高中物理人教版 (2019)必修 第一册实验：探究加速度与力、质量的关系同步达标检测题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册实验：探究加速度与力、质量的关系同步达标检测题，共5页。试卷主要包含了52 cm等内容，欢迎下载使用。
①保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次
②保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次
③用天平测出小车和重物的质量
④平衡阻力，使小车近似做匀速直线运动
⑤挂上重物，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点
⑥根据测量的数据，分别画出a-F图线和a-1m图线
A.③④⑤①②⑥B.③⑤④①②⑥
C.③⑤④②①⑥D.③④⑤②①⑥
2.用平衡阻力法来探究加速度与力、质量的关系的实验装置如图所示，图中的小车质量大约为200 g，则下列说法正确的是（ ）
A.电磁打点计时器要用4节干电池作为电源
B.实验中小车中增加钩码，改变小车质量，务必重新平衡阻力
C.为了保证实验精度，滑轮下细线悬挂槽码的总质量越大越好
D.槽码的质量比小车的质量小得多时，拉小车的力才约等于槽码所受的总重力
3.某实验小组利用拉力传感器和打点计时器做“探究加速度与力的关系”的实验。他们将拉力传感器固定在小车上记录小车受到的拉力的大小，下面按照图甲进行实验，t＝0时，小车处于图甲所示的位置。
（1）该同学按图甲完成实验，请指出至少一处错误：

。
（2）图乙是实验中获得的一条纸带的某部分，选取A、B、C、D、E四个计数点（每两个计数点间还有4个点未画出），A、C间的距离为 cm。
（3）若打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则小车的加速度大小为 m/s2。（结果保留两位有效数字）
4.某研究性学习小组欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的装置。
（1）要顺利完成该实验，除图甲中实验仪器和低压交流电源（含导线）外，还需要的实验仪器是 （选填“刻度尺”“天平”或“秒表”）。
（2）按上述方案做实验，是否要求沙桶和沙子的总质量远小于小车的质量？ （选填“是”或“否”）。
（3）已知交流电源的频率为50 Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，图中相邻两计数点之间还有4个点未画出。则由该纸带可得小车的加速度a＝ m/s2。（结果保留两位有效数字）
5.某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，实验装置如图甲所示。
（1）下列测量工具是该实验必选的是 。
（2）该同学按如图甲所示进行平衡阻力，请指出图中的错误 （写出两个错误）。
（3）该同学正确操作实验后。选出一条点迹清晰的纸带（如图乙），标出了计数点（相邻计数点之间还有4个点未画出），根据纸带数据，他计算出了各计数点的速度并填入表格，其中D点的速度未计算，电源频率是50 Hz，请你根据纸带数据算出D点速度vD＝ m/s，并在v-t图像（图丙）中描点，拟合出直线，根据图像求出小车的加速度a＝ m/s2（计算结果均保留两位有效数字）。
（4）根据实验数据，该同学做出了a-F关系图像，如图丁，则小车的质量是 kg（计算结果保留两位有效数字）。
6.某实验小组利用如图所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系。
（1）已知两个光电门中心之间的距离x＝24 cm，遮光条的宽度d＝0.52 cm。该实验小组在做实验时，将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间为Δt1，遮光条通过光电门2的时间为Δt2，滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝ ，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝ ，滑块的加速度的表达式a＝ 。（表达式均用字母表示）
（2）在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据，通过分析表中数据后，你得出的结论是 。
（3）现需通过图像进一步验证你的结论，请利用表格数据，在坐标系中描点并作出相应的图像。
7.某实验小组利用气垫导轨、光电门和力传感器等器材来完成“探究加速度与物体所受合力的关系”实验，具体装置如图甲所示。实验时先测出遮光条的宽度d，由刻度尺读出滑块释放时遮光条到光电门的距离L，滑块每次从气垫导轨上的同一位置释放，光电门连接的数字计时器记录下遮光条的遮光时间t，仅改变悬挂的钩码个数来进行多组实验。
（1）实验中调节气垫导轨水平后， 调节滑轮位置使细线与气垫导轨平行，力传感器和钩码的总质量 远小于滑块及遮光条的总质量。（均填“需要”或“不需要”）
（2）根据实验中测量的各物理量可知，遮光条经过光电门时的速度大小v＝ ，滑块的加速度大小a＝ 。（均用题目给定的物理量符号表示）
（3）测得多组实验数据后，根据实验数据处理结果绘制出的F-1t2图像如图乙所示，若该图像的斜率为k，则滑块及遮光条的总质量M＝ （用题目给定的物理量符号表示）。
2.实验：探究加速度与力、质量的关系
1.AD 组装好器材后应先平衡阻力，探究a与F的关系与探究a与m的关系的顺序可互换。故A、D正确。
2.D 电磁打点计时器使用交流电源，而干电池是直流电源，故A错误；实验时小车中增加钩码，改变小车质量，不必重新平衡阻力，故B错误；为了保证实验精度，滑轮下细线悬挂槽码的总质量不是越大越好，故C错误；槽码的质量远小于小车的质量时，槽码所受的总重力约等于拉小车的力，故D正确。
3.（1）打点计时器的电源接了直流电源；小车释放时离打点计时器太远；实验前未平衡阻力 （2）3.10 （3）0.98
解析：（1）由图甲可以看出，打点计时器的电源接了直流电源；小车释放时离打点计时器太远；实验前未平衡阻力。
（2）由图乙可知，A、C间的距离为3.10 cm。
（3）相邻两计数点间的时间间隔T＝0.02 s×5＝0.10 s
a＝xCE－xAC4T2＝（7.00－3.10）×10－24×0.102 m/s2≈0.98 m/s2。
4.（1）刻度尺 （2）否 （3）0.60
解析：（1）根据实验所要进行的测量可知，本实验除题图甲中实验仪器和低压交流电源（含导线）外，还需要刻度尺。
（2）根据题述方案做实验，通过弹簧测力计可测量出拉小车的力，因此不需要沙桶和沙子的总质量远小于小车的质量。
（3）由于每相邻的两个计数点间还有四个点没有画出，所以相邻的两计数点间的时间间隔T＝0.1 s
根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可求加速度的大小
即xCD－xAB＝2aT2
解得a＝0.024 1－0.012 12×0.12 m/s2＝0.60 m/s2。
5.（1）AC （2） 见解析 （3）0.40 图见解析 0.80 （4）0.20
解析：（1）该实验必选的测量工具是刻度尺（测量纸带上点迹间的距离）和打点计时器（在纸带上打点）。故选A、C。
（2）细线太短，小车未靠近打点计时器，不应该悬挂槽码，细线不能与桌边缘接触。
（3）依题意，纸带上相邻计数点的时间间隔为T＝5×1f＝0.1 s，
根据纸带数据算出D点速度为vD＝vCE＝xCE2T＝（3.62+4.40）×10－2 m2×0.1s＝0.40 m/s，
在v-t图像中描点，拟合出直线，如图所示。
根据图像可知，图线斜率表示加速度，即a＝k＝0.48m/s－0.08m/s0.5s＝0.80 m/s2。
（4）a-F关系图像中，由a＝1m·F，
可知图线的斜率表示小车的质量的倒数，即1m＝k＝3.0－ kg－1，
解得m＝0.20 kg。
6.（1）dΔt1 dΔt2 （dΔt1）2－（dΔt2）22x （2）在合外力不变的情况下，物体运动的加速度和物体的质量成反比 （3）见解析图
解析：（1）遮光条的宽度很小，因此遮光条通过光电门的时间极短，遮光条在极短时间内的运动可看成匀速运动，故v1＝dΔt1，v2＝dΔt2。滑块从光电门2到光电门1做匀加速运动，根据v12－v22＝2ax得a＝（dΔt1）2－（dΔt2）22x。
（2）当合外力一定时，在误差允许的范围内，物体质量和加速度的乘积近似相等，即两者成反比。
（3）如图所示。
7.（1）需要 不需要 （2）dt d22Lt2 （3）2kLd2
解析：（1）为了确保细线的拉力等于滑块所受外力的合力，实验中需要调节滑轮位置使细线与气垫导轨平行；当实验中调节气垫导轨水平且细线与气垫导轨平行时，力传感器的示数F等于细线的拉力，结合上述可知，该示数即为滑块的合力，则实验中不需要使力传感器和钩码的总质量远小于滑块及遮光条的总质量。
（2）根据光电门的测速原理，遮光条经过光电门时的速度大小为v＝dt，
根据速度与位移的关系式有v2＝2aL，
联立解得a＝d22Lt2。
（3）由F＝Ma，a＝d22Lt2，
结合上述有F＝Md22L·1t2，
结合图乙有Md22L＝k，
解得M＝2kLd2。
时刻t/s
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
速度v/（m·s－1）
0.16
0.24
0.32
0.48
m/g
250
300
350
400
500
800
a/（m·s－2）
2.02
1.65
1.33
1.25
1.00
0.63