2024高中物理第四章牛頓運(yùn)動(dòng)定律2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課后作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGEPAGE7試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系eq\o(\s\up7(限時(shí)：45分鐘),\s\do5())一、單項(xiàng)選擇題1．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的試驗(yàn)中，下列做法和理由正確的是(C)A．試驗(yàn)中所用電源為低壓直流電源B．可以用裝有砂子的小桶來(lái)代替鉤碼，這樣會(huì)使試驗(yàn)更加便利C．處理數(shù)據(jù)時(shí)不用a－m圖象，而用a－eq\f(1,m)圖象，是為了便于依據(jù)圖象直觀地做出推斷D．變更小車質(zhì)量時(shí)，須要重新平衡摩擦力解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器要用低壓溝通電源，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；用裝有砂子的小桶代替鉤碼，可以連續(xù)變更拉力的大小，并不會(huì)使試驗(yàn)更加便利，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從本試驗(yàn)中平衡摩擦力的方法來(lái)看，變更小車質(zhì)量時(shí)，并不用重新平衡摩擦力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，為驗(yàn)證小車的質(zhì)量m不變時(shí)加速度a與作用力F成正比，學(xué)生甲、乙、丙、丁分別選取四組小車的質(zhì)量m及鉤碼的質(zhì)量M做試驗(yàn)．甲：m＝500g，M分別為50g、70g、100g、125g乙：m＝500g，M分別為20g、30g、40g、50g丙：m＝500g，M分別為50g、70g、100g、125g丁：m＝500g，M分別為30g、40g、50g、60g若其他操作都正確，那么利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的a－F圖象較精確的是(B)A．甲B．乙C．丙D．丁解析：牽引小車加速運(yùn)動(dòng)的重物為鉤碼，為使小車所受拉力近似等于鉤碼重力，應(yīng)保持鉤碼重力遠(yuǎn)小于小車重力．據(jù)此分析以上4組數(shù)據(jù)可知，乙同學(xué)利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象較精確．3．下圖所示是某同學(xué)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系試驗(yàn)時(shí)安裝完畢后打算釋放小車時(shí)的裝置示意圖．另一同學(xué)指出了圖中的幾處錯(cuò)誤，其中不正確的是(D)A．試驗(yàn)前沒(méi)有平衡摩擦力B．拉小車的細(xì)線應(yīng)與長(zhǎng)木板平行C．試驗(yàn)中所用電源應(yīng)為溝通電源D．小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距右端較遠(yuǎn)些解析：小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器且打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)距左端較遠(yuǎn)些，故本題應(yīng)選D.4．如圖所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)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(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間兩車的位移分別為x1、x2，則在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)(A)A．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x1＝2x2B．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x2＝2x1C．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x1＝2x2D．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時(shí)，x2＝2x1解析：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(shuō)明白兩小車是相同的，并未告知小車的質(zhì)量是多少．當(dāng)m1＝m2時(shí)，兩車加砝碼質(zhì)量仍相等，若F1＝2F2，則a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，選項(xiàng)A正確．若m1＝2m2時(shí)，無(wú)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)系也就不清晰．故無(wú)法斷定兩車的位移關(guān)系．5．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的試驗(yàn)中，用變更細(xì)砂質(zhì)量的方法來(lái)變更對(duì)小車的拉力F.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)得小車的加速度a，得出若干組F和a的數(shù)據(jù)，然后依據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的a－F圖線，發(fā)覺(jué)圖線既不過(guò)原點(diǎn)，又不是直線，緣由是(C)A．沒(méi)有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B．平衡摩擦力時(shí)，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(shí)，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(shí)，所墊木塊太高，且小車質(zhì)量較大解析：設(shè)圖線在F軸上的截距為F0，則當(dāng)0<F≤F0時(shí)，a＝0，即沒(méi)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)到肯定程度后，不再滿意小車質(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(xiàng)C正確．二、多項(xiàng)選擇題6．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，關(guān)于平衡摩擦力的說(shuō)法中正確的是(BCE)A．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是想法讓小車受到的摩擦力為零B．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是使小車所受的重力的下滑分力與所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小車所受的合力等于所掛重物通過(guò)細(xì)繩對(duì)小車施加的拉力D．“平衡摩擦力”時(shí)應(yīng)將小車在重物通過(guò)細(xì)繩和滑輪而拉動(dòng)小車過(guò)程中進(jìn)行調(diào)整E．“平衡摩擦力”是否勝利，可由小車施動(dòng)而由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上的點(diǎn)跡間距是否勻稱而確定解析：在小車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的摩擦阻力是永恒存在、無(wú)法使之為零的，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤．平衡摩擦力的實(shí)質(zhì)就是讓小車軌道具有合適的傾角而成為一個(gè)斜面，從而使小車所受的重力的下滑分力mgsinθ與摩擦阻力Ff相平衡，進(jìn)而使小車所受的合力等于所掛的重物通過(guò)細(xì)繩和滑輪對(duì)小車施加的拉力，故B、C兩選項(xiàng)正確．平衡摩擦力時(shí)必需在不掛重物時(shí)，讓小車拖動(dòng)紙帶自由運(yùn)動(dòng)時(shí)進(jìn)行調(diào)整(即調(diào)整軌道斜面傾角)，直至所打出的紙帶上的點(diǎn)跡勻稱分布為止，故E選項(xiàng)正確而D選項(xiàng)錯(cuò)誤．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)系的試驗(yàn)時(shí)(運(yùn)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a－F圖線，圖丁是a－eq\f(1,M)圖線，則下列說(shuō)法中正確的是(ACD)A．甲和乙較好地把握了試驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mB．丙和丁沒(méi)有把握好試驗(yàn)條件M遠(yuǎn)大于mC．甲同學(xué)長(zhǎng)木板的傾角太小，而乙同學(xué)長(zhǎng)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解析：因?yàn)閳D象甲、乙、丙中都是直線，說(shuō)明滿意小車質(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(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，說(shuō)明平衡摩擦力比較到位．三、非選擇題8．現(xiàn)測(cè)得某一物體F肯定時(shí)，a與m的關(guān)系數(shù)據(jù)如下表：a/(m·s－2)2.042.663.233.98m/kg2.001.501.251.00(1)依據(jù)表中所列數(shù)據(jù)，畫出a－eq\f(1,m)圖象．答案：如圖所示(2)由a－eq\f(1,m)圖象可知，當(dāng)F肯定時(shí)，a與m成反比關(guān)系．解析：要畫a－eq\f(1,m)圖象，須要先求出對(duì)應(yīng)的eq\f(1,m)，其數(shù)據(jù)分別為0.50、0.67、0.80和1.00，然后描點(diǎn)，連線．由圖象可知，a與eq\f(1,m)成正比，即a與m成反比．9．下圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī))探討加速度和力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置．(1)在該試驗(yàn)中必需采納限制變量法，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，用DIS測(cè)小車的加速度．(2)變更所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測(cè)量．在某次試驗(yàn)中，依據(jù)測(cè)得的多組數(shù)據(jù)畫出的a－F關(guān)系圖線如圖所示．①分析此圖線的OA段可得出的試驗(yàn)結(jié)論是在質(zhì)量不變的條件下，加速度與合外力成正比．②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要緣由是(C)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)量太大解析：(1)因?yàn)橐骄俊凹铀俣群土Φ年P(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a－F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；由試驗(yàn)原理可知AB段明顯偏離直線是因?yàn)殂^碼的總質(zhì)量增大到肯定程度后，不再滿意鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量．10．“探究加速度與物體質(zhì)量、物體受力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置如圖所示．(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過(guò)程中，打出了一條紙帶如下圖所示．計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s．從比較清晰的點(diǎn)起，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離．該小車的加速度a＝0.16(0.15也算對(duì))m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)平衡摩擦力后，將5個(gè)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(gè)砝碼添加到砝碼盤中，測(cè)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的試驗(yàn)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(m·s－2)0.691.181.662.182.70請(qǐng)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)在下圖中作出a－F的關(guān)系圖象．答案：如圖所示(見(jiàn)解析)(3)若依據(jù)供應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a－F圖線與縱軸相交但不通過(guò)原點(diǎn)，請(qǐng)說(shuō)明主要緣由．答案：未計(jì)入砝碼盤的重力解析：(1)依據(jù)紙帶求解加速度用公式Δx＝aT2，計(jì)算時(shí)要弄清公式中各個(gè)量的物理意義，Δx為連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差，T為連續(xù)相等的時(shí)間間隔，假如每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，則連續(xù)兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為T＝0.1s，又Δx＝(3.68－3.52)×10－2m，代入可得加速度a＝0.16m/s2.也可以運(yùn)用最終一段和其次段的位移差求解，得加速度a＝0.15m/s2.(2)依據(jù)題中所給的數(shù)據(jù)，合理地設(shè)計(jì)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1.2N較合適，而a軸則從0到3m/s2較合適．