2024-2025學年高中物理第四章第2節(jié)實驗：探究加速度與力質量的關系練習含解析新人教版必修1

PAGE6-試驗：探究加速度與力、質量的關系1．(多選)如圖所示是依據探究加速度與力的關系的試驗數(shù)據描繪的a－F圖象，下列說法中正確的有()A．3條傾斜直線所對應的小車和砝碼的質量相同B．3條傾斜直線所對應的小車和砝碼的質量不同C．直線1所對應的小車和砝碼的質量最大D．直線3所對應的小車和砝碼的質量最大解析：選BD.由圖象知F相同時，對應的加速度大小關系為a1＞a2＞a3，依據F相同時，加速度與質量成反比知，m1＜m2＜m3.2.如圖所示，在“探究加速度與力、質量的關系”試驗中，若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質量分別為m1、m2，打開夾子后經過相同的時間兩車的位移分別為x1、x2，則在試驗誤差允許的范圍內，有()A．當m1＝m2、F1＝2F2時，x1＝2x2B．當m1＝m2、F1＝2F2時，x2＝2x1C．當F1＝F2、m1＝2m2時，x1＝2x2D．當F1＝F2、m1＝2m2時，x2＝2x1解析：選A.題中m1和m2是車中砝碼的質量，決不能認為是小車的質量．本題中只說明白兩小車是相同的，并未告知小車的質量是多少．當m1＝m2時，兩車加砝碼后質量仍相等，若F1＝2F2，則a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，A對，B錯；當m1＝2m2時，無法確定兩車加砝碼后的質量關系，兩小車的加速度關系也就不清晰，故無法斷定兩車的位移關系，C、D錯．3．通過小車在拉力作用下的加速運動，來探究加速度、力、質量三者之間的關系．下列說法中符合實際的是()A．通過同時變更小車的質量m及受到的拉力F，能歸納出加速度、力、質量三者之間的關系B．通過保持小車的質量不變，只變更小車受到的拉力，就可以歸納出加速度、力、質量三者之間的關系C．通過保持小車受力不變，只變更小車的質量，就可以得出加速度、力、質量三者之間的關系D．先不變更小車的質量，探討加速度與力的關系；再不變更小車受到的拉力，探討加速度與質量的關系；最終歸納出加速度、力、質量三者之間的關系解析：選D.探究加速度與力、質量的關系時，先使質量不變，探討加速度與力的關系；再使受到的拉力不變，探討加速度與質量的關系；最終總結出加速度、力、質量三者之間的關系．所以，只有選項D正確．4．(2024·萊州高一月考)某試驗小組設計了如圖甲所示的試驗裝置，“探究物體的加速度與受力的關系”，通過變更重物的質量，利用傳感器可得到滑塊運動的加速度a和所受拉力F，而后作出a－F關系圖象．他們在軌道水平和傾斜的兩種狀況下分別做了試驗，得到了兩條a－F圖線，如圖乙所示．由圖象可知圖線Ⅱ不過坐標原點的緣由是______________；滑塊和加速度傳感器的總質量M＝________kg.甲乙解析：圖線Ⅱ不過坐標原點的緣由是軌道傾角太大，滑塊的重力沿斜軌道方向的分力較大，平衡了滑塊與軌道間的摩擦力后還產生了加速度，即不加拉力F時，滑塊已經有了加速度．由題圖乙可得圖線斜率k＝2kg－1，由k＝eq\f(1,M)可得，M＝0.5kg.答案：軌道傾角太大0.55．(2024·淄博高一檢測)在“探究加速度與力、質量的關系”試驗中：(1)當質量m肯定時，a與F合成________；當力F肯定時，a與M成________．(2)如圖所示為“探究加速度與力、質量的關系”試驗裝置圖，以下做法正確的是________．A．平衡摩擦力時，應將重物用細繩通過定滑輪系在小車上B．本試驗中探究的方法是限制變量法C．試驗時，先放開小車，后接通電源D．“重物的質量遠小于小車的質量”這一條件如不滿意，對探究結果也不會產生影響解析：(1)當質量m肯定時，a與F合成正比；當力F肯定時，a與M成反比．(2)平衡摩擦力時，應使小車在不受拉力作用的狀況下拖動紙帶做勻速直線運動，A錯；試驗中采納了限制變量法，即探討加速度與合力關系時限制小車質量不變，探討加速度與小車質量關系時限制拉力不變，B對；試驗時，先接通電源打點，后放開小車拖動紙帶運動，C錯；為減小試驗誤差，試驗時必需做到重物的質量遠小于小車的質量，D錯．答案：(1)正比反比(2)B6．某同學設計了如圖甲所示的裝置來探究加速度與力的關系．彈簧測力計固定在一合適的木塊上，桌面的右邊緣固定一個光滑的定滑輪，細繩的兩端分別與彈簧測力計的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線P、Q，并測出間距d.起先時將木塊置于P處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛起先運動為止，登記彈簧測力計的示數(shù)F0，以此表示滑動摩擦力的大小．再將木塊放回原處并按住，接著向瓶中加水之后，登記彈簧測力計的示數(shù)F，然后釋放木塊，并用秒表登記木塊從P運動到Q處的時間t.(1)木塊的加速度可以用d和t表示，為a＝________．(2)變更瓶中水的質量重復試驗，確定加速度a與彈簧測力計示數(shù)F的關系．圖乙中能表示該同學試驗結果的是________．(3)用加水的方法變更拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點是________．A．可以變更滑動摩擦力的大小B．可以更便利地獲得更多組試驗數(shù)據C．可以獲得更大的加速度以提高試驗精度解析：(1)由d＝eq\f(1,2)at2可得：a＝eq\f(2d,t2).(2)因為F－F0＝ma，故a＝eq\f(1,m)F－eq\f(F0,m)，C選項正確．(3)掛鉤碼的方法不能連續(xù)變更細繩拉力大小，因此不能精確測出摩擦力的大小，也不利于獲得多組測量數(shù)據，故B正確．答案：(1)eq\f(2d,t2)(2)C(3)B7．(2024·蘭州高一檢測)在“探究加速度與力、質量的關系”這一試驗中：(1)甲、乙兩位同學依據試驗數(shù)據畫出的小車的加速度a與小車所受拉力F的圖象分別為圖(a)中的直線Ⅰ和直線Ⅱ，直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大，明顯超出了誤差范圍，下面給出了關于形成這兩種狀況緣由的四種說明，其中可能正確的是________．A．試驗前甲同學沒有平衡摩擦力B．甲同學在平衡摩擦力時把長木板的末端抬得過高了C．試驗前乙同學沒有平衡摩擦力D．乙同學在平衡摩擦力時，把長木板的末端抬得過高了(2)如圖(b)給出了該次試驗中從O點起先，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶(頻率為50Hz)，其中1，2，3，4，5都為計數(shù)點，其中x1＝1.41cm，x2＝1.91cm，x3＝2.39cm，x4＝2.91cm.由紙帶數(shù)據計算可得計數(shù)點4所代表時刻的瞬時速度v4＝________m/s，小車的加速度a＝________m/s2.解析：(1)Ⅰ直線表明在小車的拉力為0時，小車的加速度大于0，即合外力大于0，說明平衡摩擦力過度，即把長木板的末端抬得過高了，故A錯誤，B正確；Ⅱ直線說明在拉力大于0時，小車的加速度為0，即合外力為0，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠，故C正確，D錯誤．(2)每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s，依據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，得v4＝eq\f(0.0239＋0.0291,2×0.1)m/s＝0.265m/s.依據勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2.為了更加精確地求解加速度，我們對兩個加速度取平均值，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·大連高一檢測)如圖為用拉力傳感器(能測量拉力的儀器)和速度傳感器(能測量瞬時速度的儀器)探究“加速度與物體受力的關系”的試驗裝置．用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長木板上相距L＝48.0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，分別記錄小車到達A、B時的速率．(1)試驗主要步驟如下：①將拉力傳感器固定在小車上．②平衡摩擦力，讓小車在不受拉力時做______________運動．③把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；為保證細線的拉力不變，必需調整滑輪的高度使______________．④接通電源后自C點釋放小車，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力F的大小及小車分別到達A、B時的速率vA、vB.⑤變更所掛鉤碼的數(shù)量，重復④的操作．(2)下表中記錄了試驗測得的幾組數(shù)據，veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)是兩個速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達式a＝________；請將表中第4次的試驗數(shù)據填寫完整(結果保留三位有效數(shù)字)．次數(shù)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)由表中數(shù)據，在坐標紙上作出a－F關系圖線．(4)對比試驗結果與理論計算得到的關系圖線(圖中已畫出理論圖線)．造成上述偏差的緣由除了拉力傳感器讀數(shù)可能偏大外，還可能是________________________________________________________________________．解析：(1)②平衡摩擦力完成的依據是小車在不受拉力作用時恰好做勻速直線運動．③為保證細線的拉力不變，細線必需與長木板平行．(2)由勻變速直線運動速度與位移的關系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).將veq\o\al(2,B)－veq