教科版高中物理必修第一册课后练习 第4章 牛顿运动定律 第2节 探究加速度与力、质量的关系 (2).docVIP

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第2节探究加速度与力、质量的关系

课后训练巩固提升

1.某实验小组利用图(a)所示的装置探究物体的加速度与力、质量的关系。

(1)实验中下列做法正确的是()

A.平衡摩擦力后,实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件

B.每次改变小车中砝码的质量后,都需要重新平衡摩擦力

C.选取点迹清晰的纸带,必须以打的第一个点为计数起始点进行测量

D.实验中应先接通打点计时器的电源,然后再释放小车

(2)实验中由于绳对小车实际的拉力(选填“大于”“等于”或“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

②M=200g,m=30g、35g、40g、45g、50g

③M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g

④M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g

(3)图(b)是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带。取计数点1、2、3、4、5。已知打点计时器的打点周期为0.02s,用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离分别为3.05cm、3.92cm、4.77cm、5.62cm,则小车运动的加速度大小a=m/s2。(结果保留2位有效数字)?

(a)

(b)

(c)

(4)图(c)为此同学在探究加速度a与力F的关系时,根据测量数据作出的a-F图像,说明实验存在的问题是。?

答案:(1)D(2)小于④(3)0.86(4)平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力

解析:(1)若小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量,则小车所受拉力近似等于砝码盘及盘中砝码总重力;这个条件和平衡摩擦力没有关系,故A项错误;平衡摩擦力是利用小车自身的重力来平衡摩擦力,有mgsinθ=μmgcosθ,一旦摩擦力平衡,则夹角一定,与质量无关,故每次改变小车中砝码的质量后,不需要重新平衡摩擦力,B错误;处理纸带时,选取点迹清晰的纸带,不一定从计时点开始,故C错误;先接通电源后放开小车,可以有效利用纸带打更多的点,同时打点更稳定,故D正确。

(2)由于砝码桶加速下降,故实验中绳对小车实际的拉力小于重物所受的重力,为减小实验误差,需m?M,故最合理的数据是④。

(3)根据逐差法,小车运动的加速度大小为

a=x35-x

(4)由题图可知,图像与横轴有交点,说明已经有拉力了,但还没有加速度,故可能是平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。

2.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)把实验时一定要进行的操作按先后顺序排列:(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.将木板右端抬起适当的高度,以平衡摩擦力

C.用天平测出沙和沙桶的总质量

D.保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量

(2)某同学按照正确的实验步骤得到的a-F图像如图所示,则小车的质量m=kg。?

答案:(1)BA(2)1.5

解析:(1)为了保证绳子的拉力等于小车的合力,实验开始前要先平衡摩擦力;用打点计时器时,要先接通电源,待打点稳定后再释放纸带;该实验探究加速度与力和质量的关系,要记录弹簧测力计的示数,拉力可以由弹簧测力计测出,不需要用天平测沙和沙桶的质量,也就不需要使沙和沙桶的总质量远小于小车的总质量,所以实验时一定要进行的操作步骤顺序为BA。

(2)对a-F图像来说,图像的斜率表示小车质量的倒数,

此题,弹簧测力计的示数F=12F合,故小车质量为m=2

3.如图所示,小明同学利用拉力传感器和速度传感器探究加速度与物体受力的关系。在长木板上相距为l的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率。实验中使用的小车及拉力传感器总质量约为200g,每个钩码的质量约为50g。

主要实验步骤如下:

①调整长木板的倾斜角度,平衡小车受到的阻力;

②按住小车,读出拉力传感器的读数F;

③释放小车,让小车依次经过A、B两点处的速度传感器,记录速度vA和vB,并计算出小车的加速度a;

④增加钩码数量,重复步骤②③,得到多组数据,并作出a-F图像。

(1)步骤①中平衡阻力的具体做法是。?

A.不挂钩码,逐步调节木板的倾斜程度,使静止的小车开始运动

B.挂上钩码,逐步调节木板的倾斜程度,使小车在木板上保持静止

C.不挂钩码,调节木板到一定的倾斜