2019-2020学年教科版高中物理必修1《3.2 探究加速度与力、质量的关系》课时作业（含答案解析）

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1、2探究加速度与力、质量的关系一、选择题1利用如图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法中正确的是()图1A保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系B保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量之间的关系C先保持小车所受拉力不变，研究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系D先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系答案D解析该实验采用的是控制变量法，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系在探究加速度与质

2、量的关系时，应保持拉力的大小不变，在探究加速度与力的关系时，应保持质量不变，最后归纳出加速度与力、质量的关系，A、B、C错误，D正确2(多选)甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与物体质量和合力的关系”的实验时(使用图2所示的装置)，设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图像，其中甲、乙、丙是aF图像，丁是a图像，则下列说法正确的是()图2A甲和乙没有把握好实验条件M远大于mB丙和丁没有把握好实验条件M远大于mC甲中长木板的倾角太小，乙中长木板的倾角太大D甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作答案BCD解析图像甲和乙都是直

3、线，说明满足小车和车上砝码的总质量M远大于小盘及盘中砝码的总质量m，而丙和丁没有把握好此条件故图线出现弯曲，A错误，B正确；甲、乙、丙中只有丙图经过原点，说明只有丙较好地完成了平衡摩擦力的操作，D正确；图像甲中图线在横轴上有截距，即F为某一值时才开始有加速度，说明长木板倾角太小，没有很好地平衡摩擦力，而图像乙中图线在纵轴上有截距，说明长木板倾角太大，平衡摩擦力过度，C正确二、非选择题3“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图3甲所示图3(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，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，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻

4、计数点之间的距离该小车的加速度a_ m/s2.(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：砝码盘中砝码总重力F/N0.1960.3920.5880.7840.980加速度a/(ms2)0.691.181.662.182.70请根据实验数据在图4所示坐标系中作出aF的关系图像图4(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明主要原因答案(1)0.16(2)见解析图 (3)计算F时忘记加入砝码盘的重力解析(1)由题意可知计数点间的时间间隔T5T00.1 s.由题

5、图乙可知x0.16 cm1.6103 m，由xaT2可得a0.16 m/s2.(2)aF图线如图所示(3)平衡小车与桌面之间的摩擦力后，aF图像仍不通过原点，可能是在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图像向左平移4某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系，实验装置如图5甲所示 图5(1)图乙是实验中得到的一条纸带，图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可得小车的加速度a为_ m/s2.(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F为横轴，作出的图像如图丙中图线1所示，发现图像不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们

6、将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力F，作aF图如图丙中图线2所示，则图像不过原点的原因是_，对于图像上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是_；(3)该实验小组在正确操作实验后，再以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F和传感器测得的F为横轴作图像，要使两个图线基本重合，请你设计一个操作方案：_.答案(1)0.195(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足钩码的质量未远小于小车的质量(3)将n个钩码都放在小车上，每次从小车上取一个钩码挂在细线上，其余钩码留在小车上随小车一起运动解析(1)根据xaT2，运用逐差法得：a m/s20.195 m/s2.(2)由图

7、线可知，F不等于零时，a仍然为零，可知图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足力传感器可以直接得出细线拉力的大小，用钩码的重力表示细线的拉力，必须满足钩码的质量远小于小车的质量，否则细线的拉力实际上小于钩码的重力所以对于图线上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，原因是钩码的质量未远小于小车的质量(3)要使两个图线基本重合，只要满足钩码的质量远小于小车的质量即可5为了探究加速度与力的关系，使用如图6所示的气垫导轨装置进行实验其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间t1、t2都可以被测量并记录滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量

8、为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m.回答下列问题：图6(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？(2)若取M0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是_Am15 gBm215 gCm340 g Dm4400 g(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a的表达式为：_.(用t1、t2、D、x表示)答案(1)见解析(2)D(3)a解析(1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，或取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间t都相等(

9、2)本实验只有在满足mM的条件下，才可以用牵引砝码的重力近似等于对滑行器的拉力，所以D是不合适的(3)由于挡光片通过光电门的时间很短，所以可以认为挡光片通过光电门这段时间内的平均速度等于瞬时速度，即有v1，v2，再根据运动学公式v22v122ax得：a.6如图7所示为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率图7(1)实验主要步骤如下：将拉力传感器固定在小车上平衡摩擦力，让小车在不受拉力时做_运动把细

10、线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；为保证细线的拉力不变，必须调节滑轮的高度使_接通电源后自C点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB.改变所挂钩码的数量，重复的操作(2)下表中记录了实验测得的几组数据，vB2vA2是两个速度传感器记录速度的平方差，则加速度的表达式a_，请将表中第4次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字).次数F/NvB2vA2/(m2s2)a/(ms2)10.600.770.8021.041.611.6831.422.342.4442.624.6553.005.495.72(3)由表中数据，在图8坐

11、标纸上作出aF关系图线图8(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外，还可能是_答案(1)匀速直线细线与长木板平行(2)4.84(3)见解析图(4)没有完全平衡摩擦力解析(1)平衡摩擦力完成的依据是小车在不受拉力作用时恰好做匀速直线运动为保证细线的拉力不变，细线必须与长木板平行(2)由匀变速直线运动速度与时间的关系vB2vA22aL可得，a.将v B2vA24.65 m2/s2，L0.48 m代入后可得a4.84 m/s2.(3)如图所示(4)由作出的aF图像可知，当拉力F已经大于0时，小车的加速度仍然为0，故可能的原因是没有完全平衡摩擦力