2024-2025學(xué)年高中物理第三章牛頓運(yùn)動定律第2節(jié)探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系課時作業(yè)含解析教科版必修1

PAGE5-探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1．利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．保持小車所受拉力不變，只變更小車的質(zhì)量，就可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系B．保持小車質(zhì)量不變，只變更小車的拉力，就可以探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系C．先保持小車所受拉力不變，探討加速度與力的關(guān)系；再保持小車質(zhì)量不變，探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最終歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系D．先保持小車質(zhì)量不變，探討加速度與力的關(guān)系；再保持小車受力不變，探討加速度與質(zhì)量的關(guān)系，最終歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系解析：該試驗采納的是限制變量法，即保持一個量不變，探討其他兩個量之間的關(guān)系．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應(yīng)保持拉力的大小不變，在探究加速度與力的關(guān)系時，應(yīng)保持質(zhì)量不變，最終歸納出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，A、B、C錯誤，D正確．答案：D2．(多選)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗中，關(guān)于平衡摩擦力的說法中正確的是()A．“平衡摩擦力”的本質(zhì)就是想方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鉤碼通過細(xì)繩和滑輪對小車施加的拉力D．“平衡摩擦力”是否勝利，可由小車拖動由打點計時器打出的紙帶上的點跡間距是否勻稱而確定解析：小車所受的摩擦力不行避開，平衡摩擦力的本質(zhì)就是使小車的重力沿斜面方向的分力與小車所受的阻力相平衡，其目的是使小車所受的合力等于細(xì)繩對小車的拉力，故A錯誤，B、C正確；恰好平衡摩擦力時，小車拖動紙帶，不給小車供應(yīng)拉力，給小車一個初速度，由打點計時器打出的紙帶點跡間距應(yīng)當(dāng)是勻稱的，故D正確．答案：BCD3．“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗中，在探究加速度a和小車質(zhì)量M的關(guān)系時，由于沒有能夠始終滿意M?m(m為沙桶和沙的總質(zhì)量)的條件，結(jié)果得到的a-eq\f(1,M)圖像應(yīng)當(dāng)是下圖中的()解析：在本試驗中，加速度a＝eq\f(mg,M＋m).在探究加速度a和小車質(zhì)量M的關(guān)系時，保持沙桶和沙的總質(zhì)量m不變，由上式可知，加速度a和系統(tǒng)的總質(zhì)量(m＋M)成反比．假如橫坐標(biāo)表示eq\f(1,m＋M)，a-eq\f(1,M＋m)圖像應(yīng)當(dāng)是過坐標(biāo)原點的直線．現(xiàn)將前面的式子改寫成a＝eq\f(mg,1＋\f(m,M))·eq\f(1,M)，由此式可知，eq\f(1,M)前面的系數(shù)eq\f(mg,1＋\f(m,M))在eq\f(1,M)變更時會發(fā)生變更，它不是一個常數(shù)，因此，a和eq\f(1,M)不是成正比關(guān)系，隨著eq\f(1,M)的增大，eq\f(mg,1＋\f(m,M))會減小，因此圖像要向下彎曲偏離直線．但在M?m時，a≈eq\f(mg,M)，即a近似正比于eq\f(1,M)，所以在M較大(即eq\f(1,M)較小)時圖像近似為直線，由以上探討可知選項D正確．答案：D4．如圖所示是某次利用氣墊導(dǎo)軌“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗裝置安裝完畢后的示意圖，圖中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為小車及里面添加的砝碼，D為紙帶，E為電火花打點計時器，F(xiàn)為蓄電池(電壓為6V)，G為開關(guān)，請指出圖中的三處錯誤：(1)__________________________________________________________；(2)__________________________________________________________；(3)__________________________________________________________．解析：(1)B接小車的細(xì)線應(yīng)水平(或與導(dǎo)軌平行)．(2)C小車離打點計時器太遠(yuǎn)．(3)F電火花打點計時器用的是220V的溝通電源，不能接蓄電池．答案：見解析5．下面是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗步驟：①用天平測出小車質(zhì)量M和小盤質(zhì)量m；②安裝好打點計時器，在小車上裝好紙帶；③調(diào)整長木板的傾斜程度；④在小盤中加入適量的砝碼m1；⑤保持小車質(zhì)量肯定時，探究加速度與力的關(guān)系；⑥保持小車所受拉力肯定時，探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系．(1)步驟③的目的是_____________________________________________．(2)步驟④中，要求小盤和砝碼總質(zhì)量(m＋m1)______________(填“遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于”或“等于”)小車質(zhì)量M.(3)步驟⑤和⑥，表明該試驗采納的科學(xué)方法是________．解析：(1)步驟③是為了平衡掉小車與木板、紙帶與打點計時器間的摩擦力，使小車所受的合力等于小盤和砝碼的重力．(2)步驟④中，要求小盤和砝碼總質(zhì)量(m＋m1)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M.(3)該試驗采納的是限制變量法．答案：(1)平衡摩擦力(2)遠(yuǎn)小于(3)限制變量法6．用如圖所示的裝置探討在作用力F肯定時，小車的加速度a與小車質(zhì)量M的關(guān)系，某位同學(xué)設(shè)計的試驗步驟如下：A．用天平稱出小車和小桶及內(nèi)部所裝砂子的質(zhì)量；B．按圖裝好試驗器材；C．把輕繩系在小車上并繞過定滑輪懸掛砂桶；D．將電磁打點計時器接在6V電壓的蓄電池上，接通電源，放開小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，并在紙帶上標(biāo)明小車的質(zhì)量；E．保持小桶及其中砂子的質(zhì)量不變，增加小車上的砝碼個數(shù)，并記錄每次增加后的M值，重復(fù)上述試驗；F．分析每條紙帶，測量并計算出加速度的值；G．作a-M關(guān)系圖像，并由圖像確定a與M的關(guān)系．(1)該同學(xué)漏掉的重要試驗步驟是________，該步驟應(yīng)排在________步驟之后．(2)在上述步驟中，有錯誤的是________，應(yīng)把________改為________．(3)在上述步驟中，處理不恰當(dāng)?shù)氖莀_______，應(yīng)把________改為________.解析：試驗中把小桶及其中砂子的重力看作與小車所受拉力大小相等，沒有考慮摩擦力，故必需平衡摩擦力．電磁打點計時器接在6V電壓的蓄電池上將無法工作，必需接在6V以下學(xué)生溝通電源上．作a-M關(guān)系圖像，得到的是雙曲線，很難作出正確的推斷，必需“化曲為直”，改作a-eq\f(1,M)關(guān)系圖像．答案：(1)平衡摩擦力B(2)步驟D6V電壓的蓄電池6V以下溝通學(xué)生電源(3)步驟Ga-Ma-eq\f(1,M)7．用如圖所示的試驗裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系．(1)某同學(xué)通過試驗得到如圖所示的a-F圖像，造成這一結(jié)果的緣由是：在平衡摩擦力時__________________________________________________．圖中a0表示的是________時小車的加速度．(2)某同學(xué)得到如圖所示的紙帶．已知打點計時器電源頻率為50Hz.A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點．Δx＝xDG－xAD＝________cm.由此可算出小車的加速度a＝________m/s2(保留兩位有效數(shù)字)．解析：由圖縱截距可知，無力就運(yùn)動了，說明長木板的傾角過大；F＝0，說明未掛砂桶；位移差Δx＝xDG－xAD＝(6.50－2.60)cm－(2.60－0.50)cm＝1.80cm；加速度a＝eq\f(Δx,9T2)＝eq\f(1.80×10－2,9×0.022)m/s2＝5.0m/s2.答案：(1)長木板的傾角過大(意思對即可)未掛砂桶(2)1.805.08．如圖所示為“用DIS(位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī))探討加速度與力的關(guān)系”的試驗裝置．(1)在該試驗中必需采納限制變量法，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)變更所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復(fù)測量，在某次試驗中依據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)可畫出a-F關(guān)系圖線(如圖所示)．①分析此圖線的OA段可得出的試驗結(jié)論是_____________________________.②此圖線的AB段明顯偏離直線，造成此誤差的主要緣由是()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)量太大解析：(1)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測加速度．(2)①OA段為直線，說明在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比．②對此系統(tǒng)而言，當(dāng)小車質(zhì)量不遠(yuǎn)大于鉤碼總質(zhì)量時，a與F不成正比，即僅C正確．答案：(1)小車總質(zhì)量小車所受合外力(2)①在質(zhì)量不變時，加速度與外力成正比②C9．在用DIS探討小車加速度與外力的關(guān)系時，某試驗小組先用如圖a所示的試驗裝置，重物通過滑輪用細(xì)線拉小車，在小車和重物之間接一個不計質(zhì)量的微型力傳感器，位移傳感器(放射器)隨小車一起沿水平軌道運(yùn)動，位移傳感器(接收器)固定在軌道一端，試驗中力傳感器的拉力為F，保持小車[包括位移傳感器(放射器)]的質(zhì)量不變，變更重物重力重復(fù)試驗若干次，得到加速度與外力的關(guān)系如圖b所示．(1)小車與軌道間的滑動摩擦力f＝________N.(2)從圖像中分析，小車[包括位移傳感器(放射器)]的質(zhì)量為________kg.(3)該試驗小組為得到a與F成正比的關(guān)系，應(yīng)將斜面的傾角θ調(diào)整到tanθ＝________.解析：(1)依據(jù)圖像可知，當(dāng)F＝0.67N時，小車起先有加速度，則f＝0.67N.(2)a-F圖像的斜率表示小車[