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1、人教版高中物理必修一 第4章 第2节 实验：探究加速度与力、质量的关系 基础 一、单项选择题（共1小题；共4分）1. 下列物体中，不能看做质点的是 A. 计算从北京开往上海途中的火车B. 研究航天飞机相对地球的飞行周期时，绕地球飞行的航天飞机C. 沿地面翻滚前进的体操运动员D. 研究地球公转规律时的地球 二、双项选择题（共1小题；共4分）2. 在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车的质量不变，改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据在坐标纸上画出 aF 关系的点迹，如下图所示。经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生这些问题的要原因可能是 A. 轨道与水平方向夹角太小
2、，或没有平衡摩擦力B. 轨道与水平方向夹角太大C. 所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势D. 所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势 三、实验题（共5小题；共40分）3. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，渗透了研究问题的多种科学方法；（下面各题均填“理想实验法”“图象法”“平衡摩擦力法”“化曲为直法”“控制变量法”或“近似法”）（1）实验环境的等效法： ；（2）实验条件设计的科学方法： ；（3）实验原理的简化： ，即当小车质量 M车m槽码 时，细绳对小车的拉力大小近似等于槽码的重力；（4）实验数据处理的科学方法： ；（5）由 aM车 图象转化为 a1M车 图象，所
3、用的科学方法： 。 4. 在验证牛顿第二定律的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用 M 表示，盘及盘中砝码的质量用 m 表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。（1）当 M 与 m 的关系满足 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力。（2）一同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据，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 的图象。（3）如图所示为甲同学根据测量数据作出的 aF 图象，说明实验存在的问题是 。（4）乙、丙同学用
4、同一装置做实验，画出了各自得到的 aF 图线如图所示，两个同学做实验时的哪一个物理量 取值不同。（5）若图线的 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.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大 5. 某同学用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力大小作为小车受到的合力大小，用电火花计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。（1）实验时先不挂钩码，反复调整垫木的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是 。（2）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，
5、在纸带上标出了连续的 5 个计数点 A 、 B 、 C 、 D 、 E，相邻两个计数点之间都有 4 个点迹没有标出，测出各计数点到 A 点之间的距离，如图乙所示。已知电火花计时器接在频率为 50Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值 a= m/s2。（结果保留两位有效数字）（3）实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出 aF 关系图线，如图丙所示。此图象的 AB 段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是 。（选填下列选项的序号）A.小车与平面轨道之间存在摩擦力B.平面轨道倾斜角度过大C.所挂钩码的总质量过大D.小车的质量过大
6、6. 某同学设计了如图甲所示的装置来探究小车的加速度与所受合力的关系。将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚开始运动为止，记下传感器的最大示数 F0，以此表示小车所受摩擦力的大小。再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入细砂，记下传感器的示数 F1。（1）打点计时器接通频率为 50Hz 的交流电源，释放小车，打出如图乙所示的纸带。从比较清晰的点起，每 5 个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，则小车的加速度 a= m/s2。（2）改变小桶中细砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度 a 与合力 F(F=F1F0) 的关系图象。不计纸带与打点计
7、时器间的摩擦。下列图象中可能正确的是 。（3）同一次实验中，小车释放前传感器示数 F1 与小车加速运动时传感器示数 F2 的关系是 F1 F2（选填“”）。（4）关于该实验，下列说法中正确的是 A.小车和传感器的总质量应远大于砂桶和砂的总质量B.实验中需要将长木板右端垫高C.实验中需要测出小车和传感器的总质量D.用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据 7. 如图（a）所示为“探究加速度与物体受力及质量的关系”的实验装置图。图中 A 为小车，B 为装有钩码的托盘，C 为一端带有定滑轮的长木板，小车后面所拖的纸带穿过电火花打点计时器，打点计时器接 50Hz 交流电
8、。小车的质量为 m1，托盘及砝码的质量为 m2。（1）下列说法正确的是 。A长木板 C 必须保持水平B实验时应先释放小车后接通电源C实验中 m2 应远小于 m1 D作 a1m1 图象便于画出加速度与质量关系（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的 aF 图象，可能是图（b）中的图线 。（选填“甲、乙、丙”）（3）图（c）为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度的大小是 m/s2。（结果保留二位有效数字）答案第一部分1. C【解析】沿地面翻滚前进的体操运动员，看演员的动作要领，不能当做质点，故
9、选择C。第二部分2. A， C第三部分3. （1） 平衡摩擦力法【解析】由于小车运动时受到摩擦阻力，所以要平衡摩擦力，以减小实验误差，称为平衡摩擦力法；（2） 控制变量法【解析】在探究加速度与力、质量的关系时，先保持其中一个量不变，来探究其他两个量之间的关系，称为控制变量法；（3） 近似法【解析】当小车质量 M车m槽码 时，细绳对小车的拉力大小近似等于槽码重力 m槽码g，称为近似法；（4） 图象法【解析】通过图象研究实验的结果，称为图象法；（5） 化曲为直法【解析】在作图时，由 aM车 图象转化为 a1M车 图象，使图线由曲线转化为直线，称为化曲为直法。4. （1） mM【解析】小车做匀加速运
10、动时，盘及盘中砝码也在做匀加速运动，根据受力分析可知： T=Ma，mgT=ma，解得 T=MM+mmg，要使 Tmg，即令 MM+m1，所以 mM。（2） 1M【解析】根据 a=mgM=mg1M 可知 a 与 1M 成正比关系，所以作 a 与 1M 图象。（3） 实验前未能完全平衡摩擦力【解析】甲同学所做图象中，外力 F 增大到一定值时才开始有加速度，说明摩擦力没有被完全平衡掉。（4） 小车及车中砝码的总质量【解析】由 a=FM=1MF 可知，乙、丙两同学实验中 M 不同。（5） C【解析】根据受力分析可得 a=mgM+m=FM+Fg，所以是钩码总质量太大引起的偏离。5. （1） 平衡摩擦力【
11、解析】将平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与摩擦阻力平衡，所以这样做的目的是平衡摩擦力。（2） 1.0【解析】由逐差法可知 a=xCExAC4T2=(21.608.798.79)102m4(0.1s)2=1.0m/s2。（3） C【解析】设小车质量为 M，钩码质量为 m，在实验中认为小车受到的合力 F 等于钩码的重力 mg，实际上，小车受到的合力小于钩码的重力。当 Mm 时，aF 图象为直线，当不满足 Mm 时，便有 aF 图象的斜率逐渐变小，选项C正确。6. （1） 0.16【解析】小车的加速度 a=(x45+x34)(x12+x23)4T2=0.16m/s2。（2） B【解析】
12、由题意易知，描绘的小车加速度 a 与合力 F(F=F1F0) 的关系图象，相当于已平衡摩擦力后描绘的小车加速度与作用力关系图象，且 F1 、 F0 均为小车受到的力，可由力传感器直接得出，故 aF 图象应为过原点的倾斜直线，B项正确。（3） 【解析】小车加速运动时绳的拉力 F2 小于砂和砂桶的总重力（等于车静止时绳的拉力 F1），故 F1F2。（4） D【解析】本实验中力的大小可由力传感器直接得出，不需要使小车和传感器的总质量远大于砂和砂桶的总质量，A项错误；用加砂的方法改变拉力的大小，每次砂的质量可增加得很少，而挂钩码每次质量增加得多，故前者可更方便地获取多组实验数据，D项正确；用力传感器测
13、出了摩擦力，不需要平衡摩擦力，B项错误；本实验是探究小车的加速度与合力的关系，只要保持小车和传感器的总质量不变，不需要测出它们的具体数值，C项错误。7. （1） CD【解析】 A 实验中要平衡摩擦力，长木板的一端要垫高，A错误；B 为节省纸带增加小车运行时间先接通电源后松小车，B错误；C 以托盘作为研究对象有 mgT=ma 以小车作为研究对象有 T=Ma 联立以上两式可得 T=Mmgm+M，要使绳子拉力等于钩码的重力，即 T=mg，故 MM+m=1，则有 Mm，C正确； D 如果作出 aM 图象，却难以根据图象确定 a 与 M 是否是成反比，所以我们可以作出 a1m1 的图象，只要 a1m1 的图象是正比例函数图象就证明了 a 与 M 成反比例关系，D正确；（2） 丙【解析】没用平衡摩擦力，则当施加一定力时，首先平衡摩擦力后才会产生加速度，通过图象知，当力 F 不为零时，加速度为零，故丙图对；（3） 0.50 【解析】计数点之间有 4 个点未画出，时间间隔为 0.1s，有公式 x=aT2 得：a=xT2=(3.392.89)1020.12=0.50m/s2。第8页（共8 页）