2020届高考物理总复习作业15实验四探究加速度与力、质量的关系（含解析）

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1、作业15　实验四　探究加速度与力、质量的关系一、选择题1．关于“验证牛顿第二定律”实验中验证“作用力一定时，加速度与质量成反比”的实验过程，以下做法中正确的是(　　)A．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C．实验时，先放开小车，再接通电源D．可以利用天平测出砂桶和砂的质量m和小车的质量M，直接用公式a＝求出加速度解析：平衡摩擦力时，使小车的重力沿斜面向下的分力与小车运动所受摩擦力平衡，所以不能将小桶系在小车上，A错误；平衡摩擦力后，小车和板间的动摩擦因数μ

2、＝tanα，与小车的质量无关，所以改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，B正确；实验时，应先接通电源，待打点稳定后，再放开小车，C错误；本实验是探究作用力一定时，加速度与质量成反比，不能直接用公式a＝求加速度，D错误．答案：B二、非选择题2．(2019年汕头质检)如图15－1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图．(1)平衡小车所受阻力的操作：取下________，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图15－2所示，则应________(选填“减小”或“增大”)木板

3、的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹________为止．图15－1图15－2图15－3(2)图15－3为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．解析：(1)平衡小车所受阻力时，需要将砝码取下；题图纸带反映了小车在做加速运动，即垫木垫高了，应减小木板的倾角，直到纸带打出的点迹均匀为止．(2)当小车上的砝码为零时，小车加速度为a0＝，设

4、小车的质量为M，则小车受到的拉力为F＝Ma0＝；图中直线的函数关系式为＝km＋b，根据牛顿第二定律F＝(m＋M)a，可解得：M＝，F＝.答案：(1)砝码　减小　间隔相等(均匀)　(2)　3．如图15－4所示，为某同学安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置，在小车的前端固定一个传感器，和砂桶连接的细线接在传感器上，通过传感器可显示出细线的拉力．在图示状态下开始做实验．图15－4(1)从图上可以看出，该同学在装置和操作中的主要错误是____________________________．(2)若砂和砂桶的质量为m，小车和传感

5、器的总重量为M，做好此实验________(填“需要”或“不需要”)M≫m的条件．解析：不加传感器时将砂和砂桶的重力作为细线的拉力，而接了传感器后细线的拉力可以直接读出．答案：(1)未平衡摩擦力；细线与木板不平行；开始实验时，小车离打点计时器太远　(2)不需要4．(2019年云南十一校调研)如图15－5甲所示，力传感器A与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律，将力传感器固定在水平桌面上，测力端通过轻质细绳与一滑块相连，调节传感器高度使细绳水平，滑块放在较长的小车上，滑块的质量m＝1.5kg，小车的质量为M＝1.65kg

6、.一根轻质细绳跨过光滑的轻质滑轮，其一端连接小车，另一端系一只空砂桶，调节滑轮使桌面上部细绳水平，整个装置处于静止状态．现打开传感器，同时缓慢向砂桶里倒入砂，当小车刚好开始运动时，立即停止倒砂．若力传感器采集的F－t图象如图15－5乙所示，重力加速度取g＝10m/s2，则：图15－5(1)滑块与小车间的动摩擦因数μ＝________；若忽略小车与水平桌面间的摩擦，小车稳定运动时加速度大小a＝________m/s2.(2)若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水平，左端略低一些，由此而引起的动摩擦因数μ的测量结果_____

7、___(填“偏大”或“偏小”)．解析：(1)根据题图乙所示的图象可知，滑块所受的滑动摩擦力为Ff＝3.0N，滑块与小车之间的正压力FN＝mg＝1.5×10N＝15N．由Ff＝μFN，解得μ＝0.2.根据题图乙可知小车所受拉力等于砂桶和砂的重力m′g＝3.5N，砂桶和砂的质量m′＝0.35kg.若忽略小车与水平桌面间的摩擦，对小车和砂桶、砂整体，由牛顿第二定律得m′g－Ff＝(m′＋M)a，解得小车稳定运动时加速度大小a＝0.25m/s2.(2)若实验中传感器测力端与滑块间的细绳不水平，左端略低一些，滑块与小车之间的正压力

8、FN大于重力mg，由此而引起的动摩擦因数μ的测量结果偏大．答案：(1)0.2　0.25　(2)偏大5．(2019年唐山模拟)用图15－6(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律：(1)某同学通过实验得到如下图15－6(b)所示的a－F图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角________(填“偏