高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验:探究加速度与力、质量的关系课后作业题
展开⑴下列说法正确的是_____。
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.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”) 。
3.(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.
4.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中。
⑴.(单选)在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下,加速度和作用力的关系”;又研究了“在作用力一定的情况下,加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是( )
A.建立理想模型的方法 B.控制变量法
C.等效替代法 D.类比法
⑵.(单选)研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时,下列说法中正确的是( )
A.平衡摩擦力时,应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车质量时,要重新平衡摩擦力
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源
D.在小车中增减砝码,应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
⑶.某次实验中得到一条纸带,如图6所示,从比较清晰的点起,每5个计时点取一个计数点,分别标明0、l、2、3、4……,量得0与 1两点间距离x1=30mm,1与2两点间距离x2=36mm,2与3两点间距离x3=42mm ,3与4两点间的距离x4=48mm,则小车在打计数点2时的瞬时速度为_____ m/s,小车的加速度为_____m/s2。(每空2分)
⑷.某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示:(小车质量保持不变)
= 1 \* GB3 ①根据表中的数据在坐标图上作出a-F图象.(2分)
②图线不过原点的原因可能是 ______________________.
③.图中的力F理论上指 ,而实验中却用 表示。(选填字母符号)
A.砂和砂桶的重力
B.绳对小车的拉力
O
O
4
3
5
4
3
5
N
甲
乙
5.在做验证牛顿第二定律的实验时,某学生将实验装置如图甲安装,准备接通电源后开始做实验.
砝码
甲
小车
打点计时器
纸带
砂桶和砂
①(1分)打点计时器是一种计时工具,应该接 (填交流或直流)电源。
②(2分)图中砂和砂桶的总质量为,小车和砝码的总质量为。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,接下来还需要进行的一项操作是:( )
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推一下小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推一下小车,观察判断小车是否做匀速运动。
D.当改变小车的质量时,需要重新平衡摩擦力
③(2分)实验中要进行质量和的选取,才能认为绳子的拉力约等于mg,以下最合理的一组是 ( )
A.=100, =40、50、60、80、100、120
B.=200, =10、15、20、25、30、40
C.=200, =40、50、60、80、100、120
D.=400, =10、15、20、25、30、40
乙
④(共5分)图乙 是实验中得到的一条纸带,、、、、为5个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,则计数点间的时间间隔T= s。量出AB间的距离S1 =4.22 cm、BC间的距离S2 =4.65 cm、CD间的距离为S3 =5.08 cm、DE间的距离为S4=5.49 cm。则打点计时器打下c点时的速度大小为:vC= m/s(结果保留2位有效数字),小车的加速度的符号表达式为:= (用上面的符号表示) 。
⑤(2分)在验证当小车的质量一定时,小车的加速度与合外力F的关系时,小华所在的实验小组根据实验数据作出了如图所示的a-F图象,图像不过坐标轴的原点,其原因可能是_____________
参考答案
1.① B………(3分)②由于电源电动势较小,故本实验中电压表不可以使用。(1分)电流表可视为一个小电阻,同时可显示通过的电流值,因而可知道其两端的电压值,可充当电压表。 (1分)电流表达到满偏时两端的电压较小,串联定值电阻可是滑动变阻器的变化范围较大,减小误差。(1分)滑动变阻器总阻值较小,本着可多次变换测量值的原则,应采用分压接法。(1分)故选择B ③r1= QUOTE r2………(2分)式中的I1、I2分别表示通过电流表A1和A2的电流,r1、r2分别是它们的电阻………(2分)
【解析】
试题分析:①要求测量多组数据,滑动变阻器选择分压式连接,选项C错。电源电压为,电压表量程为,量程过大,读数不准确,不能使用,所以选项D错。电流表内阻已知,可与定值电阻串联改装成电压表,而待测电流表内阻小,所以分得电压也小,电流表内阻大于待测电流表内阻,所以电流表不串联定值电阻也可以满足测量电流表电压,而两个电流表量程比较小,所以串联一个定值电阻避免电流超过电流表量程。②见答案③设电流表和的读数分别为和,内阻分别为和,则电流表的电压,电流表的电流,可测得的内阻。
考点:测量电流表内阻的实验探究分析
2.(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。
3.(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。
4.⑴.B ;⑵. D ;⑶. 0.39 ; 0.6 ⑷.①如图所示;
·
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②.没有平衡摩擦力或平摩擦力不够 ;③. B 、A 。
【解析】
试题分析:(1)三个物理量保持其中的一个不变,研究另外两个物理量的关系,这种研究物理问题的科学方法是控制变量法;故选B。(2)平衡摩擦力时,应不挂小桶,让小车拖着纸带在木板上匀速运动,选项A错误;每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力,选项B错误;实验时,先接通电源,在放开小车,选项C错误;在小车中增减砝码,应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量,以保证作用在小车上的力近似等于砂桶的重力,选项D正确;故选D.(3)小车在打计数点2时的瞬时速度为;小车的加速度根据,则;,其中;(4) = 1 \* GB3 ①如图所示;
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·
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②图线不过原点的原因可能是没有平衡摩擦力或平摩擦力不够 ;③.图中的力F理论上指绳对小车的拉力,而实验中却用砂和砂桶的重力表示。
考点:探究加速度与力、质量的关系的实验
5.①交流。②B ③D ④0.1s 0.49m/s ⑤没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够;
【解析】
试题分析:①打点计时器是一种计时工具,应该接交流电源。②下面的操作是要平衡摩擦力即:将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推一下小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。故选B. ③实验中为了使得,细线的拉力近似等于重物的重力,必须使得小车的质量远大于砂和砂桶的质量,故选D组合适;④T=0.02s×5=0.1s;打点计时器打下c点时的速度大小为:;因为;,且,小车的加速度的符号表达式为:;⑤由图线可看出,当外力等于某一值时下车才有加速度,故原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够;
考点:验证牛顿第二定律的实验F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a/m·s-2
0.10
0.20
0.28
0.40
0.52
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