粤教版 (2019)必修 第一册第二节 加速度与力、质量之间的关系习题

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第四章　第二节　A组·基础过关1．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：(1)某同学将实验器材组装成如图所示的装置图，接通电源进行数据测量，该装置中的明显错误有(　　)A．打点计时器的电源不应使用干电池，应使用交流电源 B．小车初始位置离打点计时器太远C．小盘里不该放钩码D．没有垫高木板平衡摩擦力(2)改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验．图中是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可算得小车的加速度a＝____m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)为保证绳子对小车的拉力约等于小盘和重物的总重力mg，小盘和重物的质量m与小车的质量M应满足的关系是________．【答案】(1)ABD　(2)0.20　(3)m≪M【解析】(1)实验中的错误之处有：打点计时器没有用交流电源；小车应靠近打点计时器；没有垫高木板平衡摩擦力．故选ABD．(2)根据Δx＝aT2，由图可得Δx＝0.193 m，则a＝＝ m/s2≈0.20 m/s2.(3)小盘和重物的质量m与小车的质量M要满足m≪M.2．为了探究质量一定时加速度与力的关系．一同学设计了如图甲所示的实验装置．其中M为带滑轮的小车的质量，m为沙和沙桶的质量．(滑轮质量不计)(1)实验时，一定要进行的操作或保证的条件是________．A．用天平测出沙和沙桶的质量B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数D．改变沙和沙桶的质量，打出几条纸带E．为减小误差，实验中一定要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(相邻两计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电源，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)图丙是该同学通过实验数据作出的a－F图像，由图像可知，在质量一定时，小车的加速度与受力成____________．【答案】(1)BD　(2)1.3　(3)正比【解析】(1)本实验中细线的拉力由弹簧测力计直接测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M，故A、E错误；先拿下沙桶，然后将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；使用打点计时器时，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和质量的关系，要同时记录弹簧测力计的示数，故C错误；要改变沙和沙桶质量，从而改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化的关系，故D正确．(2)由于两计数点间还有二个点没有画出，故相邻计数点的时间间隔T＝0.06 s，由Δx＝aT2可得a＝×10－2 m/s2＝1.3 m/s2.(3)由题图可知a与F成正比．3．(多选)某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．下列做法正确的是(　　)A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度【答案】AD　【解析】实验中细绳要保持与长木板平行，A正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上，这样无法平衡摩擦力，B错误；实验时应先接通电源再放开木块，C错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码的质量后不再需要重新平衡摩擦力，D正确．4．如图所示是小明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，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，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．(1)小明用游标卡尺测量遮光条的宽度d.(2)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，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量c是______________(用文字表述)．滑块通过光电门的速度为________(用已知量表示)．(3)小亮同学认为：无须测出上述c和d，只要画出以F(力传感器示数)为横坐标、以________为纵坐标的图像就能直接反映加速度与力的关系．(4)(多选)下列实验操作和要求必要的是________(选填字母代号)．A．应将气垫导轨调节水平B．应测出钩码和力传感器的总质量C．应使A位置与光电门间的距离适当大些D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量【答案】(2)遮光条到光电门的距离　(3)　(4)AC【解析】(2)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，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，根据运动学公式知，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条在A处到光电门的距离L；滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，即v＝.(3)由匀变速直线运动的速度—位移公式可知，加速度a＝＝＝，即当固定d、L不变时，a∝，故作出的－F图像也能反映a与F的关系．(4)实验前应将气垫导轨调节水平，故A正确；滑块受到的拉力可以由传感器测出，实验不需要测出钩码和力传感器的总质量，故B错误；为减小实验误差，应使A位置与光电门间的距离适当大些，故C正确；滑块受到的拉力可以由传感器测出，不需要使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量，故D错误．B组·能力提升5．某同学用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：(1)该同学在实验前准备了图甲中所示的实验装置及下列辅助器材，其中不必要的器材是______(选填字母代号)．A．交流电源、导线B．天平(含配套砝码)C．秒表D．刻度尺E．细线、沙和小沙桶(2)打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况．其中一部分纸带上的点迹情况如图乙所示，已知打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，测得A点到B、C点的距离分别为x1＝5.99 cm、x2＝13.69 cm，小车做匀加速直线运动的加速度a＝______m/s2.(结果保留三位有效数字)(3)在验证“质量一定，加速度a与合力F的关系”时，某同学根据实验数据作出了如图丙所示的a－F图像，其中图线不过原点的原因是_________________________．【答案】(1)C　(2)1.71　(3)木板角度太大，平衡摩擦力过度【解析】(1)在实验中，打点计时器可以测量时间，所以不需要秒表．上述器材中不必要的为C．(2)因为计数点时间间隔T＝0.1 s，根据Δx＝aT2得a＝＝ m/s2＝1.71 m/s2.(3)由图像可知小车的拉力为零时，小车的加速度大于零，说明合力大于零，平衡摩擦力过度，即木板与水平面的夹角太大．