.45(6)BC
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