2022-2023版高中物理 第四章 牛頓運動定律 4.2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系習(xí)題 新人教版必修1

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1、2022-2023版高中物理 第四章 牛頓運動定律 4.2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系習(xí)題 新人教版必修1 1(多選)在驗證加速度與質(zhì)量成反比的實驗中,以下做法正確的是(　　) A.平衡摩擦力時,應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上 B.實驗時,先接通電源,待打點穩(wěn)定后,再放開小車 C.“懸掛重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(含砝碼)”這一條件如不滿足,對驗證過程也不會產(chǎn)生影響 D.如果a- 解析:平衡摩擦力時,不需要懸掛重物,選項A錯誤;實驗時,應(yīng)先接通電源,再放開小車,選項B正確;懸掛的重物的質(zhì)量必須遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(含砝碼),才能認(rèn)為小車受的拉力等于重物的重力,選項C錯誤;加速

2、度a,就說明加速度a與質(zhì)量m成反比,選項D正確。 答案:BD 2(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,當(dāng)作用力一定,探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,以下做法正確的是(　　) A.平衡摩擦力時,應(yīng)將穿過打點計時器的紙帶固定在小車上 B.每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力 C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器的電源 D.實驗數(shù)據(jù)處理時應(yīng)作a-m圖象尋找加速度與質(zhì)量的關(guān)系 解析:選項A中,平衡摩擦力實際上就是使小車所受重力的下滑分力與小車所受阻力相平衡,該阻力包含小車受到的摩擦力和紙帶受到的摩擦力?？梢?平衡摩擦力時,應(yīng)將紙帶穿過打點計時器固定在小車上。選項B中,平衡

3、摩擦力以后,再改變小車質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力。選項C中,實驗時,先通電,待打點計時器穩(wěn)定后再放小車,使打點清晰,便于測量。選項D中,在尋找加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,應(yīng)作出a,因為a與m的關(guān)系圖線為一曲線,不能直觀地得出a與m之間的關(guān)系。 答案:AB 3“探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗如下: (1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時,應(yīng)保持　　　不變,分別改變施加在物體上的水平拉力F,測出相對應(yīng)的加速度a。? (2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時,應(yīng)保持　　　不變,分別改變物體的質(zhì)量m,測出相對應(yīng)的加速度a。? (3)本實驗也可以不測加速度的具體數(shù)值,通過測出兩個初速度為

4、零的勻加速運動在相同時間內(nèi)發(fā)生的位移x1、x2來測量不同情況下物體加速度的比值,此比 (4)如果a- A.加速度a與質(zhì)量m成正比 B.加速度a與質(zhì)量m成反比 C.質(zhì)量m與加速度a成反比 D.質(zhì)量m與加速度a成正比 解析:(1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時,應(yīng)保持物體的質(zhì)量不變。 (2)在探究物體的加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系時,應(yīng)保持物體受的合力不變。 (3)由x,物體的位移與加速度成正比,所 (4)a-,說明a,即加速度a與質(zhì)量m成反比。 答案:(1)質(zhì)量　(2)物體受的合力　(3 4某同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗,使用的器材有:帶滑輪的長木板、小車及往小車上

5、擺放的大砝碼、細(xì)線、小盤及往小盤里放的小砝碼、打點計時器等。 (1)他以小盤和盤內(nèi)砝碼的總重力作為細(xì)線對小車的拉力F,測出不同拉力F對應(yīng)的加速度a的值,并把各數(shù)據(jù)標(biāo)在a-F坐標(biāo)系上,發(fā)現(xiàn)它們都在一條直線的附近,這條直線不過坐標(biāo)原點,如圖甲所示,產(chǎn)生這種情況的原因是什么? 甲 答:　。? (2)經(jīng)過調(diào)整后,該同學(xué)作出的a-F圖象如圖乙中的A所示,另一位同學(xué)使用同一套儀器作出的a-F圖象如圖乙中的B所示,則mA　　　　(選填“>”“=”或“<”)mB。? 乙 解析:(1)由題圖甲可知,當(dāng)施加一個拉力時,小車還沒有獲得加速度,即小車受的合外力為零,這說明此時小車仍受到摩擦力的

6、作用,故產(chǎn)生這種情況的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠。 (2)在a-F圖象中,圖線的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù),斜率越大,說明小車的質(zhì)量越小。故mA

7、原點,試分析在操作過程中可能遺漏了哪個步驟:?　。? 解析:(1)圖象如圖所示 (2)圖線不通過坐標(biāo)原點,交于橫軸,說明沒有平衡摩擦力或者沒有完全平衡摩擦力。 答案:(1)見解析　(2)平衡摩擦力 能力提升 1在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中,需要消除打點計時器和木板對小車阻力的影響,關(guān)于該操作環(huán)節(jié),下列四個裝置圖正確的是(　　) 答案:B 2用如圖所示的裝置來探究物體的加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。實驗時,小盤和砝碼牽引小車,使小車做初速為零的勻加速運動。 (1)此實驗中可以不測量加速度的具體值,原因是　　　　　　　　　　　。? (2)通過改變　　　　　　,就可以

8、改變小車所受到的合力。? (3)在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,分別以　　　　為縱坐標(biāo)、　　　　為橫坐標(biāo)作圖象,這樣就能直觀地看出其關(guān)系。? 答案:(1)可以轉(zhuǎn)化為探究加速度與其他量之間的比例關(guān)系(其他答法只要正確就行。如:初速度為零的勻加速運動,在相同的時間內(nèi),位移與加速度成正比) (2)砝碼的數(shù)量 (3)a( 3現(xiàn)要驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律。給定的器材如下:一傾角可以調(diào)節(jié)的長斜面(如圖所示)、小車、計時器一個、刻度尺。 填入適當(dāng)?shù)墓交蛭淖?完善以下實驗步驟(不考慮摩擦力的影響): (1)讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開

9、始下滑至斜面底端A2,記下所用的時間t。 (2)用刻度尺測量A1與A2之間的距離x,則小車的加速度a=　　　　。? (3)用刻度尺測量A1相對于A2的高度h,設(shè)小車所受重力為mg,則小車所受的合外力F=　　　　。? (4)改變　　　　　　　　,重復(fù)上述測量。? (5)以h為橫坐標(biāo) 解析:(2)由xa (3)小車在斜面上受重力和支持力的作用,其合力F=mgsin α=m (4)改變小車所受外力研究加速度和力的關(guān)系。改變受力通過改變斜面的傾角α或斜面的高度h來實現(xiàn)。 答案:(2 ★4在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中。 (1)某組同學(xué)用如圖所示裝置,采用控制變量的方法,來研

10、究在小車質(zhì)量不變的情況下,小車的加速度與小車受到力的關(guān)系。下列措施中不需要或不正確的是　　　　。? A.首先要平衡摩擦力,使小車受到的合力就是細(xì)繩對小車的拉力 B.平衡摩擦力的方法是,在塑料小桶中添加砝碼,使小車能勻速運動 C.每次改變拉小車的拉力后都需要重新平衡摩擦力 D.實驗中,通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力 E.每次小車都要從同一位置開始運動 F. 實驗中應(yīng)先放小車,然后再接通打點計時器的電源 (2) 某組同學(xué)實驗得出數(shù)據(jù),畫出的a- 解析:(1)本實驗中,在平衡摩擦力時,不應(yīng)該將小桶掛在小車上,并且只需要在實驗之前平衡一次摩擦力即可,不需要每次改變

11、拉小車的拉力后都重新平衡摩擦力,實驗中通過在塑料桶中增加砝碼來改變小車受到的拉力,每次小車不一定都從同一位置開始運動,并且是先接通電源,再放開小車。 (2)圖線的斜率表示小車受的合力,則 FN=5 N。 答案:(1)BCEF　(2)5 ★5圖甲為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。砂和砂桶的總質(zhì)量為m,小車和砝碼的總質(zhì)量為m'。實驗中用砂和砂桶總重力的大小作為細(xì)線對小車?yán)Φ拇笮　? 甲 (1)實驗中,為了使細(xì)線對小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度,使細(xì)線與長木板平行。接下來還需要進行的一項操作是(　　) A.將長木板水平放置,讓小車連著已經(jīng)

12、穿過打點計時器的紙帶,給打點計時器通電,調(diào)節(jié)m的大小,使小車在砂和砂桶的牽引下運動,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動 B.將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?讓小車連著已經(jīng)穿過打點計時器的紙帶,撤去砂和砂桶,給打點計時器通電,輕推小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運動 C.將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨?撤去紙帶以及砂和砂桶,輕推小車,觀察判斷小車是否做勻速運動 (2)實驗中要進行質(zhì)量m和m'的選取,以下最合理的一組是(　　) A.m'=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g B.m'=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g

13、、120 g C.m'=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g D.m'=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g (3)圖乙是實驗中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的計數(shù)點,相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。量出相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為 sAB=4.22 cm、sBC=4.65 cm、sCD=5.08 cm、sDE=5.49 cm、sEF=5.91 cm、sFG=6.34 cm。已知打點計時器的工作頻率為50 Hz,則小車的加速度a=　　　 m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。? 乙 解析:(1)需要將長木板一端適當(dāng)墊高,以平衡摩擦力,完成此項工作的標(biāo)志就是不掛砂桶條件下小車能帶動紙帶勻速運動(通過打點計時器點痕間隔是否均勻判定)。 (2)根據(jù)實驗原理:實驗中小車的實際加速度為amg當(dāng)成對m'的拉力,即忽略m對加速度的影響,使加速度約為am?m',據(jù)此可知C組最合理。 (3)由逐差法求小球運動的加速度am/s2。 答案:(1)B　(2)C　(3)0.42