探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系 同步練習(xí)- 高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

驗證牛頓第二定律的實驗1.某同學(xué)設(shè)計了用光電門傳感器“探究小車的加速度a與小車所受拉力F及質(zhì)量M關(guān)系”的實驗．(1)如圖a所示，在小車上固定寬度為L的擋光片，將兩個光電門傳感器固定在相距為d的軌道上，釋放小車，傳感器記錄下小車經(jīng)過光電門的時間分別是Δt1、Δt2，可以測得小車的加速度a＝________(用題中的符號L、d、Δt1、Δt2表示)．(2)在該實驗中必須采用________法(填物理方法)，應(yīng)保持________不變，通過改變鉤碼的個數(shù)來改變小車所受的拉力大小，研究加速度a隨拉力F變化的規(guī)律．(3)甲、乙兩名同學(xué)用同一裝置做實驗，畫出了各自得到的a－F圖線如圖b所示，兩個同學(xué)做實驗時的哪一個物理量取值不同？_________________________________________________________.2.某同學(xué)設(shè)計了一個探究保持物體所受的合外力不變，加速度a與物體質(zhì)量M關(guān)系的實驗，圖1為實驗裝置簡圖。設(shè)砂和砂桶的總質(zhì)量為m，改變小車的質(zhì)量M，研究小車的加速度a和質(zhì)量M之間的關(guān)系。在平衡了摩擦力之后，打點計時器打出的某一條紙帶如圖2所示，若打點計時器所用的交流電的頻率為f，試解答下列問題：（1）該實驗中小車所受的合外力F一定（填“大于”、“等于”或“小于”）砂和砂桶的總重力mg。（2）該實驗可用圖象法處理數(shù)據(jù)，應(yīng)作a和（填“M”或“1/M”）的圖象進(jìn)行分析研究。（3）根據(jù)圖2紙帶的數(shù)據(jù)計算小車的加速度時，為了減少實驗誤差，一般采用來處理數(shù)據(jù)。該方法是把所有的實驗數(shù)據(jù)都用上，從而減少實驗誤差。（4）若實驗中測得的加速度大小為a0，結(jié)合給定的紙帶數(shù)據(jù)，可算出交流電的頻率f=。如圖甲所示為用拉力傳感器和速度傳感器“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗裝置．用拉力傳感器記錄小車受到的拉力大小，在長木板上的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，分別記錄小車到達(dá)A、B時的速率，A、B相距L=48.0cm．

（1）實驗主要步驟如下：

①將拉力傳感器固定在小車上；

②平衡摩擦力，讓小車在沒有拉力作用時能做勻速直線運動；

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；

④接通電源后自C點釋放小車，小車在細(xì)線拉動下運動，記錄細(xì)線拉力F的大小及小車分別到達(dá)A、B時的速率vA、vB

⑤改變所掛鉤碼的數(shù)量，重復(fù)④的操作．

（2）表中記錄了實驗測得的幾組數(shù)據(jù)，vB2-vA2是兩個速度傳感器記錄速率的平方差，則加速度的表達(dá)式a=_________（用題中已知的符號表示），請將表中第3次的實驗數(shù)據(jù)填寫完整（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；（3）由實驗數(shù)據(jù)，得出a-F關(guān)系圖線和理論圖線如圖乙，對比兩圖線，造成上述偏差的原因是__________________________．4.如圖甲所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的實驗裝置．他在氣墊導(dǎo)軌上B處安裝了一個光電門，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細(xì)線繞過氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與力傳感器相連，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．

（1）該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d=_______

mm．（2）下列實驗要求不必要的是

．A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量B.應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些C.應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行(3)改變鉤碼的質(zhì)量，測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時間t，通過描點作出線性圖象，研究滑塊的加速度與力的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出圖象．（選填“t2﹣F”“﹣F”或“﹣F”）．5.在探究物體的加速度a與物體所受外力F、物體質(zhì)量M間的關(guān)系時，采用如圖所示的實驗裝置。小車及車中的砝碼的總質(zhì)量用M表示，盤及盤中砝碼的總質(zhì)量用m表示。（1）當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時，才可以認(rèn)為繩子對小車的拉力大小等于盤和砝碼的重力。（2）某同學(xué)打出的一條紙帶如圖所示，用刻度尺測得記數(shù)點1，2，3，4到記數(shù)起點0的距離分別為3.15cm，12.40cm，27.7cm，49.05cm，已知打點周期為0.02s，則：=1\*GB3①圖中四個數(shù)據(jù)中有不符合有效數(shù)字要求的一組數(shù)據(jù)應(yīng)改為_______cm；②物體運動的加速度是_______m/s2；（保留三位有效數(shù)字）（3）另兩組同學(xué)保持小車及車中砝碼的總質(zhì)量M一定，探究加速度a與所受外力F的關(guān)系，由于他們操作不當(dāng)，這兩組同學(xué)得到的a－F關(guān)系圖象分別如圖所示，其原因分別是：①左圖：____________________________________________________；②右圖：_____________________________________________________。6.如圖1所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置，該裝置依靠電子信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a的信息，由計算機(jī)繪制出a與鉤碼重力的關(guān)系圖．鉤碼的質(zhì)量為m，小車和鉤碼的質(zhì)量為M，重力加速度為g．

（1）下列說法正確的是___

A．每次在小車上加減鉤碼時，應(yīng)重新平衡摩擦力

B．實驗時若用打點計時器應(yīng)先釋放小車后接通電源

C．本實驗m應(yīng)遠(yuǎn)小于M

D．在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時，應(yīng)作a-1m圖象

(2)實驗時，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，他作出的a-F圖可能是圖2中___（選填“甲”、“乙”、“丙”）圖線．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．鉤碼的總質(zhì)量太大

D．所用小車的質(zhì)量太大

7.某同學(xué)用圖示的裝置來驗證加速度和質(zhì)量成反比，在自制的雙層架子上固定平板玻璃，架子放在水平桌面上，連接小車的細(xì)繩跨過定滑輪與小桶相連，實驗步驟如下：①在兩個小桶中裝入適量細(xì)沙，并使兩桶質(zhì)量(含沙子)相同②兩車緊靠架子左邊的擋板，在乙車上放一個砝碼，同時釋放兩車，當(dāng)車運動一段時間后，用手機(jī)對整個裝置進(jìn)行拍照，在照片上，通過裝置上的刻度尺，測出甲、乙兩車運動的距離s1、s2，③在乙車上逐漸增加砝碼個數(shù)，重復(fù)步驟②(1)本實驗的原理是通過驗證小車發(fā)生的位移與小車的質(zhì)量成________，來驗證合外力一定時加速度與質(zhì)量成反比；(2)實驗前，該同學(xué)將裝置的左端適當(dāng)墊高了一些，目的是________；實驗過程中________車(填“甲”或“乙”)受到的拉力更接近沙桶(含沙子)的重力．(3)若該同學(xué)以為橫坐標(biāo)，以乙車(含砝碼)的質(zhì)量m為縱坐標(biāo)，作出的圖線是直線，該直線的斜率為________的質(zhì)量(填“甲車”、“乙車”(含砝碼)或“沙桶”(含沙子))．8.某同學(xué)設(shè)計了一個探究保持物體所受的合外力不變，加速度a與物體質(zhì)量m關(guān)系的實驗，圖甲為實驗裝置簡圖。設(shè)沙和沙桶的總質(zhì)量為m,改變小車的質(zhì)量M,研究小車的加速度a和質(zhì)量M之間的關(guān)系。在平衡了摩擦力之后，打點計時器打出的某一條紙帶如圖乙所示，若打點計時器所用的交流電的頻率為f,試解答下列問題：(1)該實驗中小車所受的合外力F一定

(填“大于”、“等于”或“小于”)沙和沙桶的總重力mg。(2)該實驗可用圖象法處理數(shù)據(jù)，應(yīng)作a和

(填“M”或“”)的圖象進(jìn)行分析研究。(3)根據(jù)圖乙紙帶的數(shù)據(jù)計算小車的加速度時，為了減少實驗誤差，一般采用來處理數(shù)據(jù)。該方法是把所有的實驗數(shù)據(jù)都用上，從而減少實驗誤差。(4)若實驗中測得的加速度大小為a0,結(jié)合給定的紙帶數(shù)據(jù)，可算出交流電的源率為f=。9.如圖甲（側(cè)視圖只畫了一個小車）所示的實驗裝置可以驗證“牛頓第二定律”,兩個相同的小車放在光滑水平桌面上,右端各系一條細(xì)繩,跨過定滑輪各掛一個小盤增減盤中的砝碼可改變小車受到的合外力,增減車上的砝碼可改變小車的質(zhì)量.兩車左端各系一條細(xì)線用一個黑板擦把兩細(xì)線同時按在固定、粗糙的水平墊片上,使小車靜止（如圖乙）.拾起黑板擦兩車同時運動,在兩車尚未碰到滑輪前,迅速按下黑板擦,兩車立刻停止,測出兩車位移的大小.

該實驗中,盤和盤中砝碼的總質(zhì)量應(yīng)____小車的總質(zhì)量（填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”、“等于”）.圖丙為某同學(xué)在驗證“合外力不變加速度與質(zhì)量成反比”時的實驗記錄,已測得小車1的總質(zhì)量M1=100g,小車2的總質(zhì)量M2=200g.由圖可讀出小車1的位移x1=5.00cm,小車2的位移x2=______cm,可以算出=______（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）,在實驗誤差允許的范內(nèi),______（填“大于”、“小于”、“等于”）.10.某實驗小組利用如圖所示的裝置驗證牛頓第二定律.原理是利用牛頓第二定律計算小車加速度的理論值，通過紙帶分析得到的實驗測量值，比較兩者的大小是否相等從而驗證牛頓第二定律.(1)在平衡小車與桌面之間摩擦力后的實驗過程中打出了一條紙帶如圖所示.計時器打點的時間間隔為0.02s.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.該小車的加速度的實驗測量值a測=____m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)如果用天平測得小車和車內(nèi)鉤碼的總質(zhì)量為M,砝碼和砝碼盤的總