高一物理人教版必修一課時(shí)檢測(cè)4-2實(shí)驗(yàn)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

課時(shí)素養(yǎng)檢測(cè)二十實(shí)驗(yàn):探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(25分鐘50分)1.(10分)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出。(1)圖示是實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到的一條紙帶,A、B、C、D、E為5個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50Hz,則小車的加速度a=________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(2)以下措施正確的是________(填入相應(yīng)的字母)。

A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上B.平衡摩擦力時(shí),小車后面的紙帶必須連好,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受到阻力C.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力D.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車,后接通電源【解析】(1)根據(jù)Δx=aT2可得加速度a=QUOTE=QUOTEm/s2=0.425m/s2。(2)平衡摩擦力時(shí),應(yīng)不掛重物,只讓小車拖著紙帶在木板上勻速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;平衡摩擦力時(shí),小車后面的紙帶必須連好,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受到阻力,選項(xiàng)B正確;每次改變小車的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力,選項(xiàng)C正確;實(shí)驗(yàn)時(shí),先接通電源,后放開(kāi)小車,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B、C。答案:(1)0.425(2)B、C2.(20分)某組同學(xué)設(shè)計(jì)的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖如圖甲所示,A為小車,B為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,C為裝有細(xì)砂的小桶,D為一端帶有定滑輪的長(zhǎng)方形木板。實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為細(xì)繩對(duì)小車的拉力F等于細(xì)砂和小桶的總重力,小車運(yùn)動(dòng)的加速度a可用紙帶上打出的點(diǎn)求得。(1)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),測(cè)得小車和小車上的砝碼總質(zhì)量為800g,則細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量較為合理的是____________________。

A.50gB.500gC.5kgD.50kg(2)如圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,已知實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率為50Hz,根據(jù)紙帶可求得電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)的速度為_(kāi)_________m/s,小車的加速度大小為_(kāi)_________m/s2。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))

(3)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時(shí),某同學(xué)按照自己的方案將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都在坐標(biāo)系中進(jìn)行了標(biāo)注,但尚未完成圖像(如圖丙所示)。請(qǐng)幫助該同學(xué)繼續(xù)作出坐標(biāo)系中的圖像。(4)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時(shí),該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖丁所示,圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_________________________________________________________________________________。

【解析】(1)為了使細(xì)繩對(duì)小車的拉力F近似等于細(xì)砂和小桶的總重力,則需要滿足小車和小車上的砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)大于細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量,若小車和小車上的砝碼總質(zhì)量為800g,則細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量較為合理的是50g,選項(xiàng)A正確,B、C、D錯(cuò)誤。(2)AC這段位移的平均速度等于AC這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,即B點(diǎn)的瞬時(shí)速度,故vB=QUOTE=1.63m/s。由Δx=aT2可得,小車的加速度a=QUOTE=1.72m/s2。(3)由坐標(biāo)系中標(biāo)注點(diǎn)可看到這些點(diǎn)大致在一條直線上,過(guò)這些點(diǎn)作一條直線,即為a與QUOTE的關(guān)系圖像,如圖所示。(4)F不為零時(shí),加速度仍為零,可知實(shí)驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。答案:(1)A(2)1.631.72(3)見(jiàn)解析圖(4)未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠3.(20分)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新體現(xiàn)了學(xué)生駕馭知識(shí)的能力,為此某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究加速度與合外力的關(guān)系。小車質(zhì)量為M,砂桶和砂的總質(zhì)量為m,通過(guò)改變m來(lái)改變小車所受的合外力大小,小車的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出。現(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變,逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),得到多組a、F值(F為彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù))。(1)圖丙為上述實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶,A點(diǎn)為小車剛釋放時(shí)打下的起始點(diǎn),每?jī)牲c(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz,則小車的加速度為_(kāi)_______m/s2。(保留一位有效數(shù)字)

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線,其中縱軸為小車的加速度大小,橫軸應(yīng)為_(kāi)_______。(選填字母代號(hào))

A.QUOTEB.QUOTEC.mgD.F(3)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時(shí),關(guān)于乙圖的說(shuō)法,正確的是________。(選填字母代號(hào))

A.圖線逐漸偏向縱軸B.圖線逐漸偏向橫軸C.圖線仍保持原方向不變D.均有可能【解析】(1)由于每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出,紙帶上面相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔是0.1s。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx=aT2可得:a=QUOTE=QUOTEm/s2=4m/s2。(2)根據(jù)牛頓第二定律,F=Ma,a=QUOTEF,質(zhì)量不