第4章 第2节 课后 达标检测-【优学精讲】2024-2025学年高中物理必修第一册教用Word(教科版)

1.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，利用如图所示的装置。 (1)本实验采用的实验方法是________。 A．控制变量法　 B．假设法　C．理想实验法 (2)实验中要平衡阻力，应把________(选填“左”或“右”)端适当垫高。 (3)当小车的质量________(选填“≫”或“≪”)托盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小。 (4)在探究时，为了直观判断加速度a与质量m二者间的关系，应作出________(选填“a－”或“a－m”)图像。 解析：(1)本实验中通过控制质量不变，探究加速度与力的关系，再通过控制力不变，探究加速度与质量的关系，所以采用的实验方法是控制变量法，故选A。 (2)实验中要平衡阻力，应把左端适当垫高，从而使摩擦力和小车所受的重力沿木板方向的分力平衡。 (3)设小车质量为m，托盘及砝码的总质量为M，细线对小车的拉力大小为F。对小车根据牛顿第二定律有F＝ma，对托盘及砝码同理有Mg－F＝Ma，联立解得F＝，由上式可知只有当m≫M时F才近似等于Mg。 (4)由于a与m成反比，则a－m图像为双曲线，a－ 图像为直线，所以在探究时，为了直观判断加速度a与质量m二者间的关系，应作出a－图像。 答案：(1)A　(2)左　(3)≫　(4)a－ 2．(2024·江苏海安中学期中)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用图甲所示的装置(g取10 m/s2)。 (1)在保持小车受力相同时，探究加速度与质量关系的实验中，以下说法正确的是________。 A.平衡摩擦力时，应将装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上 B．每次改变小车的质量后，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D．为得出加速度a与质量m的关系而作出a 图像 (2)在某次实验中，打出了一条纸带如图乙所示，计时器打点的时间间隔为0.02 s，且相邻两个计数点之间有4个点未画出，经测量得出各计数点间的距离如图乙所示，由纸带求出打C点时的速度vC＝______m/s，小车的加速度大小a＝________m/s2。(结果保留3位有效数字) (3)若不断增加砝码盘中砝码的数量，则小车的加速度大小将趋近于某一极限值，此极限值为________。 解析：(1)平衡摩擦力时，应将小车上的细绳和装有砝码的砝码盘卸去，故A错误；根据mg sin θ＝μmg cos θ可得tan θ＝μ，可知每次改变小车的质量后，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；为了充分利用纸带，实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车，故C错误；由于a与m成反比例关系，为了直观得到加速度a与质量m的关系，应作出a图像，故D正确。 (2)相邻两个计数点之间有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔 T＝5×0.02 s＝0.1 s 则求出打C点时的速度vC＝＝ m/s＝0.760 m/s； 根据逐差法可得，小车加速度的大小a＝＝ m/s2≈2.01 m/s2。 (3)设小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，以小车为对象，根据牛顿第二定律可得T＝Ma 以砝码及砝码盘为对象，根据牛顿第二定律可得mg－T＝ma 联立可得a＝＝g 若不断增加砝码盘中砝码的数量，则小车的加速度大小将趋近于某一极限值，此极限值为g或10 m/s2。 答案：(1)BD　(2)0.760　2.01　(3)g或10 m/s2 3．如图甲所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示遮光片通过光电门的时间以及小车从光电门甲运动到光电门乙的时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力大小，不计空气阻力。 (1)在探究“质量一定时，加速度与合外力的关系”时，要使测力计的示数等于小车所受的合外力，必须进行的操作是________。 A．平衡摩擦力 B．使小车的质量远大于沙桶的质量 C．用天平测出小车和沙桶的质量 (2)保持小车的质量不变，多次向沙桶里加沙，测得多组a和F的值，画出图像如图乙所示，图像没有经过原点O的原因是______________________________________________________。 (3)实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t。改变小车质量m，测得多组m、t的值，建立坐标系描点作出图线。下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________。 解析：(1)在探究“质量一定时，加速度与合外力的关系”时，小车受重力、支持力、拉力以及摩擦力，要使测力计的示数等于小车所受的合外力，需要平衡摩擦力。 (2)aF图像没有过原点，在横轴上有交点，说明在沙桶对小车施加力后，小车仍没有加速度，小车受到的合力小于测力计的拉力，这是平衡摩擦力时，木板被垫的高度不够，平衡摩擦力不足造成的。 (3)小车从靠近光电门甲处由静止开始做匀加速直线运动，则有x＝at2，由牛顿第二定律可得F＝ma，联立可得t2＝m，则合外力和位移一定时，t2与m成正比，a与t2成反比，则合外力一定时，加速度与质量成反比。 答案：(1)A　(2)平衡摩擦力不足　(3)C 4．(2024·福建泉州统考期末)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)某同学将实验装置按图甲所示安装好，不挂细线与砝码盘，轻推小车，打点计时器打出纸带及纸带运动方向如图乙所示，则应将垫块适当________(选填“左移”或“右移”)以平衡摩擦力。 (2)平衡摩擦力后，实验得到一条纸带，纸带上按时间顺序选取O、A、B、C、D五个计数点，相邻的两计数点之间还有4个点未画出，如图丙所示。已知打点计时器的打点周期为0.02 s，则小车加速度大小a＝________m/s2(结果保留2位小数)。 (3)在研究加速度与质量的关系时，砝码和砝码盘的质量为m保持不变。小车的总质量为M，改变M进行多次实验，测得对应的小车加速度大小a，作出a和的图线，合理的应为________。 解析：(1)由题图乙可知纸带向左做加速运动，说明平衡摩擦力过度，应将垫块适当右移以平衡摩擦力。 (2)相邻的两计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.10 s，由逐差法求小车的加速度a＝＝×10－2 m/s2≈0.80 m/s2。 (3)由牛顿第二定律可得F＝Ma，mg－F＝ma，解得a＝mg，可知a－图线是过原点的倾斜的直线。 答案：(1)右移　(2)0.80　(3)A 5．(2024·云南白族自治州民族中学期中)某学习小组在进行验证牛顿第二定律实验中采用了图甲所示的装置，请回答下列问题： (1)实验中平衡摩擦力时，要先________(选填“挂上”或“取下”)砂桶。 (2)图乙为该小组实验中得到的一条纸带的一部分。已知电火花计时器电源频率为50 Hz，A、B、C、D、E是纸带上的五个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，由此可得小车的加速度大小为__________m/s2。(计算结果保留2位有效数字) (3)保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车的质量m，同学甲根据得到的实验数据画出图丙所示的a 图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为______kg。(g取10 m/s2，结果保留2位有效数字) (4)保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该小组根据实验数据画出图丁所示的aF图线，你认为图线弯曲的理由可能是_________________________________________________________。 解析：(1)实验中平衡摩擦力时，是靠小车自身所受重力的分力与摩擦力平衡，所以要先取下砂桶。 (2)已知电火花计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔 T＝＝0.02 s A、B、C、D、E是纸带上的五个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，则小车的加速度大小 a＝＝×10－2 m/s2＝0.79 m/s2。　 (3)该实验是让砂和砂桶所受的重力近似等于小车的牵引力，保持砂和砂桶的总质量不变，改变小车的质量m，根据牛顿第二定律得m′g＝ma⇒a＝m′g× 可知图线斜率表示砂和砂桶所受的总重力 k＝m′g＝0.2 N 则砂和砂桶所受的总质量m′＝＝0.020 kg。 (4)该实验为了使得砂和砂桶所受的重力近似等于小车的牵引力，必须使得砂和砂桶的质量远小于小车的质量，但是随着砂和砂桶所受重力的增加，当不再满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量时，图像就会出现弯曲，所以保持小车的质量不变，改变砂和砂桶的质量，该小组根据实验数据画出的aF图线弯曲的理由可能是：不再满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量的条件。 答案：(1)取下　(2)0.79　(3)0.020　(4)不满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量的条件 学科网（北京）股份有限公司 $