《2019-2020版物理同步人教必修一刷题首选卷（对点练+巩固练）：第四章 第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系 Word版含解析.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020版物理同步人教必修一刷题首选卷（对点练+巩固练）：第四章 第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系 Word版含解析.pdf（12页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第二节 实验：探究加速度与力、质量的关系 对应学生用书 P49(建议用时：30 分钟) 一、选择题 1(实验过程)在“探究加速度与力、质量的关系”时，下列说法中正确的 是( ) A同时测出物体的质量、加速度和力，能容易发现三者之间的关系 B保持物体的质量不变，一定要测出加速度的数值，才能找出加速度与力 的关系 C可以利用物体做自由落体运动来探究加速度与质量的关系 D如果加速度与力的图象是一条过原点的倾斜直线，则加速度与力成正比 答案 D 解析 判断三个量之间的关系时，应控制一个量不变，来探究另外两个量之 间的关系，即采取控制变量法，A 错误；本实验只是探究两个量之间的关系，只 要找到二者之间的
2、比例关系即可，不一定要测出加速度的具体数值，B 错误；自 由落体运动的加速度 ag，不随质量而变化，C 错误；如果物体的质量一定，a 与 F 的图象为过原点的直线，a 与 F 成正比，故 D 正确。 2(平衡摩擦力)(多选)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正确的是( ) A“平衡摩擦力”的本质就是想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重力的一个分力与小车所受的摩 擦阻力相平衡 C“平衡摩擦力”应在小车被砝码盘拉动的过程中进行 D“平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动的纸带上的点迹间距是否均匀 确定 答案 BD 解析 在小车的运动过程中摩
3、擦阻力总是存在的，无法使之为零，A 错误； 平衡摩擦力的本质就是让小车所受重力的一个分力与摩擦阻力平衡，B 正确；平 衡摩擦力时不挂小盘，让小车拖动纸带自由运动，调整长木板的倾角，直至所打 纸带上的点迹间距均匀为止，C 错误，D 正确。 3(平衡摩擦力)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要平衡 摩擦力。平衡摩擦力时，应该让小车( ) A挂上小盘，拖上纸带，开动打点计时器 B不挂小盘，拖上纸带，开动打点计时器 C挂上小盘，不拖纸带 D不挂小盘，不拖纸带 答案 B 解析 平衡摩擦力时，应把纸带所受的摩擦力一起平衡掉，所以应让小车拖 上纸带，且让打点计时器处于工作状态，B 正确。 4(实验
4、方法)在研究物体的加速度、作用力和质量三个物理量的关系时， 我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力之间的关系” ； 又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系” 。这种研究物理 问题的科学方法是( ) A建立理想模型的方法 B控制变量法 C等效替代法 D类比法 答案 B 解析 实验先控制质量 m 不变，探究加速度 a 与作用力 F 间的关系；再控 制作用力 F 不变，探究加速度 a 与质量 m 间的关系，最后综合得到加速度 a 与 作用力 F、质量 m 间的关系，属于控制变量法，故 B 正确。 5(实验过程)(多选)按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下
5、 述操作步骤的安排顺序不尽合理，其合理顺序是( ) 保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次 保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次 用天平测出小车和重物的质量 平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动 挂上重物，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点 根据测量的数据，分别画出 aF 和 a 的图线 1 m A B C D 答案 ACD 解析 是实验准备，顺序可颠倒，是验证 a 关系，是验证 aF 1 m 关系，这两步顺序也可颠倒，是实验做法，是实验数据的处理，所以合理顺 序为 A、C、D。 6 (实验综合)(多选)经过对加速度与物体的质量和合外力的
6、关系的探究学习， 已经知道物体的加速度 a 与物体所受的力 F 及物体的质量 m 满足关系式 aF，a 。如果在光滑的水平面上有一质量为 m 的物体受到水平力 F 的作用，从静 1 M 止开始在 t 时间内移动了位移 x。要使位移变为 4x，可采用以下哪种方法( ) A将水平恒力增为 4F B将物体的质量减为原来的一半 C将作用时间增为 2t D将作用时间增为 4t 答案 AC 解析 当质量 m、作用时间不变时，作用力增为 4F，由于 aF，所以加速 度 a 增为原来的 4 倍， 由 x at2得距离变为 4x， A 正确 ； 同理可知 B 错误 ； 当 F、 m 1 2 不变时，a 不变，若
7、时间变为 2t，由 x at2得距离变为 4x，故 C 正确，D 错误。 1 2 7. (实验图象)如图所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的 aF 图象，下列说法错误的是( ) A三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同 B直线 1 所对应的小车和砝码的质量最大 C直线 3 所对应的小车和砝码的质量最大 D由图象可以看出在质量一定时，物体的加速度与其所受合外力成正比 答案 B 解析 由图象知 F 相同时，对应的加速度大小 a1a2a3，根据 F 相同时， 加速度与质量成反比，所以 m1m2m3，故 A、C 正确，不符合题意，B 错误， 符合题意；由图象可知 D 正确，不符合题意。 二
8、、非选择题(按照题目要求作答，计算题须写出必要的文字说明、方程式 和重要的演算步骤，有数值计算的题注明单位) 8 (实验综合)在保持质量不变， 探究加速度与物体受力之间的关系的实验中， 小车质量 M 和提供拉力的砝码质量 m 分别选取下列四组值： AM500 g，m 分别为 50 g、70 g、100 g、125 g BM500 g，m 分别为 20 g、30 g、40 g、50 g CM200 g，m 分别为 50 g、75 g、100 g、125 g DM200 g，m 分别为 30 g、40 g、50 g、60 g (1)如果其他操作都正确，那么在选用_组值进行实验时所画出的图 线较准确
9、。 (2)在选用此组值时，m 取_时实验误差较大。 答案 (1)B (2)50 g 解析 (1)B 组中数据，最容易满足小车质量 M 远大于砝码质量 m 的条件。 (2)50 g 与其他三个数值比较而言， 不是最满足 Mm， 所以 m 取 50 g 时实验 误差较大。 9(实验综合)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究 问题的多种科学方法： (1)实验环境的等效法：_。 (2)实验条件设计的科学方法：_。 (3)实验原理的简化：_，即当小车质量 M车m砂时，细绳对小车的 拉力大小近似等于砂及桶的总重力 m砂g。 (4)实验数据处理的科学方法：_。 (5)由 aM车图象转化为 a
10、图象，所用的科学方法：_。 1 M车 (以上各题均选填“理想实验法”“图象法”“平衡摩擦力法”“化曲为直 法”“控制变量法”或“近似法”) 答案 (1)平衡摩擦力法 (2)控制变量法 (3)近似法 (4)图象法 (5)化曲 为直法 解析 (1)由于小车运动受到摩擦阻力，所以要进行平衡摩擦力，以减小实 验误差，称为平衡摩擦力法。 (2)在探究加速度、力与质量三者关系时，先保持其中一个量不变，来探究 其他两个量之间的关系，称为控制变量法。 (3)当小车质量 M车m砂时，细绳对小车的拉力大小近似等于砂及桶的总重 力 m砂g，称为近似法。 (4)通过图象研究实验的结果，称为图象法。 (5)在作图时，
11、由 aM车图象转化为 a图象， 使图线由曲线转化为直线， 1 M车 称为化曲为直法。 10(实验图象)现测得某一物体所受外力 F 一定时，其加速度 a 与其质量 m 的关系数据如下表： a/(ms2)2.042.663.233.98 m/kg2.001.501.251.00 (1)根据表中所列数据，画出 a 图象。 1 m (2)由 a 图象可知，当 F 一定时，a 与 m 成_关系。 1 m 答案 (1)如图所示 (2)反比 解析 (1)要画 a 图象，需要先求出对应的 ，其数据分别为 0.50、0.67、 1 m 1 m 0.80 和 1.00，然后描点，连线。 (2)由图象可知，a 与
12、成正比，即 a 与 m 成反比。 1 m 11(实验综合)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了 如图甲所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为 50 Hz。 (1)该同学得到一条纸带， 在纸带上取连续的六个点， 如图乙所示， 自 A 点起， 相邻两点的距离分别为 10.0 mm、 12.0 mm、 14.0 mm、 16.0 mm、 18.0 mm， 则打 E 点时小车的速度为_ m/s，小车的加速度为_ m/s2。 (2)该同学要探究小车的加速度 a 和质量 M 的关系，应该保持_不变； 若该同学要探究加速度 a 和拉力 F 的关系，应该保持_不变。 (3)该同学通过数据的处
13、理作出了 aF 图象，如图丙所示，则图中直线部分 不过原点的原因可能是_。 答案 (1)0.85 5.0 (2)拉力 F(砂和砂桶的总质量) 小车质量 M (3)平衡摩擦力过度 解析 (1)D、F 两点间的平均速度即为 E 点的瞬时速度，vE xDF 2T m/s0.85 m/s，根据 xaT2得：a 16.018.0 103 2 0.02 x T2 2.0 103 0.022 m/s25.0 m/s2。 (2)该同学要探究小车的加速度 a 和质量 M 的关系，应该保持细线对车的拉 力 F 不变即砂桶(含砂)的质量不变；若该同学要探究加速度 a 和拉力 F 的关系， 应该保持小车的质量 M 不
14、变。 (3)图中当 F0 时，a0。说明当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为 0， 也就是说小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是实验前木板一端垫得过高， 即平衡摩擦力过度。 12(实验综合)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)当小车(包括车中砝码)的质量 M 与砝码及砝码盘的质量 m 的大小关系满 足_时， 才可以认为绳对小车的拉力大小近似等于砝码盘及砝码盘中砝码 的重力。 (2)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示。 打点计时器打点的时间间隔为 0.02 s。从比较清晰的点起，每 5 个点取一个计数 点，量出相邻计数点之间的距离。该小车的加速
15、度大小 a_ m/s2。(结 果保留两位有效数字) (3)下图是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象。 两同学的图象都不过原点，试分析可能的原因 甲： _ _； 乙： _ _。 答案 (1)mM (2)0.16 (3)长木板倾角过大，平衡摩擦力过度 未平衡掉摩擦力或长木板倾角过小 解析 (1)探究加速度与力、质量的关系的实验中，要保证 mM，才能保证 绳子的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力。 (2)计数点时间间隔 T0.1 s，间距 x13.52 cm，x23.68 cm，x33.83 cm。 因 x2x1a1T2，x3x2a2T2，a，得 a0.16 m/s2。 a1a2 2 x3x1 2T2
16、(3)图线甲，F0 时，小车就有了加速度，可见是长木板倾角过大，平衡摩 擦力过度。图线乙，有了拉力时，加速度仍为 0，说明未平衡摩擦力或长木板倾 角过小。 13(实验综合)为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图 所示的实验装置。其中 M 为带滑轮的小车的质量，m 为砂和砂桶的质量。(滑轮 质量不计) (1)实验时，一定要进行的操作是_。 A用天平测出砂和砂桶的质量 B将带滑轮的长木板右端垫高，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
17、小于小车的质量 M (2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两相邻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(结果保留两位有效数字)。 答案 (1)BCD (2)1.3 解析 (1)由实验原理图可以看出，由弹簧测力计的示数可得到小车所受的 合外力的大小，故不需要测砂和砂桶的质量，也不需要保证砂和砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M，A、E 错误；为保证绳上拉力提供合外力，必须平衡摩擦 力，B 正确；小车应靠近打点计时器，先接通电源，再放小车，同时读出弹簧测 力计的示数，C 正确 ； 为了多测几组数据，需改变
18、砂和砂桶的质量多做几次实验， D 正确。 (2)由逐差法可得：小车的加速度 a， x34x01x45x12x56x23 9T2 将 T3 s0.06 s 代入，可得 a1.3 m/s2。 1 50 14(实验创新)为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置 进行实验。 其中 G1、 G2为两个光电门， 它们与数字计时器相连， 当滑行器通过 G1、 G2光电门时，光束被遮挡的时间 t1、t2都可以被测量并记录。滑行器连同上 面固定的一条形挡光片的总质量为 M，挡光片宽度为 D，光电门间距离为 x，牵 引砝码的质量为 m。回答下列问题。 (1)实验开始时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫
19、导轨水平，在不增加 其 他 仪 器 的 情 况 下 ， 判 定 调 节 是 否 到 位 的 方 法 是 _ _ _ _。 (2)若取 M0.4 kg，改变 m 的值，进行多次实验，以下 m 的取值不合适的 一个是_。 Am15 g Bm215 g Cm340 g Dm4400 g (3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度 的表达式为_(用 t1、t2、D、x 表示)。 答案 (1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动；或取下牵引砝码， 轻推滑行器，用数字计时器记录的每一个光电门的光束被遮挡的时间 t 都相等 (2)D (3)a( D t2) 2( D t1) 2 2x 解析 (1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动；或取下牵引砝码， 轻推滑行器，用数字计时器记录的每一个光电门的光束被遮挡的时间 t 都相等。 (2)实验要求 mM，而 M0.4 kg，故当 m400 g 时不符合要求。 (3)滑行器通过光电门 G1时的速度 v1， 通过光电门 G2时的速度 v2。 D t1 D t2 滑 行 器 做 匀 加 速 运 动 ， 根 据 运 动 学 公 式 v v 2ax 可 得 a 2 22 1 v2 2v2 1 2x 。 ( D t2) 2( D t1) 2 2x