2025人教版高中物理必修第一册同步练习题（有解析）--2 实验_探究加速度与力、质量的关系
文档属性
| 名称 | 2025人教版高中物理必修第一册同步练习题（有解析）--2 实验_探究加速度与力、质量的关系 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 755.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-06-20 11:06:48 | ||
图片预览
文档简介
中小学教育资源及组卷应用平台
2025人教版高中物理必修第一册
第四章 运动和力的关系
2 实验:探究加速度与力、质量的关系
基础过关练
题组一 探究加速度与力的关系
1.(2024江苏扬州模拟)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示,在探究加速度与力的关系时,下列说法正确的是 ( )
A.电火花计时器应接8 V的交流电源
B.应将长木板远离滑轮的一侧垫高,以平衡小车受到的阻力
C.槽码质量应远大于小车质量
D.应在小车中增加砝码,多次实验
2.(2024江苏常州月考)用如图所示的实验装置探究“质量一定时,物体的加速度与所受合外力的关系”,小车的质量为M,托盘和砝码的总质量为m,重力加速度为g,平衡摩擦力后进行实验 ( )
A.此实验不需满足m远小于M
B.小车所受的合外力等于2mg
C.释放小车后立即接通打点计时器
D.每次在托盘中增加砝码,重复实验,都要重新平衡摩擦力
3.(经典)(2023河南郑州期末)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中:
(1)若采用如图甲、乙所示的实验装置与方案,通过黑板擦控制两小车的启动与停止,将测量两车的加速度转换为测量两车的位移。实验中不需要测量的物理量是 (填字母代号)。
A.小车运动的时间
B.小车通过的位移
C.盘和盘中重物的总质量
D.车和车上重物的总质量
(2)在用DIS“研究小车加速度与力的关系”实验时,所用实验装置如图丙所示,重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车,用位移传感器测定位移,用力传感器测得拉力F,改变重物的重力重复实验多次,记录多组数据,并画出a-F图像。
①该实验中, (选填“需要”或“不需要”)满足“小车的质量远大于重物的质量”的条件。
②符合该实验方案得出的实验图像的是图丁中的 (填字母代号)。
题组二 探究加速度与质量的关系
4.(经典)(2023江苏盐城期末)某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系,打点计时器所用交变电流的频率为50 Hz。
(1)把木板的一侧垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动,这样做的目的是 。
(2)图乙是他某次实验得到的纸带,相邻两计数点间有四个点未画出,部分实验数据在图中已标注,则纸带的 (填“左”或“右”)端与小车相连,小车的加速度大小是 m/s2。
(3)保持小车所受的拉力不变,改变小车的质量m,分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示。请在图丙所示的坐标纸中作出a-图像。根据a-图像可以得到的实验结论是: 。
次数 1 2 3 4
加速度a/(m·s-2) 0.618 0.482 0.317 0.152
质量的倒数/kg-1 4.00 3.03 2.00 1.00
5.(2024辽宁辽阳期末)某同学利用如图所示的装置探究在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系(小车的质量已知)。
(1)完成实验步骤①中的填空:
①平衡小车所受的阻力:取下小吊盘,调整木板右端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器打出一系列 的点;
②重新挂上小吊盘,按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码;
③打开打点计时器的电源,释放小车,获得点迹清晰的纸带,在纸带上标出小车以及车中砝码的总质量m,根据纸带求出小车运动的加速度大小a;
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。
(2)以小车(含车中砝码)的质量m为横坐标、为纵坐标,作出-m关系图像。若实验操作及数据处理均无误,则作出的-m关系图像应为 。
(3)在本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的总质量应 (填“远大于”或“远小于”)小车和砝码的总质量。
能力提升练
题组一 探究a与F、M关系的实验综合
1.(2024江苏淮安楚州中学调研)小明利用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系”。
(1)关于该实验,下列说法正确的有 。
A.补偿阻力时,应通过细线挂上槽码,小车后面的纸带需穿过限位孔
B.每次改变小车的质量后,需重新补偿阻力
C.使槽码的质量远小于小车质量的目的是让线对小车的拉力大小近似等于槽码的重力
D.处理数据时,在纸带上每5个计时点取一个计数点,可减小实验误差
(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,图中相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s,则打B点时小车的速度大小为 m/s,小车运动的加速度大小为 m/s2(结果均保留2位有效数字)。
(3)实验中作出如图丙所示的a-F图像,在F较大时,出现图线明显弯曲的现象,造成这一现象的原因是 。
(4)若在图甲所示装置的槽码上方增加一个力传感器测F进行实验,则 (选填“仍会”或“不会”)出现第(3)问中a-F图线弯曲的现象。
(5)小华利用如图丁所示的实验装置进行实验,图中上、下两层水平轨道,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止。她测量了上、下小车的位移分别为13.00 cm、7.00 cm,质量分别为400 g、200 g,则上、下小车的加速度之比为 。
题组二 实验拓展与创新
2.(2024湖南长沙名校联合体联考)小李同学利用如图所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。该装置中,遮光条宽度为d,记录滑块经过光电门1和光电门2的时间分别为t1、t2,滑块从光电门1运动到光电门2的时间为t。调节定滑轮高度,使细线平行于气垫导轨,通过调节气垫导轨下的螺母,使气垫导轨水平。
(1)探究加速度与合外力的关系时,要进行槽码总质量m和滑块质量M的选取,以下最合理的一组是 。
A.M=200 g,m=5 g、10 g、15 g、20 g、25 g、30 g
B.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
C.M=400 g,m=5 g、10 g、15 g、20 g、25 g、30 g
D.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
(2)在探究加速度与合外力的关系时,通过运动学公式计算出滑块的加速度a= (用已知字母表示)。
若在上图所示装置的槽码上方增加一个力传感器,改变槽码质量,则图中所示的四个a-F图像中能正确反映加速度a与力传感器的示数F之间规律的是 。
(3)小李同学又设计了如下实验方案:共有n个槽码,每个槽码质量为m,槽码盘的质量为m0,滑块的质量为M,重力加速度为g。初始时,所有槽码都在滑块上,后续每做完一组实验,都将一个槽码从滑块转移到槽码盘中。该实验方案采用了控制变量法,控制滑块和 、 的总质量保持不变。当槽码盘中有k个槽码时(k≤n),滑块的加速度a= (用m0、m、M、k、n、g表示,且F=ma)。
3.(2024湖北武汉期末)某实验小组在“探究加速度与物体的质量、受力的关系”实验中,设计出如下的实验方案,实验装置如图甲所示。已知小车质量M=261 g,打点计时器所使用的交流电频率f=50 Hz。其实验步骤是:
A.按实验装置图安装好实验装置;
B.利用垫块调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车(与纸带、细绳和砝码盘相连)能沿长木板向下做匀速运动;
C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m;
D.将小车置于打点计时器旁(小车与纸带相连,但与细绳和砝码盘不相连),先接通电源,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加速度a;
E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码质量,重复A、B、C、D步骤,求得小车在不同合外力F作用下的加速度。
回答以下问题:
(1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 (填“是”或“否”)。
(2)实验中打出的其中一条纸带如图乙,每隔4个点取一个计数点,图中相邻两点间还有4个点未画出,由该纸带可求得小车的加速度a= m/s2。(保留3位有效数字)
(3)某次实验砝码盘中砝码的重力和对应小车的加速度数据如下表。
次数 1 2 3 4 5
砝码盘中砝 码的重力G/N 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
小车的加速度 a/(m·s-2) 0.61 0.80 1.00 1.19 1.38
①请根据表中数据在图丙所示坐标纸上画出a-F图像;
②造成图线不过坐标原点的最主要原因是: 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 电火花计时器应接220 V的交流电源,A错误;实验时应将长木板远离滑轮的一侧垫高,以平衡小车受到的阻力,使细线的拉力等于小车受到的合外力,B正确;为了用槽码的重力代替小车受到的拉力,减小实验系统误差,应使槽码的质量远小于小车的质量,C错误;在探究加速度与力的关系时,要利用控制变量法,保持小车和砝码的质量不变,改变槽码的质量,多次实验,D错误。
2.A 本实验由力传感器测量小车所受的拉力,无须满足m远小于M,A正确;由于托盘和砝码处于非平衡状态,绳的拉力T与托盘和砝码的总重力不相等,小车所受的合外力为2T,但2T≠2mg(易错点),B错误;实验时应先接通打点计时器的电源,待打点稳定后再释放小车,C错误;实验时只需要平衡一次摩擦力,每次在托盘中增加砝码,改变小车所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力,D错误。
3.答案 (1)A (2)①不需要 ②B
解析 (1)两小车同时启动与停止,运动时间相同,由x=at2可知,,加速度的测量可以转化为位移的测量,则不需要测量小车运动的时间;盘和盘中重物的总质量、车和车上重物的总质量在进行数据处理时都要用到,故选A。
(2)小车受到的拉力由力传感器测得,不再用重物的重力大小代替,因此不需要满足小车的质量远大于重物的质量,同时消除了常规实验中的系统误差,质量一定时,加速度与拉力成正比,即a-F图像为直线B。
4.答案 (1)平衡小车受到的阻力 (2)左 0.51 (3)图见解析 在拉力不变时,小车的加速度与质量成反比
解析 (1)把木板的一侧垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动,这样做是为了使小车的重力沿木板方向的分力与小车受到的阻力平衡。
(2)小车拖着纸带做加速运动,相邻点间距逐渐变大,则纸带的左端与小车相连;根据Δx=aT2可得小车的加速度是a= m/s2=0.51 m/s2。
(3)根据题给数据在坐标系中描点,用直线拟合各点,作出的a-图线是一条过原点的倾斜直线,如图所示。
由a-图像可以得到:在拉力不变时,小车的加速度与质量成反比。
5.答案 (1)等间距 (2)B (3)远小于
解析 (1)平衡小车所受阻力的标准是轻推小车,小车做匀速直线运动,即打点计时器打出一系列等间距的点。
(2)在外力F一定的条件下,小车的加速度a与其质量m成反比,即F=ma,整理得m,可知-m图线应是一条过原点的倾斜直线,选B。
(3)为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,即用小吊盘和盘中物块的总重力近似表示小车所受的拉力,应使小吊盘和盘中物块的总质量远小于小车和砝码的总质量。
能力提升练
1.答案 (1)CD (2)0.84 2.8 (3)见解析 (4)不会 (5)
解析 (1)补偿阻力时,用小车的重力沿斜面方向的分力平衡小车所受的阻力,应使小车拖着纸带但不挂槽码,能够沿着木板匀速下滑,A错误;补偿阻力之后,每次改变小车质量,小车的重力沿斜面方向的分力与其所受阻力仍能平衡,不需要重新补偿阻力,B错误;使槽码的质量远小于小车的质量,目的是让线对小车的拉力大小近似等于槽码的重力,C正确;处理数据时,在纸带上每5个计时点选取一个计数点,适当增大计数点之间的距离,可以减小测量点间距时带来的误差,D正确。
(2)打B点时小车的速度大小为vB= m/s≈0.84 m/s;由位移差公式,可得小车运动的加速度大小为a= m/s2≈2.8 m/s2。
(3)当F较大时,即槽码的质量m较大时,不满足槽码的质量远小于小车的质量,此时细线的拉力明显小于槽码的重力,图线出现明显弯曲的现象。
(4)若利用力传感器测F,不用槽码的重力近似表示细线对小车的拉力,则不会出现第(3)问中a-F图线弯曲的现象。
(5)利用图丁所示的实验装置进行实验,根据运动学公式x=at2,由于两小车运动时间相同,则加速度之比等于位移之比,上、下小车的加速度之比为。
2.答案 (1)C (2) B (3)槽码 槽码盘 g
解析 (1)探究加速度与合外力的关系时,槽码的重力近似表示细线的拉力,要求槽码的质量远小于滑块的质量,故选C。
(2)滑块经过光电门1、2时的速度分别为v1=,v2=,则滑块的加速度a=;若在题图所示装置的槽码上方增加一个力传感器,则细线的拉力大小由传感器测出,质量一定时,加速度与合外力成正比,知a-F图线应是一条过原点的直线,选B。
(3)该实验方案采用了控制变量法,控制滑块和槽码、槽码盘的总质量保持不变,探究加速度与合外力的关系。当槽码盘中有k个槽码时(k≤n),有(m0+km)g=(m0+nm+M)a,解得滑块的加速度a=g。
3.答案 (1)否 (2)0.880 (3)①见解析图 ②在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力
解析 (1)当小车匀速下滑时有Mg sin θ=Ff+(m0+m)g,当取下细绳和砝码盘后,由于重力沿斜面向下的分力Mg sin θ和摩擦力Ff不变,因此小车受到的合外力大小为(m0+m)g,由此可知该实验中不需要使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。
(2)相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,在匀变速直线运动中连续相等时间间隔内的位移差为常数,即Δx=aT2,则a==0.880 m/s2。
(3)①a-F图像如图所示
②由图像可知,当F=0时,小车有加速度,最主要的原因是在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
2025人教版高中物理必修第一册
第四章 运动和力的关系
2 实验:探究加速度与力、质量的关系
基础过关练
题组一 探究加速度与力的关系
1.(2024江苏扬州模拟)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示,在探究加速度与力的关系时,下列说法正确的是 ( )
A.电火花计时器应接8 V的交流电源
B.应将长木板远离滑轮的一侧垫高,以平衡小车受到的阻力
C.槽码质量应远大于小车质量
D.应在小车中增加砝码,多次实验
2.(2024江苏常州月考)用如图所示的实验装置探究“质量一定时,物体的加速度与所受合外力的关系”,小车的质量为M,托盘和砝码的总质量为m,重力加速度为g,平衡摩擦力后进行实验 ( )
A.此实验不需满足m远小于M
B.小车所受的合外力等于2mg
C.释放小车后立即接通打点计时器
D.每次在托盘中增加砝码,重复实验,都要重新平衡摩擦力
3.(经典)(2023河南郑州期末)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中:
(1)若采用如图甲、乙所示的实验装置与方案,通过黑板擦控制两小车的启动与停止,将测量两车的加速度转换为测量两车的位移。实验中不需要测量的物理量是 (填字母代号)。
A.小车运动的时间
B.小车通过的位移
C.盘和盘中重物的总质量
D.车和车上重物的总质量
(2)在用DIS“研究小车加速度与力的关系”实验时,所用实验装置如图丙所示,重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车,用位移传感器测定位移,用力传感器测得拉力F,改变重物的重力重复实验多次,记录多组数据,并画出a-F图像。
①该实验中, (选填“需要”或“不需要”)满足“小车的质量远大于重物的质量”的条件。
②符合该实验方案得出的实验图像的是图丁中的 (填字母代号)。
题组二 探究加速度与质量的关系
4.(经典)(2023江苏盐城期末)某同学用图甲所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系,打点计时器所用交变电流的频率为50 Hz。
(1)把木板的一侧垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动,这样做的目的是 。
(2)图乙是他某次实验得到的纸带,相邻两计数点间有四个点未画出,部分实验数据在图中已标注,则纸带的 (填“左”或“右”)端与小车相连,小车的加速度大小是 m/s2。
(3)保持小车所受的拉力不变,改变小车的质量m,分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示。请在图丙所示的坐标纸中作出a-图像。根据a-图像可以得到的实验结论是: 。
次数 1 2 3 4
加速度a/(m·s-2) 0.618 0.482 0.317 0.152
质量的倒数/kg-1 4.00 3.03 2.00 1.00
5.(2024辽宁辽阳期末)某同学利用如图所示的装置探究在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系(小车的质量已知)。
(1)完成实验步骤①中的填空:
①平衡小车所受的阻力:取下小吊盘,调整木板右端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器打出一系列 的点;
②重新挂上小吊盘,按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码;
③打开打点计时器的电源,释放小车,获得点迹清晰的纸带,在纸带上标出小车以及车中砝码的总质量m,根据纸带求出小车运动的加速度大小a;
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。
(2)以小车(含车中砝码)的质量m为横坐标、为纵坐标,作出-m关系图像。若实验操作及数据处理均无误,则作出的-m关系图像应为 。
(3)在本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的总质量应 (填“远大于”或“远小于”)小车和砝码的总质量。
能力提升练
题组一 探究a与F、M关系的实验综合
1.(2024江苏淮安楚州中学调研)小明利用图甲所示装置“探究加速度与力、质量的关系”。
(1)关于该实验,下列说法正确的有 。
A.补偿阻力时,应通过细线挂上槽码,小车后面的纸带需穿过限位孔
B.每次改变小车的质量后,需重新补偿阻力
C.使槽码的质量远小于小车质量的目的是让线对小车的拉力大小近似等于槽码的重力
D.处理数据时,在纸带上每5个计时点取一个计数点,可减小实验误差
(2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,图中相邻两计数点间的时间间隔为0.1 s,则打B点时小车的速度大小为 m/s,小车运动的加速度大小为 m/s2(结果均保留2位有效数字)。
(3)实验中作出如图丙所示的a-F图像,在F较大时,出现图线明显弯曲的现象,造成这一现象的原因是 。
(4)若在图甲所示装置的槽码上方增加一个力传感器测F进行实验,则 (选填“仍会”或“不会”)出现第(3)问中a-F图线弯曲的现象。
(5)小华利用如图丁所示的实验装置进行实验,图中上、下两层水平轨道,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止。她测量了上、下小车的位移分别为13.00 cm、7.00 cm,质量分别为400 g、200 g,则上、下小车的加速度之比为 。
题组二 实验拓展与创新
2.(2024湖南长沙名校联合体联考)小李同学利用如图所示实验装置探究加速度与力、质量的关系。该装置中,遮光条宽度为d,记录滑块经过光电门1和光电门2的时间分别为t1、t2,滑块从光电门1运动到光电门2的时间为t。调节定滑轮高度,使细线平行于气垫导轨,通过调节气垫导轨下的螺母,使气垫导轨水平。
(1)探究加速度与合外力的关系时,要进行槽码总质量m和滑块质量M的选取,以下最合理的一组是 。
A.M=200 g,m=5 g、10 g、15 g、20 g、25 g、30 g
B.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
C.M=400 g,m=5 g、10 g、15 g、20 g、25 g、30 g
D.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
(2)在探究加速度与合外力的关系时,通过运动学公式计算出滑块的加速度a= (用已知字母表示)。
若在上图所示装置的槽码上方增加一个力传感器,改变槽码质量,则图中所示的四个a-F图像中能正确反映加速度a与力传感器的示数F之间规律的是 。
(3)小李同学又设计了如下实验方案:共有n个槽码,每个槽码质量为m,槽码盘的质量为m0,滑块的质量为M,重力加速度为g。初始时,所有槽码都在滑块上,后续每做完一组实验,都将一个槽码从滑块转移到槽码盘中。该实验方案采用了控制变量法,控制滑块和 、 的总质量保持不变。当槽码盘中有k个槽码时(k≤n),滑块的加速度a= (用m0、m、M、k、n、g表示,且F=ma)。
3.(2024湖北武汉期末)某实验小组在“探究加速度与物体的质量、受力的关系”实验中,设计出如下的实验方案,实验装置如图甲所示。已知小车质量M=261 g,打点计时器所使用的交流电频率f=50 Hz。其实验步骤是:
A.按实验装置图安装好实验装置;
B.利用垫块调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车(与纸带、细绳和砝码盘相连)能沿长木板向下做匀速运动;
C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m;
D.将小车置于打点计时器旁(小车与纸带相连,但与细绳和砝码盘不相连),先接通电源,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加速度a;
E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码质量,重复A、B、C、D步骤,求得小车在不同合外力F作用下的加速度。
回答以下问题:
(1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 (填“是”或“否”)。
(2)实验中打出的其中一条纸带如图乙,每隔4个点取一个计数点,图中相邻两点间还有4个点未画出,由该纸带可求得小车的加速度a= m/s2。(保留3位有效数字)
(3)某次实验砝码盘中砝码的重力和对应小车的加速度数据如下表。
次数 1 2 3 4 5
砝码盘中砝 码的重力G/N 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
小车的加速度 a/(m·s-2) 0.61 0.80 1.00 1.19 1.38
①请根据表中数据在图丙所示坐标纸上画出a-F图像;
②造成图线不过坐标原点的最主要原因是: 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.B 电火花计时器应接220 V的交流电源,A错误;实验时应将长木板远离滑轮的一侧垫高,以平衡小车受到的阻力,使细线的拉力等于小车受到的合外力,B正确;为了用槽码的重力代替小车受到的拉力,减小实验系统误差,应使槽码的质量远小于小车的质量,C错误;在探究加速度与力的关系时,要利用控制变量法,保持小车和砝码的质量不变,改变槽码的质量,多次实验,D错误。
2.A 本实验由力传感器测量小车所受的拉力,无须满足m远小于M,A正确;由于托盘和砝码处于非平衡状态,绳的拉力T与托盘和砝码的总重力不相等,小车所受的合外力为2T,但2T≠2mg(易错点),B错误;实验时应先接通打点计时器的电源,待打点稳定后再释放小车,C错误;实验时只需要平衡一次摩擦力,每次在托盘中增加砝码,改变小车所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力,D错误。
3.答案 (1)A (2)①不需要 ②B
解析 (1)两小车同时启动与停止,运动时间相同,由x=at2可知,,加速度的测量可以转化为位移的测量,则不需要测量小车运动的时间;盘和盘中重物的总质量、车和车上重物的总质量在进行数据处理时都要用到,故选A。
(2)小车受到的拉力由力传感器测得,不再用重物的重力大小代替,因此不需要满足小车的质量远大于重物的质量,同时消除了常规实验中的系统误差,质量一定时,加速度与拉力成正比,即a-F图像为直线B。
4.答案 (1)平衡小车受到的阻力 (2)左 0.51 (3)图见解析 在拉力不变时,小车的加速度与质量成反比
解析 (1)把木板的一侧垫高,调节木板的倾斜程度,使小车在不受牵引时能拖动纸带匀速运动,这样做是为了使小车的重力沿木板方向的分力与小车受到的阻力平衡。
(2)小车拖着纸带做加速运动,相邻点间距逐渐变大,则纸带的左端与小车相连;根据Δx=aT2可得小车的加速度是a= m/s2=0.51 m/s2。
(3)根据题给数据在坐标系中描点,用直线拟合各点,作出的a-图线是一条过原点的倾斜直线,如图所示。
由a-图像可以得到:在拉力不变时,小车的加速度与质量成反比。
5.答案 (1)等间距 (2)B (3)远小于
解析 (1)平衡小车所受阻力的标准是轻推小车,小车做匀速直线运动,即打点计时器打出一系列等间距的点。
(2)在外力F一定的条件下,小车的加速度a与其质量m成反比,即F=ma,整理得m,可知-m图线应是一条过原点的倾斜直线,选B。
(3)为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,即用小吊盘和盘中物块的总重力近似表示小车所受的拉力,应使小吊盘和盘中物块的总质量远小于小车和砝码的总质量。
能力提升练
1.答案 (1)CD (2)0.84 2.8 (3)见解析 (4)不会 (5)
解析 (1)补偿阻力时,用小车的重力沿斜面方向的分力平衡小车所受的阻力,应使小车拖着纸带但不挂槽码,能够沿着木板匀速下滑,A错误;补偿阻力之后,每次改变小车质量,小车的重力沿斜面方向的分力与其所受阻力仍能平衡,不需要重新补偿阻力,B错误;使槽码的质量远小于小车的质量,目的是让线对小车的拉力大小近似等于槽码的重力,C正确;处理数据时,在纸带上每5个计时点选取一个计数点,适当增大计数点之间的距离,可以减小测量点间距时带来的误差,D正确。
(2)打B点时小车的速度大小为vB= m/s≈0.84 m/s;由位移差公式,可得小车运动的加速度大小为a= m/s2≈2.8 m/s2。
(3)当F较大时,即槽码的质量m较大时,不满足槽码的质量远小于小车的质量,此时细线的拉力明显小于槽码的重力,图线出现明显弯曲的现象。
(4)若利用力传感器测F,不用槽码的重力近似表示细线对小车的拉力,则不会出现第(3)问中a-F图线弯曲的现象。
(5)利用图丁所示的实验装置进行实验,根据运动学公式x=at2,由于两小车运动时间相同,则加速度之比等于位移之比,上、下小车的加速度之比为。
2.答案 (1)C (2) B (3)槽码 槽码盘 g
解析 (1)探究加速度与合外力的关系时,槽码的重力近似表示细线的拉力,要求槽码的质量远小于滑块的质量,故选C。
(2)滑块经过光电门1、2时的速度分别为v1=,v2=,则滑块的加速度a=;若在题图所示装置的槽码上方增加一个力传感器,则细线的拉力大小由传感器测出,质量一定时,加速度与合外力成正比,知a-F图线应是一条过原点的直线,选B。
(3)该实验方案采用了控制变量法,控制滑块和槽码、槽码盘的总质量保持不变,探究加速度与合外力的关系。当槽码盘中有k个槽码时(k≤n),有(m0+km)g=(m0+nm+M)a,解得滑块的加速度a=g。
3.答案 (1)否 (2)0.880 (3)①见解析图 ②在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力
解析 (1)当小车匀速下滑时有Mg sin θ=Ff+(m0+m)g,当取下细绳和砝码盘后,由于重力沿斜面向下的分力Mg sin θ和摩擦力Ff不变,因此小车受到的合外力大小为(m0+m)g,由此可知该实验中不需要使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。
(2)相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,在匀变速直线运动中连续相等时间间隔内的位移差为常数,即Δx=aT2,则a==0.880 m/s2。
(3)①a-F图像如图所示
②由图像可知,当F=0时,小车有加速度,最主要的原因是在计算小车所受的合外力时未计入砝码盘的重力。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)