高中物理課時練習5-2科學探究加速度與力質(zhì)量的關系

二十科學探究：加速度與力、質(zhì)量的關系1．(10分)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗中，(1)下列儀器需要用到的是________；(2)下列說法正確的是________；A．先釋放紙帶再接通電源B．拉小車的細線應盡可能與長木板平行C．紙帶與小車相連端的點跡較疏D．輕推小車，拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡(3)如圖所示是實驗時打出的一條紙帶，A、B、C、D……為每隔4個點取的計數(shù)點，據(jù)此紙帶可知小車在D點的速度大小為__________m/s(小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字)?！窘馕觥?1)本實驗通過打點紙帶分布求物體的加速度，需要打點計時器，通過控制變量法從而研究加速度、質(zhì)量、合外力之間的關系，需要天平測重物和小車的質(zhì)量，所以選擇儀器A、D。(2)實驗時應先接通電源，后釋放小車，A錯誤；為了保證繩子拉力就是小車受到的合力，細線要與木板平行，B正確；小車做勻加速直線運動，剛釋放時的速度小，與小車相連端紙帶上打下的點較為密集，選項C錯誤；本實驗需要平衡摩擦力，小車在適當傾斜的長木板上勻速下滑，則重力沿斜面的分力與摩擦力平衡，D正確。(3)由題可知，相鄰計數(shù)點間的時間間隔t＝0.1s，根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律，中間時刻的速度等于整個過程的平均速度，則vD＝eq\f(xCE,2t)≈0.21m/s。答案：(1)A、D(2)B、D(3)0.212．(12分)利用力傳感器研究加速度與合外力的關系，實驗裝置如圖甲。(1)下列關于該實驗的說法錯誤的是__________。A．做實驗之前必須平衡摩擦力B．小車的質(zhì)量必須比所掛鉤碼的質(zhì)量大得多C．應調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細線與木板平行D．實驗開始的時候，小車最好距離打點計時器遠一點(2)從實驗中挑選一條點跡清晰的紙帶，每5個點取一個計數(shù)點，用刻度尺測量計數(shù)點間的距離，如圖乙所示。已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz。從圖乙中所給的刻度尺上讀出A、B兩點間的距離s1＝______________cm；該小車的加速度a＝________________m/s2。(計算結果保留兩位有效數(shù)字)(3)實驗中紙帶的__________________(選填“左”或“右”)端與小車相連接?！窘馕觥?1)做實驗之前必須平衡摩擦力，消除摩擦力對實驗的影響，故A正確；利用力傳感器研究加速度與合外力的關系，不需要滿足小車的質(zhì)量比所掛鉤碼的質(zhì)量大得多這一條件，B錯誤；在實驗之前，應調(diào)節(jié)定滑輪的高度使細線與木板平行，才能使加速度的方向與細線的拉力的方向相同，C正確；實驗開始的時候，小車要離打點計時器近一些，使紙帶的使用率更高，D錯誤。(2)A點的讀數(shù)為1.00cm，B點的讀數(shù)為1.70cm，所以A、B兩點間的距離s1＝1.70cm－1.00cm＝0.70cm；小車的加速度a＝eq\f(s2－s1,T2)＝m/s2＝0.20m/s2。(3)小車做加速運動，相等時間內(nèi)的位移越來越大，所以小車與紙帶的左端相連。答案：(1)B、D(2)0.700.20(3)左3．(14分)某同學采用如圖裝置來驗證當外力一定時加速度和質(zhì)量的關系，左右等高的水平桌面上都有一端帶滑輪的長木板，木板上都固定有打點計時器，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小滑塊通過一條細繩繞過各自長木板上的定滑輪相連，動滑輪下吊有沙桶，調(diào)整裝置使m1和m2在同一直線上，并使細線與長木板平行，兩個小滑塊都與穿過打點計時器限位孔的紙帶相連。(1)本次實驗中需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量這個條件嗎？______________(選填“需要”或“不需要”)。(2)去掉細繩，分別墊高長木板一端平衡摩擦力。連接細線，調(diào)整沙桶中沙子的質(zhì)量，接通兩個打點計時器的電源，然后由靜止釋放沙桶，同時得到對應的丙、丁兩條紙帶，紙帶上相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，實驗時使用的交流電的頻率為50Hz，其中丁圖中第三個計數(shù)點未畫出。通過紙帶計算兩個滑塊的加速度a1＝________m/s2，a2＝________m/s2(均保留三位有效數(shù)字)(3)由計算可知m1______________(選填“＞”“＜”或“＝”)m2【解析】(1)沙桶對細繩的拉力提供左右兩邊相等的拉力，這個拉力不需要知道具體數(shù)值，所以不需要滿足沙子和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量。(2)紙帶上相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，所以打相鄰計數(shù)點的周期T＝0.1s，對于丙紙帶根據(jù)逐差法求得a甲＝eq\f(（x3＋x4）－（x1＋x2）,4T2)＝eq\f(（3.78＋5.12）－（1.19＋2.51）,4×0.12)×10－2m/s2＝1.30m/s2，對應丁紙帶有x4－x1＝3aT2得a≈0.737m/s2。(3)根據(jù)牛頓第二定律可知拉力相等m1a1＝m2a2，質(zhì)量小的加速度大，可知m1<m2。答案：(1)不需要(2)1.300.737(3)<4．(14分)某同學用如圖1所示的實驗裝置做“探究加速度與力的關系”的實驗，方法如下：在水平軌道的B點固定一個光電門，A點有一個小車，小車上有一個寬度為d的遮光條，用重物通過細線拉小車，小車在A點由靜止開始運動。(1)若A、B之間的距離為L，遮光條通過光電門的時間為t，則小車的加速度a＝________。(2)本實驗中，他根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出了圖2所示的圖像，圖線不過原點的原因是他在實驗中漏掉了一個重要的步驟是_________________________。(3)完善實驗步驟后，甲、乙兩個同學用同一裝置做實驗，為方便對比，兩個同學畫圖時橫、縱坐標的標度都是一樣的，各自得到了a-F圖像如圖3所示，圖像的斜率不同說明兩位同學使用的器材中________是不同的，且大小關系是________。【解析】(1)小車到達B點的瞬時速度vB＝eq\f(d,t)再由運動學公式，則有veq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(B))＝2aL解得：a＝eq\f(d2,2Lt2)。(2)根據(jù)圖像可知，圖線不過原點，說明開始施加的力沒有產(chǎn)生加速度，用來平衡摩擦力了