2024高中物理第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力质量的关系课后作业含解析新人教版必修1

PAGEPAGE7试验：探究加速度与力、质量的关系eq\o(\s\up7(限时：45分钟),\s\do5())一、单项选择题1．在探究加速度与力、质量的关系的试验中，下列做法和理由正确的是(C)A．试验中所用电源为低压直流电源B．可以用装有砂子的小桶来代替钩码，这样会使试验更加便利C．处理数据时不用a－m图象，而用a－eq\f(1,m)图象，是为了便于依据图象直观地做出推断D．变更小车质量时，须要重新平衡摩擦力解析：打点计时器要用低压沟通电源，选项A错误；用装有砂子的小桶代替钩码，可以连续变更拉力的大小，并不会使试验更加便利，选项B错误；从本试验中平衡摩擦力的方法来看，变更小车质量时，并不用重新平衡摩擦力，选项D错误．2．在“探究加速度与力、质量的关系”的试验中，为验证小车的质量m不变时加速度a与作用力F成正比，学生甲、乙、丙、丁分别选取四组小车的质量m及钩码的质量M做试验．甲：m＝500g，M分别为50g、70g、100g、125g乙：m＝500g，M分别为20g、30g、40g、50g丙：m＝500g，M分别为50g、70g、100g、125g丁：m＝500g，M分别为30g、40g、50g、60g若其他操作都正确，那么利用试验数据画出的a－F图象较精确的是(B)A．甲B．乙C．丙D．丁解析：牵引小车加速运动的重物为钩码，为使小车所受拉力近似等于钩码重力，应保持钩码重力远小于小车重力．据此分析以上4组数据可知，乙同学利用试验数据画出的图象较精确．3．下图所示是某同学探究加速度与力、质量的关系试验时安装完毕后打算释放小车时的装置示意图．另一同学指出了图中的几处错误，其中不正确的是(D)A．试验前没有平衡摩擦力B．拉小车的细线应与长木板平行C．试验中所用电源应为沟通电源D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距右端较远些解析：小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远些，故本题应选D.4．如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的试验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在试验误差允许的范围内(A)A．当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2B．当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1C．当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2D．当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1解析：题中m1和m2是车中砝码的质量，决不能认为是小车的质量．本题中只说明白两小车是相同的，并未告知小车的质量是多少．当m1＝m2时，两车加砝码质量仍相等，若F1＝2F2，则a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，选项A正确．若m1＝2m2时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不清晰．故无法断定两车的位移关系．5．在探究加速度与力、质量的关系的试验中，用变更细砂质量的方法来变更对小车的拉力F.利用打点计时器测得小车的加速度a，得出若干组F和a的数据，然后依据测得的数据作出如图所示的a－F图线，发觉图线既不过原点，又不是直线，缘由是(C)A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大B．平衡摩擦力时，所垫木块太高，且细砂和小桶的质量较大C．平衡摩擦力时，所垫木块太低，且细砂和小桶的质量较大D．平衡摩擦力时，所垫木块太高，且小车质量较大解析：设图线在F轴上的截距为F0，则当0<F≤F0时，a＝0，即没有完全平衡摩擦力．小车质量不变，而细砂和小桶的质量增大，当达到肯定程度后，不再满意小车质量远远大于细砂和小桶总质量的条件，误差变大．故选项C正确．二、多项选择题6．在“探究加速度与力、质量的关系”的试验中，关于平衡摩擦力的说法中正确的是(BCE)A．“平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂重物通过细绳对小车施加的拉力D．“平衡摩擦力”时应将小车在重物通过细绳和滑轮而拉动小车过程中进行调整E．“平衡摩擦力”是否胜利，可由小车施动而由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否匀称而确定解析：在小车的运动过程中受到的摩擦阻力是永恒存在、无法使之为零的，故A选项错误．平衡摩擦力的实质就是让小车轨道具有合适的倾角而成为一个斜面，从而使小车所受的重力的下滑分力mgsinθ与摩擦阻力Ff相平衡，进而使小车所受的合力等于所挂的重物通过细绳和滑轮对小车施加的拉力，故B、C两选项正确．平衡摩擦力时必需在不挂重物时，让小车拖动纸带自由运动时进行调整(即调整轨道斜面倾角)，直至所打出的纸带上的点迹匀称分布为止，故E选项正确而D选项错误．7．甲、乙、丙、丁四位同学在探究加速度与物体质量和合外力的关系的试验时(运用下图所示的装置)，设小车质量和车上砝码质量之和为M，砂及砂桶的总质量为m，分别得出如下图中甲、乙、丙、丁四条图线，其中图甲、乙、丙是a－F图线，图丁是a－eq\f(1,M)图线，则下列说法中正确的是(ACD)A．甲和乙较好地把握了试验条件M远大于mB．丙和丁没有把握好试验条件M远大于mC．甲同学长木板的倾角太小，而乙同学长木板的倾角太大D．甲、乙、丙三同学中，丙较好地完成了平衡摩擦力的操作解析：因为图象甲、乙、丙中都是直线，说明满意小车质量和车上砝码质量之和M远远大于砂及砂桶的总质量m，图象丙经过坐标原点，说明平衡摩擦力比较到位．三、非选择题8．现测得某一物体F肯定时，a与m的关系数据如下表：a/(m·s－2)2.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.00(1)依据表中所列数据，画出a－eq\f(1,m)图象．答案：如图所示(2)由a－eq\f(1,m)图象可知，当F肯定时，a与m成反比关系．解析：要画a－eq\f(1,m)图象，须要先求出对应的eq\f(1,m)，其数据分别为0.50、0.67、0.80和1.00，然后描点，连线．由图象可知，a与eq\f(1,m)成正比，即a与m成反比．9．下图所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)探讨加速度和力的关系”的试验装置．(1)在该试验中必需采纳限制变量法，应保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力，用DIS测小车的加速度．(2)变更所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次试验中，依据测得的多组数据画出的a－F关系图线如图所示．①分析此图线的OA段可得出的试验结论是在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比．②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要缘由是(C)A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大 D．所用小车的质量太大解析：(1)因为要探究“加速度和力的关系”，所以应保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力．(2)由于OA段a－F关系图线为一倾斜的直线，所以在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比；由试验原理可知AB段明显偏离直线是因为钩码的总质量增大到肯定程度后，不再满意钩码的总质量远小于小车的总质量．10．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的试验装置如图所示．(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如下图所示．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a＝0.16(0.15也算对)m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的试验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(m·s－2)0.691.181.662.182.70请依据试验数据在下图中作出a－F的关系图象．答案：如图所示(见解析)(3)若依据供应的试验数据作出的a－F图线与纵轴相交但不通过原点，请说明主要缘由．答案：未计入砝码盘的重力解析：(1)依据纸带求解加速度用公式Δx＝aT2，计算时要弄清公式中各个量的物理意义，Δx为连续相等时间内的位移差，T为连续相等的时间间隔，假如每5个点取一个计数点，则连续两计数点的时间间隔为T＝0.1s，又Δx＝(3.68－3.52)×10－2m，代入可得加速度a＝0.16m/s2.也可以运用最终一段和其次段的位移差求解，得加速度a＝0.15m/s2.(2)依据题中所给的数据，合理地设计横、纵坐标的刻度值，使图线倾斜程度与水平方向的夹角为45°左右为宜．由此确定F轴的范围从0到1.2N较合适，而a轴则从0到3m/s2较合适．