（学习方略）2013-2014高中物理 4.2 实验 探究加速度与力、质量的关系课时提升卷 新人教版必修1

实验:探究加速度与力、质量的关系
(40分钟 50分)
1.(6分)如图是某些同学根据实验数据画出的图像,下列说法中正确的是(　　)
A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
2.(6分)用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下:
A.用天平称出小车和小桶及内部所装砂子的质量
B.按图示安装好实验器材
C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶
D.将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车的质量
E.保持小桶及内部砂子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验
F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值
G.作a -M关系图像,并由图像确定a与M的关系
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是　　　　　　　　,该步骤应排在　　　　步实验之后。
(2)在上述步骤中,有错误的是　　　　　　　,应把　　　　　　　　　　改为　　　　　　　　　　。
(3)在上述步骤中,处理不恰当的是　　　　,应把　　　　改为　　　　。
3.(6分)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中备有下列器材:A.打点计时器;B.天平;C.秒表;D.低压交流电源;E.电池;F.纸带;G.细绳、砝码、小车、小盘;H.薄木板;I.装有细砂的小桶
其中多余的器材是　 ;
缺少的器材是　 。
4.(16分)( 2013·衡水高一检测)在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中,保持小车和砝码的总质量不变,测得小车的加速度a和拉力F的数据如表所示。
F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a/m·s-2
0.11
0.19
0.29
0.40
0.51
(1)根据表中的数据在坐标图上作出a -F图像。
(2)图像斜率的物理意义是　 。
(3)小车和砝码的总质量为　　　　　　kg。
(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是　　 　。
5.(16分)某探究学习小组的同学们要验证“牛顿运动定律”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验时,调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)。
(1)该实验中小车所受的合力　　 (选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数,该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?　 (选填“需要”或“不需要”)
(2)实验获得以下测量数据:小车、力传感器和挡光板的总质量M,挡光板的宽度l,光电门1和2的中心距离为s。某次实验过程:力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则该实验要验证的关系式是　 。
答案解析
1.【解析】选A、D。题图甲当F=0时,小车就有了加速度,可见是长木板倾角过大。题图乙中,纵轴截距为正,故使小车运动的动力除F外还有其他的力,显然小车受到的重力沿板向下的分量大于小车受到的摩擦力,说明平衡摩擦力时长木板倾角过大。同理,题图丙、丁都是长木板倾角过小,故选A、D。
2.【解析】实验中把小桶及其中砂子的重力看作与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故在悬挂砂桶前必须平衡摩擦力。电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上时不能打点,必须接在6V以下交流电压的学生电源上。作a -M关系图像,得到的是双曲线的一支,很难作出正确的判断,必须“化曲为直”,改作a -关系图像。
答案:(1)平衡摩擦力　B　(2)D　6V电压的蓄电池
6V以下交流电压的学生电源　(3)G　a -M　a -
3.【解析】多余的器材是秒表、电池;缺少的是刻度尺、一端带滑轮的长木板。
答案:秒表、电池　刻度尺、一端带滑轮的长木板
4.【解析】(1)根据所给数据在所给坐标系中准确描点,作出的a -F图像如图所示。
(2)根据(1)中图像可知,保持小车和砝码的总质量不变,小车的加速度a和拉力F成正比;若保持力F不变,改变小车和砝码的总质量,通过实验探究可知小车的加速度a与小车和砝码的总质量成反比;因此可以判断(1)中图像斜率表示小车和砝码总质量的倒数。
(3)由(1)中图像可得:=,解得M=1kg。
(4)由a -F图像可知,当力F=0.1N时,小车开始运动,说明此时小车受到的阻力为0.1N。
答案:(1)见解析　(2)小车和砝码总质量的倒数
(3)1　(4)小车受到的阻力为0.1N
5.【解析】(1)由于力传感器显示拉力的大小,而拉力的大小就是小车所受的合力,故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。
(2)由于挡光板的宽度l很小,故小车在光电门1处的速度v1=,在光电门2处的速度为v2=,由-=2as得a==(-)。故验证的关系式为F=Ma=(-)=(-)
答案:(1)等于　不需要　(2)F=(-)