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1、人教版（2019）高中物理必修第一册同步学典（15）实验：探究加速度与力、质量的关系1、关于利用打点计时器和小车做探究加速度与力、质量的关系的实验,下列说法中正确的是( )A.平衡摩擦力时,应将砝码及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接通电源再释放小车2、关于探究加速度与力、质量的关系的实验，下列说法正确的是( )A.可在小车前端系一弹簧测力计,用于测重物通过细线对小车的拉力B.实验时应将长木板没有轮滑的一端适当垫高,不挂砂桶,接通打点计时器的工作电源,轻推小车,若所打纸带上的点迹
2、均匀,则表明小车所受的摩擦力与小车的重力沿长木板向下的分力平衡C.改变小车的质量后,仍需重新平衡摩擦力D.已平衡摩擦力且满足小车的质量远大于砂桶的质量时,可认为小车所受合外力的大小的等于砂桶重力3、某同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图所示的装置,下列说法中正确的是( )A.垫高长木板一端,调节其倾角,直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动,以平衡小车运动中受到的摩擦力B.在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量C.当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时,可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小D.在探究加速度a与拉力F的关系时,为了直观地判断两者
3、间的关系,应作出图像4、如图是某同学探究加速度与力、质量的关系时已接通电源正要释放纸带时的情况,对该同学操作的评价,下列选项正确的是()A.应使用46V的交流电源B.打点计时器应固定于长木板没有滑轮的一端,且小车紧靠打点计时器停放C.应调节滑轮的髙度使得细线与木板平行D.应调节长木板的倾角以平衡摩擦力5、如图所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验,图中上下两层水平轨道光滑.实验时把两辆小车前端细线所挂砝码盘和砝码的重力作为小车所受的拉力,通过控制装置使小车同时开始运动,然后同时停止.1.安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使细线_.2.本实验通过比较小车的位移来比较小车的加速度的大
4、小,能这样比较的理由是( )A.两小车运动时间相同,加速度与位移成反比B.两小车运动时间相同,加速度与位移成正比C.两小车运动位移相同,加速度与时间成正比D.两小车运动位移相同,加速度与时间成反比3.下列结论与实验事实相符的是( )A.小车所受拉力相同时,小车质量越大,加速度越大B.小车所受拉力相同时,小车质量越小,加速度越大C.小车的质量相同时,砝码盘与砝码重力越大,加速度越大D.小车的质量相同时,缺码盘与祛码重力越小,加速度越大6、在实验小车的质量m 定时，小车的加速度a与合外 力F的关系的有关数据如下表所示。试根据表中数 据回答下列问题。a/ (in/ s2)1.984.065.958.
5、12F/N1.002.003.004.001. 在坐标纸中画出a-F的关系图。2. 根据a-F的关系图像，你能得出怎样的结论？7、某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验,图为实验装置简图。所用交变电流的频率为50Hz,小车及车中砝码的质量用m表示,盘及盘中砝码的质量用M表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带上由打点计时器打出的点计算出。1.当M与m的大小关系满足_时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。2.某次实验得到的纸带及实验数据如图所示,图中所画点为计数点,相邻计数点之间还有4个点未画出,根据纸带可求出小车的加速度大小为_。(保留3位有效数字
6、)3.保持盘及盘中砝码的质量不变,改变小车中砝码的质量,分别得到小车加速度a与质量m及对应的,数据如下表:试验次数123456781.901.721.491.251.000.750.500.300.250.290.330.400.500.711.001.674.003.453.032.502.001.411.000.60请在方格坐标纸中画图线,并从图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是_。8、在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中,采用如图甲所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出,实验中所使用
7、的电源是50Hz的交流电.1.当M与m的大小关系满足_时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.2.图乙为某次实验得到的纸带,图中A、B、C、D、E为计数点,相邻两个计数点间有四个点未画出.根据纸带可计算出纸带所对应小车的加速度a=_m/s2(结果保留三位有效数字)3.一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度.采用图象法处理数据.为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该做a与_的图象.4.如图丙所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是_.5.乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到
8、的a-F图象如图丁所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同_9、某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此验证力与加速度的关系,此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等,组装的实验装置如图所示. 1.若要完成该实验,必需的实验器材还有_.2.实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的目的是_.3.本实验中直接以钩码所受重力作为小车受到的合外力,钩码的质量应满足的条件是_.4.平衡摩擦力后,多次实验通过计算描点得到了如图所示的两个实验图像、,描述加速
9、度与质量关系的图线是_,描述加速度与力的关系的图线是_.10、某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系.1. 下列做法正确的是_(填字母代号). A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C.实验时,先放开木块再接通打点计时器的电源 D.通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度2.如图所示是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象.形成图线甲的原因是_.形成图线乙的原因是_. 答案以及解析1答案及解析：答案：BCD解析：平衡摩擦力时,不能把砝码盘通过定滑轮拴在小车上,应只
10、让小车连着纸带,在木板上做匀速运动即可. 2答案及解析：答案：BD解析：由于小车在运动,因此弹簧测力计也将随小车一起运动,而读数时观察者不可能始终保持视线与面板垂直, 故无法正确地读数,选项A错误;将长木板没有滑轮的一端适当垫高且不挂砂桶时,小车受三个力作用,若所打纸带上的点迹均匀,则表明小车做匀速直线运动,故小车所受的摩擦力与小车的重力沿长木板向下的分力平衡,选项B正确;设长木板倾角为,小车质量为,小车与长木板间的动摩擦因数为, 则有, 即使改变小车质量,小车的重力沿长木板向下的分力与摩擦力仍平衡,故不需重新平衡摩擦力, 选项C错误;设小车的总质量为,砂桶的总质量为,平衡摩擦力后,根据后续知
11、识,对小车有,对砂桶有,解得,整理得,当时,可认为,故选项D正确。 3答案及解析：答案：C解析：做该实验需要平衡摩擦力,所以在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块,反复移动木块的位置,让小车在不挂托盘和砝码的情况下做勻速直线运动,A错误;在探究加速度与外力的关系时, 应该保持小车的质量不变,B错误;当托盘和砝码的总质量远小于小车的质量时,才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小,C正确;根据aF可知,在探究加速度a与拉力F的关系时,为了直观地判断两者间的关系,应作出a-F图像,D错误. 4答案及解析：答案：BCD解析：打点计时器的工作电源是交流电源,若为电磁打点计时器,则应使用
12、46V的交流电源,若为电火花打点计时器,则应使用220V的交流电源,装置图未说明打点计时器的种类,故选顼A错误;打点计时器应固定在长木扳没有滑轮的一端,且小车应紧靠打点计时器停放,这样可保证纸带足够长而打上更多的点以采集更多的数据,选项B正确;滑轮位置偏低,应通过调节滑轮的高度以确保细线与长木板平行,从而保证小车所受的合外力不变,选项C正确;应将长木板不带滑轮的一端适当垫高以平衡摩擦力,选项D正确。 5答案及解析：答案：1.水平; 2.B; 3.BC解析：1.由题目要求,用砝码盘与砝码的重力作为小车所受的拉力,故实验时,细线应水平.2.由知,比较与的关系,控制相同,则加速度与位移成正比,故B选
13、项正确.3.当小车所受拉力一定时,小车质量越大,加速度越小,而质量一定时,拉力越大,加速度越大, 故B、C选项正确. 6答案及解析：答案：1.a-F的关系图像如图所示a-F的关系图像如图所示2.在小车的质量保持不变时，小车的加速度与合外力成正比解析：（1）在坐标纸上描点，各点J线性分布，连线时使尽可能多的点在直线上或分布在直线的两侧。（2)由（I)知图线为过原点的直线，故在小车的质量保持不变时，小车的加速度与合外力成正比。 7答案及解析：答案：（1） （2）0.125; （3） 图线如图所示, 解析：（1）平衡摩擦力后,根据后续知识牛顿第二定律,对小车及车中破码有,对盘及盘中砝码有,解得,分子
14、、分母同除以m得,当时,可认为。显然,当小车及车中破码的质量m远大于盘及盘中砝码的质量M,即时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。（2） （3）图线如图所示, a与质量倒数之间的关系式是。 8答案及解析：答案：1.m远小于M; 2.3.51; 3. 4.未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足; 5.小车的质量解析：1.根据牛顿第二定律得, ,则绳子的拉力,知当m远小于M时,绳子的拉力等于盘和盘中砝码的重力.2.根据,运用逐差法得, .3.因为a与M的关系图线为曲线,无法得出a与M的关系,应该作出a- 图线,通过图线是直线,说明a与M成反比.4.F不等于零时,加速度仍然为零,知未平衡摩擦
15、力或平衡摩擦力不足.5.a-F图线的斜率表示质量的倒数,图线的斜率不同,则两个同学做实验时的小车质量不同. 9答案及解析：答案：1.刻度尺、天平(带砝码); 2.使细绳的拉力等于小车所受的合力; 3.远小于小车的质量; 4.b; a解析：1.本实验需要测量纸带上各点间的距离和小车的质量,即还需要刻度尺、天平(带砝码).2.实验过程中,为减小误差,提高实验的精确度,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,目的是使细绳的拉力等于小车所受的合力.3.钩码的质量远小于小车的质量时,可认为绳子的拉力等于钩码的重力,所以钩码的质量应满足的条件是远小于小车的质量.4.由实验可得,加速度与质量成反比,描述加速度与质量关系的图线是;加速度与力成正比,故图线应为. 10答案及解析：答案：1.AD; 2.长木板倾角过大; 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够解析：1.实验中细绳要与长木板保持平行,A项正确;平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上,这样无法平衡摩擦力,B项错误;实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块,C项错误;平衡摩擦力后,改变木块上的砝码的质量后不需要再重新平衡摩擦力,D项正确.2.图线甲中F=0时,木块就有了加速度,可见是长木板倾角过大.图线乙中,有了拉力时,加速度仍为0,说明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.