2024-2025学年高中物理第四章第2节实验：探究加速度与力质量的关系练习含解析新人教版必修1

PAGE6-试验：探究加速度与力、质量的关系1．(多选)如图所示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，下列说法中正确的有()A．3条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同B．3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：选BD.由图象知F相同时，对应的加速度大小关系为a1＞a2＞a3，依据F相同时，加速度与质量成反比知，m1＜m2＜m3.2.如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系”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，有()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：选A.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，两车加砝码后质量仍相等，若F1＝2F2，则a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，A对，B错；当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，C、D错．3．通过小车在拉力作用下的加速运动，来探究加速度、力、质量三者之间的关系．下列说法中符合实际的是()A．通过同时变更小车的质量m及受到的拉力F，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车的质量不变，只变更小车受到的拉力，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，只变更小车的质量，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不变更小车的质量，探讨加速度与力的关系；再不变更小车受到的拉力，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：选D.探究加速度与力、质量的关系时，先使质量不变，探讨加速度与力的关系；再使受到的拉力不变，探讨加速度与质量的关系；最终总结出加速度、力、质量三者之间的关系．所以，只有选项D正确．4．(2024·莱州高一月考)某试验小组设计了如图甲所示的试验装置，“探究物体的加速度与受力的关系”，通过变更重物的质量，利用传感器可得到滑块运动的加速度a和所受拉力F，而后作出a－F关系图象．他们在轨道水平和倾斜的两种状况下分别做了试验，得到了两条a－F图线，如图乙所示．由图象可知图线Ⅱ不过坐标原点的缘由是______________；滑块和加速度传感器的总质量M＝________kg.甲乙解析：图线Ⅱ不过坐标原点的缘由是轨道倾角太大，滑块的重力沿斜轨道方向的分力较大，平衡了滑块与轨道间的摩擦力后还产生了加速度，即不加拉力F时，滑块已经有了加速度．由题图乙可得图线斜率k＝2kg－1，由k＝eq\f(1,M)可得，M＝0.5kg.答案：轨道倾角太大0.55．(2024·淄博高一检测)在“探究加速度与力、质量的关系”试验中：(1)当质量m肯定时，a与F合成________；当力F肯定时，a与M成________．(2)如图所示为“探究加速度与力、质量的关系”试验装置图，以下做法正确的是________．A．平衡摩擦力时，应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上B．本试验中探究的方法是限制变量法C．试验时，先放开小车，后接通电源D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满意，对探究结果也不会产生影响解析：(1)当质量m肯定时，a与F合成正比；当力F肯定时，a与M成反比．(2)平衡摩擦力时，应使小车在不受拉力作用的状况下拖动纸带做匀速直线运动，A错；试验中采纳了限制变量法，即探讨加速度与合力关系时限制小车质量不变，探讨加速度与小车质量关系时限制拉力不变，B对；试验时，先接通电源打点，后放开小车拖动纸带运动，C错；为减小试验误差，试验时必需做到重物的质量远小于小车的质量，D错．答案：(1)正比反比(2)B6．某同学设计了如图甲所示的装置来探究加速度与力的关系．弹簧测力计固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距d.起先时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚起先运动为止，登记弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小．再将木块放回原处并按住，接着向瓶中加水之后，登记弹簧测力计的示数F，然后释放木块，并用秒表登记木块从P运动到Q处的时间t.(1)木块的加速度可以用d和t表示，为a＝________．(2)变更瓶中水的质量重复试验，确定加速度a与弹簧测力计示数F的关系．图乙中能表示该同学试验结果的是________．(3)用加水的方法变更拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________．A．可以变更滑动摩擦力的大小B．可以更便利地获得更多组试验数据C．可以获得更大的加速度以提高试验精度解析：(1)由d＝eq\f(1,2)at2可得：a＝eq\f(2d,t2).(2)因为F－F0＝ma，故a＝eq\f(1,m)F－eq\f(F0,m)，C选项正确．(3)挂钩码的方法不能连续变更细绳拉力大小，因此不能精确测出摩擦力的大小，也不利于获得多组测量数据，故B正确．答案：(1)eq\f(2d,t2)(2)C(3)B7．(2024·兰州高一检测)在“探究加速度与力、质量的关系”这一试验中：(1)甲、乙两位同学依据试验数据画出的小车的加速度a与小车所受拉力F的图象分别为图(a)中的直线Ⅰ和直线Ⅱ，直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这两种状况缘由的四种说明，其中可能正确的是________．A．试验前甲同学没有平衡摩擦力B．甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了C．试验前乙同学没有平衡摩擦力D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了(2)如图(b)给出了该次试验中从O点起先，每5个点取一个计数点的纸带(频率为50Hz)，其中1，2，3，4，5都为计数点，其中x1＝1.41cm，x2＝1.91cm，x3＝2.39cm，x4＝2.91cm.由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度v4＝________m/s，小车的加速度a＝________m/s2.解析：(1)Ⅰ直线表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，即合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了，故A错误，B正确；Ⅱ直线说明在拉力大于0时，小车的加速度为0，即合外力为0，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够，故C正确，D错误．(2)每5个点取一个计数点的纸带，相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1s，依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，得v4＝eq\f(0.0239＋0.0291,2×0.1)m/s＝0.265m/s.依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，得：x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2.为了更加精确地求解加速度，我们对两个加速度取平均值，得：a＝eq\f(1,2)(a1＋a2)＝eq\f(0.0291＋0.0239－0.0191－0.0141,4×0.01)m/s2＝0.495m/s2.答案：(1)BC(2)0.2650.4958．(2024·大连高一检测)如图为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的试验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L＝48.0cm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．(1)试验主要步骤如下：①将拉力传感器固定在小车上．②平衡摩擦力，让小车在不受拉力时做______________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；为保证细线的拉力不变，必需调整滑轮的高度使______________．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变更所挂钩码的数量，重复④的操作．(2)下表中记录了试验测得的几组数据，veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)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＝________；请将表中第4次的试验数据填写完整(结果保留三位有效数字)．次数F/Nveq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)/(m2·s－2)a/(m·s－2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.624.6553.005.495.72(3)由表中数据，在坐标纸上作出a－F关系图线．(4)对比试验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)．造成上述偏差的缘由除了拉力传感器读数可能偏大外，还可能是________________________________________________________________________．解析：(1)②平衡摩擦力完成的依据是小车在不受拉力作用时恰好做匀速直线运动．③为保证细线的拉力不变，细线必需与长木板平行．(2)由匀变速直线运动速度与位移的关系veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2aL可得，a＝eq\f(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A),2L).将veq\o\al(2,B)－veq