2024-2025學(xué)年高中物理第四章第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：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

PAGE6-試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1．(多選)如圖所示是依據(jù)探究加速度與力的關(guān)系的試驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的a－F圖象，下列說法中正確的有()A．3條傾斜直線所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量相同B．3條傾斜直線所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量不同C．直線1所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量最大D．直線3所對(duì)應(yīng)的小車和砝碼的質(zhì)量最大解析：選BD.由圖象知F相同時(shí)，對(duì)應(yīng)的加速度大小關(guān)系為a1＞a2＞a3，依據(jù)F相同時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比知，m1＜m2＜m3.2.如圖所示，在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”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，打開夾子后經(jīng)過相同的時(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)，有()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：選A.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)，兩車加砝碼后質(zhì)量仍相等，若F1＝2F2，則a1＝2a2，由x＝eq\f(1,2)at2得x1＝2x2，A對(duì)，B錯(cuò)；當(dāng)m1＝2m2時(shí)，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)系也就不清晰，故無法斷定兩車的位移關(guān)系，C、D錯(cuò)．3．通過小車在拉力作用下的加速運(yùn)動(dòng)，來探究加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系．下列說法中符合實(shí)際的是()A．通過同時(shí)變更小車的質(zhì)量m及受到的拉力F，能歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系B．通過保持小車的質(zhì)量不變，只變更小車受到的拉力，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，只變更小車的質(zhì)量，就可以得出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系D．先不變更小車的質(zhì)量，探討加速度與力的關(guān)系；再不變更小車受到的拉力，探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系；最終歸納出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系解析：選D.探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，先使質(zhì)量不變，探討加速度與力的關(guān)系；再使受到的拉力不變，探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系；最終總結(jié)出加速度、力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系．所以，只有選項(xiàng)D正確．4．(2024·萊州高一月考)某試驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲所示的試驗(yàn)裝置，“探究物體的加速度與受力的關(guān)系”，通過變更重物的質(zhì)量，利用傳感器可得到滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F，而后作出a－F關(guān)系圖象．他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種狀況下分別做了試驗(yàn)，得到了兩條a－F圖線，如圖乙所示．由圖象可知圖線Ⅱ不過坐標(biāo)原點(diǎn)的緣由是______________；滑塊和加速度傳感器的總質(zhì)量M＝________kg.甲乙解析：圖線Ⅱ不過坐標(biāo)原點(diǎn)的緣由是軌道傾角太大，滑塊的重力沿斜軌道方向的分力較大，平衡了滑塊與軌道間的摩擦力后還產(chǎn)生了加速度，即不加拉力F時(shí)，滑塊已經(jīng)有了加速度．由題圖乙可得圖線斜率k＝2kg－1，由k＝eq\f(1,M)可得，M＝0.5kg.答案：軌道傾角太大0.55．(2024·淄博高一檢測(cè))在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)中：(1)當(dāng)質(zhì)量m肯定時(shí)，a與F合成________；當(dāng)力F肯定時(shí)，a與M成________．(2)如圖所示為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)裝置圖，以下做法正確的是________．A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B．本試驗(yàn)中探究的方法是限制變量法C．試驗(yàn)時(shí)，先放開小車，后接通電源D．“重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量”這一條件如不滿意，對(duì)探究結(jié)果也不會(huì)產(chǎn)生影響解析：(1)當(dāng)質(zhì)量m肯定時(shí)，a與F合成正比；當(dāng)力F肯定時(shí)，a與M成反比．(2)平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)使小車在不受拉力作用的狀況下拖動(dòng)紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)；試驗(yàn)中采納了限制變量法，即探討加速度與合力關(guān)系時(shí)限制小車質(zhì)量不變，探討加速度與小車質(zhì)量關(guān)系時(shí)限制拉力不變，B對(duì)；試驗(yàn)時(shí)，先接通電源打點(diǎn)，后放開小車拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò)；為減小試驗(yàn)誤差，試驗(yàn)時(shí)必需做到重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，D錯(cuò)．答案：(1)正比反比(2)B6．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系．彈簧測(cè)力計(jì)固定在一合適的木塊上，桌面的右邊緣固定一個(gè)光滑的定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接．在桌面上畫出兩條平行線P、Q，并測(cè)出間距d.起先時(shí)將木塊置于P處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木塊剛剛起先運(yùn)動(dòng)為止，登記彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大?。賹⒛緣K放回原處并按住，接著向瓶中加水之后，登記彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F，然后釋放木塊，并用秒表登記木塊從P運(yùn)動(dòng)到Q處的時(shí)間t.(1)木塊的加速度可以用d和t表示，為a＝________．(2)變更瓶中水的質(zhì)量重復(fù)試驗(yàn)，確定加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F的關(guān)系．圖乙中能表示該同學(xué)試驗(yàn)結(jié)果的是________．(3)用加水的方法變更拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是________．A．可以變更滑動(dòng)摩擦力的大小B．可以更便利地獲得更多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)C．可以獲得更大的加速度以提高試驗(yàn)精度解析：(1)由d＝eq\f(1,2)at2可得：a＝eq\f(2d,t2).(2)因?yàn)镕－F0＝ma，故a＝eq\f(1,m)F－eq\f(F0,m)，C選項(xiàng)正確．(3)掛鉤碼的方法不能連續(xù)變更細(xì)繩拉力大小，因此不能精確測(cè)出摩擦力的大小，也不利于獲得多組測(cè)量數(shù)據(jù)，故B正確．答案：(1)eq\f(2d,t2)(2)C(3)B7．(2024·蘭州高一檢測(cè))在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”這一試驗(yàn)中：(1)甲、乙兩位同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的小車的加速度a與小車所受拉力F的圖象分別為圖(a)中的直線Ⅰ和直線Ⅱ，直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大，明顯超出了誤差范圍，下面給出了關(guān)于形成這兩種狀況緣由的四種說明，其中可能正確的是________．A．試驗(yàn)前甲同學(xué)沒有平衡摩擦力B．甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)把長木板的末端抬得過高了C．試驗(yàn)前乙同學(xué)沒有平衡摩擦力D．乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí)，把長木板的末端抬得過高了(2)如圖(b)給出了該次試驗(yàn)中從O點(diǎn)起先，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶(頻率為50Hz)，其中1，2，3，4，5都為計(jì)數(shù)點(diǎn)，其中x1＝1.41cm，x2＝1.91cm，x3＝2.39cm，x4＝2.91cm.由紙帶數(shù)據(jù)計(jì)算可得計(jì)數(shù)點(diǎn)4所代表時(shí)刻的瞬時(shí)速度v4＝________m/s，小車的加速度a＝________m/s2.解析：(1)Ⅰ直線表明在小車的拉力為0時(shí)，小車的加速度大于0，即合外力大于0，說明平衡摩擦力過度，即把長木板的末端抬得過高了，故A錯(cuò)誤，B正確；Ⅱ直線說明在拉力大于0時(shí)，小車的加速度為0，即合外力為0，說明沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是沒有將長木板的末端抬高或抬高不夠，故C正確，D錯(cuò)誤．(2)每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝0.1s，依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，得v4＝eq\f(0.0239＋0.0291,2×0.1)m/s＝0.265m/s.依據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得：x3－x1＝2a1T2，x4－x2＝2a2T2.為了更加精確地求解加速度，我們對(duì)兩個(gè)加速度取平均值，得：a＝eq\f(1,2)(a1＋a2)＝eq\f(0.0291＋0.0239－0.0191－0.0141,4×0.01)m/s2＝0.495m/s2.答案：(1)BC(2)0.2650.4958．(2024·大連高一檢測(cè))如圖為用拉力傳感器(能測(cè)量拉力的儀器)和速度傳感器(能測(cè)量瞬時(shí)速度的儀器)探究“加速度與物體受力的關(guān)系”的試驗(yàn)裝置．用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小，在長木板上相距L＝48.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器，分別記錄小車到達(dá)A、B時(shí)的速率．(1)試驗(yàn)主要步驟如下：①將拉力傳感器固定在小車上．②平衡摩擦力，讓小車在不受拉力時(shí)做______________運(yùn)動(dòng)．③把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連；為保證細(xì)線的拉力不變，必需調(diào)整滑輪的高度使______________．④接通電源后自C點(diǎn)釋放小車，小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時(shí)的速率vA、vB.⑤變更所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作．(2)下表中記錄了試驗(yàn)測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)，veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)是兩個(gè)速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式a＝________；請(qǐng)將表中第4次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫完整(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．次數(shù)F/Nveq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)/(m2·s－2)a/(m·s－2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.624.6553.005.495.72(3)由表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出a－F關(guān)系圖線．(4)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的關(guān)系圖線(圖中已畫出理論圖線)．造成上述偏差的緣由除了拉力傳感器讀數(shù)可能偏大外，還可能是________________________________________________________________________．解析：(1)②平衡摩擦力完成的依據(jù)是小車在不受拉力作用時(shí)恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)．③為保證細(xì)線的拉力不變，細(xì)線必需與長木板平行．(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移的關(guān)系veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A)＝2aL可得，a＝eq\f(veq\o\al(2,B)－veq\o\al(2,A),2L).將veq\o\al(2,B)－veq