第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力、质量的关系——人教版必修1高一物理上学期同步训练

第四章牛顿运动定律2实验：探究加速度与力、质量的关系——人教版必修1高一物理上学期同步训练
第I卷（选择题）
一、单选题
1．某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验，如图所示是他正要释放小车时的情形，对此另一同学提出了实验应改进的几点建议，其中合理的是（
）
①应把长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦阻力②应调整滑轮高度使细绳与长木板表面平行
③应将打点计时器接在直流电源上④应使小车离打点计时器远些
A．①②
B．①④
C．②③
D．①②④
2．在如图所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中错误的是(　　)
A．应尽量保证小车的总质量远小于砝码和砝码盘的总质量
B．应将木板右端适当垫高以平衡摩擦力
C．应保证牵引小车的细线与木板平行
D．应采用控制变量法分别研究加速度与质量及加速度与力的关系
3．某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度分别以合力F?和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致该同学列举产生这种结果的可能原因如下（
）
在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；
没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；
测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大；
砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件．
通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（
）
A．和
B．和
C．和
D．和
4．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置．下列说法中正确的是(　　)
A．小车释放时应靠近定滑轮
B．平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连
C．电磁打点计时器应使用低于6V的直流电源供电
D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
5．在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。这样做的目的是（　　）
A．测量小车运动的加速度
B．平衡摩擦力
C．测量小车运动的速度
D．测量木板倾斜的角度
6．在探究加速度与物体质量和外力的关系的实验中，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－M图象，而是图象，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后直接用公式求出
7．“探究加速度与力、质量的关系”实验中，同学们在坐标纸上画出了四种关系图线。其中因在实验中未平衡摩擦力的是（　　）
A．B．C．
D．
8．图（a）为“利用DIS研究小车加速度与力的关系”的实验装置，阻力忽略不计，得到a-F的关系如图（b）所示。则实验过程中需满足的条件为（　　）
A．小车质量较大且不变
B．小车质量较小且不变
C．钩码质量较大且不变
D．钩码质量较小且不变
9．下列描述能体现等效替代思想的是（　　）
A．瞬时速度概念的建立
B．质点模型的建立
C．探究合力与分力的关系
D．探究加速度与力、质量的关系
10．如图甲所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图乙是该装置的俯视图。两个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细绳用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车同时开始做匀加速直线运动，闭合夹子，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的合力，也可以通过增减小车中的砝码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如下表所示，则下列说法中正确的是（　　）
实验次数
小车1总质量
m1/g
小车2总质量
m2/g
小车1受合力F1/N
小车2受合力F2/N
小车1位移x1/cm
小车2位移x2/cm
1
250
250
0.10
0.20
20.1
39.8
2
250
250
0.10
0.30
15.2
44.5
3
250
250
0.20
0.30
19.8
30.8
4
250
500
0.10
0.10
20.0
39.7
5
300
400
0.10
0.10
20.3
15.1
6
300
500
0.10
0.10
30.0
18.0
A．研究小车的加速度与合外力的关系可以利用1、2、3
三次实验数据
B．研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用2、3、6三次实验数据
C．对于“合外力相同的情况下，小车质量越大，小车的加速度越小”的结论，可以由第1次实验中小车1的位移数据和第6次实验中小车2的位移数据进行比较得出
D．通过对表中数据的分析，可以判断出第4次实验数据的记录不存在错误
11．在“探究加速度与力、质量之间关系”的实验中，实验室提供了以下器材：电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是（
）
A．刻度尺
B．交流电源
C．钩码
D．弹簧测力计
12．小明用如图所示实验装置做“探究加速度和力的关系”实验时，重物和小车的质量分别用m和M表示．为把重物的重力当做小车受到的牵引力，应（　　）
A．将长木板的B端适当垫高，m比M小很多
B．将长木板的B端适当垫高，M比m小很多
C．将长木板的A端适当垫高，m比M小很多
D．将长木板的A端适当垫高，M比m小很多
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．在研究物体的“加速度、力和质量”三个物理量的关系时，这种研究物质问题的科学方法是
．
14．在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，在满足实验条件的前提下某同学做出的
的关系图线如图所示.从图象中可以看出，作用在物体上的恒力F=_______N.当物体的质量为2.5kg时，它的加速度为_______m/s2.
15．力的合成与分解用到的主要科学方法是______________，验证牛顿第二定律实验中先保持小车的质量不变，改变所挂钩码的质量，测定相应的加速度，再保持钩码的质量不变，改变小车的质量，测定相应的加速度，这用的科学方法是______________。
16．2003年10月15日，我国“神舟”5号载人飞船发射成功。该飞船在加速升空过程中，宇航员杨利伟处于
状态；在太空轨道运行时，他处于
状态；在打开减速伞返回地面的过程中，他处于
状态。（填“超重”或“失重”）
三、解答题
17.在探究“加速度与力的关系”实验中，某同学设计了一种新的方法：他按如图甲所示安装好实验装置，在不悬挂小吊盘时，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，使小车能牵引纸带沿长木板向左做匀速运动。然后将一定数量的砝码(其总质量为m)放入小吊盘中(小吊盘质量不计)，接通电源，释放小车，打出一条理想纸带，并在纸带上标出小吊盘中砝码所受的重力F。以后每次实验将小吊盘中部分砝码移到小车中，保持砝码和小车的总质量一定，重复实验多次，并计算出每条纸带对应的加速度。回答下列问题：
甲
乙
(1)该同学以每次实验中小吊盘中砝码所受的重力F为横坐标，小车对应的加速度大小a为纵坐标，
在坐标纸上作a－F关系图线。图乙图线中，你认为最合理的是________。
(2)按上述方案做实验，是否要求小吊盘中砝码的总质量远小于小车的质量________。(填“是”或“否”)
(3)若该同学所作出a－F关系图线，直线部分斜率为k，则小车质量M＝________。
18.某同学做“探究加速度与力的关系”的实验，实验的探究对象是铝块(质量小于砂桶的)，在静止释放轻绳前，装置如图甲所示。
(1)该同学在实验操作中有两处明显错误，分别是____________和____________。
?(2)纠错后开始实验：保持铝块的质量m不变，通过在砂桶中添加砂来改变对铝块的拉力；每次释放轻绳，由力传感器可测得拉力的大小F，由纸带上打出的点可算出对应加速度的大小a；已知重力加速度为g。该同学根据多组实验数据画出如图乙所示的一条过坐标原点的直线，他标注纵轴为加速度a，但忘记标注横轴，你认为横轴代表的物理量是________________(用所给的字母表示)。
(3)若把力传感器装在右侧轻绳上则实验的误差会更________(填“大”或“小”)。
(4)本装置还可利用来做__________________________的实验。(只填一个)
19.某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验。如图甲为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得。
(1)如图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50
Hz。根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为________
m/s，小车的加速度大小为________
m/s2。(结果均保留两位有效数字)
(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时，某同学按照自己的方案将实验数据都在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象(如图丙所示)。请继续帮助该同学作出坐标系中的图象。
丙　　　　　　　　　　丁
(3)在“探究加速度a与合力F的关系”时，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图丁所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因。
参考答案
1．A2．A3．A4．D5．B6．C7．A8．A9．C10．A11．D12．A
13．控制变量法
14．5
2
15．等效替代，控制变量
16．超重、
失重
（或完全失重）、超重
17.(1)D　(2)否　(3)－m
18.【答案】：(1)打点计时器错接在直流电源上　要进行打点的纸带留得太短　(2)F－mg　(3)大　(4)探究加速度与质量的关系
【解析】：(1)该同学在实验操作中有两处明显错误，分别是打点计时器错接在直流电源上和要进行打点的纸带留得太短。
(2)铝块受重力mg和拉力F，所以铝块的合力F合＝F－mg＝ma，所以横轴代表的物理量是F－mg。
(3)由于滑轮的摩擦，若把力传感器装在右侧轻绳上，则实验的误差会更大。
(4)本装置还可利用来做探究加速度与质量的关系(或验证机械能守恒定律，或探究动能定理)。
19.【答案】：(1)1.6　3.2　(2)见解析图??
(3)实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够???
【解析】：(1)AC这段位移的平均速度等于AC这段时间中间时刻的瞬时速度，即B点的瞬时速度，故
vB＝＝
m/s＝1.6
m/s。
由逐差法求解小车的加速度，
a＝＝
?m/s2＝3.2
m/s2。