2024-2025學(xué)年新教材高中物理課時檢測19實驗：探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系含解析新人教版必修1

PAGE4-試驗:探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系(25分鐘50分)1.(10分)在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗中,采納如圖所示的試驗裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動的紙帶打上的點計算出。(1)圖示是試驗中用打點計時器得到的一條紙帶,A、B、C、D、E為5個相鄰的計數(shù)點,相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。已知打點計時器的工作頻率為50Hz,則小車的加速度a=________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

(2)以下措施正確的是________(填入相應(yīng)的字母)。

A.平衡摩擦力時,應(yīng)將重物用細(xì)繩通過定滑輪系在小車上B.平衡摩擦力時,小車后面的紙帶必需連好,因為運動過程中紙帶也要受到阻力C.每次變更小車的質(zhì)量時,不須要重新平衡摩擦力D.試驗時,先放開小車,后接通電源【解析】(1)依據(jù)Δx=aT2可得加速度a==m/s2=0.425m/s2。(2)平衡摩擦力時,應(yīng)不掛重物,只讓小車拖著紙帶在木板上勻速運動,選項A錯誤;平衡摩擦力時,小車后面的紙帶必需連好,因為運動過程中紙帶也要受到阻力,選項B正確;每次變更小車的質(zhì)量時,不須要重新平衡摩擦力,選項C正確;試驗時,先接通電源,后放開小車,選項D錯誤。故選B、C。答案:(1)0.425(2)B、C2.(20分)某組同學(xué)設(shè)計的“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗裝置簡圖如圖甲所示,A為小車,B為電火花打點計時器,C為裝有細(xì)砂的小桶,D為一端帶有定滑輪的長方形木板。試驗中認(rèn)為細(xì)繩對小車的拉力F等于細(xì)砂和小桶的總重力,小車運動的加速度a可用紙帶上打出的點求得。(1)某次試驗時,測得小車和小車上的砝碼總質(zhì)量為800g,則細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量較為合理的是____________________。

A.50gB.500gC.5kgD.50kg(2)如圖乙為某次試驗得到的紙帶,已知試驗所用電源的頻率為50Hz,依據(jù)紙帶可求得電火花打點計時器打B點時的速度為__________m/s,小車的加速度大小為__________m/s2。(結(jié)果均保留兩位小數(shù))

(3)在“探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系”時,某同學(xué)依據(jù)自己的方案將試驗數(shù)據(jù)都在坐標(biāo)系中進行了標(biāo)注,但尚未完成圖像(如圖丙所示)。請幫助該同學(xué)接著作出坐標(biāo)系中的圖像。(4)在“探究加速度a與合力F的關(guān)系”時,該同學(xué)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F的圖線如圖丁所示,圖線不通過坐標(biāo)原點的緣由是_________________________________________________________________________________。

【解析】(1)為了使細(xì)繩對小車的拉力F近似等于細(xì)砂和小桶的總重力,則須要滿意小車和小車上的砝碼總質(zhì)量遠(yuǎn)大于細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量,若小車和小車上的砝碼總質(zhì)量為800g,則細(xì)砂和小桶的總質(zhì)量較為合理的是50g,選項A正確,B、C、D錯誤。(2)AC這段位移的平均速度等于AC這段時間中間時刻的瞬時速度,即B點的瞬時速度,故vB==1.63m/s。由Δx=aT2可得,小車的加速度a==1.72m/s2。(3)由坐標(biāo)系中標(biāo)注點可看到這些點大致在一條直線上,過這些點作一條直線,即為a與的關(guān)系圖像,如圖所示。(4)F不為零時,加速度仍為零,可知試驗前沒有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。答案:(1)A(2)1.631.72(3)見解析圖(4)未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠3.(20分)試驗創(chuàng)新體現(xiàn)了學(xué)生駕馭學(xué)問的實力,為此某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究加速度與合外力的關(guān)系。小車質(zhì)量為M,砂桶和砂的總質(zhì)量為m,通過變更m來變更小車所受的合外力大小,小車的加速度a可由打點計時器和紙帶測出?，F(xiàn)保持小車質(zhì)量M不變,漸漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量m進行多次試驗,得到多組a、F值(F為彈簧測力計的示數(shù))。(1)圖丙為上述試驗中打下的一條紙帶,A點為小車剛釋放時打下的起始點,每兩點間還有四個計時點未畫出,打點計時器的頻率為50Hz,則小車的加速度為________m/s2。(保留一位有效數(shù)字)

(2)依據(jù)試驗數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點的傾斜直線,其中縱軸為小車的加速度大小,橫軸應(yīng)為________。(選填字母代號)

A.B.C.mgD.F(3)砂桶和砂的總質(zhì)量較大導(dǎo)致a較大時,關(guān)于乙圖的說法,正確的是________。(選填字母代號)

A.圖線漸漸偏向縱軸B.圖線漸漸偏向橫軸C.圖線仍保持原方向不變D.均有可能【解析】(1)由于每兩個計數(shù)點間還有四個計時點未畫出,紙帶上面相鄰兩點的時間間隔是0.1s。依據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx=aT2可得:a==m/s2=4m/s2。(2)依據(jù)牛頓其次定律,F=Ma,a=F