2019-2020年高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课时精练（含解析）新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课时精练（含解析）新人教版必修1知识点基础中档稍难实验过程1、3、6、97、8平衡摩擦力2、4实验处理5综合提升10、1112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；本实验只是探究两个量之间的关系，只要找到二者之间的比例关系即可，不一定要测出加速度的具体数值，B错；自由落体运动的加速度ag，不随质量而变化，C错；如果物体的质量一定，由aF可知，a与F的图象为过原点的直线，a与F成正比，故D正确。4(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擦阻力总是存在的，无法使之为零，选项A错误；平衡摩擦力的实质就是让小车重力的一个分力与摩擦力平衡，选项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，选项C错误，D正确。5(多选)如右图所示，A、B两条直线是在A、B两地分别用竖直向上的力F拉质量为mA和mB的两个物体得出的加速度a与力F之间的关系图线，分析图线可知()A比较两地的重力加速度，有gAgBB比较两物体的质量，有mAmB答案BC解析两图线与纵轴的交点表示F0时的情形，此时物体做自由落体运动，其加速度为重力加速度，故gAgB，选项A错误，C正确；当力F相同时，aAaB，由于a，所以mAmB，选项B正确，D错误。6(多选)按实验要求装置好器材后，应按一定步骤进行实验，下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ABC D答案CD解析是实验准备，顺序可颠倒，是验证a关系，是验证aF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CD。7(多选)经过对加速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习，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，从静止开始在t时间内移动了x距离。要使距离变为4x，可采用以下哪种方法()A将水平恒力增为4FB将物体的质量减为原来的一半C将作用时间增为2tD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xat2得距离变为4x；当F、m不变时，a不变，若时间变为2t，由xat2得距离变为4x。8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 gBM500 g，m分别为20 g、30 g、40 g、50 gCM200 g，m分别为50 g、75 g、100 g、125 gDM200 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。(2)在选用此组值时，m取_时实验误差较大。答案(1)B(2)50 g解析在B组数据中，最容易满足小车质量M远大于砝码质量m的条件。9xx课标全国卷某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题： (1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(填“线性”或“非线性”)关系。 (2)由图(b)可知，am图线不经过原点，可能的原因是_。 (3)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，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_。钩码的质量应满足的条件是_。答案(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量解析(1)将图(b)中各点连线，得到的是一条曲线，故a与m的关系是非线性的。 (2)由图(b)可知，当钩码质量不为零时，在一定范围内小车加速度仍为零，即钩码对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度，故可能的原因是存在摩擦力。 (3)若将钩码所受重力作为小车所受合力，则应满足三个条件，一是摩擦力被平衡，二是绳平行于轨道平面，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，设绳的拉力为T，由mgTma、TMa有Tg，可见当mM时才有Tmg，故第三个条件为mM。10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，计时器打点频率为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，相邻两点间的距离分别为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，打A、F两点的过程中小车的平均速度为_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理作出了aF图象，如图(丙)所示，则(丙)图中的直线不过原点的原因是_。图中的力F理论上指_，而实验中却用_表示。此图中直线发生弯曲的原因是_。答案(1)0.850.75(2)绳对车的拉力F小车质量M(3)平衡摩擦力时木板的右端垫得过高绳对小车的拉力小盘和重物的重力随着F的增大不再满足小盘和重物质量远小于小车质量解析(1)打E点时小车的速度vE0.85 m/s。AF0.7 m/s由xaT2得：a5 m/s2。(2)探究小车的加速度a与质量M的关系时，应保持拉力F不变；探究加速度a与拉力F的关系时保持质量M不变。(3)由题图(丙)可知在平衡摩擦力时木板右端垫的过高，不加拉力F时，小车已经有了加速度。题图(丙)中力F理论上指绳对小车的拉力，而实验中是用重物和小盘的重力表示。实验中随着重物的增加，即随着F的增大，不再满足小盘与重物总质量远小于小车质量。11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 gCm340 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。滑行器做匀加速运动，根据运动学公式vv2ax可得a。12xx大连高一检测如图为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率。(1)实验主要步骤如下：将拉力传感器固定在小车上；平衡摩擦力，让小车在不受拉力时做_运动；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；为保证绳子的拉力不变，必须调节滑轮的高度使_。接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB；改变所挂钩码的数量，重复的操作。(2)下表中记录了实验测得的几组数据，vv是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a _，请将表中第4次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字)；次数F/Nvv/(m2s2)a/(ms2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.624.6553.005.495.72(3)由表中数据，在坐标纸上作出aF关系图线；(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外，还可能是_。答案(1)匀速直线细线与长木板平行(2)4.84(4.834.85之间也算对)(3)见解析(4)没有完全平衡摩擦力解析(1)平衡摩擦力完成的依据是小车在不受拉力作用时恰好做匀速直线运动。为保证绳子的拉力不变，细线必须与木板平行。(2)由匀变速直线运动速度与时间的关系vv2aL可得，a。将vv4.65 m2/s2，L0.48 m代入后可得a4.84 m/s2。(3)如图所示(4)由作出的aF图象可知，当拉力F已经大于0时，小车的加速度仍然为0，故可能的原因是没有完全平衡摩擦力。