当前位置: 高中物理 /人教版 /必修1 /第四章 牛顿运动定律 /2 实验:探究加速度与力、质量的关系
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高中物理人教(新课标)必修1同步练习:4.2实验 探究加速度...

更新时间:2020-08-20 浏览次数:140 类型:同步测试
一、实验探究题
  • 1. (2020·浙江选考)           
    1. (1) 做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图甲是教材中的实验方案;图乙是拓展方案,其实验操作步骤如下:

      (ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;

      (ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;

      (ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到 的关系。

      ①实验获得如图所示的纸带,计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出,则在打d点时小车的速度大小 (保留两位有效数字);

      ②需要满足条件 的方案是(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”);在作 图象时,把 作为F值的是(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)。

    2. (2) 某同学用单摆测量重力加速度,

      ①为了减少测量误差,下列做法正确的是(多选);

      A.摆的振幅越大越好

      B.摆球质量大些、体积小些

      C.摆线尽量细些、长些、伸缩性小些

      D.计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处

      ②改变摆长,多次测量,得到周期平方与摆长的关系图象如图所示,所得结果与当地重力加速度值相符,但发现其延长线没有过原点,其原因可能是

      A.测周期时多数了一个周期

      B.测周期时少数了一个周期

      C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长

      D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长

  • 2. (2020·北京) 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. (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. (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

      1

      2

      3

      4

      5

      6

      7

      0.62

      0.56

      0.48

      0.40

      0.32

      0.24

      0.15

      0.25

      0.29

      0.33

      0.40

      0.50

      0.71

      1.00

    3. (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
  • 3. (2020高二下·湖州期末)                  
    1. (1) 小明采用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系实验”,他将长木板右端适度垫高以平衡小车所受的摩擦力,他的这个操作的目的是为了________

       

      A . 使重锤的重力等于细线所受的拉力 B . 使重锤的重力等于小车所受的合力 C . 使细线对小车的拉力等于小车所受的合力
    2. (2) 通过实验,小明得到如图乙所示的一段纸带,选A为起点后,每隔一个点标记为计数点(图中B、C、D、E等),测得AB=0. 72cm,AC=2. 21cm,AD=4. 47cm,AE=7. 51cm。已知计时器打点时间间隔是0. 02s,则打点计时器打C点时小车的速度为m/s,该小车的加速度为m/s2(结果均保留两位有效数字);根据实验装置和计算结果,判断实验中存在的一个错误是

  • 4. (2020高二下·开鲁期末) 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、40g

    B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

    C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g

    D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g

    ③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高二下·南昌期末) 某实验小组设计了如下图( )所示的实验装置,通过改变生蚝的的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度 和所受拉力 的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条 图线,如图( )示.

       

    1. (1) 图线是在轨道左侧抬高成斜面情况下得到的(选填“①”或“②”).
    2. (2) 滑块和位移传感器发射部分的总质量 :滑块和轨道间的动摩擦因数
  • 6. (2020高二下·大庆期末) 在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时,采用如下图所示的实验装置.小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示。

    1. (1) 当M与m的大小关系满足时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。
    2. (2) 某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验,其具体操作步骤如下,以下做法正确的是________。
      A . 平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B . 每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力 C . 实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源 D . 用天平测出m以及小车质量M,小车运动的加速度可直接用公式a= 求出
    3. (3) 另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定,探究加速度a与所受外力F的关系,由于他们操作不当,这两组同学得到的a-F关系图象分别如图1和图2所示,其原因分别是:

      图1:

      图2:

    4. (4) 某同学在某次实验得到了如图所示的纸带(两计数点间还有四个点没有画出,纸带上的数字是相邻两点间的距离,电源频率是50赫兹),根据纸带可求出小车的加速度大小为 ,打计数点“4”时的速度大小为 。(结果保留两位有效数字)

  • 7. (2020高二下·广东期末) 在“探究加速度与质量的关系”的实验中。
    1. (1) 备有器材:A.带有定滑轮的长木板;B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带;C.细绳、小车、砝码;D.装有细砂的砂桶;E.垫片;F.毫米刻度尺。还缺少的一件器材是
    2. (2) 实验得到如图所示的一条纸带,相邻两计数点的时间间隔为T;B、C间距x2和D、E间距x4已测出,利用这两段间距计算小车加速度a的表达式为a=

    3. (3) 同学甲根据实验数据画出如图甲所示a- 图线,从图线可得砂和砂桶的总质量为kg

    4. (4) 同学乙根据实验数据画出了图乙所示图线,从图线可知同学乙操作过程中可能
  • 8. (2020高一下·延安月考) 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. (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. (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. (3) 若测得乙图中图线的斜率为k,则小车的质量M为
  • 9. (2020·石嘴山模拟) 某同学用长木板、小车、光电门等装置做探究加速度与质量关系的实验。装置如图所示。

    ⑴实验前先用游标卡尺测出安装在小车上遮光条的宽度为d。

    ⑵按图示安装好装置,将长木板没有定滑轮的一端适当垫高,轻推不连接砝码盘的小车,如果计时器记录小车通过光电门的时间t1、t2满足t1t2(填“大于”“小于”或“等于”),则摩擦力得到了平衡。

    ⑶保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量,调节好装置后,将小车由静止释放,读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2 , 测出两光电门间的距离为L,则小车的加速度a=(用测出的物理量字母表示)。

    ⑷保持两个光电门间的距离、砝码和砝码盘的总质量均不变,改变小车的质量M重复实验多次,测出多组加速度a的值,及对应的小车质量M,作出a﹣ 图象。若图象为一条过原点的倾斜直线,则得出的结论

  • 10. (2020·吉林模拟) 某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。按图安装好实验装置后,对装置进行调整。

    1. (1) 调整弹簧测力计与定滑轮间的水平距离时,与弹簧测力计相连的细线(填“接通”或“断开”)电源,轻推小车,检査小车是否匀速运动。
    2. (2) 为了验证小车的加速度与力是否成正比,小车的质量(填“不必”或“必须”)远大于砝码和砝码盘的总质量。
  • 11. (2020高一下·东阳期中) 某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化的关系”的实验如图,图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致,每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.

    1. (1) 除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、交流电源、(填测量工具);
    2. (2) 实验中,小车会受到摩擦阻力的作用,可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力,则下面操作正确的是______
      A . 放开小车,能够自由下滑即可 B . 放开小车,能够匀速下滑即可 C . 放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可 D . 放开拖着纸带的小车,能够匀速下滑即可
    3. (3) 若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是___________
      A . 橡皮筋处于原长状态 B . 橡皮筋仍处于伸长状态 C . 小车在两个铁钉的连线处 D . 小车已过两个铁钉的连线
    4. (4) 在正确操作情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的部分进行测量(根据如图的纸带回答).
  • 12. (2020·长宁模拟)            
    1. (1) 图(a)为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。实验中,所选钩码的质量要远于小车的质量(选填“大”或“小”)。固定在小车上是位移传感器的(选填“发射器”或“接收器”)。

    2. (2) 图(b)是小华同学设计的“用DIS研究加速度和力的关系”的另一套实验方案。在轨道上的B点处固定一光电门,将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码。把小车放到轨道上,挡光片的前端位于A点处,静止释放小车,小车在轨道上做匀加速直线运动。

      ①测出挡光片的宽度d=0.5×10-2m,小车上挡光片通过光电门的时间Δt=0.5×10-2s,A、B距离LAB=1m。则小车过B点的瞬时速度vB=m/s,加速度a=m/s2

      ②说明采用该实验方案测加速度时,产生误差的原因。(说出一个原因即可)

  • 13. (2020·新疆模拟) 某同学利用图甲所示的装置探究物体质量一定时,加速度与合外力的关系。在水平轨道上的滑块上方固定一遮光条,侧面固定一力传感器,在轨道右端固定一光电门,遮光条到光电门的距离L=1m,重物用跨过光滑定滑轮的细线与力传感器相连,力传感器可直接测出细线中拉力F的大小。

    实验中,保持滑块(含遮光条和力传感器)的质量不变,从A处由静止释放滑块。改变重物的质量,重复上述步骤,可得到滑块通过光电门时的速度v和F的多组数据,做出v2﹣F的图象如图乙所示。

    1. (1) 用游标卡尺测得遮光条的宽度如图丙所示,其读数为mm;
    2. (2) 滑块运动过程中,细线中拉力的大小(选填“大于”“小于”或“等于”)重物重力的大小;
    3. (3) 实验中做出的v2﹣F图象为一条直线,(选填“能”或“不能”)说明物体质量一定时,加速度与合外力成正比;
    4. (4) 由图象可得滑块与轨道间的动摩擦因数为(重力加速度g=10m/s2 , 空气阻力不计)。
  • 14. (2020·天津模拟) 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=50Hz.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a;改变砂桶中沙子的质量,重复实验三次。

    1. (1) 在验证“质量一定,加速度a与合外力F的关系”时,某学生根据实验数据作出了如图乙所示的a﹣F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m远小于小车和砝码的总质量M(即m<<M) D . 砂桶和沙子的总质量m未远小于小车和砝码的总质量M。
    2. (2) 实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示,图中O、A、B、C、D、E、F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a=m/s2 . (结果保留3位有效数字)
    3. (3) 小车质量M一定,改变砂桶中沙子的质量,砂桶和沙子的总质量为m,根据实验数据描绘出的小车加速度a与砂桶和沙子的总质量m之间的 关系图象如图丁所示,则小车的质量M=kg.(g=10m/s2
  • 15. (2020·青羊模拟) 用图甲所示的装置进行探究加速度与力、质量之间的关系实验,图乙是其俯视图。两个相同的小车放在平板上,车左端各系一条细绳,绳跨过过定滑轮各挂一个相同的小盘。实验中可以通过增减车中的砝码改变小车的质量,通过增减盘中的砝码改变拉力。两个小车右端通过细线用夹子固定,打开夹子,小车在小盘和砝码的牵引下运动,合上夹子,辆小车同时停止。

    1. (1) 小盘和砝码的总质量(选填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量;
    2. (2) 探究“加速度与合力之间的关系”时,应在砝码盘中放质量(选填“相同”或“不相同”)的砝码;
    3. (3) 探究“加速度与质量之间的关系”时,事实上小车和平板间存在摩擦力,下列说法中正确的是     
      A . 若用气垫导轨代替平板有利于减小误差 B . 因为两小车质量相同时与桌面的摩擦力相同,所以摩擦力不影响实验结果 C . 砝码盘中加的砝码越多加速度越大,摩擦力近似可以忽略,有利于减小误差

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