人教版高一物理必修一课后练习 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系

　人教版物理必修一课后练习：实验:探究加速度与力、质量的关系
一、选择题
1.用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系,若小车的质量是120
g,则槽码的质量最好选择(　　)。
A.10
g　　　
B.50
g　　　
C.100
g　　　
D.1
kg
2.某同学用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。安装装置时长木板的右端用垫木适当垫高的目的是(　　)。
A.使小车有适当的加速度　　
B.增加小车受到的拉力
C.使纸带上的点更加清晰
D.补偿小车受到的阻力
3.在利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中,以下做法正确的是(　　)。
A.补偿阻力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时,不需要重新补偿阻力
C.实验时,先放开小车,后接通电源
D.“重物的质量远小于小车的质量”这一条件不满足,对探究过程也不会产生影响
4.如图所示,在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有(　　)。
A.当m1=m2、F1=2F2时,如果有x1=2x2,则可以得出当质量一定时a∝F的结论
B.当m1=m2、F1=2F2时,如果有x2=2x1,则可以得出当质量一定时a∝F的结论
C.当F1=F2、m1=2m2时,如果有x1=2x2,则可以得出当质量一定时a∝的结论
D.当F1=F2、m1=2m2时,如果有x2=2x1,则可以得出当质量一定时a∝的结论
二、非选择题
5.实验台上备有下列器材:A.打点计时器、纸带及复写纸片;B.附有定滑轮的长木板;C.小车;D.槽码;E.垫片;F.托盘、细绳;G.若干导线;H.秒表;I.天平(附砝码);J.刻度尺;K.弹簧秤;L.6
V蓄电池;M.学生电源。
探究加速度与力、质量的关系实验需要的器材:　　　　　　　　　。?
6.某实验小组用如图所示的装置“探究加速度与物体受力的关系”,已知小车的质量为M,砝码和砝码盘的总质量为m,所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50
Hz,实验步骤如下:
a.按图示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直。
b.调节长木板的倾角,轻推小车,使小车能沿长木板向下匀速运动。
c.挂上砝码盘,接通打点计时器的电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度。
d.改变砝码盘中砝码的质量,重复步骤c,求得小车在不同合力作用下的加速度。
根据以上实验过程,回答以下问题:
(1)对于上述实验,下列说法正确的是　　　。?
A.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行
B.小车运动过程中砝码盘处于平衡状态
C.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
D.弹簧测力计的示数应为砝码和砝码盘总重力的一半
(2)小车的加速度a1与砝码盘的加速度a2大小的定量关系是　　　　　。?
7.某同学用图1所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系。所用交变电流的频率为50
Hz。
(1)图2是他某次实验得到的纸带,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　　　　(选填“左”或“右”)端与小车相连,小车的加速度是　　　　m/s2。?
(2)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3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
质量倒数/kg-1
4.00
3.03
2.00
1.00
图3
8.甲、乙两同学在同一实验室,各取一套如图1所示的装置放在水平桌面上,木块上均不放砝码,在没有补偿阻力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到图2中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙,由图可知,m甲　　　　m乙,μ甲　　　　μ乙。(选填“大于”“小于”或“等于”)?
9.某物理课外小组利用图1中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系,图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮,轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码,本实验中可用的钩码个数N=5个,每个质量均为0.010
kg,实验步骤如下:
图1
(1)将5个钩码全部放入小滑车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移x,绘制x-t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a。
(3)对应于不同的n的a值见下表。n=2时的x-t图像如图2所示,由图2求出此时小车的加速度(结果保留2位有效数字),将结果填入下表。
n
1
2
3
4
5
a/(m·s-2)
0.20
　　?
0.58
0.78
1.00
(4)利用表中的数据在图3中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。
(5)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是　　　。?
A.a-n图线不再是直线
B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点
C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大
10.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图1所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量(滑轮质量不计),m为砂和砂桶的质量。
图1
(1)实验时,下列要进行的操作正确的是　　　。?
A.用天平测出砂和砂桶的质量
B.将带滑轮的长木板左端垫高,以平衡摩擦力
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数
D.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带
E.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图2所示的一条纸带(每相邻两计数点间还有两个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50
Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为　　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。?
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度为纵坐标,画出的a-F图像(如图3所示)是一条直线,图线与横轴的夹角为θ,求得图线的斜率为k,则小车的质量为　　　。?
A.2tan
θ　　　
B.　　　
C.k　　　
D.
11.如图1所示实验装置中,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。铅山一中高一(1)班物理实验小组的同学利用该装置来完成“探究牛顿第二定律”的实验。
图1
(1)打点计时器使用的电源是　　　　(选填选项前的字母)。?
A.直流电源
B.交流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确的操作方法是　　　　(选填选项前的字母)。?
A.把长木板右端垫高
B.改变小车的质量
在不挂重物且　　　　(选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车。若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。?
A.计时器不打点
B.计时器打点
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T,测得A、B、C……各点到O点的距离分别为x1、x2、x3……如图2所示。实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点到打C点的过程中,打B点时小车的速度v=　　　　。?
图2
(4)以a为纵轴,F为横轴,利用实验数据作出如图3所示的a-F图像。由此图像可得a随F变化的表达式为　　　　。根据力与运动的表达式中可能包含a这个因子,分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是　　　　。?
图3
(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,下列能正确反映a-F关系的图像是　　　　。?
参考答案
一、选择题
1.A
2.D
3.B　
4.A
二、非选择题
5.A、B、C、D、E、F、G、I、J、M
6.(1)A　(2)a1=2a2
7.(1)左　0.51　(2)图像见解析　在拉力不变时,小车的加速度与质量成反比
8.小于　大于
9.(3)0.40　(4)如图所示　(5)BC
(4)在图3中作出点(2,0.40),并用直线将各点相连,如图所示。
(5)若木板水平,则小车将受到木板的摩擦力。有nm0g-μ[m+(5-n)m0]g=(m+5m0)a,解得a=n-μg,故说明图像仍为直线,但不再过原点并且斜率增大,B、C两项正确。
10.(1)CD　(2)1.3　(3)D
11.(1)B　(2)A　B　(3)
(4)a=4.7F　质量　(5)A