第三章 2 探究加速度与力、质量的关系（课时作业）-2021-2022学年高中物理必修1【导与练】高中同步全程学习（教科版）

2　探究加速度与力、质量的关系 1.某小组利用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、物体质量关系”的实验。实验中平衡摩擦力后,他们还调节木板上定滑轮,使牵引小车的细线与木板平行,这样做的目的是(　D　) A.避免小车在运动过程中发生抖动 B.使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C.保证小车最终能够做匀速直线运动 D.使细线拉力等于小车受到的合力 解析:使牵引小车的细线与木板平行,这样做的目的是可在平衡摩擦力后使细线拉力等于小车受到的合力,若不平行,则细线的拉力随着小车的运动将变化,故D正确,A,B,C错误。 2.(2020·江苏泰州期中)利用图示装置探究加速度与力、质量的关系,下列说法正确的是(　B　) A.打点计时器应固定在靠近滑轮的位置 B.需要用天平测出小车的质量 C.平衡摩擦力时,应将砝码盘用细绳系在小车上 D.小车加速运动时,细绳对小车的拉力等于砝码和砝码盘的总重力 解析:若打点计时器固定在滑轮的位置,则纸带就没有运动的空间,因此打点计时器应固定在远离滑轮的一侧,故A错误;当拉力一定时,改变小车的质量,测量加速度,所以小车质量是必测的,故B正确;平衡摩擦力时应将砝码及砝码盘均取下,垫高长木板的一端,让小车恰能在长木板上做匀速直线运动,故C错误;小车加速,同样砝码也向下做加速运动,细绳拉力小于砝码和砝码盘的总重力,故D错误。 3.(2020·辽宁期末)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,某组同学制订实验方案、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)沙和沙桶的总质量　　　　(选填选项前的字母)小车的质量时,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50 Hz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)  解析:(1)打点计时器应该固定在长木板没有定滑轮的最右端,即小车初始应该靠近打点计时器放置,故A错误,D正确;打点计时器不应该使用干电池,应使用交流电源,故B正确;应该将木板右端垫起合适的高度,平衡小车所受的摩擦力,故C正确。 (2)由图(乙)知,当F=0时,a≠0,说明该同学平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力。 (3)本题实验认为细绳对小车拉力的大小近似等于沙和沙桶的总重力大小,需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量。 (4)相邻两计数点之间还有四个点未画出,故相邻两个计数点之间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s;由公式Δx=aT2得a=≈0.818 m/s2,中间时刻的速度等于该时间段的平均速度,所以小车在D点的速度为vD==0.561 m/s。 答案:(1)A　(2)平衡摩擦力不足或没有平衡摩擦力　(3)B　(4)0.818　0.561 4.某研究性学习小组用如图(甲)所示的装置进行“探究加速度与合力的关系”实验。装置中,小车质量为M,沙桶和沙子的总质量为m,通过改变m来改变小车所受的合力大小,小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出。现保持小车质量M不变,逐渐增大沙桶和沙的总质量m进行多次实验,得到多组a,F值(F为弹簧测力计的示数)。 (1)为了减小实验误差,下列做法正确的是　　　　。  A.先释放小车,后接通打点计时器的电源 B.平衡摩擦力时纸带应穿过打点计时器 C.应选用质量足够小的轻绳并减小滑轮的摩擦 D.沙桶和沙的总质量要远小于小车的质量 (2)如图(乙)为实验中打下的一条纸带,纸带中每两个计数点间还有四个计时点未画出,打点计时器的频率为 50 Hz,测量得到xAC= 2.30 cm,xAE=7.20 cm,则小车的加速度a=　　　 　m/s2(保留两位有效数字)。  (3)某同学根据实验数据以a为纵坐标,F为横坐标,画出了如图(丙)所示的一条倾斜直线,由图像可求得小车质量为　　　　kg,图线未过原点的原因可能是　  　。  解析:(1)本实