探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 同步練習(xí)- 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)1.某同學(xué)設(shè)計(jì)了用光電門傳感器“探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量M關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)．(1)如圖a所示，在小車上固定寬度為L(zhǎng)的擋光片，將兩個(gè)光電門傳感器固定在相距為d的軌道上，釋放小車，傳感器記錄下小車經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間分別是Δt1、Δt2，可以測(cè)得小車的加速度a＝________(用題中的符號(hào)L、d、Δt1、Δt2表示)．(2)在該實(shí)驗(yàn)中必須采用________法(填物理方法)，應(yīng)保持________不變，通過(guò)改變鉤碼的個(gè)數(shù)來(lái)改變小車所受的拉力大小，研究加速度a隨拉力F變化的規(guī)律．(3)甲、乙兩名同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn)，畫出了各自得到的a－F圖線如圖b所示，兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量取值不同？_________________________________________________________.2.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究保持物體所受的合外力不變，加速度a與物體質(zhì)量M關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖1為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。設(shè)砂和砂桶的總質(zhì)量為m，改變小車的質(zhì)量M，研究小車的加速度a和質(zhì)量M之間的關(guān)系。在平衡了摩擦力之后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的某一條紙帶如圖2所示，若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的交流電的頻率為f，試解答下列問(wèn)題：（1）該實(shí)驗(yàn)中小車所受的合外力F一定（填“大于”、“等于”或“小于”）砂和砂桶的總重力mg。（2）該實(shí)驗(yàn)可用圖象法處理數(shù)據(jù)，應(yīng)作a和（填“M”或“1/M”）的圖象進(jìn)行分析研究。（3）根據(jù)圖2紙帶的數(shù)據(jù)計(jì)算小車的加速度時(shí)，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，一般采用來(lái)處理數(shù)據(jù)。該方法是把所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都用上，從而減少實(shí)驗(yàn)誤差。（4）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的加速度大小為a0，結(jié)合給定的紙帶數(shù)據(jù)，可算出交流電的頻率f=。如圖甲所示為用拉力傳感器和速度傳感器“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置．用拉力傳感器記錄小車受到的拉力大小，在長(zhǎng)木板上的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別記錄小車到達(dá)A、B時(shí)的速率，A、B相距L=48.0cm．

（1）實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：

①將拉力傳感器固定在小車上；

②平衡摩擦力，讓小車在沒有拉力作用時(shí)能做勻速直線運(yùn)動(dòng)；

③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過(guò)定滑輪與鉤碼相連；

④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB

⑤改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作．

（2）表中記錄了實(shí)驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，vB2-vA2是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式a=_________（用題中已知的符號(hào)表示），請(qǐng)將表中第3次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；（3）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出a-F關(guān)系圖線和理論圖線如圖乙，對(duì)比兩圖線，造成上述偏差的原因是__________________________．4.如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置．他在氣墊導(dǎo)軌上B處安裝了一個(gè)光電門，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．

（1）該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=_______

mm．（2）下列實(shí)驗(yàn)要求不必要的是

．A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行(3)改變鉤碼的質(zhì)量，測(cè)出對(duì)應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t，通過(guò)描點(diǎn)作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)作出圖象．（選填“t2﹣F”“﹣F”或“﹣F”）．5.在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時(shí)，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置。小車及車中的砝碼的總質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示。（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí)，才可以認(rèn)為繩子對(duì)小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。（2）某同學(xué)打出的一條紙帶如圖所示，用刻度尺測(cè)得記數(shù)點(diǎn)1，2，3，4到記數(shù)起點(diǎn)0的距離分別為3.15cm，12.40cm，27.7cm，49.05cm，已知打點(diǎn)周期為0.02s，則：=1\*GB3①圖中四個(gè)數(shù)據(jù)中有不符合有效數(shù)字要求的一組數(shù)據(jù)應(yīng)改為_______cm；②物體運(yùn)動(dòng)的加速度是_______m/s2；（保留三位有效數(shù)字）（3）另兩組同學(xué)保持小車及車中砝碼的總質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的a－F關(guān)系圖象分別如圖所示，其原因分別是：①左圖：____________________________________________________；②右圖：_____________________________________________________。6.如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置依靠電子信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a的信息，由計(jì)算機(jī)繪制出a與鉤碼重力的關(guān)系圖．鉤碼的質(zhì)量為m，小車和鉤碼的質(zhì)量為M，重力加速度為g．

（1）下列說(shuō)法正確的是___

A．每次在小車上加減鉤碼時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力

B．實(shí)驗(yàn)時(shí)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車后接通電源

C．本實(shí)驗(yàn)m應(yīng)遠(yuǎn)小于M

D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a-1m圖象

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他作出的a-F圖可能是圖2中___（選填“甲”、“乙”、“丙”）圖線．此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是___

A．小車與軌道之間存在摩擦

B．導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)

C．鉤碼的總質(zhì)量太大

D．所用小車的質(zhì)量太大

7.某同學(xué)用圖示的裝置來(lái)驗(yàn)證加速度和質(zhì)量成反比，在自制的雙層架子上固定平板玻璃，架子放在水平桌面上，連接小車的細(xì)繩跨過(guò)定滑輪與小桶相連，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①在兩個(gè)小桶中裝入適量細(xì)沙，并使兩桶質(zhì)量(含沙子)相同②兩車緊靠架子左邊的擋板，在乙車上放一個(gè)砝碼，同時(shí)釋放兩車，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，用手機(jī)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行拍照，在照片上，通過(guò)裝置上的刻度尺，測(cè)出甲、乙兩車運(yùn)動(dòng)的距離s1、s2，③在乙車上逐漸增加砝碼個(gè)數(shù)，重復(fù)步驟②(1)本實(shí)驗(yàn)的原理是通過(guò)驗(yàn)證小車發(fā)生的位移與小車的質(zhì)量成________，來(lái)驗(yàn)證合外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量成反比；(2)實(shí)驗(yàn)前，該同學(xué)將裝置的左端適當(dāng)墊高了一些，目的是________；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中________車(填“甲”或“乙”)受到的拉力更接近沙桶(含沙子)的重力．(3)若該同學(xué)以為橫坐標(biāo)，以乙車(含砝碼)的質(zhì)量m為縱坐標(biāo)，作出的圖線是直線，該直線的斜率為________的質(zhì)量(填“甲車”、“乙車”(含砝碼)或“沙桶”(含沙子))．8.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究保持物體所受的合外力不變，加速度a與物體質(zhì)量m關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，圖甲為實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖。設(shè)沙和沙桶的總質(zhì)量為m,改變小車的質(zhì)量M,研究小車的加速度a和質(zhì)量M之間的關(guān)系。在平衡了摩擦力之后，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的某一條紙帶如圖乙所示，若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的交流電的頻率為f,試解答下列問(wèn)題：(1)該實(shí)驗(yàn)中小車所受的合外力F一定

(填“大于”、“等于”或“小于”)沙和沙桶的總重力mg。(2)該實(shí)驗(yàn)可用圖象法處理數(shù)據(jù)，應(yīng)作a和

(填“M”或“”)的圖象進(jìn)行分析研究。(3)根據(jù)圖乙紙帶的數(shù)據(jù)計(jì)算小車的加速度時(shí)，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，一般采用來(lái)處理數(shù)據(jù)。該方法是把所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都用上，從而減少實(shí)驗(yàn)誤差。(4)若實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的加速度大小為a0,結(jié)合給定的紙帶數(shù)據(jù)，可算出交流電的源率為f=。9.如圖甲（側(cè)視圖只畫了一個(gè)小車）所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以驗(yàn)證“牛頓第二定律”,兩個(gè)相同的小車放在光滑水平桌面上,右端各系一條細(xì)繩,跨過(guò)定滑輪各掛一個(gè)小盤增減盤中的砝碼可改變小車受到的合外力,增減車上的砝碼可改變小車的質(zhì)量.兩車左端各系一條細(xì)線用一個(gè)黑板擦把兩細(xì)線同時(shí)按在固定、粗糙的水平墊片上,使小車靜止（如圖乙）.拾起黑板擦兩車同時(shí)運(yùn)動(dòng),在兩車尚未碰到滑輪前,迅速按下黑板擦,兩車立刻停止,測(cè)出兩車位移的大小.

該實(shí)驗(yàn)中,盤和盤中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)____小車的總質(zhì)量（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”、“等于”）.圖丙為某同學(xué)在驗(yàn)證“合外力不變加速度與質(zhì)量成反比”時(shí)的實(shí)驗(yàn)記錄,已測(cè)得小車1的總質(zhì)量M1=100g,小車2的總質(zhì)量M2=200g.由圖可讀出小車1的位移x1=5.00cm,小車2的位移x2=______cm,可以算出=______（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）,在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范內(nèi),______（填“大于”、“小于”、“等于”）.10.某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證牛頓第二定律.原理是利用牛頓第二定律計(jì)算小車加速度的理論值，通過(guò)紙帶分析得到的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值，比較兩者的大小是否相等從而驗(yàn)證牛頓第二定律.(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力后的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中打出了一條紙帶如圖所示.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離.該小車的加速度的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值a測(cè)=____m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)如果用天平測(cè)得小車和車內(nèi)鉤碼的總質(zhì)量為M,砝碼和砝碼盤的總