高中物理 第四章 牛顿运动定律 4_2 实验 探究加速度与力、质量的关系同步测试(含解析)新人教版必修1

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1、政治敏感度和鉴别力欠缺。对社会上一些错误思潮和敏感问题缺乏警惕性和鉴别力,对工作中、生活中、手机和网络里的一些不当言论等现象,42实验:探究加速度与力、质量的关系 (10分钟,10分)1对于影响物体加速度的因素,下列说法中正确的是()A物体的运动时间 B物体速度的变化量C物体所受的合外力 D物体的质量【答案】CD【解析】加速度的定义式a并非是加速度的决定式,所以不可理解为加速度决定于物体速度的变化量或物体的运动时间,影响加速度的外因是物体所受的合外力、内因是物体的质量,所以选项AB错误,选项CD正确2为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系,往往用二者的关系图象表示出来,该关系图象应选

2、()Aam图象 Bma图象Ca图象 D.a图象【答案】C【解析】在作用力相同的情况下,质量越大,速度的变化越慢,加速度越小,两者可能成反比,则用a图象更容易判断3如图所示是在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,根据实验数据描绘出的三条aF图线,下列说法中正确的是()A三条倾斜直线所对应绳的拉力相同B三条倾斜直线所对应的小车和砝码的总质量不同C直线1对应的小车和砝码的总质量最大D直线3对应的小车和砝码的总质量最大【答案】BD【解析】由Fma得aF,斜率越大,质量越小,故B、D选项正确4补充探究“加速度与力、质量的关系”的实验中步骤:A用天平测出小车的质量m,记录数据B把实验器材安装好,先_(填

3、“要”或“不要”)把沙桶挂在小车上C平衡摩擦力:在长木板_的一端下面垫上一块薄木板,反复移动薄木板的位置,直至小车在斜面上保持_状态,这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面上的分力平衡D把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶(含沙)E先接通电源再放开小车,取下纸带,标记号码,在表格中记录沙桶和沙的总质量M,当满足_时,可以认为小车受到的牵引力FMg.F保持小车的质量不变,依次改变_,重复步骤E.G在每条纸带上选取一段比较理想的部分,计算出每条纸带的加速度a,分别记录在表格中H用纵坐标表示加速度a,横坐标表示力F,根据实验数据在坐标纸上描点,研究a与F的关系I保持_不变,依次

4、在小车上加砝码,并在表格中记录小车和砝码质量m,重复步骤E和步骤G,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示_,根据实验数据在坐标纸上描点,研究a与m的关系【答案】B.不要C远离滑轮;匀速直线运动EM远小于小车的总质量F沙桶中沙的质量I沙桶和沙的总质量;小车和砝码总质量的倒数 (20分钟,30分)知识点一探究加速度a与质量m、作用力F的关系1关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验,下列说法正确的是()A可在小车前端系一弹簧测力计,用于测重物通过细线对小车的拉力B实验时应将长木板没有滑轮的一端适当垫高,不挂砂桶,接通打点计时器的工作电源,轻推小车,若所打纸带上的点迹均匀,则表明小车所受的摩擦力与小车的

5、重力沿长木板向下的分力平衡C改变小车的质量后,仍需重新平衡摩擦力D已平衡摩擦力且满足小车的质量远大于砂桶的质量时,可认为小车所受合外力的大小等于砂桶重力【答案】BD【解析】由于小车在运动,因此弹簧测力计也将随小车一起运动,而读数时观察者不可能始终保持视线与面板垂直,故无法正确地读数,选项A错误;将长木板没有滑轮的一端适当垫高且不挂砂桶时,小车受三个力作用,若所打纸带上的点迹均匀,则表明小车做匀速直线运动,故小车所受的摩擦力与小车的重力沿长木板向下的分力平衡,选项B正确;设长木板倾角为,小车质量为M,小车与长木板间的动摩擦因数为,则有MgsinMgcos,即使改变小车质量,小车的重力沿长木板向下

6、的分力与摩擦力仍平衡,故不需重新平衡摩擦力,选项C错误;设小车的总质量为M,砂桶的总质量为m,平衡摩擦力后,根据牛顿第二定律,对小车有TMa,对砂桶有mgTma,解得Tmg,整理得T,当Mm时,可认为Tmg,选项D正确2如图所示,在探究加速度与力、质量的关系的演示实验中,若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2,车中所放砝码的质量分别为m1、m2,打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2,则在实验误差允许的范围内,有()A当m1m2、F12F2时,x12x2B当m1m2、F12F2时,x22x1C当m12m2、F1F2时,x12x2D当m12m2、F1F2时,x22x1【答案】

7、A【解析】题中m1和m2是车中砝码的质量,绝不能认为是小车的质量当m1m2时,两车总质量仍相等,因F12F2,则a12a2.由xat2知,A正确,B错误;若m12m2,两车总质量关系未知,故C、D不能确定3某同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时,画出了如图所示的三条图线,这三条图线表示实验中小车的_不同【答案】质量【解析】在保证小车质量一定的前提下,a与F才成正比,由于图线的倾斜程度不同,说明小车的质量不同4在实验小车的受力F一定时,a与m的关系数据如下表所示试根据表中数据回答下列问题.a/(m/s2)2.012.663.233.98m/kg2.001.501.251.00(1)作am

8、的关系图象能否发现a与m的关系?为什么?怎样做才能发现a与m的关系?_(2)在坐标纸中画出a1/m的关系图象;(3)根据a1/m的关系图象,你能得出怎样的结论?_【答案】(1)作a与m的关系图象,不能发现a与m的关系根据表格可猜想到a与m可能成反比、也可能是a与m2成反比,显然am关系图线是曲线,凭肉眼是不能判断曲线是否是双曲线的若xyk(k为不等于0的常数),则作y的关系图线可化曲为直,故应通过作a1/m的关系图象研究(2)a1/m关系图象如右图所示(3)在小车所受合外力保持不变时,小车的加速度与质量成反比【解析】(2)在坐标纸上描点,连线使各点尽可能的在直线上或分布在直线的两侧(3)由(2

9、)知图线为过原点的直线,故在小车所受合外力不变时,小车的加速度与质量成反比5在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,关于小车所受的合力,下列叙述中正确的是()A小车所受合力就是所挂吊盘和砝码的重力B小车所受合力的大小等于吊盘和砝码通过细绳对小车所施加的拉力C只有平衡摩擦力后,小车所受合力才等于细绳对小车的拉力D只有平衡摩擦力后,且小车的质量M远大于吊盘与砝码的总质量时,小车所受合力可以认为等于吊盘和砝码的重力【答案】CD【解析】吊盘和砝码的重力不可以说成是小车所受的合力,故选项A错误由于小车下滑必受摩擦力作用,平衡摩擦力实际是小车重力的下滑分力抵消摩擦力,此时小车所受合力等于细绳的拉力,故选项

10、B错误,选项C正确因为吊盘与砝码拉动小车共同加速运动,细绳对小车的拉力并不等于吊盘与砝码的重力可以证明只有当小车质量M远远大于吊盘与砝码质量m时,细绳中的拉力才可以近似等于吊盘与砝码的重力,故选项D正确6经过对加速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习,已经知道物体的加速度a与物体受的力F及物体的质量m满足的关系式aF,a.如果在光滑的水平面上有一质量为m的物体受到水平力F作用,从静止开始在t时间内移动了x距离,今要使距离变为4x可采用以下哪一种方法()A只将水平恒力增为4FB只将物体质量减为原来的一半C只将作用时间增为2tD只将作用时间增为4t【答案】AC【解析】当质量m、作用时间不变时,作

11、用力增为4F,由于aF,所以加速度a增为原来的4倍由xat2得,距离变为4x;当F、m不变时,a不变,时间变为2t时,由xat2得,距离变为4x.7利用如图甲所示的装置“探究质量一定,加速度与力的定量关系”实验时,甲同学根据实验数据画出的小车加速度a和小车所受拉力F的图象如图乙中的直线所示,乙同学画出的aF图象如图乙中的直线所示直线、在两个坐标轴上的截距都比较大,明显超出了误差范围,下面关于形成这种状况原因的解释正确的是()A实验前甲同学没有平衡摩擦力B甲同学在平衡摩擦力时,把长木板不带滑轮的一端垫得过高了C实验前乙同学没有平衡摩擦力D乙同学在平衡摩擦力时,把长木板不带滑轮的一端垫得过高了【答

12、案】BC【解析】图线表明不对小车施加拉力小车就有加速度,说明平衡摩擦力过度,即长木板不带滑轮的一端垫得过高了图线表明对小车施加一个较小的力,小车也没有加速度,说明乙同学没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,即长木板不带滑轮的一端没有垫木块或垫得不够高8在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,得到一条如图所示的纸带,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点.0到6间每相邻两计数点间各有四个计时点未画出,测得两相邻计数点的距离依次为x11.40 cm,x21.90 cm,x32.38 cm,x42.88 cm,x53.39 cm,x63.87 cm.(结果保留两位有效数字)(1)在计时器打出

13、点1、2、3、4、5时,小车的速度分别为:v10.17 m/s,v2_m/s,v30.26 m/s,v4_m/s,v50.36 m/s.(2)以0计数点对应t0时刻,在坐标系中作出vt图象,并由图象求出小车的加速度a_m/s2.【答案】(1)0.210.31(2)vt图象如图所示0.50【解析】(1)利用纸带测小车速度的原理是“匀变速直线运动中一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”v2102 m/s0.214 m/s,因结果保留两位有效数字,故v20.21 m/s.v4102 m/s0.313 5 m/s,因结果保留两位有效数字,故v40.31 m/s.(2)描点连线可得小车的vt图象如图所示,图线的斜率k m/s20.50 m/s2.9用如图所示装置,探究“加速度与力、质量的关系”的活动中:(1)某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装如图所示请你指出该装置中错误或不妥之处:_.(2)改正实验装置后,该同学顺利地完成了实验如图是他在实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s,由图中的数据可算得小车的加速度a为_m/s2.【答案】(1)打点计时器不应使用干电

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