高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系课时作业

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系课时作业，共7页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。

一、实验题
1．某兴趣小组在学校数字化实验室中利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧测力计相连，实验时改变钩码的质量，读出弹簧测力计的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力和滑轮的质量。
（1）根据实验装置图，本实验中 （填“一定要”或“不必要”）保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中 （填“一定要”或“不必要”）用天平测出所挂钩码的质量；滑块（含遮光条）的加速度 （填“大于”“等于”或“小于”）钩码的加速度；
（2）某同学做实验时，未挂细绳和钩码接通气源，然后推一下滑块（含遮光条）使其从气垫导轨右端向左运动，发现遮光条通过光电门2所用的时间大于通过光电门1所用的时间，该同学疏忽大意，未调节气垫导轨使其恢复水平，就继续进行其他实验步骤（其他实验步骤没有失误），则该同学作出的滑块（含遮光条）的加速度a与弹簧测力计示数F的图像可能是 ；
A． B． C．
（3）若该同学作出的图像中图线的斜率为k，则滑块（含遮光条）的质量为 。
2．某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为，所挂砝码和砝码盘质量为，打点计时器所接的交流电的频率为，动滑轮轻质。实验步骤如下：
A．按图1所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；
C．挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；
D．改变钩码的数量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。
根据以上实验过程，回答以下问题：
（1）对于上述实验，下列说法正确的有 ；
A．钩码的质量应远小于小车的质量 B．实验过程中钩码处于失重状态
C．与小车相连的轻绳与长木板应平行 D．弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半
（2）实验中打出的其中一条纸带如图2所示，由该纸带可求得小车的加速度 ；（结果保留两位有效数字）
（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是 ；
（4）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图象如图3，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数 ．
3．在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动．其中小车质量用M表示，重物质量用m表示，加速度用a表示．
（1）实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除 的影响，使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力．
（2）实验中由于绳对小车的拉力 （选填“大于”、“等于”、“小于”）重物所受的重力，会给实验带来系统误差．为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是 ．（填写相应序号）
①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g、140g
②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g、55g
③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
（3）实验中某同学先保持重物质量m不变，改变小车质量M，测出了相应的加速度a．为便于得到a与M的关系，他采用图象法处理数据，你建议他做a与 的图象．
4．在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时，采用如图所示的实验装置，让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。其中小车质量用M表示，重物质量用m表示，加速度用a表示。
（1）实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度，这样做是为了消除 的影响，使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力；
（2）实验中由于绳对小车的拉力小于重物所受的重力，会给实验带来系统误差。为减小此误差，实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取，以下四组数据中最合理的一组是 ；（填写相应序号）
①M=200g，m=40g、60g、80g、100g、120g、140g
②M=200g，m=30g、35g、40g、45g、50g、55g
③M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
④M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
（3）实验中某同学先保持重物质量m不变，改变小车质量M，测出了相应的加速度a。为便于得到a与M的关系，他采用图像法处理数据，你建议他做a与 的图像；
（4）甲、乙两同学用同一种方法做实验，即保持小车质量M不变，改变重物质量m，测出了相应的加速度a。正确操作后，他们根据各自测得的实验数据画出了如图所示的a－F图像。他们得到图像不同，其原因是他们选取的 不同，但他们得到了相同的结论，此结论是： 当质量一定时，加速度与合外力成正比。
参考答案：
1． 不必要 不必要 大于 C
【详解】（1）[1]滑块受到的拉力大小可以用弹簧测力计测出故不必要满足钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量。
[2]也不必要用天平测出所挂钩码的质量因钩码挂在动滑轮上。
[3]滑块（含遮光条）的加速度等于钩码加速度的2倍，即滑块（含遮光条）的加速度大于钩码的加速度。
（2）[4]遮光条通过光电门2所用的时间大于通过光电门1所用的时间，说明滑块（含遮光条）做减速运动，导轨的左端偏高，则加外力时，外力需到达一定的值才能使滑块（含遮光条）向导轨左端加速运动则作出的滑块（含遮光条）加速度a与弹簧测力计示数F的图像可能是C。
（3）[4]根据
知
则
2． BC 0.88 A
【详解】（1）[1]A．本题中小车受到的拉力由弹簧测力计直接测得，不需要满足钩码的质量远小于小车质量条件，A错误；
B．钩码向下做加速运动，处于失重状态，B正确；
C．为了使轻绳的拉力充当合外力，与小车相连的轻绳与长木板一定平行，C正确；
D．钩码做加速运动，弹簧测力计的读数小于钩码重力的一半，D错误。
故选BC。
（2）[2]由可知
（3）[3]弹簧测力计的示数等于小车所受的合外力，根据牛顿第二定律可知，F为零时，加速度a为零，图像为过原点的倾斜直线。
故选A。
（4）[4]根据牛顿第二定律可知
解得
由题可知，斜率
截距
解得
3． 摩擦力 小于 ④ 1/M
【详解】（1）由于摩擦力的存在，使得重物对小车的力不等于外力，故需要用小车的重力平衡掉摩擦力，所以需要将长木板的一端垫起适当的高度；（2）当重物拉小车加速运动时，重物会加速向下，所以重物受到的拉力小于重力；要使误差减小，应该让M>>m，故选项第④数据较好；（3）当F不变时，a与M成反比，为了容易看出a与M的这种关系，只要做出a与1/M成正比就可以知道a与M是否成反比了．
4． 木板对小车的摩擦力 ④ 小车质量
【详解】（1）[1] 为了消除小车所受摩擦力对实验的影响，在该实验中需要将长木板的一端垫起适当的高度
（2）[2]对于小车
对于重物
解得
只有小车的质量远大于重物的质量时，绳对小车的拉力等于重物所受的重力，因此第④组数据比较符合要求
故选④；
（3）[3] 根据牛顿第二定律
a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a-M图象，但
故a与 成正比，而正比例函数图象是过坐标原点的一条直线，就比较容易判定自变量和因变量之间的关系，故应作a与图像；
（4）[4] 图象的斜率表示小车质量大小，因此斜率不同说明小车质量不同，图象为过原点的直线，说明当质量一定时，加速度与合外力成正比