吉林省长春市汽车经济技术开发区第三中学人教版2020-2021学年高一上牛二练习含答案.doc

汽车经济技术开发区第三中学牛二实验练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题
1.
某实验小组所用的实验装置如图所示，通过改变砂桶内砂的质量研究加速度与力的关系。图中带滑轮的长木板水平放置于桌面上，一端拴有砂桶的细绳同过小车的滑轮与拉力传感器相连，拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小。
(1)下列操作必要且正确的是______；
A．实验前应把木板的一侧垫高、以平衡阻力
B．用天平测出砂和砂桶的质量
C．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
(2)若以传感器的示数F为横坐标，通过纸带分析得到的加速度a为纵坐标，画出的a-F图象如图乙所示，图象不过原点的原因是_________。若图象与纵轴截距为a0，斜率为k，则小车的质量M=______；图象不过坐标原点，对小车质量的测量_______（填“有影响”或“无影响"
）
2.
某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及物体质量m的关系”的实验，如图所示为实验装置简图(交流电源的频率为50
Hz)．
?(1)下图所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________
m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)保持沙和沙桶的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的，数据如下表.
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/(m·s－2)
1.90
1.72
1.49
1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
/kg－1
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
请在图甲所示的坐标纸中画出a－图线，由图线可得小车的加速度a与质量的倒数之间的关系式为________________．
(3)保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图乙所示．该图线不通过原点，其主要原因是________________________．
3.
某校物理实验小组设计了一个探究实验，在物体质量一定的条件下，探究物体加速度a与其所受合外力F的关系。实验装置如图所示，长木板放置在桌面上，右端固定在桌面的铰链上可自由转动，左端固定一个轻质滑轮，在长木板上固定两个光电门甲、乙，使两光电门到长水板的高度相同，保证滑轮与小车间的细线与长木板平行。已知小车(含遮光片)质量为m1，砝码盘的质量为m2，现有一组相同的砝码。
?
其实验步骤如下：
?
1．按图中所示安装好实验装置；
?
2．砝码盘中放上砝码，调节长木板的倾角，然后沿斜面向下轻推小车，直到遮光片通过两光电门的时间相同为止；
?
3．取出砝码盘中所有砝码并记录砝码个数n，接通电源，使小车从光电门甲由静止释放，记录遮光片通过光电门乙的时间t；
?
4．通过改变砝码盘中砝码个数n，重复步骤2和3，再次记录遮光片通过光电门乙的时间t。
?
同答下列问题：
?
(1)若测得两光电门之间的距离为L，遮光片的宽度为d，通过光电门乙的时间为t，则小车通过光电门乙的速度为___________。
?
(2)该实验___________(填“需要”或“不需要”)知道砝码的质量，_____________(填“需要”或“不需要”)保证小车的质量远大于砝码和砝码盘的总质量。
?
(3)此实验只需验证砝码个数n与通过光电门的时间t满足__________(k为常数)关系式，就能验证物体质量一定时，物体的加速度a与所受合外力F成正比。
?
A．n＝kt2???
B．???
C．
4.
（1）某同学用如图1所示的装置做“探究加速度与力，质量关系”的实验时得到一条如图2所示的纸带，他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，标为A，第六个点标为B，第十一个点标为C，第十六个点标为D，第二十一个点标为E，测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时瞬时速度大小为______m/s，小车运动的加速度大小为______m/s2，AB的长度应为______cm（保留三位有效数字）。
（2）该同学掌握了测量加速度的方法后，在保持小车质量M不变条件下，用两种方法探究小车的加速度a与其所受力F（即小挂盘和其中的砝码的重力mg）之间的关系。一是用图1所示的装置，经平衡摩擦后，在不同外力F作用下，测得小车的加速度a1；二是将图1所示的装置改为图3所示，进行如下实验：
①改变垫块高度，调节θ角，使车匀速下滑；
②取下m（记录m）后，让小车下滑，测出a2；
③改变m重新挂上，重复上面的①②操作，得到在不同外力作用下小车的加速度。
现在同一坐标中以a为纵坐标，F为横坐标做出a-F图象如图4所示，则a1-F图象是______（填“Ⅰ”或“Ⅱ”），小车质量M=______kg（保留两位有效数字）。两条曲线不重叠，且随F增加偏差越来越大，其主要原因是______。
5.
用如图所示的实验装置来探究“加速度与合外力、质量的关系”．图中A、B为两个光电门，C为固定在木槽上的遮光条．实验前（不挂钩码）左右移动小木块使木槽能够在长木板上匀速运动．遮光条的宽度为d，两光电门间的距离为x．实验时木槽每次都从同一位置由静止释放，研究对象为木槽（包括内部的砝码）及钩码组成的系统．
（1）通过光电计时器读出遮光条通过A、B两个光电门的时间分别是tA、tB，则木槽的加速度是________
．（用测量的符号表示）
（2）保持悬挂钩码的质量m不变，增加或减少槽内的砝码，测出每次对应的加速度，为了能直观反映在合外力一定的情况下，加速度与质量的关系，应作出a—?
________
关系图象（M表示槽及槽内砝码的总质量）．
A．M??????
B．m?????
C．?????
D．
（3）为了精确测量木槽运动的加速度，甲同学固定光电门B，移动光电门A，然后释放木槽，测出遮光条每次经过光电门A的时间t1．乙同学固定光电门A，移动光电门B，然后释放木槽，测出遮光条每次经过光电门B的时间t2，两位同学根据图象求解系统的加速度．甲同学作出的图象应为下图中的?
▲?
，乙同学作出的图象应为下图中的________
．若甲同学所做图象的斜率的绝对值为k，则木槽的加速度a=
________
．
6.
某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统，获得了小车加速度a与砂桶（含砂）质量m的关系图象如图乙所示。实验中小车（含遮光板）的质量为M，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻质定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。用砂桶（含砂）受到的重力作为小车所受的拉力，其他实验操作均无误。
（1）根据该同学的结果，小车的加速度与砂桶（含砂）的质量成______（选填“线性”或“非线性”）关系。
（2）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，则砂桶（含砂）的质量应满足的条件是______。
7.
某实验小组利用下图所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系．
实验中下列做法正确的是__________．
A.平衡摩擦力后，实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件
B.每次改变小车中砝码的质量后，都需要重新平衡摩擦力
C.选取点迹清晰的纸带，必须以打的第一个点为计数起始点进行测量
D.实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车
实验中由于实际绳对小车的拉力________选填“大于”、“等于”、“小于”重物所受的重力，会给实验带来系统误差。为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是_________填写相应序号
，、60g、80g、100g、120g???
，、35g、40g、45g、50g
，、40g、60g、80g、100g?
??
，、15g、20g、25g、30g
如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点1、2、3、4、5。已知打点计时器的打点周期为，用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为、、、，则小车运动的加速度大小______结果保留两位有效数字
?
?
?
?
?
?
?
?
甲、乙两同学在同一实验室，各取一套上图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到下图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为、，由图可知________大于小于等于
8.
某同学欲运用牛顿第二定律测量滑块的质量M，其实验装置如图甲所示，设计的实验步骤为：
（1）调整长木板倾角，当钩码的质量为m0时滑块恰好沿木板向下做匀速运动；
（2）保持木板倾角不变，撤去钩码m0，将滑块移近打点计时器，然后释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，并打出点迹清晰的纸带如图乙所示(打点计时器的工作频率为50Hz)．
请回答下列问题：
①打点计时器在打下D点时滑块的速度vD=__________m/s；(结果保留3位有效数字)
②滑块做匀加速直线运动的加速度a=_____m/s2；(结果保留3位有效数字)
③滑块质量M=___________(用字母a、m0和当地重力加速度g表示)．
（3）保持木板倾角不变，挂上质量为m(均小于m0)的钩码，滑块沿木板向下匀加速运动，测出滑块的加速度；多次改变钩码的质量，分别求出相应的加速度．
（4）若绳的拉力与所挂钩码的重力大小相等，作出a—mg图象如图丙所示，则由图丙可求得滑块的质量M=______kg．(取g=10m/s2)
9.
为了探究加速度与力、质量的关系，两位同学分别采用了两种方案。
（1）小亮利用如图甲所示的实验方案，探究小车质量一定时，加速度与合外力之间的关系，图中上下两层水平轨道，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力，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。
???????
①实验前，下列操作必要的是_____。
A．选用质量不同的两辆小车
B．调节定滑轮的高度，使细线与轨道平行
C．使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量
D．将轨道右端适当垫高，使小车在没有细线牵引时在轨道上匀速运动，以平衡摩擦力
②他测量了两小车的位移为x1，x2，则=_____。
（2）小明用如图乙所示的装置进行实验
①打出的一条纸带如图丙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s。他从比较清晰的A点起，每五个点取一个计数点，测量出各点到A点的距离标在纸带上各点的下方，则小车运动的加速度为________m/s2。(计算结果保留两位有效数字)
②实验前由于疏忽，小明遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F图象，可能是丁图中的图线_______（选填“1”、“2”、“3”）。
③调整正确后，他作出的a﹣F图象末端明显偏离直线，如果已知小车质量为M，某次所挂钩码质量为m，则戊图中坐标a1=__________，a2=
______________。
10.
用图示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和块质量均为的铁片，重锤下端贴一遮光片，铁架台上安装有光电门。调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的挡光时间；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为、…，计算出、…
（1）挡光时间为时，重锤的加速度为。从左侧取下块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为，重锤的加速度为。则________（结果用和表示）。
（2）作出的图线是一条直线，直线的斜率为，则重锤的质量________（结果用、、表示）。
（3）若重锤的质量约为300g，为使实验测量数据合理，铁片质量比较恰当的取值是________。
A．1g?????????????????????
B．5g?????????????????????
C．40g????????????????????
D．100g
答案和解析
1.
(1)A；(2)平衡摩擦力过度，?，?
无影响。
(1)
A.实验前应把木板的一侧垫高，使小车重力沿斜面的分力等于小车所受摩擦阻力，即平衡阻力，故A正确；
B.绳子的拉力可以通过拉力传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，故B错误；
C.实验中拉力通过拉力传感器测出，不需要满足砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故C错误。
故选A。
（2）由图像可知，当小车有加速度时，F=0，故说明平衡摩擦力过度；根据牛顿第二定律，有：小车所受的合力为2F，加速度，则，图线的斜率，解得；由于根据图像的斜率求小车的质量，故图像过不过原点没有影响。
2.
(1)3.2
(2)如图所示　；a＝　
(3)实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
?(1)在连续相等的时间间隔内，从纸带上可得到四段位移，因此可以用逐差法计算加速度．已知x1＝6.19
cm，x2＝6.70
cm，x3＝7.21
cm，x4＝7.72
cm，电火花计时器的计时周期T＝＝0.02
s，由逐差法可得x3－x1＝2a1(2T)2，x4－x2＝2a2(2T)2，故a＝＝≈3.2
m/s2.
(2)在a－坐标系中描点连线，得a－图线如图所示，得a＝.
(3)由a－F图线可知，F增大到某一值时小车开始有加速度，说明实验前没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足．
3.（1）；（2）不需要；不需要；（3）B
（1）根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可知小车过光电门乙的速度为：；
（2）（3）实验第2步小车匀速下滑，设小车受到的滑动摩擦力为f，砝码的质量为m，据平衡条件有：m1gsinθ=f+m2g+nmg，
当取出n个砝码时，小车和砝码盘受到的合外力为为：F=nmg，
对小车和砝码盘，根据牛顿第二定律有：nmg=（m1+m2）a，
由此分析，不需要小车的质量远大于砝码和砝码盘的总质量，再根据小车（和砝码盘）下滑，做初速度为0的匀加速直线运动，可知：，
联立可得：
变形为：，
根据实验步骤可知为常数，连成一条过原点的直线，说明a与合外力F成正比，
验证了在物体质量一定的条件下，物体的加速度与合外力成正比，所以不需要测量m和L；
4.0.986?
2.58?
5.99?
Ⅰ?
1.0?
当m增加时，方法Ⅰ不满足M＞＞m条件，而方法Ⅱ无需满足这个条件
（1）根据题意可知，相邻计数点之间的时间间隔T=5×0.02s=0.1s；
由匀变速直线运动平均速度等于其中间时刻速度，可得vC==m/s=0.986m/s；
利用逐差法计算加速度，a==m/s2=2.58m/s2；
根据匀变速直线运动规律：xBC-xAB=aT2，xAB+xBC=14.56cm
代入数据解得：xAB=5.99cm
（2）用图1所示的装置，小车的合外力认为就是mg，只有在M＞＞m时，F≈mg，a-F图线才接近直线，一旦不满足M＞＞m，描出的点的横坐标就会向右偏离较多，造成图线向右弯曲，则a1-F图象是Ⅰ；
用图3所示的装置，改变垫块高度，调节θ角，使车匀速下滑，取下小挂盘和其中的砝码后，让小车下滑，此时小车的合外力为F=mg，且随着m增大，小车的合外力F始终等于mg，根据牛顿第二定律：F=Ma2，得a2=?F，a2-F图象是经过原点的一条直线，a2-F图象是Ⅱ，其斜率k===，解得：M=1.0kg
两条曲线不重叠，且随F增加偏差越来越大，其主要原因是：当m增加时，方法Ⅰ不满足M＞＞m条件，而方法Ⅱ无需满足这个条件。
5.（1）；（2）D；（3）B；C；
（1）木槽通过A、B两个光电门的速度分别为：，，根据匀变速直线运动速度位移关系：得到木槽的加速度：；
（2）拉力不变加速度与质量成反比，为了能直观反映在合外力一定的情况下，加速度与质量的关系，应作出a—?关系图象（M表示槽及槽内砝码的总质量），故选C；
（3）甲同学固定光电门B，移动光电门A，然后释放木槽，测出遮光条每次经过光电门A的时间t1，由运动学公式有：，整理得：，甲同学作出的图象应为图中的?B；?
乙同学固定光电门A，移动光电门B，然后释放木槽，测出遮光条每次经过光电门B的时间t2，由运动学公式有：，整理得：，故乙同学作出的图象应为图中的C；
若甲同学所做图象的斜率的绝对值为k，则：，则木槽的加速度：。
6.非线性?
m＜＜M
（1）根据该同学的结果，结合图象可知，图象向右弯曲，小车的加速度与砂桶（含砂）的质量成非线性关系。
（2）根据牛顿第二定律得：
对砂桶（含砂）
mg-F拉=ma
对小车
F拉=Ma
解得
F拉==
可知砂桶（含砂）的质量远小于小车的质量时，绳子的拉力等于砂桶（含砂）的重力所以砂桶（含砂）的质量应满足的条件是远小于小车的质量，即m＜＜M。
7.（1）D；（2）小于、④；（3）0.86；（4）大于。
（1）A.本实验用砝码桶的重力充当小车的拉力，所以每次实验都需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件，故A错误；
B.一旦平衡好摩擦力，就不需要重新平衡摩擦力，故B错误；
C.由纸带求小车加速度，选取点迹清晰的纸带，不必以打的第一个点为计数起始点进行测量，故C错误；
D.实验要求实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，故D正确；
（2）由于砝码桶加速下降，处于失重状态，故实验中实际绳对小车的拉力小于重物所受的重力，为减小此误差，需，故最合理的一组数据是④；
（3）据逐差法，小车运动的加速度大小;
（4）没有平衡摩擦力的情况下有,
得，所以图像的纵截距表示。由图知，大于。
8.（2）①1.69；②3.88；③m0；
???（4）0.200
从图乙中可知xAB=5.20cm，xBC=5.84cm，xCD=6.45cm，xDE=7.07cm
（2）①由图示纸带可知，两个相邻两个计数点间还有1个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔t=2T=0.04s，
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小。
vD==m/s=1.69m/s；
②根据匀变速直线运动的推论公式△x=at2可以知，加速度的大小：
a==m/s2=3.88m/s2。
③滑块做匀速运动时受力平衡作用，由平衡条件得：m0g=Mgsinθ-f，
???????撤去m0时滑块做匀加速直线运动时，受到的合外力：F合=Mgsinθ-f，
由牛顿第二定律得：F合=Ma，解得：M=；
（4）滑块做匀速运动时受力平衡作用，由平衡条件得：Mgsinθ-f=0，
挂上质量为m的钩码时滑块沿木板向下做匀加速直线运动，受到的合外力为：F合′=Mgsinθ-f-mg，
由牛顿第二定律得：F合′=Ma，
解得：a=-g，
由图丙所示图象可知：k===5，
解得：M=0.200kg。
9.（1）①BCD；②；（2）①0.40；②3；③；?
10.（1）；（2）；（3）C。
（1）设挡光条的宽度为d，则重锤到达光电门的速度v=，
当挡光时间为t0时的速度①，
挡光时间为ti时的速度②，
重锤在竖直方向做匀加速直线运动，则有：
2③，
2④，
由①②③④解得：=
（2）根据牛顿第二定律得：
⑤
⑥
由⑤⑥解得：，
作出-i的图线的斜率为k，则
=k
解得：M=
（3）重锤的质量约为300g，为了使重锤的加速度不至于太大，或把铁片取下放到重锤上时，加速度产生明显的变化，则铁片的质量不能太小，也不能太大，所以1g、5g和100g都不适合，故C正确．
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