第三章實驗四知識鞏固練習(xí)1．(2021年德州檢測)如圖所示為“探究加速度與物體受力和質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置圖．圖中A為小車，B為裝有砝碼的托盤，C為一端帶有定滑輪的長木板，小車通過紙帶與電火花計時器相連，計時器接50Hz交流電．小車的質(zhì)量為m1，托盤(及砝碼)的質(zhì)量為m2.(1)下列說法中正確的是________．A．每次改變小車質(zhì)量時，應(yīng)重新平衡摩擦力B．實驗時應(yīng)先釋放小車后接通電源C．本實驗m2應(yīng)遠大于m1D．在用圖像探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)作a－eq\f(1,m1)圖像(2)實驗時，某同學(xué)因疏忽遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他測量得到的a－F圖像如圖所示，可能是圖中的圖線________．(填“甲”“乙”或“丙”)【答案】(1)D(2)丙【解析】(1)平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有f＝mgsinθ＝μmgcosθ，m約掉了，故不需要重新平衡摩擦力，A錯誤；實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯誤；讓小車的質(zhì)量m1遠大于托盤(及砝碼)的質(zhì)量m2，因為繩子的拉力F＝m1a＝eq\f(m1,m1＋m2)m2g，故應(yīng)該是m2?m1，故C錯誤；F＝m1a，所以a＝eq\f(1,m1)F，當F一定時，a與eq\f(1,m1)成正比，故D正確．(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當有拉力時物體不動的情況．故圖線為丙．2．(2021年長春質(zhì)檢)如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)，以此獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車和砝碼的質(zhì)量對應(yīng)關(guān)系圖．鉤碼的質(zhì)量為m1，小車和砝碼的總質(zhì)量為m2，重力加速度為g.(1)下列說法正確的是______．A．每次在小車上加減砝碼時，應(yīng)重新平衡摩擦力B．實驗時若用打點計時器應(yīng)先釋放小車后接通電源C．本實驗m2應(yīng)遠小于m1D．在用圖像探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)作a－eq\f(1,m2)圖像(2)實驗時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，測得F＝m1g，作出a－F圖像，他可能作出圖2中____(填“甲”“乙”或“丙”)圖線．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是______．A．小車與軌道之間存在摩擦B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C．鉤碼的總質(zhì)量太大D．所用小車的質(zhì)量太大(3)實驗時，某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，若軌道水平，他測量得到的eq\f(1,m2)－a圖像為圖3.設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________.【答案】(1)D(2)丙C(3)eq\f(b,gk)【解析】(1)平衡摩擦力，假設(shè)木板傾角為θ，則有f＝mgsinθ＝μmgcosθ，約去了m，每次在小車上加減砝碼時，不需要重新平衡摩擦力，故A錯誤．實驗時應(yīng)先接通電源后釋放小車，故B錯誤．讓小車的質(zhì)量m2遠大于鉤碼的質(zhì)量m1，因為實際上繩子的拉力F＝m2a＝eq\f(m1g,1＋\f(m1,m2))，故應(yīng)該是m1?m2，故C錯誤．由牛頓第二定律F＝ma，所以a＝eq\f(F,m)，在用圖像探究小車的加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，通常作a－eq\f(1,m2)圖像，故D正確．(2)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，就會出現(xiàn)當有拉力時物體不動的情況，故可能作出圖2中的丙圖線．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是鉤碼的總質(zhì)量太大，沒有遠小于小車和砝碼的質(zhì)量，故選C．(3)根據(jù)牛頓第二定律可知m1g－μm2g＝m2a，變形eq\f(1,m2)＝eq\f(μ,m1)＋eq\f(1,m1g)a，結(jié)合eq\f(1,m2)－a圖像可得，斜率k＝eq\f(1,m1g)，截距b＝eq\f(μ,m1)，所以小車與木板間的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(b,gk).綜合提升練習(xí)3．為了測量滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)μ，某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置，交流電的頻率為f，重力加速度為g，細繩質(zhì)量忽略不計．甲(1)在該實驗中，下列哪些操作是實驗中必不可少的__________．A．墊高長木板右端，以平衡摩擦力B．用天平測出滑塊與滑輪1的總質(zhì)量MC．保證鉤碼總質(zhì)量m遠小于滑塊與滑輪1的總質(zhì)量MD．記錄滑塊滑動時彈簧測力計的示數(shù)F(2)該實驗小組在某次實驗中得到了如圖乙所示的一條紙帶，請根據(jù)紙帶上測量的所有數(shù)據(jù)和題干給出的相關(guān)數(shù)據(jù)推算出滑塊加速度的大小為________(用題目給定的字母表示)．乙(3)若該實驗小組改變鉤碼的總質(zhì)量m做了多次實驗，記錄了每次實驗彈簧測力計的示數(shù)F并計算出該示數(shù)下滑塊加速度a，發(fā)現(xiàn)a－F圖像是一條如圖丙所示的直線，直線與縱軸的交點為(0，－a0)，則滑塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)可表示為__________(用題目給定的字母表示)；由于其他摩擦的影響，該動摩擦因數(shù)的測量值比真實值__________(填“偏大”或“偏小”)．丙【答案】(1)D(2)eq\f([s3＋s4－s1＋s2]f2,6)(3)eq\f(a0,g)偏大【解析】(1)該實驗中不需要墊高長木板右端平衡摩擦力，A錯誤；對滑塊與滑輪1分析可知2F－μMg＝Ma，可得a＝eq\f(2,M)F－μg，若作出a－F圖像，可由截距求解動摩擦因數(shù)，則也沒必要用天平測出滑塊與滑輪1的總質(zhì)量M，B錯誤；因由彈簧測力計測量拉力，則不需要保證鉤碼總質(zhì)量m遠小于滑塊與滑輪1的總質(zhì)量M，C錯誤；由B的分析可知，必須要記錄滑塊滑動時彈簧測力計的示數(shù)F，D正確．(2)根據(jù)Δx＝aT2可得s3－s1＝3a1T2，s4－s2＝3a2T2，則加速度a＝eq\f(1,2)(a1＋a2)＝eq\f(s3＋s4－s1＋s2,6T2)＝eq\f([s3＋s4－s1＋s2]f2,6).(3)根據(jù)(1)的B分析可知a＝eq\f(2,M)F－μg，則結(jié)合圖像可知μg＝a0，即μ＝eq\f(a0,g)，由于其他摩擦的影響，該動摩擦因數(shù)的測量值比真實值偏大．4．如圖甲所示，一端帶有定滑輪的長木板上固定有A、B兩個光電門，與之相連的計時器可以顯示帶有遮光片的小車在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力．不計空氣阻力及一切摩擦．甲(1)在探究“合外力一定時，加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時，要使測力計的示數(shù)等于小車所受合外力，操作時必須滿足________________；要使小車所受合外力一定，操作時必須滿足________________________．實驗時，先測出小車質(zhì)量m，再讓小車從靠近光電門B處由靜止開始運動，讀出小車在兩光電門之間的運動時間t.改變小車質(zhì)量m，測得多組m、t的值，建立坐標系描點作出圖線．下列能直觀得出“合外力一定時，加速度與質(zhì)量成反比”的圖像是________．(2)如圖乙所示，抬高長木板的左端，使小車從靠近光電門B處由靜止開始運動，讀出測力計的示數(shù)F和小車在兩光電門之間的運動時間t，改變木板傾角，測得多組數(shù)據(jù)，得到的F－eq\f(1,t2)的圖像如圖丙所示．乙丙實驗中測得兩光電門的距離L＝0.80m，砂和砂桶的總質(zhì)量m1＝0.34kg，重力加速度g取9.8m/s2，則圖線的斜率為________(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；若小車與長木板間的摩擦不能忽略，測得的圖線斜率將________(填“變大”“變小”或“不變”)．【答案】(1)小車與滑輪間的細繩與長木板平行沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量C(2)0.54kg·m或0.54N·s2不變5．(2020年浙江卷)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，圖甲是教材中的實驗方案；圖乙是拓展方案，其實驗操作步驟如下： 甲 乙①掛上托盤和砝碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；②取下托盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；③改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到a－F的關(guān)系．(1)實驗獲得如圖所示的