高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力的合成和分解课时训练

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A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C．本实验m2应远小于m1
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作图象
⑵实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得，作出图像，他可能作出图2中＿＿＿＿＿ (选填“甲”、“ 乙”、“ 丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是＿＿＿＿＿。
A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态
C．砝码盘和砝码的总质量太大 D．所用小车的质量太大
⑶实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图像，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＿＿＿＿＿，钩码的质量＿＿＿＿＿。
(4)实验中打出的纸带如图所示．相邻计数点间的时间是0.1 s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是________m/s2.
2．某同学利用如图（甲）所示的装置探究加速度与合外力的关系．小车质量为M，桶和砂子的总质量为m，通过改变m改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出．现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值（F为弹簧秤的示数）．
①下图为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器的频率为50Hz，则C点的速度为 m/s，小车的加速度 m/s 2．（以上两空保留一位有效数字）
②根据实验数据画出了如图（乙）所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小，横轴应为 ．（选填字母代号）
A． B． C． D．
③当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，关于（乙）图的说法，正确的是 ．
（选填字母代号）
A．图线逐渐偏向纵轴 B．图线逐渐偏向横轴 C．图线仍保持原方向不变
3．实验：用如图所示的装置探究加速度a与力F的关系，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上．
（1）实验时，一定要进行的操作是 （填选项前的字母）．
A．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，根据纸带的数据求出加速度a，同时记录弹簧测力计的示数F。
B．改变小车的质量，打出几条纸带
C．用天平测出沙和沙桶的总质量
D．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量
（2）若要把小车所受拉力视为小车所受的合力，在进行上述实验操作之前，首先应该完成的实验步骤是 。
（3）根据实验数据，画出了如图所示的a-F图像，测得斜率为k，则小车的质量为 。
（4）若某次实验，求得小车的加速度为a，则此时沙和沙桶的加速度为 。
（5）若弹簧秤的读数为F，则F mg（m为沙和桶的总质量）（填“大于”、“等于”或“小于”） 。
4．甲、乙两个同学用如图甲所示的实验装置共同研究在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系．
（1）甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a.图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm.实验中使用的电源是频率为f＝50 Hz的交变电流．根据以上数据，可以算出小车的加速度a＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)
（2）乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a～图线后，发现：当较大时，图线发生弯曲．于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象．那么，该同学的修正方案可能是( )
A．改画a与的关系图线
B．改画a与(M＋m)的关系图线
C．改画a与的关系图线
D．改画a与的关系图线
5．（9分）如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，在滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连（力传感器可测得细线上的拉力大小），力传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝______mm（3分）
（2）下列不必要的一项实验要求是______（2分）
A．将气垫导轨调节水平
B．使A位置与光电门间的距离适当大些
C．使细线与气垫导轨平行
D．使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
（3）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，测量出滑块在A位置时遮光条到光电门的距离x，则滑块的加速度a=__________（2分）
（4）为探究滑块的加速度与力的关系，改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点要作出它们的线性关系图象，处理数据时纵轴为F，横轴应为______（2分）
A．t B．t2 C． D．
参考答案
1．⑴D ⑵丙，C ⑶， (4)0.46
【解析】
试题分析：（1）根据重力沿斜面向下的分力等于物体受到的摩擦力这一原理来平衡摩擦力，即满足，与质量无关，所以增减砝码后不需要重新平衡摩擦力，A错误；由于实验过程非常短暂，为了得到更多的数据，应先接通电源后释放纸带，B错误；实验中需要钩码的质量远远小于小车的质量，故C错误；直线更能直观的反应两者的关系，根据牛顿第二定律可得，加速度a与成正比，所以应绘制图象，D正确
（2）没有平衡摩擦力，则在钩码有一定质量后，小车才具有加速度，故丙正确；
（3）根据牛顿第二定律可知，；结合图象，可得：，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，因此钩码的质量，
小车与木板间的动摩擦因数；
(4)根据逐差法可得，解得a＝＝0.46 m/s2.
考点：“探究加速度与力、质量的关系” 实验
2．① 0.8；4 ②D③C
【解析】
试题分析：①做匀变速直线运动过程中一段过程中的中间时刻速度等于该段过程中的平均速度，故，根据逐差法可得，，联立可得
②从图中可得加速度与横坐标表示的物理量成正比，根据牛顿第二定律可得，当质量一定时，外力与加速度成正比，故D正确。
③由于图象的斜率为，所以增大沙和沙桶质量，k不变，仍保持原方向不变，所以C正确．
考点：探究加速度与合外力的关系实验
3．（1）A（2）平衡摩擦力 (3) (4) 2a (5) 小于
【解析】
试题分析：（1）打点计时器运用时，都是先接通电源，待打点稳定后再释放纸带，该实验探究加速度与力的关系，要记录弹簧测力计的示数，A正确；要探究加速度与质量的关系时，就要改变小车的质量，这个实验是研究加速度随F变化关系，B错误；本拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，C、D错误；故选A。
（2）小车在运动中要受到木板对小车的摩擦力和纸带与打点计时器间的摩擦力，要把小车所受拉力视为小车所受的合力，就要先摩擦力。
（3）对a-F图象来说，图象的斜率表示小车质量的倒数，此题，弹簧测力计的示数，故小车质量为。
（4）两股细绳拉小车，所以小车与沙桶的加速度是2倍关系，所以沙和沙桶的加速度为2a。
（5）因为沙和沙桶有加速度，所以绳的拉力小于沙和沙桶的重力，即弹簧秤的读数小于沙和沙桶的重力。
考点：探究加速度与力和质量的关系。
【名师点睛】在探究加速度与力和质量的关系的实验中，加速度通过对纸带的处理求得，小车的质量用天平测量或用倍数关系给出，提供力的方式有多种，在实际实验中要具体分析，通常实验中把沙和沙桶的重力作为小车所受的合力，就要注意实验前平衡摩擦力并满足。
4．（1）0.34；（2）A
【解析】
试题分析：
解析 （1）由题意知，打点周期为0.02 s，相邻两计数点时间间隔为0.1 s，根据逐差法可求小车的加速度：
(x4＋x3)－(x2＋x1)＝4aT2，，解得 a＝0.34 m/s2；
（2）当较大时，图线发生弯曲，是因为提供牵引力的砝码的质量相对小车的质量不能忽略，故应把小车与砝码视为整体研究，即改画a与的关系图线，所以A正确；B、C、D错误．
考点：验证牛顿第二定律.
5．(1)2.25（3分） (2)D（2分） (3)a=（2分） (4)D（2分）
【解析】
试题分析：（1）根据刻度尺的读法要估读，所以d=2.25mm；
（2）为了测量速度，还需要知道经过光电门时间t，实验时应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量，才能使钩码和力传感器的总重力近似为滑块的合外力，从而减小实验误差。a=；
（4）由F=ma可知F=M，纵轴为F，横轴应为，选项D正确。
考点：通过光电门测量加速度
【名师点睛】本题考查了常见的求加速度的方法。