高中物理课时练习5-2科学探究加速度与力质量的关系

二十科学探究：加速度与力、质量的关系1．(10分)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，(1)下列仪器需要用到的是________；(2)下列说法正确的是________；A．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C．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(3)如图所示是实验时打出的一条纸带，A、B、C、D……为每隔4个点取的计数点，据此纸带可知小车在D点的速度大小为__________m/s(小数点后保留两位有效数字)。【解析】(1)本实验通过打点纸带分布求物体的加速度，需要打点计时器，通过控制变量法从而研究加速度、质量、合外力之间的关系，需要天平测重物和小车的质量，所以选择仪器A、D。(2)实验时应先接通电源，后释放小车，A错误；为了保证绳子拉力就是小车受到的合力，细线要与木板平行，B正确；小车做匀加速直线运动，刚释放时的速度小，与小车相连端纸带上打下的点较为密集，选项C错误；本实验需要平衡摩擦力，小车在适当倾斜的长木板上匀速下滑，则重力沿斜面的分力与摩擦力平衡，D正确。(3)由题可知，相邻计数点间的时间间隔t＝0.1s，根据匀变速直线运动规律，中间时刻的速度等于整个过程的平均速度，则vD＝eq\f(xCE,2t)≈0.21m/s。答案：(1)A、D(2)B、D(3)0.212．(12分)利用力传感器研究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲。(1)下列关于该实验的说法错误的是__________。A．做实验之前必须平衡摩擦力B．小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行D．实验开始的时候，小车最好距离打点计时器远一点(2)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离，如图乙所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。从图乙中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1＝______________cm；该小车的加速度a＝________________m/s2。(计算结果保留两位有效数字)(3)实验中纸带的__________________(选填“左”或“右”)端与小车相连接。【解析】(1)做实验之前必须平衡摩擦力，消除摩擦力对实验的影响，故A正确；利用力传感器研究加速度与合外力的关系，不需要满足小车的质量比所挂钩码的质量大得多这一条件，B错误；在实验之前，应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，才能使加速度的方向与细线的拉力的方向相同，C正确；实验开始的时候，小车要离打点计时器近一些，使纸带的使用率更高，D错误。(2)A点的读数为1.00cm，B点的读数为1.70cm，所以A、B两点间的距离s1＝1.70cm－1.00cm＝0.70cm；小车的加速度a＝eq\f(s2－s1,T2)＝m/s2＝0.20m/s2。(3)小车做加速运动，相等时间内的位移越来越大，所以小车与纸带的左端相连。答案：(1)B、D(2)0.700.20(3)左3．(14分)某同学采用如图装置来验证当外力一定时加速度和质量的关系，左右等高的水平桌面上都有一端带滑轮的长木板，木板上都固定有打点计时器，质量分别为m1和m2的两个小滑块通过一条细绳绕过各自长木板上的定滑轮相连，动滑轮下吊有沙桶，调整装置使m1和m2在同一直线上，并使细线与长木板平行，两个小滑块都与穿过打点计时器限位孔的纸带相连。(1)本次实验中需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量这个条件吗？______________(选填“需要”或“不需要”)。(2)去掉细绳，分别垫高长木板一端平衡摩擦力。连接细线，调整沙桶中沙子的质量，接通两个打点计时器的电源，然后由静止释放沙桶，同时得到对应的丙、丁两条纸带，纸带上相邻两个计数点间还有4个点未画出，实验时使用的交流电的频率为50Hz，其中丁图中第三个计数点未画出。通过纸带计算两个滑块的加速度a1＝________m/s2，a2＝________m/s2(均保留三位有效数字)(3)由计算可知m1______________(选填“＞”“＜”或“＝”)m2【解析】(1)沙桶对细绳的拉力提供左右两边相等的拉力，这个拉力不需要知道具体数值，所以不需要满足沙子和沙桶的总质量远小于滑块质量。(2)纸带上相邻两个计数点间还有4个点未画出，所以打相邻计数点的周期T＝0.1s，对于丙纸带根据逐差法求得a甲＝eq\f(（x3＋x4）－（x1＋x2）,4T2)＝eq\f(（3.78＋5.12）－（1.19＋2.51）,4×0.12)×10－2m/s2＝1.30m/s2，对应丁纸带有x4－x1＝3aT2得a≈0.737m/s2。(3)根据牛顿第二定律可知拉力相等m1a1＝m2a2，质量小的加速度大，可知m1<m2。答案：(1)不需要(2)1.300.737(3)<4．(14分)某同学用如图1所示的实验装置做“探究加速度与力的关系”的实验，方法如下：在水平轨道的B点固定一个光电门，A点有一个小车，小车上有一个宽度为d的遮光条，用重物通过细线拉小车，小车在A点由静止开始运动。(1)若A、B之间的距离为L，遮光条通过光电门的时间为t，则小车的加速度a＝________。(2)本实验中，他根据实验数据，画出了图2所示的图像，图线不过原点的原因是他在实验中漏掉了一个重要的步骤是_________________________。(3)完善实验步骤后，甲、乙两个同学用同一装置做实验，为方便对比，两个同学画图时横、纵坐标的标度都是一样的，各自得到了a­F图像如图3所示，图像的斜率不同说明两位同学使用的器材中________是不同的，且大小关系是________。【解析】(1)小车到达B点的瞬时速度vB＝eq\f(d,t)再由运动学公式，则有veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B))＝2aL解得：a＝eq\f(d2,2Lt2)。(2)根据图像可知，图线不过原点，说明开始施加的力没有产生加速度，用来平衡摩擦力了