新高考物理一轮复习跟踪练习专题3.3 本专题实验(2份打包,原卷版+解析版)
展开1、(2022·天津·耀华中学一模)某同学采用如图甲所示的实验装置探究加速度和力的关系,其中小车的质量为M,砂和砂桶的总质量为m(滑轮光滑),交流电频率为f=50Hz。
(1)本实验中____________(需要或不需要)满足m<
(3)改变砂桶内砂子的质量,重复实验,以弹簧测力计示数F为横坐标、小车对应的加速度a为纵坐标,做出的a-F图像如图丙,可知小车的质量M=___________kg。(结果保留三位有效数字)。
2、(2022·安徽淮北·二模)某同学用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
(1)该同学安装好实验器材后,将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。选出一条点迹清晰的纸带,标出部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个打下的点,图中未画出)。其中s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.95cm、s5=9.61cm、s6=10.26cm。打点计时器在打B点时小车的速度vB=________m/s;小车的加速度a=________m/s2(要求充分利用测量的数据,结果均保留2位有效数字)。
(2)用图甲所示的装置还可以完成下述哪些实验________。
A.探究小车的加速度和受力的关系
B.验证动能定理
C.验证机械能守恒定律
D.验证动量守恒定律
3、(2022·湖南·新宁崀山实验学校三模)某同学设计了一个验证加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图甲为实验装置简图。(交流电的频率为50 Hz)
(1)图乙为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为_________m/s2 。(计算结果保留二位有效数字)
(2)保持小车的质量不变,改变桶内砝码的质量,某位同学根据实验数据分别作出了加速度a随合力F的变化图线如图丙所示,图线上部出现了弯曲并偏离原来的直线,其主要原因是___________;若从小车中取出砝码放入桶中,并以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码整体为研究对象,图线上部___________(填“会”或“不会”)弯曲。
4、(2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测)如图为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。砝码和砝码盘的总质量为m,小车的质量为M。
(1)下列说法正确的是( )
A.每次小车都要从同一位置开始运动
B.挂上砝码盘,轻推小车,拖着纸带的小车匀速运动说明摩擦力已被平衡
C.调节定滑轮的高度,使牵引小车的细线与长木板表面保持平行
D.纸带与小车相连端的点迹较疏
(2)如图是实验打出的一条纸带,已知打点计时器的打点周期是0.02s,结合图中给出。的数据(单位: cm), 求出小车运动加速度的大小为___________m/s2.(结果保留两位有效数字)
(3)某同学想利用此装置测算小车与长木板之间的动摩擦因数μ。于是他让小车在细绳的牵引下水平运动,并通过纸带确定了小车的加速度a。则μ=___________(用m、M、a及重力加速度g表示,小车与长木板之间的摩擦力可认为是滑动摩擦力)
5、(2022·上海黄浦·二模)某同学用如图a所示的装置验证加速度与力的关系。
(1)为平衡摩擦力,将轨道一端略抬高,给小车一初速度使其在轨道上运动,利用位移传感器获得小车的速度-时间图像如图b,则应适当___________(选填“增大”“减小”)轨道倾角。平衡摩擦后,操作中要控制___________(选填“小车”“钩码”)的质量不变。
(2)经过正确操作,所测量的拉力与加速度的数据如右表。请在图c。中用“×”补充完成序号为 4、5 的数据描点并做出 a-F 图像。 ___________
(3)某同学对“将钩码的重力大小视为小车所受拉力的大小”的做法提出质疑,并开展了如下研究:他在小车上固定一个力传感器,可直接测得小车所受拉力。测得小车与传感器总质量为 0.486kg,改变钩码质量,多次实验,测得多组钩码重力与小车所受拉力,图d。中的图线①、②分别为钩码重力、小车所受拉力随钩码质量变化的关系图像。请根据图像,针对该同学的质疑给出回答。 ___________
6、(2022·湖南·长郡中学二模)在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中,甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如图所示的实验装置,小车总质量用M,重物质量用m表示。
(1)为便于测量合力的大小,并得到小车总质量一定时,小车的加速度与所受合力成正比的结论,下列说法正确的是________。(填选项字母)
A.四组实验中只有甲需要平衡摩擦力
B.四组实验都需要平衡摩擦力
C.四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
D.四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件
(2)按甲同学设计装置完成实验,并根据实验得到的数据,画出小车的 SKIPIF 1 < 0 图像如图所示,从图像中可以得出,当小车的质量为0.5kg时,它的加速度为_______m/s2。
(3)若乙、丙、丁三位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同,通过计算得到小车加速度均为a,则乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为_______。
7、(2022·安徽·模拟预测)某同学用如图所示的实验装置验证物体的加速度与合外力间的关系,所用器材包括:气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。
实验步骤如下:
(1)开动气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等时,可认为气垫导轨水平;
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2;
(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接,并让细线水平拉动滑块;
(4)让滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动,和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 及遮光片从A运动到B所用的时间t12,则滑块加速度的大小为a=___________。(用题中给出的物理量表示)
(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中,系统所受合外力的大小F=___________。(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)
(6)若实验数据满足 SKIPIF 1 < 0 =___________,则表明系统质量一定时,加速度与合外力成正比。(用题中给出的物理量表示)
8、(2022·广东·模拟预测)小华同学设计如图甲的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”创新实验。实验操作步骤如下:
(ⅰ)挂上托盘和适量砝码,改变长木板的倾角,让带遮光片的小车沿长木板匀速下滑。
(ⅱ)取下砝码盘和砝码,读出砝码的质量为m,小车和遮光片的总质量为M。让小车从靠近滑轮处沿长木板下滑,测出加速度a。
(ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,作出a—mg图,得出a—mg的关系。(g为重力加速度)
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d,游标卡尺的示数如图乙所示,其读数为______cm;
(2)在步骤(ⅰ)调节长木板倾角,让小车匀速下滑时,发现通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间,应______(选填“增大”、“减小”)长木板倾角。
(3)该实验方案______(选填“需要”、“不需要”)满足 SKIPIF 1 < 0 。
(4)在图丙A、B、C、D四幅图中,与该实验操作对应的a—mg图应为______。
A. B. C. D.
9、(2022·湖北·荆州中学三模)某研究性学习小组设计了如图甲所示的实验装置,用于“探究质量一定时,加速度a与物体所受合力F的关系”。某次实验中,测得两物块质量分别为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ,传感器示数为F,打出的纸带如图乙所示,相邻计时点A、B、C、D、E间距依次为s1、s2、s3、s4,打点计时器打点频率为f,不计滑轮质量及摩擦。
(1)根据实验打出的纸带计算出纸带加速度 SKIPIF 1 < 0 ______(用题中物理量字母表示);
(2)根据图甲所示的试验装置,两物体的质量必须满足 SKIPIF 1 < 0 ______ SKIPIF 1 < 0 (填“>”“<”或“=”);
(3)实验时,关于实验研究对象的选取下列说法正确的一项是______。
A.若以 SKIPIF 1 < 0 为研究对象, SKIPIF 1 < 0 受到的合力大小应表示为 SKIPIF 1 < 0
B.若以 SKIPIF 1 < 0 为研究对象, SKIPIF 1 < 0 受到的合力大小应表示为 SKIPIF 1 < 0
C.若以 SKIPIF 1 < 0 为研究对象, SKIPIF 1 < 0 受到的合力大小应表示为 SKIPIF 1 < 0
D.若以 SKIPIF 1 < 0 为研究对象, SKIPIF 1 < 0 受到的合力大小应表示为 SKIPIF 1 < 0
10、(2022·湖北·襄阳五中模拟预测)某学习小组利用图甲所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验,图中大的轻质定滑轮可绕水平轴转动,绕过定滑轮的轻绳两端分别系有钩码和弹簧测力计,弹簧测力计下端挂装有细砂的小桶并在外壳上固定一金属片。实验的主要步骤如下:
①用螺旋测微器测量A处金属片的厚度d,其示数如图乙所示。
②用手控制钩码不动,读出弹簧测力计的示数为F0
③释放钩码后,读出弹簧测力计的示数为F1,记下金属片通过光电门的遮光时间t1
④钩码下方再挂一个钩码,用手控制钩码,调整金属片的位置仍在A处静止不动,释放钩码后,读出弹簧测力计的示数为F2,记下金属片通过光电门的遮光时间t2
⑤重复步骤④,进行多次实验。
请回答下列问题:
(1)d=___________mm。
(2)要完成本实验,下列物理量中还必须要测量的是:___________。
A.金属片与光电门间的高度差h
B.钩码的总质量M
C.弹簧测力计、金属片、砂和小桶的总质量m
(3)若用F表示钩码释放后弹簧测力计的示数,则能正确反映“质量一定时,加速度与合外力的关系”的是___________。
A. B.
C. D.
(4)要“验证牛顿第二定律”,即验证第(3)问中所选图像的斜率与___________是否相等(用(2)中选择的量以及d,F0,g表示)
11、(2022·广东·模拟预测)某同学欲利用如图所示的装置探究质量一定时,加速度与合力的关系,其中A为滑块,B为电火花计时器,C为力传感器(可以测量细绳的拉力大小),D为一端带有定滑轮的气垫导轨,E为小桶,小桶系在轻小动滑轮的下端,可装砂,动滑轮两侧的细绳竖直。主要实验步骤如下:
①正确安装好实验器材,气垫导轨正常工作,接通电火花计时器的电源后由静止释放滑块,滑块向右运动,读出力传感器的示数,取下纸带,计算出滑块的加速度大小;
②增加小桶中砂的质量,重复步骤①,获得多组力传感器的示数F和滑块的加速度大小a的数据,以a为纵坐标、F为横坐标,用描点法画出 SKIPIF 1 < 0 图像。
(1)在步骤①中,关于气垫导轨的调节,下列做法正确的是___________。(填正确答案标号)
A.气垫导轨调成水平
B.气垫导轨左端垫高,以平衡摩擦力
C.气垫导轨右端垫高,以平衡摩擦力
(2)在步骤②中,增减小桶中砂的质量时,小桶与砂的总质量___________(填“一定远小于”、“一定等于”或“可能大于”)滑块的质量。
(3)按正确操作进行实验,下列 SKIPIF 1 < 0 图像可能正确的是___________。
A. B. C.
(4)将滑块从图示位置由静止释放,在滑块向右运动的过程中,小桶的加速度大小 SKIPIF 1 < 0 与滑块的加速度大小 SKIPIF 1 < 0 间的关系为 SKIPIF 1 < 0 ___________。
12、(2022·山西·太原五中二模)某同学用如图所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数,将长木板水平固定在桌面上,调节长木板左端定滑轮的高度及力传感器固定在竖直墙上的位置,使滑块上的动滑轮两边的细线均与长木板平行。打点计时器所接交流电的频率为50Hz,重力加速度为g。
(1)调节砂桶中砂的质量,轻推物块。如果打点计时器打出的纸带上的点间隔逐渐变小,应适当___________(填“增大”或“减小”)砂桶中砂的质量,直到打点计时器打出的纸带上的点间隔均匀,这时力传感器的示数为 SKIPIF 1 < 0 ,滑块及滑块上动滑轮的质量为M,则滑块与长木板间的动摩擦因数μ=___________。
(2)用该装置验证牛顿第二定律。加大砂和砂桶的质量,释放滑块,打点计时器打出的纸带如图乙所示,图中各点为计数点,每相邻两计数点之间还有4个点(图中未标出),根据图中数据计算出滑块运动的加速度大小a=___________ SKIPIF 1 < 0 (结果保留两位有效数字)。若这时力传感器的示数为F,则表达式___________(用F、 SKIPIF 1 < 0 、M及a表示)成立,则牛顿第二定律得到验证。
13、(2022·浙江·高考真题)(1)①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示,长木板水平放置,细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分,以计数点O为位移测量起点和计时起点,则打计数点B时小车位移大小为______cm。由图3中小车运动的数据点,求得加速度为______m/s2(保留两位有效数字)。
②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验,需调整的是______。
A.换成质量更小的小车 B.调整长木板的倾斜程度
C.把钩码更换成砝码盘和砝码 D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角
(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示,在该实验中,
①下列说法正确的是______;
A.拉着细绳套的两只弹簧秤,稳定后读数应相同
B.在已记录结点位置的情况下,确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦
D.测量时,橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板
②若只有一只弹簧秤,为了完成该实验至少需要______(选填“2”、“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O点。
14、(2022·山东·高考真题)在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。主要步骤如下:
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;
②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨;
③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;
④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字):
(1)弹簧的劲度系数为_____N/m。
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a—F图像如图丙中I所示,由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg。
(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ,则待测物体的质量为________kg。
15、(2021·北京·高考真题)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如:
(1)实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径,示数如图1所示。则该金属管的内径为_______mm。
(2)数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点,其中一部分如图2所示,B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点,相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时,纸带运动的速度vC = ________m/s(结果保留小数点后两位)。
(3)实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后,要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由。( )
16、(2020·浙江·高考真题)在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中
(1)都是通过分析纸带上的点来测量物理量,下列说法正确的是______
A.都需要分析打点计时器打下的第一个点 B.都不需要分析打点计时器打下的第一个点
C.一条纸带都只能获得一组数据 D.一条纸带都能获得多组数据
(2)如图是两条纸带的一部分,A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点,每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出。其中图_____(填“甲”或“乙”)所示的是用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”的实验纸带。“探究加速度与力、质量的关系”实验中,小车的加速度大小a=_____m/s2(保留2位有效数字)。
(3)在用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中,平衡阻力后,小车与橡皮筋组成的系统在橡皮筋恢复形变前机械能_____(填“守恒”或“不守恒”)。
序号
F/N
a/m·s-2
1
0.14
0.39
2
0.19
0.53
3
0.24
0.67
4
0.25
0.80
5
0.34
0.94
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