课时跟踪检测（十八）实验：探究加速度与力、质量的关系—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册练习

1、课时跟踪检测（十八）课时跟踪检测（十八）实验：探究加速度与力、质量的关系实验：探究加速度与力、质量的关系1在做在做“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，的实验中，(1)下列仪器需要用到的是下列仪器需要用到的是_；(2)下列说法正确的是下列说法正确的是_；A先释放纸带再接通电源先释放纸带再接通电源B拉小车的细线应尽可能与长木板平行拉小车的细线应尽可能与长木板平行C纸带与小车相连端的点迹较疏纸带与小车相连端的点迹较疏D轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡(3)如图所示是实验时打出的一条纸带，如图所示

2、是实验时打出的一条纸带，A、B、C、D为每隔为每隔 4 个点取的计数点，据此纸带可个点取的计数点，据此纸带可知小车在知小车在 D 点的速度大小为点的速度大小为_m/s(小数点后保留两位小数点后保留两位)。解析解析：(1)本实验通过纸带打点分析求解物体的加速度本实验通过纸带打点分析求解物体的加速度，利用了控制变量法利用了控制变量法，通过改变小车或重通过改变小车或重物的质量，从而研究加速度与质量、合外力之间的关系，所以选择仪器物的质量，从而研究加速度与质量、合外力之间的关系，所以选择仪器 A、D。(2)实验时应先接通打点计时器的电源实验时应先接通打点计时器的电源，后释放小车后释放小车，为了保证细线

3、拉力不被分解为了保证细线拉力不被分解，所以细线要所以细线要尽可能与木板平行尽可能与木板平行，所以选项所以选项 A 错误错误，B 正确正确；小车刚开始运动时速度较小小车刚开始运动时速度较小，所以纸带与小车相连所以纸带与小车相连端的点迹较密，选项端的点迹较密，选项 C 错误；拖着纸带的小车能够匀速下滑说明恰好平衡摩擦力，选项错误；拖着纸带的小车能够匀速下滑说明恰好平衡摩擦力，选项 D 正确。正确。(3)根据根据 vDxCE2t4.1210220.1m/s /s0.2060.206 m/m/s，保留小数点后两位，所以答案为，保留小数点后两位，所以答案为 0.21 m/s。答案：答案：(1)AD(2)

4、BD(3)0.212在在“探究物体的加速度与合外力的关系探究物体的加速度与合外力的关系”的实验中：的实验中：某同学用图某同学用图 1 装置：保持小车装置：保持小车(含车中重物含车中重物)的质量的质量 M 不变，细线下端悬挂槽码的总重力不变，细线下端悬挂槽码的总重力 mg 作作为小车受到的合力为小车受到的合力 F，用打点计时器测出小车运动的加速度，用打点计时器测出小车运动的加速度 a。(1)关于实验操作，下列说法正确的是关于实验操作，下列说法正确的是_。A实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与长木板平行实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与长木板平行B平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂槽

5、码，使小车在细线的拉力作用下能匀速下滑平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂槽码，使小车在细线的拉力作用下能匀速下滑C每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力(2)图图 2 中，出现甲的原因中，出现甲的原因_。图图 2 中，出现丙的原因中，出现丙的原因_。解析解析：(1)实验前应调节滑轮高度实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行使滑轮和小车间的细线与木板平行，故故 A 正确正确；平衡摩擦力平衡摩擦力时时，应不挂槽码应不挂槽码，使小车拖着纸带能在木板上匀速下滑使小车拖着纸带能在木板上匀速下滑，故故 B 错误错误；每次改变小车所受的拉力后都每次改变

6、小车所受的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故不需要重新平衡摩擦力，故 C 错误；故选错误；故选 A。(2)图中甲，当图中甲，当 F0 时，加速度不为零，可知出现甲的原因是平衡摩擦力过度；图中丙，当拉时，加速度不为零，可知出现甲的原因是平衡摩擦力过度；图中丙，当拉力等于一定值时小车才有加速度，则出现丙图的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。力等于一定值时小车才有加速度，则出现丙图的原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。答案：答案：(1)A(2)平衡摩擦力过度平衡摩擦力过度平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力3在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某

7、次实验测得如下数据：当的实验中，某次实验测得如下数据：当 m 一定时，一定时，a与与 F 的关系如表一所示；当的关系如表一所示；当 F 一定时，一定时，a 与与1m的关系如表二所示。的关系如表二所示。表一表一F/N1.002.003.004.00a/(ms2)1.903.955.857.62表二表二1m/kg10.520.670.801.00a/(ms2)1.532.102.493.10(1)在如图所示的相应坐标系中，根据表一、表二所给数据作出图像。在如图所示的相应坐标系中，根据表一、表二所给数据作出图像。(2)由图像可以判定：当由图像可以判定：当 m 一定时，一定时，a 与与 F 的关系成的

8、关系成_；当；当 F 一定时，一定时，a 与与 m 的关系成的关系成_。(3) 在 研 究在 研 究 a 与与 m 的 关 系 时 ， 作 了的 关 系 时 ， 作 了 a1m图 像 ， 而 没 作图 像 ， 而 没 作 am 图 像 ， 这 是 因 为图 像 ， 这 是 因 为_。答案：答案：(1)如图所示如图所示(2)正比正比反比反比(3)am 图像是曲线，难以找出规律；图像是曲线，难以找出规律；a1m图像是直线，容易找出规律图像是直线，容易找出规律4在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”的实验中，利用如图所示的装置。的实验中，利用如图所示的装置。(1)本实验采用的实

9、验方法是本实验采用的实验方法是_。A控制变量法控制变量法B假设法假设法C理想实验法理想实验法(2)下列说法正确的是下列说法正确的是_。A在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小B在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量C在探究加速度在探究加速度 a 与质量与质量 m 的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出 a1m图像图像D当小车的质量远大于槽码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于槽码当小车的质量远大于槽码的总质量时，才能近似认为细线对小车

10、的拉力大小等于槽码的总重力大小的总重力大小(3)某同学测得小车的加速度某同学测得小车的加速度 a 和拉力和拉力 F 的数据如下表所示。的数据如下表所示。(小车质量保持不变小车质量保持不变)F/N0.200.300.400.500.60a/(ms2)0.100.200.280.400.52根据表中的数据在下图坐标系上作出根据表中的数据在下图坐标系上作出 aF 图像。图像。图线不过原点的原因可能是图线不过原点的原因可能是_。解析解析：(1)实验采用了控制变量法实验采用了控制变量法，即先保持物体质量不变即先保持物体质量不变，研究加速度与合力的关系研究加速度与合力的关系，再保持再保持物体受到的合力不变

11、，研究加速度与质量的关系。物体受到的合力不变，研究加速度与质量的关系。(2)探究探究 a 与与 m 的关系时，保持的关系时，保持 F 不变，改变不变，改变 m 的大小；探究的大小；探究 a 与与 F 的关系时，保持的关系时，保持 m 不变不变，改变改变 F 的大小，故选项的大小，故选项 A、B 错误。错误。a1m图像为过原点的直线，作出这个图像容易证明图像为过原点的直线，作出这个图像容易证明 a 与与 m 成反成反比比， 选项选项 C 正确正确。 只有当小车的质量远大于槽码的总质量只有当小车的质量远大于槽码的总质量， 槽码的总重力才约等于小车受到的合力槽码的总重力才约等于小车受到的合力，选项选

12、项 D 正确。正确。(3)作出的作出的 aF 图像如图所示。图像如图所示。由由 aF 图像可知图像可知，当力当力 F0.1 N 时时，小车没有动小车没有动，说明此时小车所受的摩擦力没有完全平衡说明此时小车所受的摩擦力没有完全平衡掉。掉。答案：答案：(1)A(2)CD(3)aF 图像见解析图像见解析未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够5在在“探究加速度与力、质量的关系探究加速度与力、质量的关系”活动中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上活动中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上、下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连下两

13、层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，然后同时停止。(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使_；在实验时在实验时，为减小系统误差为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量应使砝码盘和砝码的总质量_(选填选填“远大于远大于”“”“远小于远小于”或或“等于等于”)小车的质量。小车的质量。(2)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为本实验通过比较两小车的位移来比较小车

14、加速度的大小，能这样比较，是因为_。解析解析：(1)拉小车的细线要与轨道平行拉小车的细线要与轨道平行，只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时只有在砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量时，才能才能认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力。认为砝码盘和砝码的总重力等于细线拉小车的力。(2)对初速度为零的匀加速直线运动对初速度为零的匀加速直线运动，运动时间相同时运动时间相同时，根据根据 x12at2，得得a1a2x1x2，所以能用位移所以能用位移来比较加速度大小。来比较加速度大小。答案：答案：(1)细线与轨道平行细线与轨道平行(或水平或水平)远小于远小于(2)两小车从静止开始做匀加速直线运动，且

15、两小两小车从静止开始做匀加速直线运动，且两小车的运动时间相等车的运动时间相等6(20192020 学年度南京市高一上期末学年度南京市高一上期末)某同学设计了一个探究小车加速度某同学设计了一个探究小车加速度 a 与所受合力与所受合力 F 及及质量质量 M 关系的实验，如图关系的实验，如图(a)所示所示(交流电的频率为交流电的频率为 50 Hz)。(1)图图(b)为某次实验得到的纸带为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车在根据纸带可求出小车在 P 点速度为点速度为_ m/s /s，小车的加速小车的加速度大小为度大小为_m/_m/s2。(结果均保留结果均保留 3 位有效数字位有效数字)(2)实验中

16、把砝码和砝码盘的重力实验中把砝码和砝码盘的重力 mg 作为拉力作为拉力 F，改变其重力重复实验四次，列表记录四组数，改变其重力重复实验四次，列表记录四组数据。据。a/(ms2)2.012.984.025.02F/N1.002.003.004.00在坐标纸上作出小车加速度在坐标纸上作出小车加速度 a 和拉力和拉力 F 的关系图线：的关系图线：从所得图线分析该实验中木板倾角从所得图线分析该实验中木板倾角_；(选填选填“合适合适”“”“偏大偏大”或或“偏小偏小”)如图如图(c)， 在砝码盘的上方安装了力传感器测出拉力在砝码盘的上方安装了力传感器测出拉力 F， 是否需要满足是否需要满足 mM 这样的条

17、件？答这样的条件？答：_(选填选填“是是”或或“否否”)。解析解析：(1)根据匀变速直线运动的推论可知根据匀变速直线运动的推论可知，一段过程中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均一段过程中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均速度，所以速度，所以 P 点速度为纸带上第四段位移的平均速度，点速度为纸带上第四段位移的平均速度，vPx4T7.721024102m/s /s1.931.93 m/m/s。各段相邻位移的差值均为各段相邻位移的差值均为 0.51 cm，所以加速度为，所以加速度为 axT20.51102 4102 2m/s /s2 23.193.19 m/m/s2。(2)根据表格数据作图，略根据表

18、格数据作图，略由图线可知纵截距大于由图线可知纵截距大于 0，表明当拉力为，表明当拉力为 0 N 时，小车就有加速度，说明木板倾角偏大。时，小车就有加速度，说明木板倾角偏大。小车所受拉力可由力传感器直接读出，不需用砝码和砝码盘的重力来近似代替，所以不需要小车所受拉力可由力传感器直接读出，不需用砝码和砝码盘的重力来近似代替，所以不需要对砝码和砝码盘的重力提要求。对砝码和砝码盘的重力提要求。答案：答案：(1)1.933.19(2)作图略作图略偏大偏大否否7为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验，其中为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验，其中 G1、G2为两个为两个光电门光电门，它们与数字计时器相连它们与数字计时器相连，当滑块通过当滑块通过 G1、G2光电门时光电门时，光束被遮挡的时间光束被遮挡的时间t1、t2都可以都可以被测量并记录。滑块连同上面固定的挡光片的总质量为被测量并记录。滑块连同上面固定的挡光片的总质量为 M，挡光片宽度为，挡光片宽度为 D，光电门间距离为，光电门间距离为 x，牵引槽码的质量为牵引槽码的质量为 m。回答下列问题。回答下列问题。(1)实验开始前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实验开始前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