高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 科学探究:加速度与力、质量的关系当堂达标检测题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 科学探究:加速度与力、质量的关系当堂达标检测题，共3页。

【典例1】如图1所示,托盘用细线通过定滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究加速度与力、质量的关系”的实验。(f=50 Hz)
(1)在研究加速度和合力F、质量m的关系时,应用的是_________
A.控制变量法 B.等效替代法
C.理论推导法 D.理想实验法
(2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是_________
A.M=200 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
B.M=200 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
C.M=400 g,m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、40 g
D.M=400 g,m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g
(3)图2为某次实验打出的一条纸带,纸带上每相邻的两计数点间都有四个计时点未画出,按时间顺序取O、A、B、C、D五个计数点,用刻度尺量出A、B、C、D点到O点的距离,则小车的加速度a=____________ m/s2(结果保留两位有效数字)。
(4)某同学平衡摩擦力后,在保持小车质量不变的情况下,通过多次改变砝码质量,且满足小车质量远大于托盘和砝码的总质量,作出小车加速度a与砝码重力F的图像如图3所示。重力加速度g取10 m/s2,则小车的质量为____________ kg(结果保留两位有效数字)。
【解析】(1)在研究加速度a和合力F、质量m的关系时,应用的是控制变量法,故A正确,B、C、D错误。
(2)只有当m≪M,即托盘和砝码总质量远远小于小车的质量时,细线的拉力近似等于托盘和砝码的总重力,故选C。
(3)相邻两个计数点间有四个点未画出,相邻计数点时间为T=0.1 s,根据逐差公式求加速度 a=== m/s2=0.92 m/s2。
(4)小车的质量可以由图像的斜率来求:k== kg-1,所以M==0.56 kg。
答案:(1)A (2)C (3)0.92 (4)0.56
类型二 创新型实验
【典例2】某实验小组用如图1所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系,重物通过滑轮用细线拉着小车,在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器,位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器(接收器)固定在轨道一端,实验中力传感器的拉力为F,保持小车[包括位移传感器(发射器)]的质量不变,改变重物重力重复实验若干次,得到加速度与外力的关系。
(1)关于实验操作,下列说法正确的是____________。
A.实验前应调节滑轮高度,使滑轮和小车间的细线与木板平行
B.平衡摩擦力时,在细线的下端悬挂重物,使小车在线的拉力作用下能匀速下滑
C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力
D.实验应满足重物的质量远小于小车的质量
(2)同学甲根据某次实验位移传感器的实验数据作出小车运动的s-t2图像如图2所示,根据图像可知小车运动的加速度大小为____________ m/s2;比较发现此加速度小于力传感器拉力F与小车[包括位移传感器(发射器)]的质量的比值,原因可能是___________。
【解析】(1)实验前应调节滑轮高度,使滑轮和小车间的细线与木板平行,故A正确;平衡摩擦力时,不用悬挂重物,故B错误;每次改变小车所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力,故C错误;力传感器可以直接得到拉力的大小,所以重物的质量没有必要远小于小车的质量,故D错误。故选A。
(2)根据初速度为0的位移公式s=at2可知:在s-t2图像中斜率k=a,所以a=2k=4.0 m/s2。
比较发现此加速度小于力传感器拉力F与小车[包括位移传感器(发射器)]的质量的比值,原因可能是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。
答案:(1)A (2)4.0 没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足
【创新评价】
【创新探究】
(1)使用位移传感器和力传感器的优点是什么?
提示:通过位移传感器和力传感器可以直接从计算机中得到数据,节省时间,效率比较高,误差也较小。
(2)使用传感器后是否就不存在误差了?
提示:依然存在误差,误差只能减小,不可能消除。
创新角度
创新措施
加速度求解方法的创新
利用位移传感器,记录小车位移,用s-t2图像求加速度
拉力测量手段的创新
将用砝码的重力近似代替小车拉力,改进为力传感器直接测量
数据处理方法的创新
将用坐标纸作图,改进为通过数据采集器输入计算机,显示屏直接显示