2019版新教材物理人教版必修第一册作业：第4章 第2节　实验 探究加速度与力、质量的关系 Word版含解析

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1．(多选)用如图所示的装置探究加速度a与力F、质量M的关系，下列说法中正确的是(　　)
A．连接砂桶和小车的轻绳应和长木板保持平行
B．将电火花打点计时器接在6 V的交流电源上，先接通电源，后放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量
C．在探究a与质量M的关系时，作出a-图像能更直观地判断二者间的关系
D．轻绳对小车的拉力一定等于砝码和砂桶的总重力
答案　AC
解析　轻绳只有与长木板保持平行，才能使轻绳上的拉力等于小车所受的合力，A正确；电火花打点计时器应接在220 V交流电源上，B错误；在探究a和质量M的关系时，a-M图像为一曲线，不易判断a与M的关系，故可作a-图像，图像为过原点的直线，能更直观地判断二者间的关系，C正确；只有小车的质量远大于砝码和砂桶的总质量，才可认为轻绳对小车的拉力等于砝码和砂桶的总重力，实际上轻绳的拉力小于砝码和砂桶的总重力，D错误。
2．(多选)在探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下操作正确的是(　　)
A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上
B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器
C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
D．实验时，应先放开小车，再接通电源
答案　BC
解析　在探究a与M、F关系的实验中，为了使细绳对小车的拉力等于小车所受的合力，需要平衡摩擦力，并使细绳与长木板平行。平衡摩擦力的方法是只让小车牵引纸带(撤去重物)，纸带穿过打点计时器，并垫高长木板不带滑轮的一端，接通打点计时器的电源并轻推小车，如果打出的纸带上的点迹分布均匀，则说明小车做匀速运动，摩擦力被平衡，故A错误；小车运动中，纸带与打点计时器之间也有摩擦，这个摩擦力也要平衡的，故B正确；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面的分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C正确；实验时，若先放小车，再接通打点计时器电源，因为小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，故D错误。
3．(多选)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
答案　AD
解析　图甲a-F图像中，当F＝0时，加速度a≠0，说明F＝0时，物体受到的合力已不等于零，即平衡摩擦力时长木板倾角过大，使物体重力沿斜面向下的分力大于摩擦力；图乙→0时，m趋于无穷大，在有限的力F下有不为0的加速度，说明重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，即平衡摩擦力时长木板倾角过大。同理，图丙、丁是由于平衡摩擦力时长木板倾角过小，而使物体重力沿斜面向下的分力小于摩擦力。A、D正确，B、C错误。
4.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧测力计固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ，并测出间距d。开始时将木板置于MN处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t。
(1)木板的加速度可以用d、t表示为a＝________；为了减少测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)________________。
(2)用加水的办法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是________。
A．可以改变滑动摩擦力的大小
B．可以更方便地获取多组实验数据
C．可以比较精确地测出摩擦力的大小
D．可以获得更大的加速度以提高实验精度
答案　(1)　保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值　(2)BC
解析　(1)由d＝at2可知a＝；减少偶然误差的方法是多次测量取平均值。
(2)加水法的优点是可以更方便地获得多组实验数据，以及可以较精确地测出滑动摩擦力的大小，故选B、C。
5．如图所示是某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，滑块上固定一宽度为d的遮光条，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)下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)。
A．应使A位置与光电门间的距离适当大些
B．应将气垫导轨调节水平
C．应使细线与气垫导轨平行
D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
(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是____________________。
答案　(1)D　(2)A位置到光电门的距离L
解析　(1)A位置与光电门间的距离适当大些可以减小测量误差，A正确；应将气垫导轨调节水平，使拉力等于合力，B正确；使细线与气垫导轨平行，拉力等于合力，C正确；拉力可以直接通过力传感器测量，滑块的质量不需要满足远大于钩码和力传感器的总质量，D错误。
(2)根据匀变速直线运动的规律，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，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是A位置到光电门的距离L。