2020-2021學(xué)年物理新教材人教版必修第一冊分級訓(xùn)練：4.2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系含解析

1、攀上山峰，見識險峰，你的人生中，也許你就會有蒼松不懼風(fēng)吹和不懼雨打的大無畏精神，也許就會有臘梅的凌寒獨自開的氣魄，也許就會有春天的百花爭艷的畫卷，也許就會有鋼鐵般的意志。祝：學(xué)子考試順利，學(xué)業(yè)有成第四章 運動和力的關(guān)系2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系【基礎(chǔ)鞏固】1.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中,下列做法正確的是()a.實驗時,先接通打點計時器的電源,再放開小車b.平衡摩擦力時,應(yīng)將槽碼用細繩通過定滑輪系在小車上c.改變小車的質(zhì)量再次進行實驗時,需要重新平衡摩擦力d.槽碼所受重力就是小車做加速運動的拉力答案:a2.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中,作出了如圖所示的圖像,圖中三線表

2、示實驗中()a.平衡摩擦力的角度不同b.小車和重物的總質(zhì)量不同c.槽碼的質(zhì)量不同d.木板的長度不同答案:b3.(多選)如圖所示,在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中,若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為f1、f2,車中放入重物后,車的總質(zhì)量分別為m1、m2,打開夾子后經(jīng)過相同的時間兩車的位移分別為x1、x2,則在實驗誤差允許的范圍內(nèi),有()a.當(dāng)m1=m2、f1=2f2時,x1=2x2b.當(dāng)m1=m2、f1=2f2時,x2=2x1c.當(dāng)m1=2m2、f1=f2時,x1=2x2d.當(dāng)m1=2m2、f1=f2時,x2=2x1解析:當(dāng)m1=m2、f1=2f2時,可知,a1=2a2,由x=12at2可得

3、,x1=2x2,選項a正確,選項b錯誤;當(dāng)m1=2m2、f1=f2時,可知a1=12a2,由x=12at2可得,x2=2x1,故選項c錯誤,選項d正確.答案:ad4.(多選)某些同學(xué)根據(jù)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗數(shù)據(jù)畫出了以下圖像,下列說法正確的是() 甲 乙 丙 丁a.形成圖甲的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大b.形成圖乙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小c.形成圖丙的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過大d.形成圖丁的原因是平衡摩擦力時長木板傾角過小解析:a-f圖像縱軸有截距說明力f為0時加速度不為0,平衡摩擦力時長木板傾角過大;橫軸有截距說明施加力f后加速度有一過程仍為0,說明傾角過小,平

4、衡摩擦力不足.選項a正確,選項c錯誤.a-1m圖像縱軸有截距說明平衡摩擦力時長木板傾角過大,平衡摩擦力過大;而橫軸有截距,說明平衡摩擦力不足,長木板傾角過小.選項b錯誤,選項d正確.答案:ad5.某實驗小組利用小車、一端帶有滑輪的導(dǎo)軌、打點計時器和幾個已知質(zhì)量的鉤碼探究加速度與力的關(guān)系,實驗裝置如圖甲所示. 甲 乙 丙(1)圖乙是實驗中得到的一條紙帶,圖中相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為0.1 s,由圖中的數(shù)據(jù)可得小車的加速度a為m/s2.(2)該實驗小組以測得的加速度a為縱軸,所掛鉤碼的總重力f為橫軸,作出的圖像如圖丙中圖線1所示,發(fā)現(xiàn)圖線不過原點,懷疑在測量力時不準確,他們將實驗進行了改裝,將一個

5、力傳感器安裝在小車上,直接測量細繩拉小車的力f,作出的a-f圖線如圖丙中圖線2所示,則圖線不過原點的原因是 ,對于圖像上相同的力,用傳感器測得的加速度偏大,其原因是.(3)該實驗小組在正確操作實驗后,以測得的加速度a為縱軸,所掛鉤碼的總重力f和傳感器測得的f為橫軸作圖像,要使兩條圖線基本重合,需滿足的條件是 .解析:(1)根據(jù)x=at2,運用逐差法得a=xbd-xob4t2=(4.04-1.63-1.63)10-240.01 m/s2=0.195 m/s2.(2)由圖線可知,f大于0時,a為0,可知圖線不過原點的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.力傳感器可以直接得出繩子拉力的大小,用鉤碼的重

6、力表示繩子的拉力,必須滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,否則繩子的拉力實際上明顯小于鉤碼的重力.所以對于圖線上相同的力,用傳感器測得的加速度偏大,原因是鉤碼的質(zhì)量未遠小于小車的質(zhì)量.(3)要使兩條圖線基本重合,需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量這一條件.答案:(1)0.195(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足鉤碼的質(zhì)量未遠小于小車的質(zhì)量(3)鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量【拓展提高】6.某實驗小組利用圖甲所示裝置探究加速度與物體受力的關(guān)系,已知小車的質(zhì)量為m,單個鉤碼的質(zhì)量為m,打點計時器所接的電源的頻率為50 hz,動滑輪質(zhì)量不計,實驗步驟如下:甲按圖示安裝好實驗裝置,其中與定滑輪及彈簧測力計相連的細

7、線豎直;調(diào)節(jié)長木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長木板勻速運動;掛上鉤碼,接通電源后,再放開小車,打出一條紙帶,由紙帶求出小車的加速度;改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)步驟,求得小車在不同合力作用下的加速度.根據(jù)上述實驗過程,回答以下問題.(1)對于上述實驗,下列說法正確的是.a.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠小于小車的質(zhì)量b.為了實驗安全,打點計時器接直流電源c.與小車相連的細線與長木板一定要平行d.彈簧測力計的讀數(shù)應(yīng)為鉤碼重力的一半(2)實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示,圖中兩相鄰計數(shù)點間還有4個點未畫出,由該紙帶可求得小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).乙(3)若電源的實際頻率大于50 hz,則(2)中

8、加速度a的計算結(jié)果與實際值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”).(4)由本實驗得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)f的關(guān)系圖像,與本實驗相符的是. a b c d(5)若實驗步驟中,讓長木板水平放置,沒有平衡摩擦力,其余實驗步驟不變且操作正確,讀出彈簧測力計的示數(shù)f,處理紙帶,得到小車運動的加速度a;改變鉤碼個數(shù),重復(fù)實驗,以彈簧測力計的示數(shù)f為縱坐標,以加速度a為橫坐標,得到的圖像是縱軸截距為b的一條傾斜直線,如圖丙所示.已知小車的質(zhì)量為m,重力加速度為g,忽略滑輪與繩之間的摩擦以及紙帶與限位孔之間的摩擦,則小車和長木板之間的動摩擦因數(shù)=.丙解析:(1)由圖示實驗裝置可知,彈簧測

9、力計可以測出細線對小車的拉力,實驗不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,選項a錯誤;打點計時器使用交變電源,選項b錯誤;為使小車受到的拉力等于細線的拉力,應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪的高度使與小車相連的細線與長木板平行,選項c正確;實驗過程中,鉤碼向下加速運動,故彈簧測力計的讀數(shù)小于鉤碼重力的一半,選項d錯誤.(2)由圖示紙帶可知,相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔t=50.02 s=0.1 s,由勻變速直線運動的推論x=at2,利用逐差法,可得加速度a=x3+x4-x1-x24t2=0.88 m/s2.(3)若電源的實際頻率大于50 hz,打點計時器打點的時間間隔小于0.02 s,相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔小于0.1 s,計算加速度時所用時間t偏大,加速度的測量值小于真實值,即計算結(jié)果與實際值相比偏小.(4)由裝置及實驗步驟可知,已經(jīng)平衡摩擦力,小車受到的拉力f可以由彈簧測力計測出,小車的加速度a與彈簧測力計的示數(shù)f的關(guān)系應(yīng)該是成正比,即a-f圖線為過原點的一條傾斜直線,由圖示可知,選項b、c、d錯誤,選項a正確.(5)小車受到的拉力ft大小等