【培优练习】《实验：探究加速度与力、质量的关系》（物理人教必修1）.docx

探究加速度与力、质量的关系培优练习马鞍山二中学校 王旭老师一、单选题 1. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置.下列说法中正确的是()A. 垫高长木板一端，调节倾角，直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力B. 在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量C. 在探究加速度a与拉力F的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a1F图象D. 当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小二、多选题 2. 如图(a)所示，木板OA可绕轴O在竖直平面内转动，某研究小组利用此装置探索物块在方向始终平行于木板向上、大小为F=8N的力作用下加速度与倾角的关系.已知物块的质量m=1kg，通过DIS实验，描绘出了如图(b)所示的加速度大小a与倾角的关系图线(90).若物块与木板间的动摩擦因数为0.2，假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力，g取10m/s2.则下列说法中正确的是() A. 由图象可知木板与水平面的夹角处于1和2之间时，物块所受摩擦力一定为零B. 由图象可知木板与水平面的夹角大于2时，物块所受摩擦力一定沿木板向上C. 根据题意可以计算得出物块加速度a0的大小为6m/s2D. 根据题意可以计算当=45时，物块所受摩擦力为f=mgcos45=2N3. 如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验方案之一，通过位移的测量来代替加速度的测量，即a1a2=x1x2.用这种替代成立的操作要求是() A. 实验前必须先平衡摩擦力B. 必须保证两小车的运动时间相等C. 两小车都必须从静止开始做匀加速直线运动D. 小车所受的水平拉力大小可以认为是砝码(包括小盘)的重力大小三、填空题 4. (单选)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，(1)为了研究加速度跟力和质量的关系，应该采用的研究实验方法是_ A.控制变量法B.假设法C.理想实验法D.图象法(2)当作用力一定时，探究加速度与质量关系时，以下做法正确的是_ A.平衡摩擦力时，应将装砝码的托盘用细线通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源D.实验数据处理时应作a-m图象寻找加速度与质量的关系某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，如图(a)为实验装置简图(所用交变电流的频率为50Hz) (1)如图(b)为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为_ m/s2.(保留两位有效数字) (2)若取小车质量M=0.4kg，改变砂和砂桶质量m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_ A、m=5g B、m=15g C、m=40g D、m=400g (3)保持砂和砂桶质量m一定，探究加速度a与小车质量M关系时，分别以加速度a为纵坐标，以_ 为横坐标作图象，能直观地看出二者间的关系(4)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，一位同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线如图(c)所示，该图线不通过原点，其主要原因是_ 答案与解析【答案】1. D2. BC3. BC4. A；B5. 0.51；D；1M；没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够【解析】1. 【分析】平衡小车运动中受到的摩擦力时小车不与托盘和砝码连接，只与纸袋连接；在探究加速度与外力的关系时，应该改变托盘和砝码的质量；a与F的成正比，为了直观判断二者间的关系，应作出a-F图象；当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小。本题主要考查了“探究加速度与力、质量的关系”的实验，注意实验原理，难度不大。【解答】A.平衡小车运动中受到的摩擦力时小车不与托盘和砝码连接，故A错误；B.在探究加速度与外力的关系时，应该改变托盘和砝码的质量，故B错误；C.在探究加速度a与拉力F的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-F图象，故C错误；D.当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小，故D正确。故选D。2. 解：A、根据图象可知，当斜面倾角为1时，摩擦力沿斜面向下，当斜面倾角为2时，摩擦力沿斜面向上，则夹角大于2时，物块所受摩擦力一定沿木板向上；当斜面倾角在1和2之间时，物块处于静止状态，但摩擦力不一定为零，故A错误，B正确；C、当=0时，木板水平放置，物块在水平方向受到拉力F和滑动摩擦力f作用，已知F=8N，滑动摩擦力f=N=mg，所以根据牛顿第二定律物块产生的加速度：a0=F-mgm=8-0.2101=6m/s2，故C正确；D、当=45时，重力沿斜面的分量F1=mgsin45=1022=528N，最大静摩擦力fm=mgcos45=2N，因为8-522N，所以此时物块处于静止状态，受到静摩擦力，则f=8-52N，故D错误故选：BC (1)当摩擦力沿斜面向下且加速度为零时木板倾角为1，当摩擦力沿斜面向上且加速度为零时木板倾角为2，当斜面倾角在1和2之间时，物块处于静止状态；(2)图线与纵坐标交点处的横坐标为0，即木板水平放置，此时对应的加速度为a0，分析此时物块的受力根据牛顿第二定律求出对应的加速度即可；(3)当=45时，先判断物块的运动状态，再分析物块受到的是静摩擦力还是滑动摩擦力即可本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用，要求同学们能根据图象得出有效信息，难度适中3. 解：当两小车都做初速度为0的匀变速直线运动，根据x=12at2 可得物体的加速度a=2xt2，所以a1a2=2x1t12t222x2 根据题意要通过位移的测量来代替加速度的测量，即满足a1a2=x1x2，则要t1=t2，此实验不需要平衡摩擦力，小车所受的水平拉力不等于砝码(包括小盘)的重力，故BC正确，AD错误故选：BC 通过位移的测量来代替加速度的测量原理，是根据初速度为零的匀加速直线运动位移时间公式x=12at2得出的，则要求初速度为零，运动时间要相等根据物体运动遵循的规律推导出实验操作的步骤是我们进行实验设计的基本思路4. 解：(1)该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法，故选A(2)A、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误B、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力.故B正确C、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理.故C错误D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出m以及小车质量M，直接用公式a=mgM求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系.故D错误故答案为：(1)A；(2)B该实验是探究加速度与力、质量的三者关系，研究三者关系必须运用控制变量法教科书上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点一一去搞清楚5. 解：(1)图中相邻计数点之间还有4个点未画出，则相邻两个计算点的时间间隔T=5150s=0.1s 由逐差法x=aT2可得小车的加速度为a=x3+x4-x1-x2(2T)2=(7.21+7.72-6.19-6.70)10-2(20.1)2m/s2=0.51m/s2；(2)根据实验原理可知当砂和砂桶的总质量m要远小于小车的总质量M时，可将砂和砂桶的总重力看作小车的拉力，一般认为大于10倍为远远大于，所以D不合适，故选：D；(3)小车的加速度a与小车质量M的关系图线是曲线，不能确定它们的关系，而加速度a与质量倒数的关系图线是直线，从而可知加速度a与质量M成反比所以在探究加速度a与小车质量M关系时，分别以a为纵坐标、1M为横坐标作图象，这样就能直观地看出其关系；(4)从图(c)中发现直线没过原点，当F0时，a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消了.该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤.所以原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够故答案为：(1)0.51； (2)D；(3)1M； (4)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(1)先求出两个计数点的时间间隔，再利用逐差法求出小车的加速度大小；(2)根据实验原理可知当砂和砂桶的总质量m要远小于小车的总质量M时，可将砂和砂桶