2020届高考物理一轮复习 第3章 10 实验三 加速度与物体质量、物体受力的关系随堂检测巩固落实 4页

‎10 实验三 加速度与物体质量、物体受力的关系 ‎1.‎ ‎(2018·扬州高三考试)如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.‎ ‎(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．‎ ‎①a－F图象斜率的物理意义是____________________．‎ ‎②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？‎ 答：________(选填“合理”或“不合理”)；‎ ‎③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？‎ 答：________(选填“是”或“否”)；理由是___________________________________．‎ ‎(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以________的倒数为横轴．‎ 解析：(1)①将车内的沙子转移到桶中，就保证了M＋m不变，即系统的总质量不变，研究对象是整个系统，a＝＝，可见a－F图象斜率的物理意义是，即系统的总质量倒数(小车、盒子及盒内沙子、悬挂的桶以及桶内沙子质量之和的倒数)；②把沙桶的总重力，当作合外力F是合理的；③因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg，所以不需要满足悬挂的沙桶总质量一定要远远小于小车(包括盛沙的盒及盒内的沙子)的总质量．‎ ‎(2)向小车内添加或去掉部分沙子，是改变系统的总质量M＋m，而系统的合外力仍等于所悬挂沙桶的重力mg，保证了合外力不变．所以用图象法处理数据时，以加速度a为纵轴，应该以M＋m倒数为横轴，即小车质量、盒子及盒内沙子与悬挂的沙桶(包括桶与桶内的沙)质量之和．‎ 4‎ 答案：(1)①　②合理　③否　因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg　(2)M＋m ‎2．某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：‎ ‎(1)通过实验得到如图乙所示的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的夹角__________(选填“偏大”或“偏小”)．‎ ‎(2)该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________砝码和盘的总重力(填“大于”“小于”或“等于”)，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足__________的条件．‎ ‎(3)该同学得到如图丙所示的纸带．已知打点计时器电源频率为50 Hz.A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．Δx＝xDG－xAD＝________ cm.由此可算出小车的加速度a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)‎ 解析：(1)根据所给的a－F图象可知，当F＝0时，小车已经有了加速度a0，所以肯定是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的夹角偏大造成的．‎ ‎(2)根据牛顿第二定律，对小车F＝Ma，对砝码和盘mg－F＝ma，解得F＝