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题型:实验探究题 题类: 难易度:普通

河北省沧州市泊头市第一中学2023-2024学年高三下学期3月联考物理试题

某同学设计了如图甲所示的实验装置,该装置既可以验证牛顿第二定律,也可以测量凹形滑块的质量与当地的重力加速度,实验器材有加速度传感器、质量已知的钩码、木板(左端带定滑轮)、轻质细线。

实验步骤如下:

①调节滑轮使细线与木板平行,然后调整木板的倾角来平衡木板对滑块的摩擦力;

②挂上钩码,由静止释放滑块,记录加速度传感器的示数以及相应的钩码质量;

③改变悬挂钩码的个数,重复步骤②,得到多组加速度a与相应悬挂的钩码总质量M

④画出的函数关系图像如图乙所示。

回答下列问题:

(1)、在平衡木板对滑块的摩擦力时(填“需要”或“不需要”)在细线的下端挂上钩码,本实验(填“需要”或“不需要”)滑块的质量远大于所悬挂钩码的质量。
(2)、设当地的重力加速度为g,滑块的质量为m,写出图乙的函数表达式(用g、m、M、a来表示)。
(3)、由图乙可得(用b来表示),(用b、c、d来表示)。
举一反三
某学习小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。

(1)下列说法正确的是{#blank#}1{#/blank#}

A.本实验必须让木板倾斜一定的高度,当不挂钩码时小车恰能匀速直线运动

B.本实验必须让木板倾斜一定的高度,当挂钩码时小车恰能匀速直线运动

C.本实验要求所挂钩码的质量远远小于小车的质量

D.本实验可以不平衡摩擦力,钩码的质量也可以大于小车的质量

(2)正确安装好器材后,某次测量得到纸带如图乙所示,若打点计时器的频率为 , O点为打出的第一个点,其余各相邻两计数点之间有四个点没有画出;根据纸带测得小车的加速度大小为{#blank#}2{#/blank#}。(结果保留两位有效数字)以力传感器的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的图象是一条直线,根据测量数据作出如下图所示的图线,该同学做实验时存在的问题是{#blank#}3{#/blank#}。

(3)另一学习小组用弹簧测力计、小车和钩码设计了如图丙所示的探究装置。正确操作得到某次实验中弹簧测力计的示数是力传感器读数的两倍时,两学习小组测得小车的加速度大小相等,则甲、丙两实验装置中,钩码的加速度{#blank#}4{#/blank#}(填“相等”或者“不相等”)。若甲装置中小车的质量为 , 丙装置中小车的质量为(不计传感器和滑轮的质量),则{#blank#}5{#/blank#}。

用如图甲所示的装置探究小车加速度与质量的关系。用打点计时器测量质量不同的小车在合外力相等时的加速度,已知打点计时器所用交流电源频率为50Hz。

(1)下列有关本实验的要求和做法,正确的是{#blank#}1{#/blank#}。(选填序号)

A.实验中还需要刻度尺和天平

B.托盘及重物的质量要远小于小车质量

C.测量前,需要平衡小车与长木板之间的摩擦阻力

D.测量前,不需要平衡小车与长木板之间的摩擦阻力

(2)当小车质量时,选出打点计时器打出的清晰纸带并标出O、A、B、C、D五个连续计数点,相邻计数点间还有4个点没有画出。用刻度尺测量时如图乙所示,计数点B对应的刻度读数为{#blank#}2{#/blank#},这次运动过程中小车加速度大小a={#blank#}3{#/blank#}(计算结果保留2位有效数字)。

(3)测得不同质量(m)小车运动对应的加速度(a)如下表。

序号

1

2

3

4

5

小车质量m/kg

0.36

0.46

0.56

0.66

0.86

加速度

0.98

0.75

0.62

0.54

0.41

(4)某同学在坐标纸上建立a-m坐标系,将上表中数据用“×”描点并连线,得到如图丙所示图线。同学们对该同学的描点和得到的图线进一步讨论分析:

①将第(2)问中小车质量时测量得到的数据在a-m坐标系上描点,并与该同学得到的图线相比较,可判断:第(2)问中测得的加速度大小比根据图线得到的加速度大小{#blank#}4{#/blank#}(选填“大”或“小”)。

②同学们一致认为:根据该同学的图线,不一定能得出“加速度a与质量m成反比”的结论。但是,同学们猜想:加速度a与质量m可能成反比。若要利用上表数据验证该猜想,应该怎么分析处理数据?{#blank#}5{#/blank#}。

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