【最新版】23届高考二轮高考热点补救练习35.探究加速度、力和质量的关系

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35.探究加速度、力和质量的关系1.(2021·江苏省新高考质量检测模拟)某兴趣小组用如图1甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数。PQ为一块倾斜放置的木板，在斜面底端Q处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图中未画)。每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放，但始终保持斜面底边长L＝0.500 m不变。(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)图1(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如图1乙所示，则d＝________cm；(2)该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度v，并作出了如图丙所示的v2－h图象，其图象与横轴的交点为0.25。由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ＝________；(3)若更换动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到v2－h图象，其图象的斜率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。答案　(1) 0.230　(2)0.5　(3)不变解析　(1)由图知第6条刻度线与主尺对齐，则读数为：d＝2 mm＋6×0.05 mm＝2.30 mm＝0.230 cm；(2)设斜面的长为s，倾角为θ，由动能定理得：(mgsin θ－μmgcos θ)s＝eq \f(1,2)mv2，又h＝s·sin θ，L＝s·cos θ，可得v2＝2gh－2μgL由图象可知，当h＝0.25 m时，v＝0，代入解得μ＝0.5；(3)由v2＝2gh－2μgL知斜率k＝2g为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图象的斜率不变。2.(2021·江苏省新高考适应性考试)用如图2所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数μ。把左端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，载有砝码的木块右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，木块在槽码的牵引下运动，通过纸带测量木块的加速度，并测出木块与砝码的总质量M，槽码的总质量m，计算木块与木板之间的摩擦力Ff。改变M和m进行多次实验。图2(1)下列实验操作步骤，正确顺序是________；①释放木块②接通打点计时器电源③将木板固定在水平桌面上④调节滑轮高度使细线与木板平行⑤将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上(2)实验打出的一段纸带如图3所示，打点计时器的工作频率为50 Hz，图中纸带按实际尺寸画出，则木块的加速度为________ m/s2；图3(3)甲同学测得的数据见下表。请根据表中的数据，在方格纸上作出Ff－M图象；(4)已知重力加速度g＝9.80 m/s2，可求得该木块与木板间的动摩擦因数μ＝________；(5)乙同学用(3)问表中的数据逐一计算出每次测量的μ值，取其平均值作为测量结果。他发现该值比甲同学在(4)问中得出的μ值大。你认为哪位同学的结果更准确，请简要说明理由____________________________________________。答案　(1)③⑤④②①　(2)0.47　(3)见解析　(4)0.33(5)见解析解析　(1)实验时，将木板固定在水平桌面上，接着将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上，然后把细线拴在小车上，使细线跨过定滑轮并挂上槽码，调节滑轮高度使细线与木板平行。再接通打点计时器电源，接着释放木块。最后关闭电源，取下纸带。故正确顺序是③⑤④②①。(2)如图所示每四个点选用一个计数点，标上字母。则计数点之间的时间间隔为T＝0.02 s×4＝0.08 s用刻度尺测得C、E两点到O点的距离分别为xOC＝3.90 cm，xOE＝9.00 cm，由逐差法得a＝eq \f(（xOE－xOC）－xOC,（2T）2)＝0.47 m/s2(3)根据表中数据描点，用平滑的曲线连接如下(4)由滑动摩擦力公式Ff＝μgM可知，Ff－M图线的斜率为μg，则k＝eq \f(2.4－0.2,0.68－0)＝μg，解得μ＝0.33(5)用图象法求μ，需要连线，连线时尽量让更多的点在线上，但不会去将就每一个点。这样偏离直线较远的点，说明有问题，可以自动排除。但乙同学通过求平均值就做不到这一点，因此甲同学的结果更准确。3.(2021·江苏“决胜新高考·名校交流3月联考”)如图4所示是研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与质量的关系”实验的装置示意图。图4(1)实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是________；(2)实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力：小车放在木板上，后面连接一条纸带，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沿木板做________运动；(3)在数据处理时，以小车的加速度的倒数eq \f(1,a)为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M为横轴，得到如图5甲所示的eq \f(1,a)－M图象。纵轴截距等于________(用含有m、M或重力加速度g的字母表示)；(4)实验打出一段纸带，从打点计时器中取下纸带，舍掉初始比较密集的点，从便于测量的地方取一个基准点O，然后每5个点取一个计数点，标记为A、B、C、D、E、F，测出相邻计数点间的距离为x1、x2、x3、x4、x5、x6，求出图5乙中D时刻的瞬时速度vD＝________m/s。(保留两位有效数字)图5(5)利用图丙中纸带上数据信息求小车的加速度a＝________ m/s2。(保留到小数点后两位)答案　(1)M≫m　(2)匀速直线　(3)eq \f(1,g)　(4)0.85(5)1.58解析　(1)为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是M≫m。(2)实验时需平衡摩擦力，具体做法为：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沿木板做匀速直线运动；(3)由牛顿第二定律可知mg＝(m＋M)a，即eq \f(1,a)＝eq \f(M,mg)＋eq \f(1,g)，则纵轴截距等于eq \f(1,g)。(4)由平均速度可知，D点速度为vD＝eq \f(x4＋x5,2t)＝eq \f(（7.69＋9.22）×10－2 m,2×0.1 s)＝0.85 m/s。(5)由逐差法可知小车的加速度为a＝eq \f(（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）,9t2)，解得a＝1.58 m/s2。4.(2021·四川成都市第二次诊断)如图6所示为某实验小组设计的“用量角器和刻度尺测定动摩擦因数”的实验装置。图6(1)实验步骤为：①将小球和滑块用细绳连接，使其跨过固定的斜面，均处于静止状态；②剪断细绳，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；③保持小球和滑块的位置不变，调整________位置，重复以上操作，直到同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音；④用量角器测出斜面的倾角θ，用刻度尺测出小球下落的高度H和滑块沿斜面运动的位移x。(2)由实验可求得：滑块沿斜面运动的加速度和重力加速度的比值eq \f(a,g)＝________；滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝________。答案　(1)挡板　(2)eq \f(x,H)　tan θ－eq \f(x,Hcos θ)解析　(1)本实验利用小球与滑块运动时间相等，结合运动学规律和牛顿第二定律进行处理，则保持小球和滑块的位置不变，调整挡板的位置，重复以上操作，直到同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。(2)对滑块有x＝eq \f(1,2)at2，对小球有H＝eq \f(1,2)gt2，得eq \f(a,g)＝eq \f(x,H)，由牛顿第二定律有mgsin θ－μmgcos θ＝ma，得μ＝tan θ－eq \f(a,gcos θ)＝tan θ－eq \f(x,Hcos θ)。M/ kg0.7000.6000.5000.4000.300Ff/N2.482.181.801.501.16