人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系2 实验：探究加速度与力、质量的关系当堂检测题

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第四章 运动和力的关系2 实验：探究加速度与力、质量的关系当堂检测题，共16页。试卷主要包含了图象，如图A，所示的装置探究加速度与力的关系等内容，欢迎下载使用。
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系  1．（2020·北京高考真题）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究：（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是：________(选填选项前的字母)。A．小车质量相同，钩码质量不同B．小车质量不同，钩码质量相同C．小车质量不同，钩码质量不同（2）某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度与质量的7组实验数据，如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出图像______。次数12345670.620.560.480.400.320.240.150.250.290.330.400.500.711.00 （3）在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图3中画出小车受力的示意图。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：__________（选填选项前的字母）。A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力C．无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都等于绳的拉力D．让小车的运动趋近于匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力2．（2020·江苏省淮阴中学高二期末）某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系。利用力传感器测量细线上的拉力。按照如下步骤操作：①安装好打点计时器和纸带，调整长木板的倾斜程度，平衡小车摩擦力；②细线通过导轨一端光滑的定滑轮和动滑轮，与力传感器相连，动滑轮上挂上一定质量的钩码，将小车拉到靠近打点计时器的一端；③打开力传感器并接通打点计时器的电源（频率为50Hz的交流电源）；④释放小车，使小车在轨道上做匀加速直线运动；⑤关闭传感器，记录下力传感器的示数F；⑥通过分析纸带得到小车加速度a；⑦改变钩码的质量，重复步骤①②③④⑤⑥；⑧作出a—F图象，得到实验结论。(1)本实验在操作中是否需要满足钩码的质量远远小于小车的质量______________（选填“是”或“否”）。(2)某次释放小车后，力传感器示数为F，通过天平测得小车的质量为M，动滑轮和钩码的总质量为m，不计滑轮的摩擦，则小车的加速度理论上应等于______________(3)如图是某次实验有效纸带的一段，部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个打印点未画出）。测得s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，s6=7.64cm，则钩码的加速度a=_________m/s2。3．（2020·宜宾市叙州区第一中学校高二期末）如图甲所示，质量为m的滑块A放在气垫导轨上，B为位移传感器，它能将滑块A到传感器B的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的速率-时间（）图象．整个装置置于高度h可调节的斜面上，斜面长度为．（1）现给滑块A沿气垫导轨向上的初速度，其图线如图乙所示．从图线可得滑块A上滑时的加速度大小_________（结果保留一位有效数字）．（2）若用此装置来验证牛顿第二定律，通过改变_______，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系；通过改变_________，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系（重力加速度g的值不变）．4．（2020·天津高三三模）图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。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。①实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。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m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，让小车连着已经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，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动②实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是_______。A．M=20g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40gB．M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40gD．M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g③下图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7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。量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB=4.22cm，sBC=4.65cm、sCD=5.08cm，sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=_____m/s2（结果保留2位有效数字）。5．（2020·延安市第一中学高一月考）某实验小组用如图甲所示的实验装置探究质量一定时加速度与力的关系。过程如下：①将一端带有滑轮的长木板置于水平桌面，带滑轮的小车放在长木板上；②将细绳一端与固定的拉力传感器相连，跨过小车和长木板上的定滑轮，另一端连接砂桶③释放砂桶，小车在细绳牵引下运动，与小车连接的纸带通过打点计时器可记录小车运动情况，拉力传感器可测出细绳拉力F；④多次改变砂和砂桶的质量，读出拉力F并求出小车加速度a；⑤以拉力F为横轴，加速度a为纵轴，画出的a﹣F图像是一条倾斜直线，如图乙所示。进一步论证可得出小车质量一定时加速度与力的关系。请回答下列问题：（1）关于该实验，下列说法正确的是_____A．必须平衡小车所受的摩擦力B．砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量C．先接通打点计时器的电源，后释放小车D．必须用天平测得砂和砂桶的质量（2）如图丙所示为实验中得到纸带的一段，两计数点间还有四个点没有画出，已知打点计时器打点时间间隔0.02s，则小车的加速度为_____m/s2。（3）若测得乙图中图线的斜率为k，则小车的质量M为_____。6．（2019·上海市莘庄中学高一期末）如图A．为“用DIS研究物体的加速度与质量的关系”实验装置．（1）实验中应保持轨道___________且摩擦力足够小；为了研究小车的加速度与质量的关系，应保持_______________不变．（2）若测得小车和发射器的总质量为0.3千克，则跨过滑轮的细绳下悬挂的钩码质量最适合用 （______）A．20克  B．50克 C．100克 D．200克（3）某同学用正确的实验方法测得实验数据，作出a-m图线如图B．．他观察到a-m图线为曲线，于是得出物体的加速度与质量成反比．你认为他的做法正确吗？如果认为正确，请说明理由．如果认为不正确，请给出正确的处理方法_______________．7．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置．其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m0为滑轮的质量．力传感器可测出轻绳中的拉力大小．(1) 实验时，一定要进行的操作是______．A．用天平测出砂和砂桶的质量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，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M.(2) 甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___m/s2(结果保留三位有效数字)． (3) 甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a－F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_________________．A．      B．－m0       C．－m0         D．(4) 乙同学根据测量数据作出如图所示的a－F图线，该同学做实验时存在的问题是___________．8．（2020·福建省高一期末）某同学利用图（甲）所示的装置探究加速度与力的关系(1)下列说法中正确的是_______A．连接小车的细绳应跟长木板保持平行B．小车运动的加速度可用钩码质量m和小车质量M直接用公式求出C．把所悬挂的钩码总重量当成细绳对小车的拉力大小，可任意添加钩码来改变拉力D．平衡摩擦力的目的是使小车做加速运动时的合力大小等于细绳对小车的拉力大小(2)图（乙）是实验中得到的一条纸带的一部分，1、2、3、4、5是计数点，相邻两个计数点间还有4个点未画出，打点计时器所用电源频率为50Hz。由此可得出当打点计时器打下计数点4时，小车的速度大小______m/s；小车的加速度___m/s2。（计算结果保留三位有效数字） (3)该同学实验时由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测量出多组a、F（F大小为所挂钩码的总重量）值，作出的a－F图像可能是____________A．B．C．9．力的传感器可以把它受力的大小随时间变化的情况由计算机屏幕显示出来，因此在高中物理实验中有着广泛的应用。如图甲所示，某研究小组利用力传感器以及一端带滑轮的长木板、小车、砝码以及打点计时器等做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。（1）关于平衡摩擦力，下列说法中正确的有__（填正确选项前的字母）。A．调节滑轮的高度，使细线与水平桌面平行B．应将沙桶挂上，但桶里不要注入沙子C．每次改变小车质量，都要重新平衡摩擦力D．应使小车沿倾斜的木板做匀速直线运动（2）图乙是实验中得到的一条纸带，、、、、、、为相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有4个点没有标出，现量出、和、间距离分别为和。已知打点计时器打连续两个点之间的时间为，则小车的加速度__．（结果取三位有效数字）（3）在保持小车和小车内砝码总质量不变的情况下，测得的加速度与力的传感器的数据如下表。0.1960.3920.4420.7840.9800.4800.9801.411.932.44  请利用上表中实验数据，在图丙中作出关系图象（_______）。（4）在（3）中，小车内砝码的质量为，根据所画图象求得小车的质量为__．（结果保留两位有效数字）10．（2020·河南省原阳一中高一开学考试）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。其中为带滑轮的小车的质量，为砂和砂桶的质量。（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．用天平测出砂和砂桶的质量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．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带E.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(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的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________（结果保留两位有效数字）。(3)以弹簧测力计的示数为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量为（____）A．    B．    C．    D．11．（2019·云南省云天化中学高一期末）“探究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示．(1)实验的五个步骤如下：a．将纸带穿过打点计时器并将一端固定在小车上；b．把细线的一端固定在小车上，另一端通过定滑轮与小桶相连；c．平衡摩擦力，让小车做匀速直线运动；d．接通电源后释放小车，小车在细线拉动下运动，测出小桶（和沙）的重力mg，作为细线对小车的拉力F，利用纸带测量出小车的加速度a；e．更换纸带，改变小桶内沙的质量，重复步骤d的操作．按照实验原理，这五个步骤的先后顺序应该为：________（将序号排序）(2)实验中打出的某一条纸带如图乙所示．相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，由此可以算出小车运动的加速度是________m/s2．(3)利用测得的数据，可得到小车质量M一定时，运动的加速度a和所受拉力F（F=mg，m为沙和小桶质量，g为重力加速度）的关系图象（如图丙所示）．拉力F较大时，a-F图线明显弯曲，产生误差．若不断增加沙桶中沙的质量，a-F图象中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a的趋向值为_______（用题中出现物理量表示）． 为避免上述误差可采取的措施是________：A．每次增加桶内沙子的质量时，增幅小一点B．测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器 C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替沙和小桶的重力D．在增加桶内沙子质量的同时，在小车上增加砝码，确保沙和小桶的总质量始终远小于小车和砝码的总质量12．（2020·广西壮族自治区高一期末）用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，实验小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所用交流电的频率为f＝50 Hz.平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次．（1）在验证“质量一定，加速度与合外力的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的图象，其中图线不过原点并在末端发生了弯曲现象，产生这两种现象的原因可能有_____．A．木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足）B．木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度）C．砂桶和沙子的总质量远小于小车和砝码的总质量（即）D．砂桶和沙子的总质量未远小于小车和砝码的总质量．（2）实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示，图中、、、、、、为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，则小车运动的加速度＝_____.（结果保留3位有效数字）（3）小车质量一定，改变砂桶中沙子的质量，砂桶和沙子的总质量为，根据实验数据描绘出的小车加速度与砂桶和沙子的总质量之间的关系图象如图丁所示，则小车的质量_____.（g=10m/s2）13．（2020·浙江省高一期末）某实验小组利用如图甲所示的装置在进行“究加速度与力和质量的关系”的实验：(1)在实验准备过程中，发现实验室有两种打点计时器，如图乙所示。则图①的打点计时器工作电压为___；(2)实验过程中下列做法正确的是___；A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．适当垫高长木板无滑轮的一端使未挂砝码桶的小车恰能拖着纸带匀速下滑C．实验时，先释放小车再接通打点计时器电源D．通过增减小车上的钩码改变质量时，需要每次都重新调节长木板倾斜角度(3)在探究加速度与外力关系时，为使砝码桶及桶内砝码的总重力大小在数值上近似等于小车运动时受到的拉力大小，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量___（选填“远大于”“远小于”或“近似等于”）小车和小车上钩码的总质量；(4)在实验中，某同学得到了一条纸带如图所示，选择了A、B、C、D、E、F、G作为计数点，相邻两个计数点间还有4个计时点没有标出，其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.27cm，电源频率50Hz，可以计算出打纸带上B点时小车的瞬时速度vB=___m/s（保留两位有效数字）；(5)在探究加速度与质量关系时，保持砝码桶及桶内砝码的总质量一定，改变小车及小车上钩码的总质量M，测出相应的加速度。采用图像法处理数据时，为了比较容易地确定出加速度a与质量M的关系，应该作a与___的图像。14．（2020·辽宁省高一期末）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某组同学制定实验方案、选择实验器材且组装完成。在接通电源进行实验之前，实验装置如图甲所示。(1)关于图甲中的实验装置，下列说法中错误的的是___________；A．打点计时器应该固定在长木板的最左端B．打点计时器不应该使用干电池，应使用交流电源C．应该将木板右端垫起合适的高度，平衡小车所受的摩擦力D．小车初始应该靠近打点计时器放置(2)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度与合外力的关系图线如图乙所示，该图线不通过原点的主要原因是________________________________________；(3)沙和沙桶质量_______________________小车质量时，才可以认为细绳对小车拉力的大小近似等于沙和沙桶的重力大小；A．远大于   B．远小于     C．接近     D．小于(4)另一组同学用正确的方法进行操作，某次实验使用频率50Hz的交流电源，得到的纸带如图丙所示，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求小车的加速度大小是______________m/s2，打点D时小车的瞬时速度大小是_________________m/s。（结果保留三位有效数字）