2024-2025學年高中物理第四章牛頓運動定律2實驗：探究加速度與力質量的關系課時作業(yè)含解析新人教版必修1

PAGE4-試驗:探究加速度與力、質量的關系(25分鐘50分)1.(6分)(2024·山東學業(yè)水平考試)某同學分別用甲、乙兩個滑塊,探討質量肯定時加速度與力的關系,在同一坐標系中畫出兩滑塊的a-F圖象,如圖所示,下列推斷正確的是 ()A.滑塊甲的質量大B.滑塊乙的質量大C.兩滑塊的質量一樣大D.不能確定哪個滑塊的質量大【解析】選B。由a-F圖象可知直線的斜率大小等于滑塊質量的倒數(shù),甲的斜率大于乙的斜率,故甲滑塊的質量小于乙滑塊的質量,B正確。2.(13分)(2024·滄州高一檢測)某試驗小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質量的關系。(1)下列做法正確的是________(填字母代號)。

A.調整滑輪的高度,使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B.在調整長木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C.試驗時,先放開木塊再接通打點計時器的電源D.通過增減木塊上的砝碼變更質量時,不須要重新調整木板傾斜度(2)為使砝碼桶及桶內砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運動時受到的拉力,應滿意的條件是砝碼桶及桶內砝碼的總質量________(選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”)木塊和木塊上砝碼的總質量。

【解析】(1)調整滑輪的高度,使牽引木塊的細繩與長木板保持平行,否則拉力不會等于合力,故A正確;在調整長木板傾斜度來平衡木塊受到的滑動摩擦力時,不應懸掛“重物”,故B錯誤;打點計時器要“早來晚走”,即試驗起先時先接通打點計時器的電源,待其平穩(wěn)工作后再釋放木塊,而當試驗結束時應先限制木塊停下再關閉打點計時器,故C錯誤;平衡摩擦力后,有mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ,與質量無關,故通過增減木塊上的砝碼變更質量時,不須要重新調整木板傾斜度,故D正確。故選A、D。(2)設砝碼與砝碼桶的質量為m,木塊的質量為M,對砝碼桶及砝碼與木塊組成的系統(tǒng),由牛頓其次定律得a=,對木塊,由牛頓其次定律得T=Ma=,只有當砝碼桶及砝碼的質量遠小于木塊質量時,即m?M時,木塊受到的拉力近似等于砝碼及砝碼桶的重力。答案:(1)A、D(2)遠小于3.(15分)(2024·佛山高一檢測)某試驗小組利用如圖甲所示的裝置探究加速度與力、質量的關系。(1)若保持砝碼和砝碼桶質量m不變,變更小車質量M,分別得到小車加速度a與質量M及對應的數(shù)據(jù)如表所示。請在圖乙所示的方格坐標紙中作出a-圖線。從圖線中得到F不變時,小車加速度a與質量M之間存在的關系式是________。

次數(shù)12345小車加速度a/(m·s-2)1.981.481.000.670.50小車質量M/kg0.250.330.500.751.00質量倒數(shù)/kg-14.003.002.001.331.00(2)某同學在探究a與F的關系時,把砝碼和砝碼桶的總重力當作小車的合外力F,作出a-F圖線如圖丙所示,試分析圖線不過原點的緣由是____________。

(3)在這個試驗中,為了探究兩個物理量之間的關系,要保持第三個物理量不變,這種探究方法叫作____________。

【解析】(1)圖象如圖;從圖線中得到F不變時,小車加速度a與質量M之間存在的關系式是a=·。(2)當F=0時,加速度a不等于零,可知平衡摩擦力時木板傾角太大。(3)為了探究兩個物理量之間的關系,要保持第三個物理量不變,這種探究方法叫作限制變量法。答案:(1)圖見解析a=(2)平衡摩擦力過度(3)限制變量法4.(16分)(2024·濟南高一檢測)如圖甲所示為“探究滑塊加速度與力、質量的關系”試驗裝置圖。(1)試驗中,得到一條打點的紙帶,如圖乙所示,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,則計算滑塊加速度的表達式為a=________(用x1、x2、x3、x4及T表示)。

(2)某同學在平衡摩擦力后,保持滑塊質量不變的狀況下,通過多次變更砝碼重力,作出滑塊加速度a與砝碼重力F(未包括托盤)的圖象如圖丙所示,重力加速度g取10m/s2,則滑塊的質量為________kg,托盤的質量為________kg(結果保留兩位有效數(shù)字)。

【解析】(1)由逐差法得a=。(2)對a-F圖象來說,圖象的斜率表示物體質量的倒數(shù),故滑塊質量為m1=kg≈2.8