2019年高中物理 第四章 牛頓運(yùn)動定律 4.2 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系練習(xí)（含解析）新人教版必修1一、單項選擇題1在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中，下列做法和理由正確的是()A實驗中所用電源為低壓直流電源B可以用裝有砂子的小桶來代替鉤碼，這樣會使實驗更加方便C處理數(shù)據(jù)時不用am圖象，而用a圖象，是為了便于根據(jù)圖象直觀地做出判斷D改變小車質(zhì)量時，需要重新平衡摩擦力2關(guān)于探究力、加速度、質(zhì)量之間的關(guān)系的實驗，下列說法中符合實際的是()A通過同時改變小車的質(zhì)量m及受到的拉力F的研究，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B通過保持小車質(zhì)量不變，只改變小車的拉力的研究，就可以歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系C通過保持小車受力不變，只改變小車質(zhì)量的研究，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D先不改變小車質(zhì)量，研究加速度與力的關(guān)系；再不改變力，研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最后歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系3下圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗時安裝完畢后準(zhǔn)備釋放小車時的裝置示意圖另一同學(xué)指出了圖中的幾處錯誤，其中不正確的是()A實驗前沒有平衡摩擦力B拉小車的細(xì)線應(yīng)與長木板平行C實驗中所用電源應(yīng)為交流電源D小車應(yīng)靠近打點計時器且打點計時器應(yīng)距右端較遠(yuǎn)些4.如圖所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，若1、2兩個相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時間兩車的位移分別為x1、x2，則在實驗誤差允許的范圍內(nèi)()A當(dāng)m1m2、F12F2時，x12x2B當(dāng)m1m2、F12F2時，x22x1C當(dāng)F1F2、m12m2時，x12x2D當(dāng)F1F2、m12m2時，x22x15在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實驗中，用改變細(xì)砂質(zhì)量的辦法來改變對小車的拉力F.利用打點計時器測得小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的aF圖線，發(fā)現(xiàn)圖線既不過原點，又不是直線，原因是()A沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B平衡摩擦力時，所墊木塊太高，且細(xì)砂和小桶的質(zhì)量較大C平衡摩擦力時，所墊木塊太低，且細(xì)砂和小桶的質(zhì)量較大D平衡摩擦力時，所墊木塊太高，且小車質(zhì)量較大二、多項選擇題6在利用打點計時器和小車來做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，下列說法中正確的是()A實驗的過程中，保持細(xì)線的拉力不變，小車的質(zhì)量越大，實驗越精確B連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行C平衡摩擦力時，應(yīng)將重物用細(xì)線通過定滑輪系在小車上D小車釋放前應(yīng)靠近打點計時器，且應(yīng)先接通電源再釋放小車7甲、乙、丙、丁四位同學(xué)在探究加速度與物體質(zhì)量和合外力的關(guān)系的實驗時(使用下圖所示的裝置)，設(shè)小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和為M，砂及砂桶的總質(zhì)量為m，分別得出如下圖中甲、乙、丙、丁四條圖線，其中圖甲、乙、丙是aF圖線，圖丁是a圖線，則下列說法中正確的是()答案1C打點計時器要用低壓交流電源，選項A錯誤；用裝有砂子的小桶代替鉤碼，可以連續(xù)改變拉力的大小，并不會使實驗更加方便，選項B錯誤；從本實驗中平衡摩擦力的方法來看，改變小車質(zhì)量時，并不用重新平衡摩擦力，選項D錯誤2D根據(jù)控制變量法進(jìn)行分析，可知選項D正確3D小車應(yīng)靠近打點計時器且打點計時器應(yīng)距左端較遠(yuǎn)些，故本題應(yīng)選D.4A題中m1和m2是車中砝碼的質(zhì)量，決不能認(rèn)為是小車的質(zhì)量本題中只說明了兩小車是相同的，并未告訴小車的質(zhì)量是多少當(dāng)m1m2時，兩車加砝碼質(zhì)量仍相等，若F12F2，則a12a2，由xat2得x12x2，選項A正確若m12m2時，無法確定兩車加砝碼后的質(zhì)量關(guān)系，兩小車的加速度關(guān)系也就不清楚故無法斷定兩車的位移關(guān)系5C設(shè)圖線在F軸上的截距為F0，則當(dāng)0<FF0時，a0，說明摩擦力為fF0，即沒有完全平衡摩擦力小車質(zhì)量不變，而細(xì)砂和小桶的質(zhì)量增大，當(dāng)達(dá)到一定程度后，不再滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于細(xì)砂和小桶總質(zhì)量的條件，誤差變大故選項C正確6ABD拉力近似等于盤及盤中物體的總重力的前提條件是小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于盤中物體的質(zhì)量，小車的質(zhì)量越大，實驗相對越精確，A項正確；細(xì)繩應(yīng)跟長木板保持平行，B項正確；平衡摩擦力時，應(yīng)使紙帶通過限位孔，但不能掛上重物，并且不需要每次實驗都平衡摩擦力，C項錯誤；實驗時先接通打點計時器的電源再釋放紙帶，D項正確7ACD因為圖象甲、乙、丙中都是直線，說明滿足小車質(zhì)量和車上砝碼質(zhì)量之和M遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂及砂桶的總質(zhì)量m，圖象丙經(jīng)過坐標(biāo)原點，說明平衡摩擦力比較到位A甲和乙較好地把握了實驗條件M遠(yuǎn)大于mB丙和丁沒有把握好實驗條件M遠(yuǎn)大于mC甲同學(xué)長木板的傾角太小，而乙同學(xué)長木板的傾角太大D甲、乙、丙三同學(xué)中，丙較好地完成了平衡摩擦力的操作8經(jīng)過對加速度與物體的質(zhì)量和合外力的關(guān)系的探究學(xué)習(xí)，已經(jīng)知道物體的加速度a與物體所受的力F及物體的質(zhì)量m滿足關(guān)系式aF，a.如果在光滑的水平面上有一質(zhì)量為m的物體受到水平力F的作用，從靜止開始在t時間內(nèi)移動了x距離要使距離變?yōu)?x，可采用以下哪一種方法()A將水平恒力增為4FB將物體的質(zhì)量減為原來的一半C將作用時間增為2tD將作用時間增為4t三、非選擇題9用如圖所示的裝置來探究物體的加速度a與力F、質(zhì)量m的關(guān)系實驗時，小盤和砝碼牽引小車，使小車做初速度為零的勻加速運(yùn)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_，就可以改變小車所受的合力(3)在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時，應(yīng)以_為縱坐標(biāo)、_為橫坐標(biāo)畫出圖象，這樣就能直觀地看出a與m的關(guān)系10下圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī))研究加速度和力的關(guān)系”的實驗裝置(1)在該實驗中必須采用控制變量法，應(yīng)保持_不變，用鉤碼所受的重力作為_，用DIS測小車的加速度(2)改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量在某次實驗中，根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出的aF關(guān)系圖線如圖所示分析此圖線的OA段可得出的實驗結(jié)論是_.此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要原因是()A小車與軌道之間存在摩擦B導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài)C所掛鉤碼的總質(zhì)量太大D所用小車的質(zhì)量太大11“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中，打出了一條紙帶如下圖所示計時器打點的時間間隔為0.02 s從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離該小車的加速度a_ m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個相同的砝碼都放在小車上掛上砝碼盤，然后每次從小車上取一個砝碼添加到砝碼盤中，測量小車的加速度小車的加速度a與砝碼盤中砝碼總重力F的實驗數(shù)據(jù)如下表：砝碼盤中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980加速度a(ms2)0.691.181.662.182.70請根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在下圖中作出aF的關(guān)系圖象(3)若根據(jù)提供的實驗數(shù)據(jù)作出的aF圖線與縱軸相交但不通過原點，請說明主要原因答案8.AC當(dāng)質(zhì)量m、作用時間不變，作用力增為4F時，由于aF，所以加速度a增為原來的4倍，由xat2得距離變?yōu)?x；當(dāng)F、m不變時，a不變，若時間變?yōu)?t，由xat2得距離變?yōu)?x.9(1)初速度為零的勻加速運(yùn)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(或)(或a)解析：(1)因為對初速度為零的勻加速運(yùn)動，有sat2，因此在相同時間內(nèi)，加速度之比等于位移之比，故不用測出加速度的具體值，只需測出位移并求出位移之比，就可以得到加速度之比(2)通過改變砝碼的數(shù)量，就可以改變小車受到的合力(3)用圖象法探究a與m的關(guān)系時，為了能體現(xiàn)它們之間的關(guān)系，應(yīng)以a為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)，或以為縱坐標(biāo)、a為橫坐標(biāo)畫出圖象10(1)小車的總質(zhì)量小車所受的合外力(2)在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比C解析：(1)因為要探究“加速度和力的關(guān)系”，所以應(yīng)保持小車的總質(zhì)量不變，用鉤碼所受的重力作為小車所受的合外力(2)由于OA段aF關(guān)系圖線為一傾斜的直線，所以在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比；由實驗原理可知AB段明顯偏離直線是因為鉤碼的總質(zhì)量增大到一定程度后，不再滿足鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量11(1)0.16(0.15也算對)(2)如圖所示(見解析)(3)未計入砝碼盤的重力解析：(1)根據(jù)紙帶求解加速度用公式xaT2，計算時要弄清公式中各個量的物理意義，x為連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差，T為連續(xù)相等的時間間隔，如果每5個點取一個計數(shù)點，則連續(xù)兩計數(shù)點的時間間隔為T0.1 s，又x(3.683.52)102 m，代入可得加速度a0.16 m/s2.也可以使用最后一段和第二段的位移差求解，得加速度a0.15 m/s2.(2)根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)，合理地設(shè)計橫、縱坐標(biāo)的刻度值，使圖線傾斜程度與水平方向的夾角為45左右為宜由此確定F軸的范圍從0到1.2 N較合適，而a軸則從0到3 m/s2較合適設(shè)置好刻度，根據(jù)數(shù)據(jù)確定各點的位置，將各點用一條平滑曲線連起來，并延長交坐標(biāo)軸于某一點如圖所示(3)處理圖象問題要注意圖線的斜率、交點、拐點、面積等對應(yīng)的物理意義若所作aF圖線與縱軸相交而不通過原點，該交點說明當(dāng)不加砝碼時，小車仍有加速度，即繩對小車仍有拉力，從此拉力的來源考慮很容易得到答案，是因為砝碼盤的重力，而在(2)問的圖表中只給出了砝碼的總重力，沒有考慮砝碼盤的重力