2024-2025學(xué)年新教材高中物理第四章運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系2實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系分級(jí)訓(xùn)練含解析新人教版必修第一冊(cè)

PAGE5-2試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系【基礎(chǔ)鞏固】1.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的試驗(yàn)中,下列做法正確的是 ()A.試驗(yàn)時(shí),先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,再放開(kāi)小車B.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將槽碼用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上C.變更小車的質(zhì)量再次進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),須要重新平衡摩擦力D.槽碼所受重力就是小車做加速運(yùn)動(dòng)的拉力答案:A2.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的試驗(yàn)中,作出了如圖所示的圖像,圖中三線表示試驗(yàn)中 ()A.平衡摩擦力的角度不同B.小車和重物的總質(zhì)量不同C.槽碼的質(zhì)量不同D.木板的長(zhǎng)度不同答案:B3.(多選)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,車中放入重物后,車的總質(zhì)量分別為m1、m2,打開(kāi)夾子后經(jīng)過(guò)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)m1=2m2、F1=F2時(shí),x1=2x2D.當(dāng)m1=2m2、F1=F2時(shí),x2=2x1解析:當(dāng)m1=m2、F1=2F2時(shí),可知,a1=2a2,由x=12at2可得,x1=2x2,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)m1=2m2、F1=F2時(shí),可知a1=12a2,由x=12at2可得,x2=2答案:AD4.(多選)某些同學(xué)依據(jù)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了以下圖像,下列說(shuō)法正確的是 ()甲乙丙丁A.形成圖甲的緣由是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大B.形成圖乙的緣由是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小C.形成圖丙的緣由是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大D.形成圖丁的緣由是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)小解析:a-F圖像縱軸有截距說(shuō)明力F為0時(shí)加速度不為0,平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板傾角過(guò)大;橫軸有截距說(shuō)明施加力F后加速度有一過(guò)程仍為0,說(shuō)明傾角過(guò)小,平衡摩擦力不足.選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.a-1m答案:AD5.某試驗(yàn)小組利用小車、一端帶有滑輪的導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和幾個(gè)已知質(zhì)量的鉤碼探究加速度與力的關(guān)系,試驗(yàn)裝置如圖甲所示.甲乙丙(1)圖乙是試驗(yàn)中得到的一條紙帶,圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.1s,由圖中的數(shù)據(jù)可得小車的加速度a為m/s2.

(2)該試驗(yàn)小組以測(cè)得的加速度a為縱軸,所掛鉤碼的總重力F為橫軸,作出的圖像如圖丙中圖線1所示,發(fā)覺(jué)圖線不過(guò)原點(diǎn),懷疑在測(cè)量力時(shí)不精確,他們將試驗(yàn)進(jìn)行了改裝,將一個(gè)力傳感器安裝在小車上,干脆測(cè)量細(xì)繩拉小車的力F',作出的a-F'圖線如圖丙中圖線2所示,則圖線不過(guò)原點(diǎn)的緣由是,

對(duì)于圖像上相同的力,用傳感器測(cè)得的加速度偏大,其緣由是.

(3)該試驗(yàn)小組在正確操作試驗(yàn)后,以測(cè)得的加速度a為縱軸,所掛鉤碼的總重力F和傳感器測(cè)得的F'為橫軸作圖像,要使兩條圖線基本重合,需滿意的條件是.

解析:(1)依據(jù)Δx=at2,運(yùn)用逐差法得a=xBD-xOB4t2(2)由圖線可知,F大于0時(shí),a為0,可知圖線不過(guò)原點(diǎn)的緣由是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.力傳感器可以干脆得出繩子拉力的大小,用鉤碼的重力表示繩子的拉力,必需滿意鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,否則繩子的拉力事實(shí)上明顯小于鉤碼的重力.所以對(duì)于圖線上相同的力,用傳感器測(cè)得的加速度偏大,緣由是鉤碼的質(zhì)量未遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量.(3)要使兩條圖線基本重合,須要滿意鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量這一條件.答案:(1)0.195(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足鉤碼的質(zhì)量未遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(3)鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量【拓展提高】6.某試驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置探究加速度與物體受力的關(guān)系,已知小車的質(zhì)量為m',單個(gè)鉤碼的質(zhì)量為m,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的電源的頻率為50Hz,動(dòng)滑輪質(zhì)量不計(jì),試驗(yàn)步驟如下:甲①按圖示安裝好試驗(yàn)裝置,其中與定滑輪及彈簧測(cè)力計(jì)相連的細(xì)線豎直;②調(diào)整長(zhǎng)木板的傾角,輕推小車后,使小車能沿長(zhǎng)木板勻速運(yùn)動(dòng);③掛上鉤碼,接通電源后,再放開(kāi)小車,打出一條紙帶,由紙帶求出小車的加速度;④變更鉤碼的數(shù)量,重復(fù)步驟③,求得小車在不同合力作用下的加速度.依據(jù)上述試驗(yàn)過(guò)程,回答以下問(wèn)題.(1)對(duì)于上述試驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是.

A.鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量B.為了試驗(yàn)平安,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接直流電源C.與小車相連的細(xì)線與長(zhǎng)木板肯定要平行D.彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)應(yīng)為鉤碼重力的一半(2)試驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示,圖中兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出,由該紙帶可求得小車的加速度a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

乙(3)若電源的實(shí)際頻率大于50Hz,則(2)中加速度a的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比(選填“偏大”“偏小”或“不變”).

(4)由本試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系圖像,與本試驗(yàn)相符的是.

ABCD(5)若試驗(yàn)步驟②中,讓長(zhǎng)木板水平放置,沒(méi)有平衡摩擦力,其余試驗(yàn)步驟不變且操作正確,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F,處理紙帶,得到小車運(yùn)動(dòng)的加速度a;變更鉤碼個(gè)數(shù),重復(fù)試驗(yàn),以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo),以加速度a為橫坐標(biāo),得到的圖像是縱軸截距為b的一條傾斜直線,如圖丙所示.已知小車的質(zhì)量為m',重力加速度為g,忽視滑輪與繩之間的摩擦以及紙帶與限位孔之間的摩擦,則小車和長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=.

丙解析:(1)由圖示試驗(yàn)裝置可知,彈簧測(cè)力計(jì)可以測(cè)出細(xì)線對(duì)小車的拉力,試驗(yàn)不須要滿意鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;打點(diǎn)計(jì)時(shí)器運(yùn)用交變電源,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;為使小車受到的拉力等于細(xì)線的拉力,應(yīng)調(diào)整滑輪的高度使與小車相連的細(xì)線與長(zhǎng)木板平行,選項(xiàng)C正確;試驗(yàn)過(guò)程中,鉤碼向下加速運(yùn)動(dòng),故彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)小于鉤碼重力的一半,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.(2)由圖示紙帶可知,相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t=5×0.02s=0.1s,由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論Δx=at2,利用逐差法,可得加速度a=x3+x(3)若電源的實(shí)際頻率大于50Hz,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔小于0.02s,相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔小于0.1s,計(jì)算加速度時(shí)所用時(shí)間t偏大,加速度的測(cè)量值小于真實(shí)值,即計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值相比偏小.(4)由裝置及試驗(yàn)步驟可知,已經(jīng)平衡摩擦力,小車受到的拉力F可以由彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出,小車的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是成正比,即a-F圖線為過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜直線,由圖示可知,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)A正確.(5)小車受到的拉力FT大小等于彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F,即FT