實驗針對訓(xùn)練(五)實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系說明：本試卷總分34分1．如圖所示為某同學(xué)探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。(1)下面列出了一些實驗器材：電磁打點計時器、紙帶、帶滑輪的長木板、墊板、小車和砝碼、沙和沙桶、天平(附砝碼)。除以上器材外，還需要的有________。A．停表 B．刻度尺C．交流電源 D．直流電源(2)本實驗采用的科學(xué)方法是________。A．理想實驗法 B．控制變量法C．建立物理模型法(3)實驗中需要平衡打點計時器對小車的阻力及其他阻力；小車放在長木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點計時器。把長木板一端墊高，調(diào)節(jié)長木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿長木板做________運動。(4)某小組在探究“外力一定時，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，保持沙和沙桶質(zhì)量不變，改變小車質(zhì)量m，分別記錄小車加速度a與其質(zhì)量m的數(shù)據(jù)，在分析處理數(shù)據(jù)時，該組同學(xué)產(chǎn)生分歧：甲同學(xué)認為根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以作出小車加速度a與其質(zhì)量m的圖像，如圖甲所示，然后由圖像直接得出a與m成反比，乙同學(xué)認為應(yīng)該繼續(xù)驗證a與其質(zhì)量的倒數(shù)1m是否成正比，并作出小車加速度a與其質(zhì)量的倒數(shù)1m的圖像，如圖乙所示。你認為同學(xué)________(選填“甲”或“乙2．用斜面、小車、砝碼等器材做探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗。如圖所示為實驗中的一條打點紙帶，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T，且間距x1，x2，x3，…，x6已量出。(1)根據(jù)給出的信息，寫出加速度的幾種表達式：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實驗中要對砝碼質(zhì)量m和小車質(zhì)量M進行選取，以下最合理的一組是________。A．M＝200g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gB．M＝200g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gD．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g3．(2024·浙江1月選考改編)如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。(1)該實驗過程中操作正確的是________。A．平衡阻力時小車未連接紙帶B．先接通打點計時器電源，后釋放小車C．調(diào)節(jié)滑輪高度使細繩與水平桌面平行(2)在小車質(zhì)量________(選填“遠大于”或“遠小于”)槽碼質(zhì)量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為________(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。為減小此誤差，下列可行的方案是________。A．用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車B．在小車上加裝遮光條，用光電計時系統(tǒng)代替打點計時器C．在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力的大小(3)經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶，建立以計數(shù)點0為坐標原點的x軸，各計數(shù)點的位置坐標分別為0、x1、…、x6。已知打點計時器的打點周期為T，則打計數(shù)點5時小車速度的表達式v＝________；小車加速度的表達式是________。A．a(chǎn)＝x6?2x315T2B．a(chǎn)4．為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，甲、乙兩同學(xué)設(shè)計了如圖(a)所示的實驗裝置，其中M為小車的質(zhì)量，m為沙和沙桶的總質(zhì)量，滑輪固定在車上，質(zhì)量為m0＝0.1kg。力傳感器可測出輕繩上的拉力F的大小，不計滑輪與輕繩之間的摩擦。(1)實驗時，一定要進行的操作是________。(填寫選項前的字母)A．用天平測出沙和沙桶的總質(zhì)量B．將帶滑輪的長木板右端墊高，以補償阻力C．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)D．為減小誤差，實驗中一定要保證沙和沙桶的總質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M(2)甲同學(xué)在實驗中得到如圖(b)所示的一條紙帶(相鄰兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出)，已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出打點計時器打下標號為2的點時小車的速度為________m/s，小車的加速度為________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(3)乙同學(xué)根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出如圖(c)所示的aF圖線，該同學(xué)做實驗時存在的問題是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。實驗針對訓(xùn)練(五)1．解析：(1)本實驗中需要測位移，則需要刻度尺，電磁打點計時器需要低壓交流電源，故選BC。(2)實驗探究外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系，采用的科學(xué)方法是控制變量法，故選B。(3)平衡阻力時，把長木板一端墊高，調(diào)節(jié)長木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時能拖動紙帶沿長木板做勻速直線運動即可。(4)甲同學(xué)作出小車加速度a與其質(zhì)量m的圖像，圖像是一條曲線，不能由圖像直接得出a與m成反比；乙同學(xué)作出小車加速度a與其質(zhì)量的倒數(shù)1m的圖像，圖像是一條過原點的傾斜的直線，可以得出加速度a與其質(zhì)量的倒數(shù)1答案：(1)BC(2)B(3)勻速直線(4)乙2．解析：(1)小車在恒力作用下做勻變速直線運動，加速度可由打點計時器打出的紙帶來計算，表達式有以下幾種：a＝x2?x1T2；a＝(2)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中，為使細繩對小車的拉力等于小盤和砝碼的總重力，應(yīng)滿足小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，且盡可能多測幾組數(shù)據(jù)，故C項最合理。答案：(1)a＝x2?x1Ta＝(x6＋x3．解析：(1)平衡阻力時小車需要連接紙帶，一方面是需要連同紙帶所受的阻力一并平衡，另外一方面是通過紙帶上的點間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運動，故A錯誤；由于小車速度較快，且運動距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在長度有限的紙帶上盡可能多地獲取間距適當?shù)臄?shù)據(jù)點，實驗時應(yīng)先接通打點計時器電源，后釋放小車，故B正確；為使小車所受拉力與速度同向，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細繩與長木板平行，故C錯誤。(2)設(shè)小車質(zhì)量為M，槽碼質(zhì)量為m。對小車和槽碼根據(jù)牛頓第二定律分別有F＝Ma，mg－F＝ma，聯(lián)立解得F＝Mmgm上述做法引起的誤差是由于實驗方法或原理不完善造成的，屬于系統(tǒng)誤差。該誤差是將細繩拉力用槽碼重力近似替代所引入的，不是由于車與木板間存在阻力(實驗中已經(jīng)平衡了阻力)或是速度測量精度低造成的，為減小此誤差，可在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力的大小。故選C。(3)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為t＝5T，打計數(shù)點5時小車速度的表達式為v＝x6?x42t＝x答案：(1)B(2)遠大于系統(tǒng)誤差C(3)x6?4．解析：(1)本題中輕繩上的拉力可以由力傳感器測出，因此不需要用天平測出沙和沙桶的總質(zhì)量，也不需要使沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，A、D錯誤；實驗時需將長木板右端墊高，以平衡阻力，B正確；實驗時，小車應(yīng)靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，并記錄力傳感器的示數(shù)，C正確。(2)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為T＝5×0.02s