2020版新教材高中物理5.2科学探究：加速度与力质量的关系课堂检测含解析鲁科版必修1.pdf

第 - 1 - 页 共 6 页 科学探究：加速度与力、质量的关系科学探究：加速度与力、质量的关系 1.如图所示，在探究加速度和力、质量的关系的实验中，若 1、2 两个相同的小车所受拉力分 别为 F1、F2，车中所放砝码的质量分别为 m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别 为 x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有( ) A.当 m1=m2、F1=2F2时，x1=2x2 B.当 m1=m2、F1=2F2时，x2=2x1 C.当 F1=F2、m1=2m2时，x1=2x2 D.当 F1=F2、m1=2m2时，x2=2x1 【解析】 选 A。 当 m1=m2、 F1=2F2时， 根据实验结论可知 a1=2a2， 根据 x= at2可知， 时间相等时， x1=2x2，故 A 正确，B 错误；当 m1=2m2、F1=F2时，由于车的质量不确定，所以无法确定加速度 的关系，也无法确定位移关系，故 C、D 错误。 2.(2019·三明高一检测)用如图所示实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有_( 填字母代号)。 A.电压合适的 50 Hz 的交流电源 B.电压可调的直流电源 C.秒表 D.刻度尺 (2)下列做法正确的是_(填字母代号)。 A.实验时，先释放小车再接通电源 B.实验时，先接通电源再释放小车 C.在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，使小车在挂重物时，能匀速下滑 第 - 2 - 页 共 6 页 D.在长木板不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，使小车在不挂重物时，能匀速下滑 【解析】(1)选 A、D。打点计时器使用的是交流电源，故 A 正确，B 错误；打相邻计数点的时 间间隔是已知的， 故不需要秒表， C 错误 ； 计数点间的距离需要用刻度尺测量， 故需要刻度尺， D 正确。 (2)选 B、D。实验时，为充分利用纸带的长度，应先接通电源再释放小车，故 A 错误，B 正确 ； 在平衡摩擦力时，不能悬挂重物，这样细绳的拉力才能作为小车所受的合外力，故 C 错误，D 正确。 答案：(1)A、D (2)B、D 3.(2019·泉州高一检测)在 “探究加速度与力、 质量的关系” 的实验中， 采用如图所示的装置。 (1)本实验应用的实验方法是_。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.假设法 (2)实验时，为使托盘及托盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满 足的条件是托盘及托盘内砝码的总质量_(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”) 小车的质量。 【解析】(1)本实验探究多个量之间的关系，故应用的方法为控制变量法。 (2)设小车的质量为 M，托盘和砝码的质量为 m，将二者一起运动时的加速度设为 a，以小车、 托盘和砝码为研究对象，将它们看作一个整体，根据实验结论可得 mg=(m+M)a 以小车为研究对象，设细线上的拉力为 T，则 T=Ma 联立解得 T=·mg 只有当 mM 时，Tmg。 第 - 3 - 页 共 6 页 答案：(1)C (2)远小于 4.(2019·厦门高一检测)用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系，实验时保持小车(含 车中重物)的质量 M 不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车所受到的合力 F，用打点计时 器测出小车运动的加速度 a。 (1)关于实验操作，下列说法正确的是_。 A.实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 B.平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑 C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力 D.实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车 (2)图乙为实验中打出纸带的一部分， 从比较清晰的点迹起， 在纸带上标出连续的 5 个计数点 A、 B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有 4 个点迹未标出，测出各计数点到 A 点间的距离。已 知所用电源的频率为50 Hz， 打B点时小车的速度v=_m/s， 小车的加速度 a=_m/s2。 (3)改变细线下端钩码的个数，得到 a-F 图像如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能 是 。 【解析】(1)选 A、D。为保证细线对小车的拉力为小车所受合力，实验操作中应使细线与小车 运动共线，即使细线与长木板平行，故 A 正确；为保证细线对小车的拉力为小车所受合力， 平衡摩擦力时，细线上不能悬挂钩码，B 错误；本实验是借助重力沿斜面向下的分力平衡摩擦 力，满足 Mgsin=Mgcos，即 =tan，所以无论小车质量是否变化，重力分力均等于 小车所受摩擦力，C 错误；实验操作过程中，为充分利用纸带长度和尽可能减小实验误差，应 先打开打点计时器，使其稳定工作后，再释放小车，实验结束时，为保护小车不损坏，先控 制小车停止，再关闭打点计时器，D 正确。 第 - 4 - 页 共 6 页 (2)已知打点计时器电源频率为 50 Hz，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为 T=5×0.02 s=0.10 s ，根据 x=aT2可得：xCE-xAC=a·(2T)2，小车运动的加速度为 a= m/s2=0.915 m/s2，B 点对应的速度：vB= m/s=0.316 m/s。 (3)随着力 F 的增大，即随所挂钩码质量 m 的增大，不能满足 Mm，因此曲线上部出现弯曲现 象。 答案：(1)A、D (2)0.316 0.915 (3)随所挂钩码质量 m 的增大，不能满足 Mm 5.某同学用如图 1 所示的实验装置做“探究加速度与力的关系”的实验，方法如下：在水平 轨道的 B 点固定一个光电门，A 点有一个小车，小车上有一个宽度为 d 的遮光条，用重物通过 细线拉小车，小车在 A 点由静止开始运动。 (1)若 A、B 之间的距离为 L，遮光条通过光电门的时间为 t，则小车的加速度 a=_。 (2)本实验中，他根据实验数据，画出了图 2 所示的图像，图线不过原点的原因是他在实验中 漏掉了一个重要的步骤是 。 (3)完善实验步骤后，甲、乙两个同学用同一装置做实验，为方便对比，两个同学画图时横、 纵坐标的标度都是一样的，各自得到了 a-F 图像如图 3 所示，图像的斜率不同说明两位同学 使用的器材中_是不同的，且大小关系是_。 【解析】(1)小车到达 B 点的瞬时速度 vB= 第 - 5 - 页 共 6 页 再由运动学公式，则有=2aL 解得：a=。 (2)根据图像可知，图线不过原点，说明开始施加的力没有产生加速度，用来平衡摩擦力了， 所以实验中漏掉的步骤是平衡摩擦力。 (3)根据 a=知，图线的斜率为小车和车上砝码的质量的倒数，斜率不同，知小车的总质量不 同，由题图可知，m甲m乙。 答案：(1) (2)平衡摩擦力 (3)质量 m甲m乙 6.用如图 1 所示装置探究加速度与力的关系，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)在实验中，有同学得到一条打点的纸带，取打点清晰部分做如下标记，如图 2 所示，已知 相邻计数点间还有 4 个点没有画出来，打点计时器的电源频率为 50 Hz，则小车加速度的大小 为 a=_ m/s2。(结果保留 3 位有效数字) 第 - 6 - 页 共 6 页 (4)根据实验数据，画出了如图 3 所示的 a-F 图像，测得斜率为 k，则小车的质量为_。 【解析】 (1)选 A。使用打点计时器时，为充分利用纸带的长度，需要先接通电源，使打点计 时器稳定工作后，再释放小车，本实验探究加速度与力的关系，需要测量施加在小车上的力， 故需要记录弹簧测力计的示数，故 A 正确；探究加速度与力之间的关系，需要保持小车的质 量不发生变化，通过改变拉力，探究加速度与力之间的关系，故 B 错误；本实验操作，作用 在小车上的力可以通过弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的总质量，也不需要满 足沙和沙桶总质量远小于小车质量，故 C、D 错误。 (2)如果使小车所受拉力作为小车所受合力，则除拉力外的其余合力为零，故在施加拉力前， 首先应该完成的实验步骤是平衡摩擦力。 (3)纸带上相邻两计数点间还有 4 个点未画出，故相邻两计数点之间的时间间隔为 T=0.02×5 s=0.1 s，由 x=aT2可得： a=1.93 m/s2。 (4)在本实验中，作用在小车上的拉力为弹簧测力计示数的 2 倍，由 a=得 k=，本图像中 小车的质量 m= 。 答案：(1)A (2)平衡摩擦力 (3)1.93 (4)