4.2实验探究加速度与力、质量的关系 作业 Word版含解析

第2节　实验探究加速度与力、质量的关系
1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,关于平衡摩擦力的说法中不正确的是(　A　)
A.“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零
B.“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡
C.“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂重物通过细绳和滑轮对小车施加的拉力
D.“平衡摩擦力”是否成功,可由小车拖动由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定
解析:小车所受的摩擦力不可避免,平衡摩擦力的目的就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的阻力相平衡,其目的是使小车所受的合力等于细绳对小车的拉力,故选项A错误,B,C正确;恰好平衡摩擦力时,小车拖动纸带,不给小车提供拉力,给小车一个初速度,由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的,故选项D正确。
2.在实验a“探究小车速度随时间变化的规律”和实验b“探究加速度与力、质量的关系”两个实验中,实验装置如图甲所示。
(1)实验中将细线绕过滑轮,挂上重物,小车在重物牵引下做匀加速运动,两个实验中需要平衡摩擦力的是　　　　(选填“实验a”“实验b”或“实验a和b”)。?
(2)实验桌子上提供了如图乙所示的仪器。则实验b中细线下端所挂物体应选　　　　　　比较合适。(填字母符号)?
答案: (1)实验b　(2)BD
3.(2017·浙江11月学考)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中,
(1)下列仪器需要用到的是　　　　;?
(2)下列说法正确的是　　　　;?
A.先释放纸带再接通电源
B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行
C.纸带与小车相连端的点迹较疏
D.轻推小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡
(3)如图所示是实验时打出的一条纸带,A,B,C,D……为每隔4个点取的计数点,据此纸带可知小车在D点的速度大小为　　　　 m/s(小数点后保留两位)。?
解析:(1)本实验通过打点纸带分布求物体的加速度,需要打点计时器,通过控制变量法从而研究加速度、质量、合外力之间的关系,需要天平测重物和小车的质量,所以选择仪器A,D。(2)实验时应先接通电源,后释放小车,A错误;为了保证绳子拉力就是小车受到的合力,细线要与木板平行,B正确;小车做匀加速直线运动,刚释放时的速度小,与小车相连端纸带上打下的点较为密集,选项C错误;本实验需要平衡摩擦力,小车在适当倾斜的木板上匀速下滑,则重力沿斜面的分力与摩擦力平衡,D正确。(3)由题可知,相邻计数点间的时间间隔t=0.1 s,根据匀变速直线运动规律,中间时刻的速度等于整个过程的平均速度,则vD=≈0.21 m/s。
答案:(1)AD　(2)BD　(3)0.21
4.用如图所示的装置探究在作用力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沙子的质量
B.按图装好实验器材
C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶
D.将电磁打点计时器接在6 V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质量
E.保持小桶及其中沙子的质量不变,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aM关系图象,并由图象确定aM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　　　　。?
解析:实验中把小桶及其中沙子受到的重力看做与小车所受拉力大小相等,没有考虑摩擦力,故必须平衡摩擦力.电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在6 V以下交流电压的学生电源上.作a-M关系图象,得到的是双曲线,很难作出正确的判断,必须“化曲为直”,改作a-关系图象。
答案:(1)平衡摩擦力　按图装好实验器材即B
(2)步骤D　6 V电压的蓄电池　6 V以下交流电压的学生电源
(3)步骤G　a-M　a-
5.某同学“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示,图中A为小车,其质量为m1,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的固定长木板上,钩码P的质量为m2,C为弹簧测力计,实验时改变钩码P的质量,读出弹簧测力计的示数F,不计轻绳与滑轮、滑轮与轮轴之间的摩擦,不计滑轮的
质量。
(1)下列说法正确的是　　　　。?
A.实验中m2应远小于m1
B.长木板必须保持水平
C.实验时应先接通电源后释放小车
D.小车运动过程中弹簧测力计的示数为
(2)图乙是实验过程中得到的一条纸带,O,A,B,C,D为选取的计数点,相邻两计数点之间有四个点没有画出,各计数点到O点的距离分别为8.00 cm,17.99 cm,30.00 cm,44.01 cm,若打点计时器的打点频率为50 Hz,则由该纸带可知小车的加速度大小为　　　　 m/s2(结果保留三位有效数字)。?
(3)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象可能是　　　　。?
解析:(1)小车所受的拉力可以通过弹簧测力计测出,不需要满足m2远小于m1,故选项A错误;实验应该平衡摩擦力,所以木板不能保持水平,故选项B错误;实验时应先接通电源后释放小车,故C正确;根据牛顿第二定律知,m2g>2T,则T(2)运用逐差法代入数据得,a===2.01 m/s2。
(3)若遗漏了平衡摩擦力这一步骤,则当F开始大于零时,a仍然为零,故选B。
答案:(1)C　(2)2.01　(3)B
6.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,
(1)若采用如图所示的实验装置与方案,通过黑板擦控制两小车的起动与停止,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aF 图象。
①该实验中,是否需要满足“小车的质量远大于重物的质量”的条件?　　　　(选填“是”或“否”)。?
②符合该实验方案得出的实验图象应是图中的　　　　 (填字母代号)。?
答案:(1)A　(2)①否　②B
7.某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)下列做法正确的是　　　　(填字母代号)。?
A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源
D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度
(2)如图是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象。
形成图线甲的原因是?
　。?
形成图线乙的原因是?
　。?
解析:(1)实验中细绳要与长木板保持平行,A正确;平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上,这样无法平衡摩擦力,B错误;实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块,C错误;平衡摩擦力后,改变木块上的砝码的质量后不需要再重新平衡摩擦力,D正确。
(2)图线甲中F=0时,木块就有了加速度,可见是长木板倾角过大。图线乙中,有了拉力时,加速度仍为0,说明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。
答案:(1)AD
(2)长木板倾角过大　未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够