1、二十一 实验：探究加速度与力、质量的关系(25分钟 50分)1(8 分)如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，若 1、2 两个相同的小车所受拉力分别为 F1、F2，车中所放砝码的质量分别为 m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为 x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有()A.当 m1m2、F12F2 时，x12x2B当 m1m2、F12F2 时，x22x1C当 F1F2、m12m2 时，x12x2D当 F1F2、m12m2 时，x22x1【解析】选 A。题中 m1 和 m2 是车中砝码的质量，决不能认为是小车的质量。本题中只说明了两小车是相同的，并未告诉小车的质量
2、是多少。当 m1m2 时，两车加砝码质量仍相等，若 F12F2，则 a12a2，由 x12 at2 得 x12x2，故 A 项对，B 项错；若 m12m2 时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不清楚。故无法断定两车的位移关系，C、D 错。2(12 分)甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图(甲)、(乙)、(丙)所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为 M，重物的质量为 m，试回答下列问题：(1)甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是_。A甲、丙 B甲、乙 C甲、乙、
3、丙(2)实验时，必须满足“M 远大于 m”的实验小组是_。(3)实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的 a-F 图线如图(丁)中 A，B，C 所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是_，_，_。【解析】(1)(甲)、(乙)、(丙)三个图小车与长木板之间都有摩擦力，为保证小车受到的拉力就是所受的合力，所以都需要平衡摩擦力，故 C 正确。(2)(乙)、(丙)两图细线上的力由弹簧测力计和力传感器直接读出，不需要用重物的重力代替，所以不需满足 Mm；(甲)图用重物的重力代替细线的拉力，必须满足 Mm。(3)(甲)图用重物的重力代替细线的拉力，需满足 Mm，随着 m 的增大，不满足 M
4、m 时，图像出现弯曲，所以甲组对应的是 C；(乙)图中拉力等于重物和传感器的重力之和，(丙)图中拉力等于重物的重力，则 m 乙m 丙，所以拉力相等时，加速度 a 乙a 丙，从而判断乙组对应 A，丙组对应 B。答案：(1)C(2)甲(3)C A B3(14 分)某实验小组利用拉力传感器和打点计时器“探究加速度与力的关系”。他们将拉力传感器固定在小车上记录小车静止时受到拉力的大小，下面按照甲图进行实验，t0 时，小车处于甲图所示的位置。(1)该同学按甲图完成实验，请指出至少一处错误：_。(2)图乙是实验中获得的一条纸带的某部分，选取 A、B、C、D、E 计数点(每两个计数点间还有 4 个点未画出)
5、，AC 间的距离为_cm。(3)若打点 计时 器使 用的 交流 电频率 为 50 Hz，则小 车的 加速 度大小 为_m/s2。(结果保留两位有效数字)【解析】(1)该实验的错误之处：打点计时器的电源接了直流电；小车释放时离打点计时器太远；实验前未平衡摩擦阻力。(2)AC 间的距离为 3.10 cm。(3)根据 xaT2，运用逐差法得：axCExAC4T2（10.103.103.10）10240.01 m/s20.98 m/s2。答案：(1)打点计时器的电源接了直流电；小车释放时离打点计时器太远；实验前未平衡摩擦阻力(2)3.10(3)0.984(16 分)(2021丽水高一检测)某实验小组利
6、用图甲装置进行相关的力学实验。(1)将一条纸带穿过打点计时器，该小组同学发现纸带有图乙两种穿法，你认为_边的穿法正确(选填“左”或“右”)。(2)利用该装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验，得到如图丙所示的纸带，已知打点计时器所用交流电的频率为 50Hz，每两个计数点之间还有四个点未标出，sAB4.22 cm，sBC4.65 cm，sCD5.08 cm，sDE5.49 cm，sEF5.91 cm，sFG6.34 cm，则小车在 B 的速度为_m/s，加速度为_m/s2。(结果保留两位有效数字)(3)如图所示，用该装置进行“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验时，通过改变重物的质
7、量来改变小车的合外力，则该小组同学实验前_(选填“需要”或“不需要”)垫高轨道以平衡小车的摩擦力；重物质量 m 和小车质量 M 之间_(选填“需要”或“不需要”)满足 m 远小于 M。【解析】(1)电火花打点计时器纸带应放在墨粉盘下面，由题图乙所示可知左边的穿法是正确的。(2)所用交流电的频率为 50 Hz，打点计时器打点时间间隔是 0.02 s，每两个计数点之间还有四个点未标出，相邻计数点间的时间间隔 t0.025 s0.1 s，小车在 B 的速度近似等于小车在 AC 间的平均速度，则vBsABsBC2t（4.224.65）10220.1 m/s0.44 m/s；由匀变速直线运动的推论 xat2 可知，小车的加速度 asDEsABsEFsBCsFGsCD9t2（5.494.225.914.656.345.08）10290.12 m/s20.42 m/s2；(3)“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验时，为使小车受到的合力等于细线的拉力，该小组同学实验前需要垫高轨道以平衡小车的摩擦力；当重物质量远小于小车质量时，可以近似认为小车所受拉力等于重物的重力，即重物质量 m 和小车质量 M之间需要满足 m 远小于 M。答案：(1)左(2)0.44 0.42(3)需要 需要