探究加速度与力、质量的关系 同步练习- 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

验证牛顿第二定律的实验1.某同学设计了用光电门传感器“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．(1)如图a所示，在小车上固定宽度为L的挡光片，将两个光电门传感器固定在相距为d的轨道上，释放小车，传感器记录下小车经过光电门的时间分别是Δt1、Δt2，可以测得小车的加速度a＝________(用题中的符号L、d、Δt1、Δt2表示)．(2)在该实验中必须采用________法(填物理方法)，应保持________不变，通过改变钩码的个数来改变小车所受的拉力大小，研究加速度a随拉力F变化的规律．(3)甲、乙两名同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图线如图b所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？_________________________________________________________.2.某同学设计了一个探究保持物体所受的合外力不变，加速度a与物体质量M关系的实验，图1为实验装置简图。设砂和砂桶的总质量为m，改变小车的质量M，研究小车的加速度a和质量M之间的关系。在平衡了摩擦力之后，打点计时器打出的某一条纸带如图2所示，若打点计时器所用的交流电的频率为f，试解答下列问题：（1）该实验中小车所受的合外力F一定（填“大于”、“等于”或“小于”）砂和砂桶的总重力mg。（2）该实验可用图象法处理数据，应作a和（填“M”或“1/M”）的图象进行分析研究。（3）根据图2纸带的数据计算小车的加速度时，为了减少实验误差，一般采用来处理数据。该方法是把所有的实验数据都用上，从而减少实验误差。（4）若实验中测得的加速度大小为a0，结合给定的纸带数据，可算出交流电的频率f=。如图甲所示为用拉力传感器和速度传感器“探究加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到的拉力大小，在长木板上的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率，A、B相距L=48.0cm．

（1）实验主要步骤如下：

①将拉力传感器固定在小车上；

②平衡摩擦力，让小车在没有拉力作用时能做匀速直线运动；

③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；

④接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB

⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．

（2）表中记录了实验测得的几组数据，vB2-vA2是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a=_________（用题中已知的符号表示），请将表中第3次的实验数据填写完整（结果保留三位有效数字）；（3）由实验数据，得出a-F关系图线和理论图线如图乙，对比两图线，造成上述偏差的原因是__________________________．4.如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．

（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=_______

mm．（2）下列实验要求不必要的是

．A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B.应使A位置与光电门间的距离适当大些C.应将气垫导轨调节水平D.应使细线与气垫导轨平行(3)改变钩码的质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出图象．（选填“t2﹣F”“﹣F”或“﹣F”）．5.在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置。小车及车中的砝码的总质量用M表示，盘及盘中砝码的总质量用m表示。（1）当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。（2）某同学打出的一条纸带如图所示，用刻度尺测得记数点1，2，3，4到记数起点0的距离分别为3.15cm，12.40cm，27.7cm，49.05cm，已知打点周期为0.02s，则：=1\*GB3①图中四个数据中有不符合有效数字要求的一组数据应改为_______cm；②物体运动的加速度是_______m/s2；（保留三位有效数字）（3）另两组同学保持小车及车中砝码的总质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图所示，其原因分别是：①左图：____________________________________________________；②右图：_____________________________________________________。6.如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，该装置依靠电子信息系统获得了小车加速度a的信息，由计算机绘制出a与钩码重力的关系图．钩码的质量为m，小车和钩码的质量为M，重力加速度为g．

（1）下列说法正确的是___

A．每次在小车上加减钩码时，应重新平衡摩擦力

B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源

C．本实验m应远小于M

D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a-1m图象

(2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他作出的a-F图可能是图2中___（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是___

A．小车与轨道之间存在摩擦

B．导轨保持了水平状态

C．钩码的总质量太大

D．所用小车的质量太大

7.某同学用图示的装置来验证加速度和质量成反比，在自制的双层架子上固定平板玻璃，架子放在水平桌面上，连接小车的细绳跨过定滑轮与小桶相连，实验步骤如下：①在两个小桶中装入适量细沙，并使两桶质量(含沙子)相同②两车紧靠架子左边的挡板，在乙车上放一个砝码，同时释放两车，当车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照，在照片上，通过装置上的刻度尺，测出甲、乙两车运动的距离s1、s2，③在乙车上逐渐增加砝码个数，重复步骤②(1)本实验的原理是通过验证小车发生的位移与小车的质量成________，来验证合外力一定时加速度与质量成反比；(2)实验前，该同学将装置的左端适当垫高了一些，目的是________；实验过程中________车(填“甲”或“乙”)受到的拉力更接近沙桶(含沙子)的重力．(3)若该同学以为横坐标，以乙车(含砝码)的质量m为纵坐标，作出的图线是直线，该直线的斜率为________的质量(填“甲车”、“乙车”(含砝码)或“沙桶”(含沙子))．8.某同学设计了一个探究保持物体所受的合外力不变，加速度a与物体质量m关系的实验，图甲为实验装置简图。设沙和沙桶的总质量为m,改变小车的质量M,研究小车的加速度a和质量M之间的关系。在平衡了摩擦力之后，打点计时器打出的某一条纸带如图乙所示，若打点计时器所用的交流电的频率为f,试解答下列问题：(1)该实验中小车所受的合外力F一定

(填“大于”、“等于”或“小于”)沙和沙桶的总重力mg。(2)该实验可用图象法处理数据，应作a和

(填“M”或“”)的图象进行分析研究。(3)根据图乙纸带的数据计算小车的加速度时，为了减少实验误差，一般采用来处理数据。该方法是把所有的实验数据都用上，从而减少实验误差。(4)若实验中测得的加速度大小为a0,结合给定的纸带数据，可算出交流电的源率为f=。9.如图甲（侧视图只画了一个小车）所示的实验装置可以验证“牛顿第二定律”,两个相同的小车放在光滑水平桌面上,右端各系一条细绳,跨过定滑轮各挂一个小盘增减盘中的砝码可改变小车受到的合外力,增减车上的砝码可改变小车的质量.两车左端各系一条细线用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上,使小车静止（如图乙）.拾起黑板擦两车同时运动,在两车尚未碰到滑轮前,迅速按下黑板擦,两车立刻停止,测出两车位移的大小.

该实验中,盘和盘中砝码的总质量应____小车的总质量（填“远大于”、“远小于”、“等于”）.图丙为某同学在验证“合外力不变加速度与质量成反比”时的实验记录,已测得小车1的总质量M1=100g,小车2的总质量M2=200g.由图可读出小车1的位移x1=5.00cm,小车2的位移x2=______cm,可以算出=______（结果保留三位有效数字）,在实验误差允许的范内,______（填“大于”、“小于”、“等于”）.10.某实验小组利用如图所示的装置验证牛顿第二定律.原理是利用牛顿第二定律计算小车加速度的理论值，通过纸带分析得到的实验测量值，比较两者的大小是否相等从而验证牛顿第二定律.(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力后的实验过程中打出了一条纸带如图所示.计时器打点的时间间隔为0.02s.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.该小车的加速度的实验测量值a测=____m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)如果用天平测得小车和车内钩码的总质量为M,砝码和砝码盘的总