人教版高中物理必修第一册第四章运动和力的关系2实验：探究加速度与力、质量的关系练习含答案

2.实验:探究加速度与力、质量的关系课后训练巩固提升基础巩固1.(多选)下图是某同学探究加速度与力、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8V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D.应调节长木板的倾角以平衡小车受到的阻力答案: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8V的交变电源,若为电火花计时器,则应使用220V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小车受到的阻力,选项D正确。2.(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()A.形成图甲的原因是平衡小车受到的阻力时长木板倾角过大B.形成图乙的原因是平衡小车受到的阻力时长木板倾角过小C.形成图丙的原因是平衡小车受到的阻力时长木板倾角过大D.形成图丁的原因是平衡小车受到的阻力时长木板倾角过小答案:AD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,平衡小车受到的阻力不足,C错误;a-1m图像纵轴有截距说明倾角太大,平衡小车受到的阻力过大,B错误;横轴有截距,说明平衡小车受到的阻力不足,倾角太小,故D3.一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1m/kg-加速度a/(m·s-2)10.205.00.2920.254.00.2530.303.30.2240.352.90.1850.402.50.16(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。

答案:(1)如图所示(2)反比解析:(1)由数据猜测a与1m成正比关系,以a为纵坐标、1m为横坐标建立坐标系(2)由图可知a-1m图像为过原点的直线,故F一定时,a与1m成正比,即a与能力提升1.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B.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-1mD.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=0.5kg,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=4g B.m2=10gC.m3=40g D.m4=500g(4)在平衡小车受到的阻力的过程中,打出了一条纸带,如图乙所示。打点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,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(5)平衡小车受到的阻力不足或未平衡小车受到的阻力解析:(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-1m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m≪m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(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Δx=aT2得,a=Δx(3.83-3.52)×10(5)图中图像与横轴的截距大于0,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,即没有平衡小车受到的阻力或平衡小车受到的阻力不足。2.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50Hz。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=5.25cm,s2=6.10cm,s3=6.95cm,s4=7.85cm,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)。

A.平衡小车受到的阻力时,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=mgm(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1a与小车质量m车关系的1a-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)没有平衡小车受到的阻力或平衡小车受到的阻力时倾角不够解析:(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=0.1s,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=s3+s42T=根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2可以求出加速度的大小,即小车运动的加速度a=x=(0.078=0.863m/s2。(2)平衡小车受到的阻力时,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