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2013高考物理一轮总复习:必修1第三章实验四知能优化演练


1.在利用打点计时器和小车来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时,下列说法中 不正确的是( ) A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上 B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行 C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动 D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接电源再释放小车 解析:选 A.本题考查实验过程中应注意的事项,选项 A 中平衡摩擦力时,不能将砝码盘及 盘内砝码(或小桶)拴在小车上,A 错;选项 B、C、D 符合正确的操作方法,B、C、D 对. 2.(2012· 镇海中学月考)用如图 3-4-9 所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实 验,甲同学根据实验数据画出的小车的加速度 a 和小车所受拉力 F 的图象为图中的直线Ⅰ, 乙同学画出的 a-F 图象为图中的直线Ⅱ.直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大,明显超出 了误差范围,下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,其中可能正确的是( )

图 3-4-9 A.实验前甲同学没有平衡摩擦力 B.甲同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了 C.实验前乙同学没有平衡摩擦力 D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了 答案:BC 3.

图 3-4-10 如图 3-4-10 所示是在探究加速度与力、质量的关系实验中,根据实验数据描绘出的三条 a-F 图线,下列说法中正确的是( ) A.三条倾斜直线所对应绳的拉力相同 B.三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同 C.直线 1 对应的小车和砝码的总质量最大 D.直线 3 对应的小车和砝码的总质量最大 1 解析:选 BD.由 F=ma 得 a= F,斜率越大,质量越小,故 B、D 选项正确. m 4.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在研究加速度 a 与小车的质量 M 的关系 时,由于没有注意始终满足 M?m 的条件,结果得到的图象应是图 3-4-11 中的( )

图 3-4-11 F mg Mmg 解析:选 D.在本实验中,小车的加速度 a= = ,则绳中的张力 F= ,在研究加 M M+m M+m 1 速度跟小车质量 M 的关系时,保持 m 不变,若横轴为 1/(M+m),则 a- 图象应是过 M+m mg 1 原点的直线,当满足 M?m 时,a≈ ,a- 图象还可以满足图象是过原点的直线;当小 M M 车的质量变小,不满足 M?m 时斜率将变小,图象便发生弯曲.故选 D. 5.

图 3-4-12 (2012· 台州模拟)如图 3-4-12 所示,在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中,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 m1=m2、F1=2F2 时,x1=2x2 B.当 m1=m2、F1=2F2 时,x2=2x1 C.当 m1=2m2、F1=F2 时,x1=2x2 D.当 m1=2m2、F1=F2 时,x2=2x1 解析:选 A.题中 m1 和 m2 是车中砝码的质量,绝不能认为是小车的质量.当 m1=m2 时,两 1 车总质量仍相等,因 F1=2F2,则 a1=2a2.由 x= at2 知,A 正确,B 错误;若 m1=2m2,两 2 车总质量关系未知,故 C、D 不能确定. 6.为了探究加速度与力的关系,使用如图 3-4-13 所示的气垫导轨装置进行实验.其中 G1、G2 为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过 G1、G2 光电门时,光束被遮 挡的时间 Δt1、 2 都可以被测量并记录, Δt 滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为 M, 挡光片宽度为 D,光电门间距离为 x,牵引砝码的质量为 m.回答下列问题:

图 3-4-13 (1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下, 如何判断调节是否到位? 答:________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (2)若取 M=0.4 kg, 改变 m 的值, 进行多次实验, 以下 m 的取值不合适的一个是__________. A.m=5 g B.m=15 g C.m=40 g D.m=400 g

(3) 在 此 实 验 中 , 需 要 测 得 每 一 个 牵 引 力 对 应 的 加 速 度 , 求 得 的 加 速 度 的 表 达 式 为 __________.(用 Δt1、Δt2、D、x 表示) 答案:(1)取下牵引砝码,M 放在任意位置都不动;或取下牵引砝码,轻推滑行器 M,数字 计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间 Δt 都相等 ? D ?2-? D ?2 ?Δt2? ?Δt1? (2)D (3)a= 2x 7.(2011· 高考重庆卷)某同学设计了如图 3-4-14 所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻 滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数 μ.滑块和托盘上分 别放有若干砝码,滑块质量为 M,滑块上砝码总质量为 m′,托盘和盘中砝码的总质量为 m.实验中,滑块在水平轨道上从 A 到 B 做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度 g 取 10 m/s2.

图 3-4-14 (1)为测量滑块的加速度 a,须测出它在 A、B 间运动的__________与__________,计算 a 的 运动学公式是__________; (2)根据牛顿运动定律得到 a 与 m 的关系为: ?1+μ?g a= m-μg M+?m′+m? 他想通过多次改变 m,测出相应的 a 值,并利用上式来计算 μ.若要求 a 是 m 的一次函数, 必 须 使 上 式 中 的 __________ 保 持 不 变 , 实 验 中 应 将 从 托 盘 中 取 出 的 砝 码 置 于 ________________________________________________________________________; (3)实验得到 a 与 m 的关系如图 3-4-15 所示, 由此可知 μ=__________(取两位有效数字).

图 3-4-15 1 2x 解析:(1)由 x= at2,得 a= 2 ,可见要测出滑块在 A、B 间的位移 x 和运动时间 t. 2 t ?1+μ?g (2)要使 a= m-μg 是 m 的一次函数,必须使 m+m′保持不变,这就要求实验 M+?m′+m? 中从托盘中取出的砝码置于滑块上. ?1+μ?g ?1+μ?g (3)由 a= m-μg,得 a+μg= m.取 a1=0.23 m/s2,m1=0.064 kg; M+?m′+m? M+?m′+m? a1+μg m1 a2=0.39 m/s2,m1=0.068 kg.则 = ,解得 μ=0.23. a2+μg m2

2x 答案:(1)位移 时间 a= 2 (2)m+m′ 滑块上 t (3)0.23(0.21~0.25)


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