2024-2025学年新教材高中物理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课时作业含解析新人教版必修第一册

PAGEPAGE7课时作业15试验：探究加速度与力、质量的关系时间：45分钟一、单项选择题1．在本试验中，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．可以将装有砂子的小桶用钩码代替，这样会使试验更加便利C．试验结果不用a－m图象，而用a－1/m图象，是为了便于依据图象直观地作出推断D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和砂的质量(M′和m′)以及小车质量M后干脆用公式a＝(M′＋m′)g/M求出解析：打点计时器须要低压沟通电源，所以A错误．若用钩码代替装有砂子的小桶进行试验，由于钩码的质量太大，不利于进行调整拉力的大小，故B错误．用a－1/m图象进行验证，这样能更直观地对问题进行推断，所以C正确．本试验是探究a与F、m的关系，干脆运用牛顿其次定律a＝F/m求出a是不对的，这是一种逻辑错误．2．关于“探究加速度与力、质量的关系”的试验操作，下列说法中符合实际的是(D)A．通过同时变更小车的质量m及受到的拉力F的探讨，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只变更小车的拉力的探讨，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只变更小车质量的探讨，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不变更小车质量，探讨加速度与力的关系，再不变更小车受力，探讨加速度与质量的关系，最终归纳出加速度、力、质量三者之间的关系解析：做本试验时采纳的是限制变量法．必需限制某一量不变探讨加速度与另一量的关系，不能同时变更质量和力，故只有D项正确．3．在“探究牛顿其次定律”的试验中，为了探究滑块质量m0不变时，加速度与外力F的定量关系，砝码质量m和滑块质量m0，若其他操作都正确，那么在选用哪一组值测量时所画出的a－F图线较精确．(B)A．m0＝500g，m分别为50g,70g,100g,125gB．m0＝500g，m分别为20g,30g,40g,50gC．m0＝200g，m分别为50g,75g,100g,125gD．m0＝200g，m分别为30g,40g,50g,60g解析：探究滑块质量m0不变时，加速度与外力F的定量关系是用砝码的重力代替对滑块的拉力，为了减小试验误差，应使m0≫m，因此选B组值误差较小．4．若已知两个物体间的某种力F与两物体间距离r的平方成反比，即F＝eq\f(k,r2)(k是与r无关的常数)．现要设计试验验证该关系，试验后利用得到的数据作图，利用图象探讨F与r的关系，下列四种坐标系应选用的最佳坐标系是(D)解析：因为F与两物体间的距离r的平方成反比，即F＝eq\f(k,r2)，所以F与r的关系在图象D中应当是过原点的直线，故最佳坐标系应当是D图．二、多项选择题5．在“探究加速度与力、质量的关系”试验中，采纳如图所示的装置．则下列说法中正确的是(AC)A．本试验主要采纳限制变量的方法来探讨加速度与力、质量的关系B．在探究加速度与外力的关系时，应当变更小车的质量C．在探究加速度与质量的关系时，作出a－eq\f(1,m)图象能更直观推断出二者间的关系D．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解析：在探讨物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采纳了“限制变量法”进行探讨，分别限制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，故选项A正确；在探究加速度与外力的关系时，应当保持小车的质量不变，故选项B错误；要直观地反映两个物理量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观地反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观推断二者间的关系，应作出a－eq\f(1,m)图象，故选项C正确；当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小，故选项D错误．6．在“验证牛顿运动定律”的试验中，保持小车的质量不变，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在坐标纸上画出a－F关系的点迹，如图所示．经过分析，发觉这些点迹存在一些问题，产生这些问题的主要缘由可能是(BC)A．轨道与水平方向夹角太大B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势解析：图象应是一条过坐标原点的直线，而图象与横轴交点表示已存在拉力时物体仍处于静止状态，是没有平衡摩擦力，A错误，B正确；另外图象上部向下弯曲，是由于钩码质量m不满意m≪M，绳子拉力不等于钩码重量造成的，C正确，D错误．7．如图是依据“探究加速度与力的关系”的试验数据描绘的a－F图象，下列说法正确的是(BD)A．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同C．直线1所对应的小车和砝码的质量最大D．直线3所对应的小车和砝码的质量最大解析：由图象知F相同时，对应的加速度大小a1>a2>a3，依据F相同时，加速度与质量成反比，所以m1<m2<m3，故选项B、D正确．三、非选择题8．在用如图所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”的试验：(1)试验中应把长木板在小车运动的起始端适当垫高，这样做是为了平衡摩擦力．(2)在探究加速度与力、质量的关系的试验中，某同学画出下图所示的试验图线．甲、乙中描述加速度与质量的关系图线是乙，加速度与力的关系图线是甲．解析：(1)试验中应把长木板在小车运动的起始端适当垫高，这样做是为了平衡摩擦力，近似把悬挂物的重力看作小车所受的合力．(2)由牛顿其次定律知道，加速度与质量成反比，加速度与力成正比，加速度与质量的关系图线是乙，加速度与力的关系图线是甲．9．如图所示，两个高1.2m左右的支架上，放着两条平行光滑铝合金导轨，且已调成水平状态，在光滑的导轨上放着两辆质量相等、性质一样的小车，1号车放在左边，系有一根通过木板右端的小定滑轮的细线，线端有一小桶，桶中可放砝码.2号车在右端，系有一根通过木板左端的小定滑轮的细线，线端有一相同的小桶，两辆车一起先被左、右两端的电磁铁吸住，电磁铁串联后接在6V的学生电源上(闭合)．断开电源，电磁铁同时失去磁性，小车在拉力作用下从两端向中间运动，在某位置相碰，登记相碰位置，可以通过木板上的刻度知道两车通过的位移．依据位移公式x＝eq\f(1,2)at2，由于两车的运动时间t相等，因此比较两车的位移x就可比较两车的加速度a，试作比较．解析：由于两车的质量相同，所放砝码的个数(即小车所受的拉力)不同，设放开后经时间t两车在P点相遇，如图所示，两车的位移分别为x1、x2，则对小车1：x1＝eq\f(1,2)a1t2，对小车2：x2＝eq\f(1,2)a2t2，两式相比可得eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2)，故而两车的加速度大小即可比较得出．从两小车均由静止做匀加速直线运动和时间相等入手比较；此外，还可以比较两车所受外力的大小，因为a∝x，而a∝F，故有F∝x，即eq\f(F1,F2)＝eq\f(x1,x2).答案：见解析10．某同学利用图(a)所示试验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图．如图(b)所示．试验中小车(含放射器)的质量为200g，试验时选择了不行伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：(1)依据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成非线性(选填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图(b)可知，a－m图线不经过原点，可能的缘由是存在摩擦力．(3)若利用本试验装置来验证“在小车质量不变的状况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并干脆以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则试验中应实行的改进措施是调整轨道的倾斜度以平衡摩擦力，钩码的质量应满意的条件是远小于小车的质量．解析：(1)依据试验数据所描出的点作出图象得到的是一条曲线，所以小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)若a－m图线不经过原点，就是细绳有拉力时，但小车的加速度仍为零，说明可能存在摩擦力．(3)把钩码的重力mg作为小车受到的合外力，须要两个条件：一是调整轨道的倾斜度以平衡摩擦力；二是钩码的质量应满意远小于小车质量．11．现要验证“当质量肯定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．给定的器材如下：一倾角可以调整的长斜面(如图所示)、小车、计时器一个、刻度尺．(1)填入适当的公式或文字，完善以下试验步骤(不考虑摩擦力的影响)：①小车自斜面上方一固定点A1从静止起先下滑至斜面底端A2，登记所用的时间t.②用刻度尺测量A1与A2之间的距离x，则小车的加速度a＝eq\f(2x,t2).③用刻度尺测量A1相对于A2的高h.设小车所受的重力为mg，则小车所受的合外力F＝mgeq\f(h,x).④变更斜面倾角(或h的数值)，重复上述测量．⑤以h为横坐标，eq\f(1,t2)为纵坐标，依据试验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量肯定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．(2)在探究如何消退上述试验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：①调整斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑．测量此时A1点相对于斜面底端A2点的高度h0.②进行(1)中的各项测量．③计算与作图时