2025版新教材高中物理第4章第2節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系習(xí)題含解析新人教版必修第一冊

PAGE3-試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1．(多選)用如圖所示的裝置探究加速度a與力F、質(zhì)量M的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．連接砂桶和小車的輕繩應(yīng)和長木板保持平行B．將電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在6V的溝通電源上，先接通電源，后放開小車，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列點(diǎn)，并在紙帶上標(biāo)明小車質(zhì)量C．在探究a與質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，作出a-eq\f(1,M)圖像能更直觀地推斷二者間的關(guān)系D．輕繩對小車的拉力肯定等于砝碼和砂桶的總重力答案AC解析輕繩只有與長木板保持平行，才能使輕繩上的拉力等于小車所受的合力，A正確；電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)接在220V溝通電源上，B錯(cuò)誤；在探究a和質(zhì)量M的關(guān)系時(shí)，a-M圖像為一曲線，不易推斷a與M的關(guān)系，故可作a-eq\f(1,M)圖像，圖像為過原點(diǎn)的直線，能更直觀地推斷二者間的關(guān)系，C正確；只有小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于砝碼和砂桶的總質(zhì)量，才可認(rèn)為輕繩對小車的拉力等于砝碼和砂桶的總重力，事實(shí)上輕繩的拉力小于砝碼和砂桶的總重力，D錯(cuò)誤。2．(多選)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的試驗(yàn)中，以下操作正確的是()A．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將重物用細(xì)線通過定滑輪系在小車上B．平衡摩擦力時(shí)，應(yīng)將紙帶連接在小車上并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．每次變更小車的質(zhì)量時(shí)，不須要重新平衡摩擦力D．試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開小車，再接通電源答案BC解析在探究a與M、F關(guān)系的試驗(yàn)中，為了使細(xì)繩對小車的拉力等于小車所受的合力，須要平衡摩擦力，并使細(xì)繩與長木板平行。平衡摩擦力的方法是只讓小車牽引紙帶(撤去重物)，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并墊高長木板不帶滑輪的一端，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源并輕推小車，假如打出的紙帶上的點(diǎn)跡分布勻稱，則說明小車做勻速運(yùn)動(dòng)，摩擦力被平衡，故A錯(cuò)誤；小車運(yùn)動(dòng)中，紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間也有摩擦，這個(gè)摩擦力也要平衡的，故B正確；每次變更小車的質(zhì)量時(shí)，小車的重力沿斜面的分力和摩擦力仍能抵消，不須要重新平衡摩擦力，故C正確；試驗(yàn)時(shí)，若先放小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，因?yàn)樾≤囘\(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，故D錯(cuò)誤。3．(多選)如圖是某些同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖像，下列說法中正確的是()A．形成圖甲的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大B．形成圖乙的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小C．形成圖丙的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大D．形成圖丁的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小答案AD解析圖甲a-F圖像中，當(dāng)F＝0時(shí)，加速度a≠0，說明F＝0時(shí)，物體受到的合力已不等于零，即平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大，使物體重力沿斜面對下的分力大于摩擦力；圖乙eq\f(1,m)→0時(shí)，m趨于無窮大，在有限的力F下有不為0的加速度，說明重力沿斜面對下的分力大于摩擦力，即平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大。同理，圖丙、丁是由于平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小，而使物體重力沿斜面對下的分力小于摩擦力。A、D正確，B、C錯(cuò)誤。4.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究加速度與力的關(guān)系。彈簧測力計(jì)固定在一合適的木板上，桌面的右邊緣固定一支表面光滑的鉛筆以代替定滑輪，細(xì)繩的兩端分別與彈簧測力計(jì)的掛鉤和礦泉水瓶連接。在桌面上畫出兩條平行線MN、PQ，并測出間距d。起先時(shí)將木板置于MN處，現(xiàn)緩慢向瓶中加水，直到木板剛剛起先運(yùn)動(dòng)為止，登記彈簧測力計(jì)的示數(shù)F0，以此表示滑動(dòng)摩擦力的大小。再將木板放回原處并按住，接著向瓶中加水后，登記彈簧測力計(jì)的示數(shù)F1，然后釋放木板，并用秒表登記木板運(yùn)動(dòng)到PQ處的時(shí)間t。(1)木板的加速度可以用d、t表示為a＝________；為了削減測量加速度的偶然誤差可以采納的方法是(一種即可)________________。(2)用加水的方法變更拉力的大小與掛鉤碼的方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是________。A．可以變更滑動(dòng)摩擦力的大小B．可以更便利地獲得多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)C．可以比較精確地測出摩擦力的大小D．可以獲得更大的加速度以提高試驗(yàn)精度答案(1)eq\f(2d,t2)保持F1不變，重復(fù)試驗(yàn)多次測量，求平均值(2)BC解析(1)由d＝eq\f(1,2)at2可知a＝eq\f(2d,t2)；削減偶然誤差的方法是多次測量取平均值。(2)加水法的優(yōu)點(diǎn)是可以更便利地獲得多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及可以較精確地測出滑動(dòng)摩擦力的大小，故選B、C。5．如圖所示是某同學(xué)探究加速度與力的關(guān)系的試驗(yàn)裝置。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門B，滑塊上固定一寬度為d的遮光條，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)下列不必要的一項(xiàng)試驗(yàn)要求是________(請?zhí)顚戇x項(xiàng)前對應(yīng)的字母)。A．應(yīng)使A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些B．應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平C．應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行D．應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量(2)試驗(yàn)時(shí)，將滑塊從A位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門B的時(shí)間t，若要得到滑塊的加速度，還須要測量的物理量是____________________。答案(1)D(2)A位置到光電門的距離L解析(1)A位置與光電門間的距離適當(dāng)大些可以減小測量誤差，A正確；應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平，使拉力等于合力，B正確；使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行，拉力等于合力，C正確；拉力可以干脆通過力傳