- 二一组卷

题型：实验探究题题类：难易度：容易

浙江省杭州第二中学钱江学校2023-2024学年高一下学期期中物理试题

如图1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 $\text{[math]}$ 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2所示，相邻计数点间有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 $\text{[math]}$ （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 $\text{[math]}$ 图线与横坐标轴的夹角为θ，且斜率为k，如图3所示，则小车的质量为（用题中所给字母表示）。

举一反三

为了探究“加速度与力、质量的关系”，在水平固定的长木板上，小明用物体A、B分别探究了加速度随着外力的变化的关系，实验装置如图甲所示（打点计时器、纸带图中未画出）．实验过程中小明用不同的重物P分别挂在光滑的轻质动滑轮上，使平行于长木板的细线拉动长木板上的物体A、B，实验后进行数据处理．

某同学用如图所示的装置，研究细绳对小车的拉力做功与小车动能变化的关系。通过改变动滑轮下所挂钩码的个数可以改变细绳对小车的拉力，实验所用钩码质量均为m。

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置。其中 $\text{[math]}$ 为小车的质量（不含与小车相连的滑轮质量）， $\text{[math]}$ （未知量且可改变）为砂和砂桶的质量， $\text{[math]}$ 为与小车相连的滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

实验过程如下：

①调节长木板使之水平；

②使细绳水平，调节砂桶中砂的质量，当纸带上打下的点间隔均匀时，力传感器的示数为 $\text{[math]}$ ；

③更换纸带，增加砂桶中砂的质量，记录力传感器的示数为 $\text{[math]}$ ，取下纸带；

④重复步骤③，多次进行实验。

根据以上实验操作回答下列问题：

某同学利用如图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数μ。实验时长木板水平放置，在沙桶中放入适量细沙，释放滑块，滑块可以向左加速运动。实验中，认为细线对滑块的拉力F近似等于沙桶和细沙的总重力。

（1）实验时，必须要进行的操作是{#blank#}1{#/blank#}。

A．实验前，先补偿阻力

B．调整滑轮的位置，使细线与长木板平行

C．要保证沙桶和细沙的总质量远小于滑块的质量

D．先释放滑块再接通打点计时器电源

（2）该同学实验中得到如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D为相邻计数点（相邻两计数点之间还有四个点未画出），电火花计时器使用的交流电源频率为50Hz；根据纸带可以求出滑块的加速度大小为{#blank#}2{#/blank#}m/s²（结果保留3位有效数字）；

（3）通过改变细沙的质量，得到滑块运动的加速度a和拉力F的关系如图丙所示，已知纵截距为 $\text{[math]}$ ，当地的重力加速度为g，则滑块和长木板间的动摩擦因数μ={#blank#}3{#/blank#}；滑块的质量M={#blank#}4{#/blank#}（用b、c、g这些字母表示）。

某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图（a）所示，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。

（1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。

（2）小车的质量为 $\text{[math]}$ 。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记为F，作出 $\text{[math]}$ 图像，如图（b）中图线甲所示。

（3）由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比。为了进一步探究，将小车的质量增加至 $\text{[math]}$ ，重复步骤（2）的测量过程，作出 $\text{[math]}$ 图像，如图（b）中图线乙所示。

（4）与图线甲相比，图线乙的线性区间{#blank#}1{#/blank#}，非线性区间{#blank#}2{#/blank#}。再将小车的质量增加至 $\text{[math]}$ ，重复步骤（2）的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示（表中第 $\text{[math]}$ 组数据未列出）。

序号	1	2	3	4	5
钩码所受重力 $\text{[math]}$	0.020	0.040	0.060	0.080	0.100
小车加速度 $\text{[math]}$	0.26	0.55	0.82	1.08	1.36
序号	6	7	8	$\text{[math]}$	15
钩码所受重力 $\text{[math]}$	0.120	0.140	0.160	……	0.300
小车加速度 $\text{[math]}$	1.67	1.95	2.20	……	3.92

（5）请在图（b）中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙{#blank#}3{#/blank#}。

（6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量{#blank#}4{#/blank#}时，a与F成正比。结合所学知识对上述推断进行解释：{#blank#}5{#/blank#}。

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