2021年高中物理新人教版必修第一册 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 课时作业9（word含解析）
文档属性
| 名称 | 2021年高中物理新人教版必修第一册 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系 课时作业9（word含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-16 10:35:35 | ||
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文档简介
2020-2021学年新人教版必修第一册
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课时作业9（含解析）
1．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示．
(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是_____________；要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是______________________.
(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1＝7.06
cm、x2＝7.68
cm、x3＝8.30
cm、x4＝8.92
cm，那么打B点的瞬时速度大小是________m/s；纸带加速度的大小是________m/s2(计算结果保留两位有效数字)．
2．如图甲所示是小明同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）小明用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝____mm．
（2）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量c是____（用文字表述）。
（3）小亮同学认为：无需测出上述c和d，只要画出以F（力传感器示数）为横坐标、以____为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系。
（4）下列实验操作和要求必要的是____（请填写选项前对应的字母）
A．应将气垫导轨调节水平
B．应测出钩码和力传感器的总质量
C．应使A位置与光电门间的距离适当大些
D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
3．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示：
(1)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上，挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表，请根据实验数据作出a-F的关系图像_________。
(2)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因____________。
4．利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示。
(1)下列关于该实验的说法，错误的___________。
A．做实验之前必须平衡摩擦力
B．小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多
C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行
D．打点计时器接应直流电源
(2)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图所示。已知打点计时器每间隔0.02s打一个点。从图可知A、B两点间的距离s1=___________cm；该小车的加速度a=___________m/s2（计算结果保留2位有效数字），实验中纸带的___________（填“左”或“右”）端与小车相连接。
(3)利用测得数据在坐标系中作出了图乙所示的a-F图象。
①图线不过坐标原点的原因是___________；
②小车和传感器的总质量为___________kg。
5．采用如图1所示的实验装置探究加速度与合外力、质量的关系实验，将重物的重力视为物体所受的合外力
(1)除图1所示的器材外，下列器材中，不需要的是_______
A．
B．
C．
D．
E.
(2)关于该实验，下列说法正确的是________
A．该实验采用了“控制变量法”
B．为了重物所受重力可以看成小车所受的合外力，重物的质量应远大于小车的质量
C．若用该实验装置探究速度随时间变化关系，需要平衡摩擦力
D．若用该实验装置探究功与速度变化关系，为了得到五组数据，至少需要打出五条纸带
(3)某次实验中打出的纸带如图3所示，则出错的原因可能是图4中的_______操作引起
A．
B．
C．
D．
(4)操作正确后进行实验，得到纸带可能是图5中的______，该纸带计时点5对应的瞬时速度大小为_______（结果保留两位有效数字）
A．
B．
C．
D．
6．如图1所示，是测定小物块与水平木板间动摩擦因数的一种方案，将带有曲面部分的长木板固定在水平地面上，在其水平部分合适位置安装光电门，用游标卡尺测出挡光片的宽度d，将带有挡光片的小物块从曲面上不同位置静止释放，光电门记录挡光时间为t，用刻度尺测出小物块停止的位置到光电门的距离x，已知重力加速度为g。
(1)图2所示游标卡尺的读数为___________
cm；
(2)若用图像法计算动摩擦因数，应作出____________图像（填x?t、?t或?t
2）；
(3)在(2)的情况下，得到图像斜率为k，则动摩擦因数的表达式为_____（用题中所给物理量的符号表示）。
7．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。
(1)某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要或不正确的是
________。
A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力；
B．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动；
C．每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
E.实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
(2)如图是用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时所打出的一条纸带。A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的计数点。已知相邻计数点间还有4个点未画出。则打点计时器打下C点时小车的瞬时速度为_______m/s，小车的加速度大小为______m/s2。
?
(3)某组同学根据实验数据，画出了a-F的关系图线，请分析图线不经过坐标原点的原因是：____________________。
8．为“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：
A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m＝0.5
kg的钩码．用垫块将长木板附定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；
B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，连接纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示．
请回答下列问题：
（1）图乙中纸带的____端与滑块相连（选填“左”或“右”）．
（2）图乙中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率为50
Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度a＝________
m／s2．
（3）不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的质量M＝________
kg（g取9.8
m／s2，结果保留3位有效数字）．
9．（1）如图甲所示，螺旋测微器读数是___mm．
（2）某学习小组在探究加速度与力、质量的关系时，采用图乙所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合外力，通过加减钩码来改变小车总质量M．
①实验中需要平衡摩擦力，应当取下_________（选填“小车上的钩码”、“小托盘和砝码”或“纸带”），将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点________．
②图丙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．所用交流电的频率为50Hz，从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.74cm，x3=6.30cm，x4=7.85cm，x5=9.41cm，x6=10.96cm．小车运动的加速度大小为________m/s2（结果保留三位有效数字）．
10．某实验小组要做“探究小车所受外力与加速度关系”的实验，采用的实验装置如图所示。
(1)本实验中______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力，______（填“需要”或“不需要”）桶的总质量远小于小车的质量；
(2)该同学在研究小车运动时打出了一条纸带，如图所示，在纸带上，连续5个点为一个计数点，相邻两个计数点之间的距离依次为x1=1.45cm，x2=2.45cm，x3=3.45cm，x4=4.44cm，x5=5.45cm，x6=6.46cm，打点计时器的频率f=50Hz，整个过程中小车的平均加速度为______m/s2。（结果保留3位有效数字）
(3)另一组同学为了减小系统误差，设计了如图甲所示的装置实验中改变沙和沙桶的质量以弹簧测力计的读数F为横坐标，以加速度为纵坐标，得到小车的加速度a与弹簧弹力F的对应关系如图乙所示。
①图象不过原点，可能的原因是______。
②若图中的横截距为b，斜率为k，重力加速度为g，则小车的质量为______，小车和桌面间的动摩擦因数为______。
参考答案
1．平衡摩擦力
小车质量远大于砝码及砝码盘的质量
0.74
0.62
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为使小车所受合外力等于细线的拉力，就需要平衡掉摩擦力的影响，故采取的措施是平衡摩擦力.
[2]要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是小车质量远大于砝码及砝码盘的质量.
(2)[3][4]打点计时器使用的都是交流电源，每隔0.02
s打一个点．根据题意相邻计数点间的时间间隔t＝0.1
s，则B点的速度为A、C两点间的平均速度：
vB＝＝m/s＝0.74
m/s
由：
可得：
a＝
代入数据解得：
2．2.30
mm
遮光条到光电门的距离
A
C
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图知第6条刻度线与主尺对齐
d=2mm+6×0.05mm=2.30mm
（2）[2]实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式得若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L；
（3）[3]根据F=ma，而
，
联立解得
则无需测出上述c和d，只要画出以F（力传感器示数）为横坐标、以为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系。
（4）[4]应将气垫导轨调节水平，使拉力才等于合力，故A正确；
拉力的大小可从力传感器中读出，则没必要测出钩码和力传感器的总质量，选项B错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，可以增大测量长度，从而有利于减小误差，故C正确；
拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故D错误；
故选AC；
3．
未计入砝码盘的重力
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]作出a-F的关系图象如图所示．
(2)[2]a-F图线不通过原点的主要原因是未放入砝码时，小车已有加速度，可以判断未计入砝码盘的重力。
4．BD
0.70
0.20
左
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
0.5
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A．做实验之前，必须平衡摩擦力，从而使小车所受的拉力等于其合外力，故A正确，不符合题意；
B．力传感器直接可测出小车的拉力，所以不必小车的质量远大于所挂钩码的质量，故B错误，符合题意；
C．实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，保持小车在运动过程中所受拉力的方向不变，故C正确，不符合题意；
D．打点计时器使用的是交流电源，故D错误，符合题意。
故选BD。
(2)[2]由题图可知，A、B两点间的距离s1=0.70cm。
[3]小车的加速度为
[4]由于小车做匀加速运动，速度越来越大，点迹距离越来越远，故实验中纸带的左端与小车相连。
(3)[5]图线不过坐标原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
[6]对小车和传感器，根据牛顿第二定律可知
解得
结合图像，由数学知识可知
解得
5．C
A
D
A
0.52
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]本实验中用电磁打点计时器，则需要用到学生电源，且电磁打点计时器要用导线与学生电源连接，实验中要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离，打点计时器可以记录时间，则不用秒表，由于实验要探究加速度与合外力、质量的关系，则应用天平测量重物的质量，故不需要的器材是秒表，故选C；
(2)[2]A．研究加速度、力、质量三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法，先保持M不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与M的关系，故A正确；
B．为了重物所受重力可以看成小车所受的合外力，重物的质量应远小于小车的质量，故B错误；
C．若用该实验装置探究速度随时间变化关系，不需要平衡摩擦力，故C错误；
D．若用该实验装置探究功与速度变化关系，为了得到五组数据，可以在一条纸带上取不同的两段进行研究，则不一定要打出五条纸带，故D错误。
故选A；
(3)[3]由图3可知，纸带上的点没有完全在同一直线上，说明纸带运动过程中水平方向发生偏移，出现这现象的原因为纸带没有穿过限位孔，故选D
(4)[4]纸带在重物作用下做匀加速直线运动，由图5纸带上数据可知，实验中得到的纸带应为A，故选A；
[5]匀变速直线运动中某段的平均速度等中间时刻的瞬时速度，则有
6．0.425cm
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]
主尺读数为4mm，游标尺读数为5，由图知该游标尺为二十分度的卡尺，精度为0.05mm，故测量结果为：
4mm+5×0.05mm=4.25mm=0.425cm
(2)[2]小物块通过光电门的速度为，由运动规律得
故应作出图像；
(3)[3]由可得：
该直线的斜率为k，故动摩擦因素的表达式为。
7．BCE
0.3
0.4
平衡摩擦力时模板倾角过大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力等于细绳对小车的拉力，故A不符合题意；
B．平衡摩擦力时，不要给小车加任何牵引力，即小车不应该系上挂着塑料小桶的细绳，故B符合题意；
C．每次改变拉小车拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C符合题意；
D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故D不符合题意；
E．实验中应先接通打点计时器的电源，再释放小车，故E符合题意。
故选BCE。
(2)[2]相邻计数点间还有4个点未画出，可知相邻两个点的时间间隔为
T=0.1s
根据在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出C点的瞬时速度大小
[3]由题意可知
x1=24mm=2.4cm
x2=52mm-24mm=2.8cm
x3=84mm-52mm=3.2cm
x4=120mm-84mm=3.6cm
根据
△x=aT2
其中△x=0.4cm，T=0.1s，故代入数据解得
a=0.4m/s2
(3)[4]由图象可知，a-F图象在a轴上有截距，这是由于平衡摩擦力时模板倾角过大造成的。
8．右端
1.65
2.97
【解析】
【分析】
（1）滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大，进而判断哪端与滑块相连；
（2）根根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小；
（3）根据牛顿第二定律F=Ma即可求解质量；
【详解】
（1）[1]．因为打点计时器每隔0.02s打一个点，两个计数点之间还有4个打点未画出，所以两个计数点的时间间隔为T=0.1s，时间间隔是定值，滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大．所以图乙中纸带的右端与滑块相连；
（2）[2]．根据△x=aT2利用逐差法，有：
．
（3）[3]．由A步骤可知，取下细绳和钩码后，滑块受到的合外力为：
F=0.5×9.8=4.9N
根据牛顿第二定律得：
.
【点睛】
探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量，实验时要注意小车质量应远大于重物质量．纸带处理时能利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．
9．5.670
小托盘和砝码
间距相等
1.55(1.54～1.56)
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．螺旋测微器固定刻度为5.5mm，可动刻度为0.01mm×17.0=0.170mm，所以最终读数为5.670mm．
（2）①[2][3]．实验中需要平衡摩擦力，应当取下小托盘和砝码，将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点间距相等．
②[4]．根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：
x4-x1=3a1T2?
x5-x2=3a2T2?
?x6-x3=3a3T2?
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：
a=（a1+a2+a3）
解得：
a=1.55m/s2．
10．需要
需要
1.00
小车与桌面间存在摩擦力
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]本实验要想将拉力作为小车的合外力，需要平衡摩擦力且钩码的质量需要远远小于小车的质量
(2)[3]由逐差法可知，加速度大小为
代入数据解得
(3)[4]由图象可知，有一定弹力时而没有加速度，说明小车与桌面间存在摩擦力即图象不过原点
[5]由牛顿第二定律有
整理得
即有
得
[6]横截距为b，即有
得
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课时作业9（含解析）
1．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图所示．
(1)为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是_____________；要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是______________________.
(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图所示，他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1＝7.06
cm、x2＝7.68
cm、x3＝8.30
cm、x4＝8.92
cm，那么打B点的瞬时速度大小是________m/s；纸带加速度的大小是________m/s2(计算结果保留两位有效数字)．
2．如图甲所示是小明同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）小明用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝____mm．
（2）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量c是____（用文字表述）。
（3）小亮同学认为：无需测出上述c和d，只要画出以F（力传感器示数）为横坐标、以____为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系。
（4）下列实验操作和要求必要的是____（请填写选项前对应的字母）
A．应将气垫导轨调节水平
B．应测出钩码和力传感器的总质量
C．应使A位置与光电门间的距离适当大些
D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
3．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示：
(1)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上，挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表，请根据实验数据作出a-F的关系图像_________。
(2)根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请说明主要原因____________。
4．利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图甲所示。
(1)下列关于该实验的说法，错误的___________。
A．做实验之前必须平衡摩擦力
B．小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多
C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行
D．打点计时器接应直流电源
(2)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图所示。已知打点计时器每间隔0.02s打一个点。从图可知A、B两点间的距离s1=___________cm；该小车的加速度a=___________m/s2（计算结果保留2位有效数字），实验中纸带的___________（填“左”或“右”）端与小车相连接。
(3)利用测得数据在坐标系中作出了图乙所示的a-F图象。
①图线不过坐标原点的原因是___________；
②小车和传感器的总质量为___________kg。
5．采用如图1所示的实验装置探究加速度与合外力、质量的关系实验，将重物的重力视为物体所受的合外力
(1)除图1所示的器材外，下列器材中，不需要的是_______
A．
B．
C．
D．
E.
(2)关于该实验，下列说法正确的是________
A．该实验采用了“控制变量法”
B．为了重物所受重力可以看成小车所受的合外力，重物的质量应远大于小车的质量
C．若用该实验装置探究速度随时间变化关系，需要平衡摩擦力
D．若用该实验装置探究功与速度变化关系，为了得到五组数据，至少需要打出五条纸带
(3)某次实验中打出的纸带如图3所示，则出错的原因可能是图4中的_______操作引起
A．
B．
C．
D．
(4)操作正确后进行实验，得到纸带可能是图5中的______，该纸带计时点5对应的瞬时速度大小为_______（结果保留两位有效数字）
A．
B．
C．
D．
6．如图1所示，是测定小物块与水平木板间动摩擦因数的一种方案，将带有曲面部分的长木板固定在水平地面上，在其水平部分合适位置安装光电门，用游标卡尺测出挡光片的宽度d，将带有挡光片的小物块从曲面上不同位置静止释放，光电门记录挡光时间为t，用刻度尺测出小物块停止的位置到光电门的距离x，已知重力加速度为g。
(1)图2所示游标卡尺的读数为___________
cm；
(2)若用图像法计算动摩擦因数，应作出____________图像（填x?t、?t或?t
2）；
(3)在(2)的情况下，得到图像斜率为k，则动摩擦因数的表达式为_____（用题中所给物理量的符号表示）。
7．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。
(1)某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要或不正确的是
________。
A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力；
B．平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动；
C．每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力
D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
E.实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
(2)如图是用打点计时器研究小车的匀变速直线运动时所打出的一条纸带。A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的计数点。已知相邻计数点间还有4个点未画出。则打点计时器打下C点时小车的瞬时速度为_______m/s，小车的加速度大小为______m/s2。
?
(3)某组同学根据实验数据，画出了a-F的关系图线，请分析图线不经过坐标原点的原因是：____________________。
8．为“验证牛顿第二定律”，某同学设计了如下实验方案：
A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m＝0.5
kg的钩码．用垫块将长木板附定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动；
B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，连接纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示．
请回答下列问题：
（1）图乙中纸带的____端与滑块相连（选填“左”或“右”）．
（2）图乙中相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率为50
Hz的交流电源，根据图乙求出滑块的加速度a＝________
m／s2．
（3）不计纸带与打点计时器间的阻力，滑块的质量M＝________
kg（g取9.8
m／s2，结果保留3位有效数字）．
9．（1）如图甲所示，螺旋测微器读数是___mm．
（2）某学习小组在探究加速度与力、质量的关系时，采用图乙所示的装置，通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合外力，通过加减钩码来改变小车总质量M．
①实验中需要平衡摩擦力，应当取下_________（选填“小车上的钩码”、“小托盘和砝码”或“纸带”），将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点________．
②图丙为实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．所用交流电的频率为50Hz，从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.74cm，x3=6.30cm，x4=7.85cm，x5=9.41cm，x6=10.96cm．小车运动的加速度大小为________m/s2（结果保留三位有效数字）．
10．某实验小组要做“探究小车所受外力与加速度关系”的实验，采用的实验装置如图所示。
(1)本实验中______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力，______（填“需要”或“不需要”）桶的总质量远小于小车的质量；
(2)该同学在研究小车运动时打出了一条纸带，如图所示，在纸带上，连续5个点为一个计数点，相邻两个计数点之间的距离依次为x1=1.45cm，x2=2.45cm，x3=3.45cm，x4=4.44cm，x5=5.45cm，x6=6.46cm，打点计时器的频率f=50Hz，整个过程中小车的平均加速度为______m/s2。（结果保留3位有效数字）
(3)另一组同学为了减小系统误差，设计了如图甲所示的装置实验中改变沙和沙桶的质量以弹簧测力计的读数F为横坐标，以加速度为纵坐标，得到小车的加速度a与弹簧弹力F的对应关系如图乙所示。
①图象不过原点，可能的原因是______。
②若图中的横截距为b，斜率为k，重力加速度为g，则小车的质量为______，小车和桌面间的动摩擦因数为______。
参考答案
1．平衡摩擦力
小车质量远大于砝码及砝码盘的质量
0.74
0.62
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为使小车所受合外力等于细线的拉力，就需要平衡掉摩擦力的影响，故采取的措施是平衡摩擦力.
[2]要使细线的拉力约等于砝码及砝码盘的总重力，应满足的条件是小车质量远大于砝码及砝码盘的质量.
(2)[3][4]打点计时器使用的都是交流电源，每隔0.02
s打一个点．根据题意相邻计数点间的时间间隔t＝0.1
s，则B点的速度为A、C两点间的平均速度：
vB＝＝m/s＝0.74
m/s
由：
可得：
a＝
代入数据解得：
2．2.30
mm
遮光条到光电门的距离
A
C
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]由图知第6条刻度线与主尺对齐
d=2mm+6×0.05mm=2.30mm
（2）[2]实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式得若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L；
（3）[3]根据F=ma，而
，
联立解得
则无需测出上述c和d，只要画出以F（力传感器示数）为横坐标、以为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系。
（4）[4]应将气垫导轨调节水平，使拉力才等于合力，故A正确；
拉力的大小可从力传感器中读出，则没必要测出钩码和力传感器的总质量，选项B错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，可以增大测量长度，从而有利于减小误差，故C正确；
拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故D错误；
故选AC；
3．
未计入砝码盘的重力
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]作出a-F的关系图象如图所示．
(2)[2]a-F图线不通过原点的主要原因是未放入砝码时，小车已有加速度，可以判断未计入砝码盘的重力。
4．BD
0.70
0.20
左
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
0.5
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A．做实验之前，必须平衡摩擦力，从而使小车所受的拉力等于其合外力，故A正确，不符合题意；
B．力传感器直接可测出小车的拉力，所以不必小车的质量远大于所挂钩码的质量，故B错误，符合题意；
C．实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，保持小车在运动过程中所受拉力的方向不变，故C正确，不符合题意；
D．打点计时器使用的是交流电源，故D错误，符合题意。
故选BD。
(2)[2]由题图可知，A、B两点间的距离s1=0.70cm。
[3]小车的加速度为
[4]由于小车做匀加速运动，速度越来越大，点迹距离越来越远，故实验中纸带的左端与小车相连。
(3)[5]图线不过坐标原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。
[6]对小车和传感器，根据牛顿第二定律可知
解得
结合图像，由数学知识可知
解得
5．C
A
D
A
0.52
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]本实验中用电磁打点计时器，则需要用到学生电源，且电磁打点计时器要用导线与学生电源连接，实验中要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离，打点计时器可以记录时间，则不用秒表，由于实验要探究加速度与合外力、质量的关系，则应用天平测量重物的质量，故不需要的器材是秒表，故选C；
(2)[2]A．研究加速度、力、质量三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法，先保持M不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与M的关系，故A正确；
B．为了重物所受重力可以看成小车所受的合外力，重物的质量应远小于小车的质量，故B错误；
C．若用该实验装置探究速度随时间变化关系，不需要平衡摩擦力，故C错误；
D．若用该实验装置探究功与速度变化关系，为了得到五组数据，可以在一条纸带上取不同的两段进行研究，则不一定要打出五条纸带，故D错误。
故选A；
(3)[3]由图3可知，纸带上的点没有完全在同一直线上，说明纸带运动过程中水平方向发生偏移，出现这现象的原因为纸带没有穿过限位孔，故选D
(4)[4]纸带在重物作用下做匀加速直线运动，由图5纸带上数据可知，实验中得到的纸带应为A，故选A；
[5]匀变速直线运动中某段的平均速度等中间时刻的瞬时速度，则有
6．0.425cm
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]
主尺读数为4mm，游标尺读数为5，由图知该游标尺为二十分度的卡尺，精度为0.05mm，故测量结果为：
4mm+5×0.05mm=4.25mm=0.425cm
(2)[2]小物块通过光电门的速度为，由运动规律得
故应作出图像；
(3)[3]由可得：
该直线的斜率为k，故动摩擦因素的表达式为。
7．BCE
0.3
0.4
平衡摩擦力时模板倾角过大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力等于细绳对小车的拉力，故A不符合题意；
B．平衡摩擦力时，不要给小车加任何牵引力，即小车不应该系上挂着塑料小桶的细绳，故B符合题意；
C．每次改变拉小车拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故C符合题意；
D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力，故D不符合题意；
E．实验中应先接通打点计时器的电源，再释放小车，故E符合题意。
故选BCE。
(2)[2]相邻计数点间还有4个点未画出，可知相邻两个点的时间间隔为
T=0.1s
根据在匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出C点的瞬时速度大小
[3]由题意可知
x1=24mm=2.4cm
x2=52mm-24mm=2.8cm
x3=84mm-52mm=3.2cm
x4=120mm-84mm=3.6cm
根据
△x=aT2
其中△x=0.4cm，T=0.1s，故代入数据解得
a=0.4m/s2
(3)[4]由图象可知，a-F图象在a轴上有截距，这是由于平衡摩擦力时模板倾角过大造成的。
8．右端
1.65
2.97
【解析】
【分析】
（1）滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大，进而判断哪端与滑块相连；
（2）根根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小；
（3）根据牛顿第二定律F=Ma即可求解质量；
【详解】
（1）[1]．因为打点计时器每隔0.02s打一个点，两个计数点之间还有4个打点未画出，所以两个计数点的时间间隔为T=0.1s，时间间隔是定值，滑块拖动纸带下落的运动过程中，速度越来越快，所以相等时间内运动的位移越来越大．所以图乙中纸带的右端与滑块相连；
（2）[2]．根据△x=aT2利用逐差法，有：
．
（3）[3]．由A步骤可知，取下细绳和钩码后，滑块受到的合外力为：
F=0.5×9.8=4.9N
根据牛顿第二定律得：
.
【点睛】
探究加速度与质量关系时，应控制拉力不变而改变小车质量，实验时要注意小车质量应远大于重物质量．纸带处理时能利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，提高解决问题能力．
9．5.670
小托盘和砝码
间距相等
1.55(1.54～1.56)
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]．螺旋测微器固定刻度为5.5mm，可动刻度为0.01mm×17.0=0.170mm，所以最终读数为5.670mm．
（2）①[2][3]．实验中需要平衡摩擦力，应当取下小托盘和砝码，将木板右端适当垫高，直至小车在长木板上运动时，纸带上打出来的点间距相等．
②[4]．根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：
x4-x1=3a1T2?
x5-x2=3a2T2?
?x6-x3=3a3T2?
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：
a=（a1+a2+a3）
解得：
a=1.55m/s2．
10．需要
需要
1.00
小车与桌面间存在摩擦力
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]本实验要想将拉力作为小车的合外力，需要平衡摩擦力且钩码的质量需要远远小于小车的质量
(2)[3]由逐差法可知，加速度大小为
代入数据解得
(3)[4]由图象可知，有一定弹力时而没有加速度，说明小车与桌面间存在摩擦力即图象不过原点
[5]由牛顿第二定律有
整理得
即有
得
[6]横截距为b，即有
得