- 二一组卷

题型：实验探究题题类：模拟题难易度：普通

北京市通州区2020届高三物理一模考试试卷

某同学探究加速度与物体受力、物体质量的关系。

（1）、为达到实验目的，下列说法正确的是___。（选填选项前的字母）

A、可以用天平测物体的质量 B、必须用弹簧秤测物体受力 C、同时研究某个物理量与另外两个物理量的关系，可采用控制变量的方法

（2）、为了测量（或比较）出物体运动的加速度a，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____（选填选项前的字母）。

A、小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量其移动的位移x，用秒表测出发生这段位移所用的时间t，由 $\text{[math]}$ 计算出加速度 B、将打点计时器的纸带连在小车上，通过纸带上打出的点来测量加速度a C、让两辆相同的小车同时做初速度为零且加速度不同的匀加速直线运动，并同时停下，那么它们的位移之比就等于加速度之比，测量（或比较）加速度就转换为测量（或比较）位移了

（3）、实验中用图1所示的装置，补偿打点计时器对小车的阻力和其他阻力的具体做祛是：将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带滑木板做直线运动（选填“匀速”或“匀加速”）。

（4）、该实验中“细线作用于小车的拉力F等于砂和桶所受的总重力mg”是有“条件”的。已知小车和车上砝码的总质量为M、砂和桶的质量为m，不计摩擦阻力与空气的阻力，请将小车和车上砝码的加速度a_M与砂和桶的加速度a_m的大小关系、拉力F的表达式以及该“条件”的内容填在表格相应的位置中。

a_M与a_m的大小关系	拉力F的表达式	“条件”

（5）、在研究a与M的关系时，已经补偿了打点计时器对小车的阻力及其他阻力。理论上也可以以小车加速度的倒数 $\text{[math]}$ 为纵轴、小车和车上砝码的总质量M为横轴，可作出 $\text{[math]}$ 图像。请在图2所示的坐标系中画出 $\text{[math]}$ 图像的示意图并在图中标出截距数值。

举一反三

某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系

用如图所示的装置可以完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。用总质量为m的托盘和砝码所形成的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。

某研究性学习小组分别用如图甲所示的装置进行以下实验：“探究加速度与合外力的关系”。装置中，小车质量为M，沙桶和沙子的总质量为m，通过改变m 来改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a 可由打点计时器和纸带测出。现保持小车质量M不变，逐渐增大沙桶和沙的总质量m 进行多次实验，得到多组a、F值(F为弹簧秤的示数)。

为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）

某同学用图甲所示装置探究加速度合外力之间的关系。图中长木板水平放置，轻绳跨过定滑轮，一端与放在木板上的小车相连，另一端可悬挂钩码，本实验中可用的钩码共有N个，每个钩码的质量为m，小车的质量为M，重力加速度大小为g。

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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