必修一探究加速度与力、质量的关系课时练附答案

必修一实验：探究加速度与力、质量的关系课时练
包屯高中王会议
一．选择题（每小题四个选项中至少有一个选项是正确的。完全选对得7分，选对但不全的得3分，不选或有错选的得0分。）6×7=42分
1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中正确的是（ ）
A.平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D.在小车中增减砝码，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
答案：BD解析：平衡摩擦力时不应挂砂桶，只需将小车放在长木板上，使长木板的一端垫高，当小车刚好能匀速运动时，即平衡了摩擦力，A选项错误.当改变小车质量时，沿斜面向下的分力、摩擦力都跟质量成正比地改变，一次平衡后，就不用再平衡了，B选项正确.实验时应先接通电源，让打点计时器正常工作，再放开小车，才能打出完整的纸带，C选项错误.在小车减少砝码时，必须保证小车的质量远大于小桶和砂的总质量，才能近似使小车受到的牵引力等于砂和桶的重力.
2.某学生做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时，把长板的一端垫得过高，使得倾角偏大，他所得到的a--F关系可用图中的哪个图线表示（图所示中，a是小车加速度，F是细线作用于小车的拉力）（ ）
答案：C解析：长板一端垫得过高，倾角过大时，小车的重力平行斜向下的分力大于摩擦力，没有砂桶的牵引力时，小车所受的合外力不为零,便有加速度，从a-F图线看，即F＝0时，a＝a0≠0，故C选项正确.
3．.有4位同学在做“探究加速度与作用力、质量的关系”的实验中，分别得出如图中A、B、C、D四条图线，设小车质量和车上砝码质量之和为m，砂及砂桶的总质量为m′.其中图A、B、C是a-F图线，图D是a-图线，则以下说法中正确的是（ ）
A.A和C较好地把握了实验条件m>>m′
B.C和D则没有把握好实验条件m>>m′
C.A同学平衡摩擦力时使长木板倾角太大，而B同学使长木板倾角太小
D.A、B、C三同学中，C同学较好地完成了平衡摩擦力的操作
答案： BD解析：只有深刻理解实验原理，掌握实验引起误差的原因，才能辨别四位同学中出现操作正确和错误的地方.由于小车受到牵引力F＝m′g，只有当m>>m′时，才可认为F＝m′g.改变砂和砂桶的质量m′，加速度a才与F成正比，图线应为直线，故选项B正确.图线交于坐标原点时表明摩擦力已被平衡，这时摩擦力大小等于小车和砝码m的重力沿斜面向下的分力大小，只要有牵引力F的作用，小车就要加速.图线交于a轴，表明没有牵引力就有加速度，这是平衡摩擦力过甚.图线交于F轴时，在有较小的牵引力时，也没有加速度，这是平衡摩擦力不够.因此，选项D也正确.
4．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，下列做法和理由正确的是 ( )
A．实验中所用电源为低压直流电源
B．可以将装有砂子的小桶用钩码代替，这样会使实验更加方便
c．实验结果不用a一M图象，而用a一1/M图象，是为了便于根据图象直观地作出判断
D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和砂的质量M′和m ′以及小车质量M后直接用公式a=( M′+ m ′)g／M求出，(M′+ m ′)《M
答案C
5．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F；用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据，然后根据测得的数据作出如图所示的a——F图线，发现图线既不过原点，又不是直线．原因是
A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大
B．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大
C．平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大
D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大
答案C
6．物体A、B、C均静止在同一水平面上，它们的质量分别为mA、mB、mC，与水平面间动摩擦因数分别为,μA、μB、μC，用平行于水平面的拉力F分别拉A、B、C，所得加速度a与拉力F的关系如图对应直线A、B、C所示，A、B两直线平行，则以下说法正确的是 ( )
A．μA <μB，mA= mB
B．μB >μC，mB> mC
C．μB=μC，mA > mC
D．μA<μC，mA ＜mC
【答案】AD解析：A、B平行，斜率相同，即mA= mB；A、B在F轴上，截距FA二．填空题（4×8=32分）
7．在探究加速度与力、质量关系的实验中，测量长度的工具是________，精度是________mm，测量时间的工具是________；测量质量的工具是________.
答案：刻度尺 1 打点计时器 天平
8.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，备有下列器材
A.打点计时器 B.天平（带砝码） C.秒表 D.低压交流电源
E.纸带和复写纸片 F.导线，细绳 G.力学小车 H.砂和小桶
I.带定滑轮的长木板 J.低压直流电源.其中多余的器材是________,缺少的器材是________.
思路解析：本题要求熟悉该实验所需的器材，并且知道各器材的用途，方能正确解答.
答案：多余的器材是：秒表、低压直流电源 缺少的器材有：刻度尺
9.如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度与力的关系”的实验装置.
(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示).①分析此图线的OA段可得出的实验结论是________________________________.②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是________________________________。
答案： (1)小车的总质量 小车所受外力 (2)①在质量不变的条件下,加速度与外力成正比 ②所挂钩码的总质量太大
解析：(2)②实验中小车受的拉力为T，有T=Ma,mg—T=ma得，这说明当Mm时，T才接近mg，小车的加速度.图线明显偏离直线，说明钩码的总质量太大，不满足条件Mm.
10.用铁架台将长木板倾斜支在水平桌面上，组成如图所示装置（示意图），用以测量木块沿斜面下滑的加速度.所提供的仪器有长木板、木块、打点计时器（含纸带）、学生电源、米尺、铁架台及导线、开关等.图是打点计时器打出的一条纸带，纸带旁还给出了最小刻度为1 mm的刻度尺，刻度尺的零刻度线与O点对齐，A、B、C、D为四个相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未标出.打点计时器所用交流电源的频率是50 Hz.
（1）计数点A到O点的距离是__________mm；
（2）根据纸带可以计算出木块下滑的加速度a的大小是__________m/s2（保留三位有效数字）.
答案：（1）105.0 （2）2.4解析：（1）105.0 mm
（2）由题知OA=105.0 nm OB=189.0 m
OC=297.0 mm OD=429.0 mm
得sAB=84 mm sBC=108 mm sCD=132 mm
所以Δs=24 mm
由Δs=aT2所以a=2.4 m/s2.
三. 计算和论述题（本题共2小题，每小题13分，共26.要求写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案而未写出主要演算过程的不得分）
11.某同学为估测摩托车在水泥路上行驶时所受的牵引力，设计了下述实验：将输液用的500 ml 玻璃瓶装适量水后，连同输液管一起绑在摩托车上，调节输液管的滴水速度，刚好每隔
1.OO s滴一滴．该同学骑摩托车，先使之加速度至某一速度，然后熄火，让摩托车沿直线滑行．如图为实验中水泥路面上的部分水滴(左侧为起点)的图示．设该同学的质量为50 kg，摩托车的质量为75 kg．g取10 m／s2，根据该同学的实验结果可估算：
(1)摩托车加速时的加速度大小为多少？
(2)摩托车滑行时的加速度大小为多少？
【答案】(1)3.79m/s2(2)0.19 m/s2
点拨：(1)由图(a)知：
△xl=15.89 m一8.31 m=2alT2
△x2=12.11 m一4.52 m=2a2T2
(2)由图(b)知：
△xl′ =10.17 m一9.79 m=2a′1T2
△x2′=9.98 m一9.61 m=2a′2T2
所以a=（al+ a2）/2=3.79m/s2
a′=（a′1+ a′2）/2=0.19m/s2
12、现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺。
(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）：
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2，记下所用的时间t。
②用米尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a＝???????????? 。
③用米尺测量A1相对于A2的高度h。设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝??????????????? 。
④改变????????????? ，重复上述测量。
⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。
(2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0。
②进行⑴中的各项测量。
③计算与作图时用（h－h0）代替h。
对此方案有以下几种评论意见：
A.方案正确可行。
B.方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动。
C.方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关。
其中合理的意见是?????????????? 。
答案与解析： (1)②??????? ③?????????? ④斜面倾角（或填h的数值）
(2)C
解析：（1）②小车在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动，由s=at2得a=.
③小车在垂直斜面方向合力为零，故小车所受合外力为F合=mgsinθ=.
④改变斜面的倾角，或改变高度h，可改变小车所受的合外力，以测定不同倾角时小车的加速度.
（2）小车在斜面上受力如图所示.
因N－mgcosθ=0，f=μN
所以f=μmgcosθ,故小车所受滑动摩擦力是变力.随θ角变大而减小，故合理的意见是C.
备用题
1.在做“验证牛顿第二定律”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力F关系的有关资料记录在表1中．将测得的反映加速度a和质量M关系的资料列在表2中．
(1)根据表中所列数据，分别画出a——F图象和a——1/M图象．
(2)从图像可以判定：当M一定时，a与F的关系为________；当F一定时，a与M的关系为______．
(3)由a——F图像可知，M=_______．
(4)a-1/M，图象可知，F_______．
答案(1)a-F图象和a一1/M图像分别如图甲、乙所示
(2)正比关系 反比关系 (3)0.50 kg (4)4.02 N．
2．在实验中某人得不出当小车的质量一定时加速度a与作用力F成正比的正确图线，而是得出下列图线．请分别说出得到图(A)、(B)、(C)三种图的原因．
【答案】(A)图原因是平衡摩擦力过度
(B)图原因是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力
(C)图原因是没有满足m《M条件
3．用竖直向上的力F拉物体，测量物体的加速度a与拉力F间的关系，根据测得的结果画出a与F图象，如图所示．由图象可知物体的质量m=________kg．
【答案】2．0