高一物理人教版必修1課時練習(xí)4-2實驗探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系

二十一實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(25分鐘50分)1．(8分)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)，有()A.當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時，x1＝2xB．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時，x2＝2xC．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時，x1＝2D．當(dāng)F1＝F2、m1＝2m2時，x2＝2【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。本題中只說明了兩小車是相同的，并未告訴小車的質(zhì)量是多少。當(dāng)m1＝m2時，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，故A項對，B項錯；若m1＝2m2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，C、D2．(12分)甲、乙、丙三個實驗小組分別采用如圖(甲)、(乙)、(丙)所示的實驗裝置，驗證“當(dāng)質(zhì)量一定時，物體運動的加速度與它所受的合力成正比”這一物理規(guī)律。已知他們使用的小車完全相同，小車的質(zhì)量為M，重物的質(zhì)量為m，試回答下列問題：(1)甲、乙、丙實驗中，必須平衡小車和長木板之間的摩擦力的實驗小組是__________。A．甲、丙B．甲、乙C．甲、乙、丙(2)實驗時，必須滿足“M遠(yuǎn)大于m”的實驗小組是__________。(3)實驗時，甲、乙、丙三組同學(xué)的操作均完全正確，他們作出的a-F圖線如圖(丁)中A，B，C所示，則甲、乙、丙三組實驗對應(yīng)的圖線依次是____________，__________，__________?！窘馕觥?1)(甲)、(乙)、(丙)三個圖小車與長木板之間都有摩擦力，為保證小車受到的拉力就是所受的合力，所以都需要平衡摩擦力，故C正確。(2)(乙)、(丙)兩圖細(xì)線上的力由彈簧測力計和力傳感器直接讀出，不需要用重物的重力代替，所以不需滿足M?m；(甲)圖用重物的重力代替細(xì)線的拉力，必須滿足M?m。(3)(甲)圖用重物的重力代替細(xì)線的拉力，需滿足M?m，隨著m的增大，不滿足M?m時，圖像出現(xiàn)彎曲，所以甲組對應(yīng)的是C；(乙)圖中拉力等于重物和傳感器的重力之和，(丙)圖中拉力等于重物的重力，則m乙>m丙，所以拉力相等時，加速度a乙>a丙，從而判斷乙組對應(yīng)A，丙組對應(yīng)B。答案：(1)C(2)甲(3)CAB3．(14分)某實驗小組利用拉力傳感器和打點計時器“探究加速度與力的關(guān)系”。他們將拉力傳感器固定在小車上記錄小車靜止時受到拉力的大小，下面按照甲圖進行實驗，t＝0時，小車處于甲圖所示的位置。(1)該同學(xué)按甲圖完成實驗，請指出至少一處錯誤：________________________。(2)圖乙是實驗中獲得的一條紙帶的某部分，選取A、B、C、D、E計數(shù)點(每兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出)，AC間的距離為__________cm。(3)若打點計時器使用的交流電頻率為50Hz，則小車的加速度大小為__________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)【解析】(1)該實驗的錯誤之處：打點計時器的電源接了直流電；小車釋放時離打點計時器太遠(yuǎn)；實驗前未平衡摩擦阻力。(2)AC間的距離為3.10cm。(3)根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得：a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(（10.10－3.10－3.10）×10－2,4×0.01)m/s2＝0.98m/s2。答案：(1)打點計時器的電源接了直流電；小車釋放時離打點計時器太遠(yuǎn)；實驗前未平衡摩擦阻力(2)3.10(3)0.984．(16分)(2021·麗水高一檢測)某實驗小組利用圖甲裝置進行相關(guān)的力學(xué)實驗。(1)將一條紙帶穿過打點計時器，該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)紙帶有圖乙兩種穿法，你認(rèn)為__________邊的穿法正確(選填“左”或“右”)。(2)利用該裝置進行“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗，得到如圖丙所示的紙帶，已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，每兩個計數(shù)點之間還有四個點未標(biāo)出，sAB＝4.22cm，sBC＝4.65cm，sCD＝5.08cm，sDE＝5.49cm，sEF＝5.91cm，sFG＝6.34cm，則小車在B的速度為________m/s，加速度為________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)如圖所示，用該裝置進行“用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，通過改變重物的質(zhì)量來改變小車的合外力，則該小組同學(xué)實驗前__________(選填“需要”或“不需要”)墊高軌道以平衡小車的摩擦力；重物質(zhì)量m和小車質(zhì)量M之間____________(選填“需要”或“不需要”)滿足m遠(yuǎn)小于M。【解析】(1)電火花打點計時器紙帶應(yīng)放在墨粉盤下面，由題圖乙所示可知左邊的穿法是正確的。(2)所用交流電的頻率為50Hz，打點計時器打點時間間隔是0.02s，每兩個計數(shù)點之間還有四個點未標(biāo)出，相鄰計數(shù)點間的時間間隔t＝0.02×5s＝0.1s，小車在B的速度近似等于小車在AC間的平均速度，則vB＝eq\f(sAB＋sBC,2t)＝eq\f(（4.22＋4.65）×10－2,2×0.1)m/s≈0.44m/s；由勻變速直線運動的推論Δx＝at2可知，小車的加速度a＝eq\f(sDE－sAB＋sEF－sBC＋sFG－sCD,9t2)＝eq\f(（5.49－4.22＋5.91－4.65＋6.34－5.08）×10－2,9×0.12)m/s2≈0.42m/s2；(3)“用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，為使