（2021新人教版）高中物理必修第一册第四章　2.实验：探究加速度与力、质量的关系（课时同步练习）含解析.docx

1、1 2.实验:探究加速度与力、质量的关系 课后训练巩固提升 双基巩固学考突破 1.利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系,下列说法正确的是() A.保持小车所受拉力不变,只改变小车的质量,就可以探究加速度与力、质量的关系 B.保持小车质量不变,只改变小车的拉力,就可以探究加速度与力、质量的关系 C.先保持小车所受拉力不变,研究加速度与力的关系;再保持小车质量不变,研究加速度 与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系 D.先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系;再保持小车受力不变,研究加速度与质 量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系 答案:D 2.(多选)下图是某同学探究加速

2、度与力、质量的关系时已接通电源正要释放小车时的情 况,对该同学操作的评价,下列说法正确的是() A.应使用约为 8 V的交变电源 B.打点计时器应固定于长木板没有滑轮的一端,且小车紧靠打点计时器停放 C.应调节滑轮的高度使细线与长木板平行 2 D.应调节长木板的倾角以平衡摩擦力 答案:BCD 解析:打点计时器的工作电源是交变电源,若为电磁打点计时器,则应使用约为 8 V 的交 变电源,若为电火花计时器,则应使用 220 V的交变电源,题中未说明打点计时器的种类, 故选项 A错误;打点计时器应固定在长木板没有滑轮的一端,且小车应紧靠打点计时器 停放,这样可充分利用纸带,打上更多的点以便采集更多的

3、数据,选项 B 正确;滑轮位置偏 低,应通过调节滑轮的高度以确保细线与长木板平行,从而保证小车所受的合外力等于细 线的拉力,选项 C 正确;应将长木板没有滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力,选项 D 正确。 3.(多选)某实验小组的同学用如图所示的装置探究加速度与力和质量的关系,为了使小 车受到的合外力的大小等于钩码总重力的大小,则() A.应将图示装置中的长木板的右端垫起适当的高度,以平衡摩擦力 B.平衡摩擦力时,图示装置中的钩码不需要取下 C.每次改变小车(含砝码)的质量时,都要重新平衡摩擦力 D.钩码的质量要远小于小车(含砝码)的质量 答案:AD 解析:实验时应将图示装置中的长木板的右端垫起

4、适当的高度,以平衡摩擦力,故 A 正确; 平衡摩擦力时,应将图示装置中的钩码取下,故 B 错误;根据重力沿木板平面的分力与滑 动摩擦力平衡可知,每次改变小车(含砝码)的质量时,不用重新平衡摩擦力,故 C 错误;当 钩码的总质量 m远小于小车(含砝码)的质量 m车时,可以认为小车受到的拉力等于钩码 的总重力,故 D正确。 4.(多选)某同学根据实验数据画出的图像如图所示,下列说法正确的是() 3 A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 答案:AD

5、 解析:a-F 图像纵轴有截距说明力 F为零时加速度不为零,此时倾角过大,A正确;横轴有 截距说明施加力 F不大时加速度仍为零,说明倾角太小,平衡摩擦力不足,C 错误。a- 1 ?图 像纵轴有截距说明倾角太大,平衡摩擦力过大,B 错误;横轴有截距,说明平衡摩擦力不足, 倾角太小,故 D正确。 5.一同学在探究加速度与力、质量的关系的实验中保持拉力不变,得到了物体加速度与 物体质量变化的一组数据(见下表)。 实验 次数 物体质量 m/kg 质量的倒数 1 m/kg -1 加速度 a/(ms-2) 10.205.00.29 20.254.00.25 30.303.30.22 40.352.90.1

6、8 50.402.50.16 (1)请你在如图所示的方格纸中建立合适的坐标,并画出能直观地反映加速度与质量关系 的图像; (2)由图像可知 F一定时,a与 m 成关系。 4 答案:(1)如图所示 (2)反比 解析:(1)由数据猜测 a与 1 ?成正比关系,以 a为纵坐标、 1 ?为横坐标建立坐标系,根据数据 进行描点连线。 (2)由图可知 a- 1 ?图像为过原点的直线,故 F一定时,a 与 1 ?成正比,即 a 与 m成反比。 选考奠基素养提升 1.(2019黑龙江鹤岗期末)在探究加速度与力、质量的关系的实验中,采用如图甲所示的 装置。 (1)本实验应用的实验方法是。 A.控制变量法 5 B

7、.假设法 C.理想实验法 (2)下列说法正确的是。 A.在探究加速度与质量的关系时,应改变小车所受拉力的大小 B.在探究加速度与外力的关系时,应改变小车的质量 C.在探究加速度 a 与质量 m的关系时,作出 a- 1 ?图像容易更直观地判断出二者间的关系 D.无论在什么条件下,细线对小车的拉力大小总等于砝码盘和砝码的总重力大小 (3)在探究加速度与力的关系时,若取车的质量 m车=0.5 kg,改变砝码质量 m的值,进行多 次实验,以下 m的取值最不合适的一个是。 A.m1=4 gB.m2=10 g C.m3=40 gD.m4=500 g (4)在平衡小车与长木板之间摩擦力的过程中,打出了一条纸

8、带,如图乙所示。打点计时 器打点的时间间隔为 0.02 s。从比较清晰的点起,每 5个点取一个计数点,量出相邻计数 点之间的距离,根据图中给出的数据求出该小车的加速度 a=m/s2(结果保留两 位有效数字)。 (5)下图为某同学在探究加速度 a 与力 F的关系时,根据测量数据作出的 a-F图像,说明实 验存在的问题是。 答案:(1) A (2)C (3)D (4) 0.16 6 (5)平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力 解析:(1)该实验是探究加速度与力、质量的关系,研究三者关系必须先使某一个量不变, 研究另两个量之间的关系,即运用控制变量法,故选 A。 (2)在探究加速度与质量的关系时,应保持小车

9、所受拉力的大小不变,改变小车的质量,A 错误;在探究加速度与外力的关系时,应保持小车的质量不变,改变小车所受拉力的大 小,B 错误;在探究加速度 a 与质量 m的关系时,作出的 a- 1 ?图像是直线,容易更直观地判 断出二者间的关系,C 正确;当不满足 mm车的条件时,细线对小车的拉力大小就不能近 似等于砝码盘和砝码的总重力大小,D错误。 (3)实验时要求小车质量 m车要远远大于砝码盘和砝码的质量 m,D中 m车与 m 相等,所以 D最不合适。 (4)根据x=aT2得,a=? ?2= (3.83-3.52)10-2 20.12 m/s20.16 m/s2。 (5)图中图像与横轴的截距大于 0

10、,说明在拉力大于 0时,加速度等于 0,说明物体所受拉力 之外的其他力的合力大于 0,即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 2.(2019福建期末)某同学做加速度与物体质量关系的实验,所用装置图如图所示。实验 中他保持砝码盘和盘中砝码的总质量 m一定,保证小车质量远大于 m。 (1)在该实验中,打点计时器所用交变电源的频率为 50 Hz。某次实验中得到的一条纸带 如下图所示,从比较清晰的某点起,取五个计数点,分别标明 0、1、2、3、4。量得 s1=5.25 cm,s2=6.10 cm,s3=6.95 cm,s4=7.85 cm,则打点“3”时小车的瞬时速度大小为 m/s,用逐差法求得小车的加速

11、度大小为m/s2。(结果均保留三位有效数字) (2)以下是其部分操作步骤,其中正确的是(多选)。 7 A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B.释放小车时,小车的位置应靠近打点计时器 C.实验时,先接通打点计时器的电源,再放开小车 D.用天平测出 m以及小车质量 m车,小车运动的加速度可直接用公式 a=?R ?车求出 (3)改变小车的质量 m车,测出多组数据,根据数据作出加速度的倒数1 ?与小车质量 m 车关系 的1 ?-m 车图像如图所示。图像的延长线没有过原点的原因是 。 答案:(1)0.7400.863 (2)BC (3)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角不够

12、 解析:(1)由于每相邻两个计数点间还有 4个点,所以相邻的计数点间的时间间隔 T=0.1 s, 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上 3 点时小车的瞬时速度大小 v3=?3+?4 2? ? 0.069 5+0.078 5 20.1 m/s=0.740 m/s。 根据匀变速直线运动的推论公式x=aT2可以求出加速度的大小,即小车运动的加速度 a=?24-?02 4?2 =(0.078 5+0.069 5)-(0.061 0+0.052 5) 4(0.1)2 m/s2 =0.863 m/s2。 8 (2)平衡摩擦力时,不挂砝码盘及盘中的砝码,只让小车拖着纸带在木板上匀速运动,选项 A错误;释放小车时,小车的位置应靠近打点计时器,以充分利用纸带,选项 B 正确;实验时, 先接通打点计时器的电源,再放开小车,选项 C 正确;小车的加速度是通过纸带上的点迹 来求解的,选项 D错误。 (3)实验中若不平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足,则对某一质量的小车来说,拉力一定,则 加速度就会偏小,1 ?就会偏大,对应的点的位置就会偏上,出现图像所示的情况;故图像的延 长线没有过原点的原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角不够。