知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1．某实验小组成员要做探究加速度与合外力、质量关系实验．

（1）实验前要平衡摩擦力，关于平衡摩擦力，下列说法正确的是    ．
A．平衡摩擦力的方法就是，通过改变悬挂钩码的质量，使小车能匀速滑动
B．平衡摩擦力的目的，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
C．平衡摩擦力时，若小车能从垫斜的木板上静止开始下滑，则表明摩擦力与重力沿斜面方向的分力平衡
D．若改变小车的质量，则需要重新平衡摩擦力
（2）实验中打点计时器使用的电源频率为50Hz，如图1为实验中打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为依次选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出，从纸带上测出x₁=4.20cm，x₂=5.52cm，x₃=9.42cm，x₄=10.70cm，则木块加速度的大小a=    m/s²（保留两位有效数字）．
（3）小组成员中甲、乙两同学先后在同一实验装置中做研究加速度与合外力关系实验，根据各自测得的数据在同一坐标纸上作出a-F图象如图2所示，根据图象可知，这两个同学实验操作时，都没有    ，若甲、乙两同学所用小车的质量分别为m_甲、m_乙，由图可知，m_甲    m_乙，（选填“大于”“小于”或“等于”）

难度：中等

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2．（2016•乐东县模拟）（1）某学习小组用如图所示的气垫导轨装置来探究“加速度与力、质量的关系”．由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，用游标卡尺可以测出遮光板的宽度为d，遮光板依次通过两个光电门的时间分别为△t₁、△t₂，则滑块的加速度可以表示为a= （用题中所给物理量表示）．
（2）该学习小组认为还可以用上述实验装置来验证“机械能守恒定律”．与前面的实验比较来看，两个实验中都必须完成的实验操作是．
A．垫高气垫导轨远离定滑轮的一端，以平衡摩擦力
B．保证沙和沙桶的质量远远小于滑块的质量
C．测出滑块的质量以及沙和沙桶的质量．

难度：中等

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3．某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系，设计实验装置如图1．长直平板一端放在水平桌面上，另一端架在一物块上．在平板上标出A、B两点，B点处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间，
实验步骤如下：

①用游标卡尺测测最滑块的挡光长度d，用天平测量滑块的质量m；
②用直尺测量A、B之间的距离s，A点到水平桌面的垂直距离h₁，B点到水平桌面的垂直距离h₂；
③将滑块从A点静止释放．由光电计时器读出滑块的挡光时间t；
④重复步骤 ③数次，井求挡光时间的平均值
.
t

⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值cosα；
⑥多次改变斜面的倾角，重复实验步骤②③④⑤做出f-cosα关系曲线．
（1）用测量的物理量完成下列各式（重力加速度为g）
①斜面倾角的余弦cosα=    ；
②滑块通过光电门时的速度v=    ；
③滑块运动时的加速度a=    ；
④滑块运动时所受到的摩擦阻力f=    ；
（2）测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图2所示，读得d=    ．

难度：中等

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4．如图甲所示，两个相同装置：两辆相同的小车并排放在两相同的直轨道上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘．盘里可以分别放不同质量的砂子，小车后端连着纸带，纸带分别穿过固定在轨道上的打点计时器，两个打点计时器并联接在同一接线板上．实验时先接通接线板的电源使两打点计时器同时开始打点，然后同时释放两辆小车，当其中有一辆小车快接近导轨末端时，断开接线板的电源，两打点计时器同时停止工作．
如图乙所示为某次实验得到的两条纸带，纸带上的0、1、2、3、4、5、6为所选取的测量点（相邻两点间还有四个打点未画出），两相邻测量点间的距离如图所示，单位为cm．打点计时器所用电源的频率为50Hz．

（1）求出①号纸带测量点5的速度v₅=    m/s；①号纸带对应的加速度值为     m/s²．（结果保留两位有效数字）
（2）利用此装置，正确平衡摩擦力后，研究质量一定时，加速度与力的关系，是否必须求出两辆小车运动加速度的确切值？     （选填“是”或“否”）；请说明理由：    ．
（3）利用此图的其中一个装置，还可以探究做功与物体速度变化的关系．若用M表示小车及车上砝码的总质量，m表示砂子及盘的总质量，对于改变外力对小车做的功，下列说法正确的是
A．通过改变小车运动的距离来改变外力做功时，必须平衡摩擦，必须满足M远大于m
B．通过改变小车运动的距离来改变外力做功时，不需要平衡摩擦，也不需要满足M远大于m
C．通过改变小盘里砂子的质量来改变外力做功时，必须平衡摩擦，必须满足M远大于m
D．通过改变小车上砝码的质量来改变外力做功时，只需平衡摩擦不需要满足M远大于m
（4）若在①号纸带上标注纸带随小车运动的加速度方向，应该是     （填“O→E”，或“E→O”）

难度：中等

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5．（2016•玉林模拟）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，教材中提供了参考案例一：如图所示，两个小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码．两个小车后端各系一条细线，用一个黑板擦把两条细线同时按在桌子上，使小车静止，抬起黑板擦，两小车同时开始运动，按下黑板擦，两小车同时停下来．用刻度尺测出两小车通过的位移之比就等于它们的加速度之比．
（1）上述实验中，作用在小车上的力是通过测量小盘和砝码的重力mg得到的，即F=mg，这样处理会有系统误差，为了减小系统误差，小盘和砝码的质量m与小车的质量M应满足的关系是；为了消除这个系统误差，有同学认为只要换一下研究对象，在探究加速度与合力关系时，将小盘中减掉的砝码放到小车上，合力依然是小盘和砝码的重力mg，系统误差就没有了，他的研究对象应该是；
（2）该参考案列采用的物理思想方法是．
A．等效法 B．控制变量法 C．极限法 D．转换法．

难度：中等

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6．如图甲所示的光电门传感器是测定物体通过光电门的时间的仪器．其原理是发射端发出一束很细的红外线到接收端，当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过光电门挡住红外线时，和它连接的数字计时器可记下挡光的时间△t，则可以求出运动物体通过光电门时的瞬时速度大小．

（1）为了减小测量瞬时速度的误差，应选择宽度比较    （选填“宽”或“窄”）的挡光板．
（2）图乙是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置，他将该光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，小车每次都从同一位置A点静止释放．
①如图丙所示，用游标卡尺测出挡光板的宽度d=    mm，实验时将小车从图乙A点静止释放，由数字计时器记下挡光板通过光电门时挡光时间间隔△t=0.02s，则小车通过光电门时的瞬时速度大小为    m/s；（结果保留两位有效数字）
②实验中设小车的质量为m₁，重物的质量为m₂，则在m₁与m₂满足关系式    时可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等；
③测出多组重物的质量m₂和对应挡光板通过光电门的时间△t，并算出小车经过光电门时的速度v，通过描点作出两物理量的线性关系图象，可间接得出小车的加速度与力之间的关系．处理数据时应作出    图象（选填“v²-m₁”或“v²一m₂”）；
④某同学在③中作出的线性关系图象不过坐标原点，如图丁所示（图中的m表示m₁或m₂），其可能的原因是    ．

难度：中等

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7．某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．图（a）为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得．
①图（b）为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出小车的加速度大小为    m/s²．（结果保留二位有效数字）

②在“探究加速度a与质量m的关系”时，保持细砂和小桶质量不变，改变小车质量m，分别记录小车加速度a与其质量m的数据．在分析处理数据时，该组同学产生分歧：甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象．乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数
1
m
的图象．两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象（如图（c）所示）．你认为同学    （填“甲”、“乙”）的方案更合理．请继续帮助该同学作出坐标系中的图象．

③在“探究加速度a与合力F的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中细砂的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图（d），该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
答：    ．

难度：中等

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8．某同学利用图（a）所示实验装置探究小车加速度a与所挂重物的质量m的关系图．实验中小车的质量为200g，在小盘中不断增加砝码的质量，并记录砝码和小盘的总质量为m，描点得到了如图（b）的一系列点．回答下列问题：
（1）根据该同学描的点，可以看出小车的加速度a与所挂重物的质量m成    （填“线性”或“非线性”）关系，所以应该用    （填“直线”或“平滑曲线”）拟合．

（2）由图（b）可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是    ．
（3）若利用本实验装置来证明“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与合外力成正比”的结论，并直接以所挂砝码和小盘的总重力mg作为小车受到的合外力，在实验过程中需要采取的措施有
A．取下细绳和小盘，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动
B．系着细绳和空的小盘，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动
C．在增加小盘中砝码的同时在小车上增加砝码，使所挂重物的总质量始终远小于小车的总质量
D．本实验中，小盘和其中砝码的总质量应适当小些，如不超过40g．

难度：中等

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9．某同学利用打点器测量滑块的质量，实验装置如图甲所示，将长木板有定滑轮的一端垫起，将打点计时器安装在长木板上靠近滑块处，滑块与穿过打点计时器的纸带相连，细绳通过夹子与纸带连接并跨过定滑轮，细绳下端连接钩码，调整木板倾角，使滑块沿木板向下做匀速直线运动，已知此时钩码的质量为m₀，接下来仅将钩码m₀撤去，保持整个装置不变，释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，此时打点计时器打出的纸带如图乙所示（已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，A、B、C、D、E是所纸带上选出的计数点）求解下列问题：

（1）打点计时器在打D点时滑块的速度v₀=    m/s．（结果保留三位有效数字）
（2）撤去钩码m0后滑块下滑的加速度a=    m/s²（结果保留三位有效数字）．
（3）滑块质量的表达式为M=    （用字母a、m₀、g等物理量表示）．

难度：中等

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10．一同学在探究加速度与合外力和质量的关系时，利用了如图的实验装置完成了实验探究，回答下列问题：

（1）如图保持长木板水平，下列操作必须的是
A．通过改变砂桶的质量来改变牵引力
B．本实验中不必要满足砂桶的质量远远小于小车的质量
C．如果在小车与细绳之间加一拉力传感器，则仍需测出砂桶的总质量
D．实验时应先释放小车再接通电源
（2）为了减小实验误差，也可以将长木板的右端适当垫高以平衡摩擦力，则下列叙述正确的是
A．平衡摩擦力时，取下砂桶和纸带，改变斜面的倾角使小车在长木板上匀速下滑
B．平衡摩擦力的目的是为了使细绳的拉力与摩擦力相等
C．平衡摩擦力后小车的合外力即为细绳的拉力
D．实际平衡摩擦力时必要将长木板的一端垫高，只要通过砂桶牵引小车匀速运动即可
（3）如果某次操作得到的纸带如图，其中0、1、2、3等各点为计数点，打点计时器的打点周期为T=0.02s，则小车的加速度大小应为    ；（结果保留两位小数）
（4）该同学（1）和（2）两个条件下分别探究了加速度与合外力的关系，并将多次操作所得的实验数据描绘在了如图的坐标系，则图象    （填“A”或“B”）应为平衡摩擦力后的加速度与合外力的关系图线，由图象可得小车的总质量应为    kg．

难度：中等

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