【名師一號(hào)】2021年新課標(biāo)版物理必修一-雙基限時(shí)練19-牛頓運(yùn)動(dòng)定律

雙基限時(shí)練(十九)試驗(yàn)：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系1.(多選題)在用試驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，下列關(guān)于試驗(yàn)的思路和數(shù)據(jù)分析中，正確的是()A.試驗(yàn)的基本思路是：保持物體質(zhì)量不變，測(cè)量物體在不同力作用下的加速度，分析加速度與力的關(guān)系B.試驗(yàn)的基本思路是：保持物體所受力相同，測(cè)量質(zhì)量不同的物體在該力作用下的加速度，分析加速度和質(zhì)量的關(guān)系C.處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，以a為縱坐標(biāo)，F(xiàn)為橫坐標(biāo)，依據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與F成正比D.在處理數(shù)據(jù)時(shí)，以a為縱坐標(biāo)，M為橫坐標(biāo)，依據(jù)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，若這些點(diǎn)不在一條過原點(diǎn)的直線上，說明a與M成反比解析本試驗(yàn)是利用把握變量法得到a、F、M三者的關(guān)系，A、B、C所述符合試驗(yàn)的思路和處理數(shù)據(jù)的要求，假如在a－M圖象中的點(diǎn)，不是一條過原點(diǎn)的直線，不能說明a與M成反比的關(guān)系，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案ABC2.在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系試驗(yàn)中，下列做法和理由正確的是()A.試驗(yàn)中所用電源為低壓直流電源B.可以將裝有砂子的小桶用鉤碼代替，這樣會(huì)使試驗(yàn)更加便利C.試驗(yàn)結(jié)果不用a－M圖象，而用a－1/M圖象，是為了便于依據(jù)圖象直觀地作出推斷D.小車運(yùn)動(dòng)的加速度可用天平測(cè)出小桶和砂的質(zhì)量(M′和m′)以及小車質(zhì)量M后直接用公式a＝eq\f(M′＋m′g,M)求出，(M′＋m′)?M解析試驗(yàn)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)，用低壓溝通電源；試驗(yàn)中要使砂和砂桶的總質(zhì)量m，遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量M，而且當(dāng)轉(zhuǎn)變外力時(shí)，可加入適量砂子，不能用鉤碼代替；試驗(yàn)結(jié)果的處理，a－eq\f(1,M)圖象理論上是一條直線，更便于依據(jù)圖象做出推斷，故C選項(xiàng)正確；D選項(xiàng)是由牛頓其次定律從理論上來求得，此試驗(yàn)是探究質(zhì)量、外力、加速度三者的關(guān)系，根本不行能從理論上去求加速度．答案C3.在本試驗(yàn)中，下列說法中正確的是()A.平衡摩擦力時(shí)，小桶應(yīng)用細(xì)線通過定滑輪系在小車上，但小桶內(nèi)不能裝砂B.試驗(yàn)中無需始終保持小車和砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于砂和小桶的質(zhì)量C.試驗(yàn)中如用縱坐標(biāo)表示加速度，用橫坐標(biāo)表示小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量，描出相應(yīng)的點(diǎn)在一條直線上時(shí)，即可證明加速度與質(zhì)量成反比D.平衡摩擦力時(shí)，小車后面的紙帶必需連好，由于運(yùn)動(dòng)過程中紙帶也要受到阻力解析此試驗(yàn)的阻力不僅有小車與木板之間的摩擦，還有紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔之間的阻力，故平衡摩擦力時(shí)小車后面的紙帶必需連好，故D選項(xiàng)正確；平衡摩擦力時(shí)不能掛小桶，讓小車在木板上滑動(dòng)，本試驗(yàn)應(yīng)確保小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于砂和砂桶的總質(zhì)量，這樣才能認(rèn)為砂和砂桶的重力近似等于對(duì)小車的拉力；物體的加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系圖線不是直線．答案D4．如圖所示，在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的演示試驗(yàn)中，若1、2兩個(gè)相同的小車所受拉力分別為F1、F2，車中所放砝碼的質(zhì)量分別為m1、m2，打開夾子后經(jīng)過相同的時(shí)間兩車的位移分別為x1、x2，則在試驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，有()A．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x1＝2xB．當(dāng)m1＝m2、F1＝2F2時(shí)，x2＝2xC．當(dāng)m1＝2m2、F1＝F2時(shí)，x1＝2D．當(dāng)m1＝2m2、F1＝F2時(shí)，x2＝2解析題中m1和m2是車中砝碼的質(zhì)量，絕不能認(rèn)為是小車的質(zhì)量．當(dāng)m1＝m2時(shí)，兩車總質(zhì)量仍相等，因F1＝2F2，則a1＝2a2.由x＝eq\f(1,2)at2知，A正確，B錯(cuò)誤；若m1＝2m2答案A5.探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中，用轉(zhuǎn)變砂的質(zhì)量的方法來轉(zhuǎn)變對(duì)小車的作用力F；用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)出小車的加速度a；得出若干組F和a的數(shù)據(jù)．然后依據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)作出如圖所示的a－F圖象，發(fā)覺圖線既不過原點(diǎn)，也不是直線，緣由是()A.沒有平衡摩擦力，且小車質(zhì)量較大B.平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且砂和小桶的質(zhì)量較大C.平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太低，且砂和小桶的質(zhì)量較大D.平衡摩擦力時(shí)，所墊木板太高，且小車質(zhì)量較大解析a－F圖象不過原點(diǎn)，說明試驗(yàn)時(shí)沒有平衡摩擦力或木板墊的低，沒有徹底平衡摩擦力，試驗(yàn)中當(dāng)小車質(zhì)量肯定時(shí)，小車的加速度的測(cè)量值a測(cè)＝eq\f(mg,M＋m)<a理＝eq\f(mg,M)，所以a－F圖象不是直線，而且F越大，即mg越大越明顯，故C選項(xiàng)正確．答案C6.(多選題)如圖所示為某些同學(xué)依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是()A.形成圖①的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大B.形成圖②的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小C.形成圖③的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過大D.形成圖④的緣由是平衡摩擦力時(shí)長木板傾角過小解析a－F圖象在a軸有截距說明平衡摩擦?xí)r木板角度過大，a－eq\f(1,M)圖象在eq\f(1,M)軸有截距說明小車還受到摩擦力作用，即木板傾角過小，故A、D選項(xiàng)正確．答案AD7.在探求a與F、m關(guān)系的試驗(yàn)中備有下列器材：A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；B.天平；C.秒表；D.低壓溝通電源；E.電池；F.紙帶；G.細(xì)繩、砝碼、小車、砂和桶；H.薄木板其中多余的器材是__________________，缺少的器材是__________________．答案C、E、H附有定滑輪的長木板、刻度尺8.某同學(xué)在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系試驗(yàn)中，測(cè)得小車的加速度a和拉力F，如下表所示：F/N0.200.300.400.50a/(m·s－2)0.100.210.290.40(1)依據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖中的方格紙上作a－F的圖象．(2)圖線在F軸上的截距的物理意義是_____________________．(3)圖線斜率的物理意義是______________________________．答案(1)略(2)小車所受的阻力大小(3)小車和砝碼總質(zhì)量的倒數(shù)9.按試驗(yàn)要求裝置好器材后，應(yīng)按肯定步驟進(jìn)行試驗(yàn)，下述操作步驟的支配挨次不盡合理，請(qǐng)將合理的挨次以字母代號(hào)填寫在下面橫線上：________________.A.保持小桶里砂子的質(zhì)量不變，在小車?yán)锛禹来a，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次B.保持小車質(zhì)量不變，轉(zhuǎn)變小桶和砂子的質(zhì)量，測(cè)出加速度，重復(fù)幾次C.用天平測(cè)出小車和小桶的質(zhì)量D.平衡摩擦力，使小車近似做勻速直線運(yùn)動(dòng)E.掛上小桶，放進(jìn)砂子，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，放開小車，在紙帶上打下一系列的點(diǎn)F.依據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，分別畫出a－F和a－eq\f(1,m)的圖象答案DCEABF或DCEBAF10.上述試驗(yàn)中砂和桶的總質(zhì)量m和車與砝碼的總質(zhì)量M間必需滿足的條件是________．試驗(yàn)中打出的紙帶如圖所示．相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間是0.1s，圖中長度單位是cm，由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是________m/s2.解析小車在砂桶的拉力作用下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，繩的拉力略小于砂和砂桶的重力，小車的加速度越小，繩的拉力越接近砂和砂桶的重力mg，只有m?M時(shí)才滿足運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度很小，即認(rèn)為砂和桶的總重mg為對(duì)小車的拉力．s4－s1＝3aT2a＝eq\f(s4－s1,3T2)＝eq\f(2.62－1.24×10－2,3×0.12)m/s2＝0.46m/s2.答案M?m0.4611.用如圖所示裝置，探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中：(1)某同學(xué)在接通電源進(jìn)行試驗(yàn)之前，將試驗(yàn)器材組裝如圖所示．請(qǐng)你指出該裝置中錯(cuò)誤或不妥之處：___________________________________________________________________________________________________________________.(2)改正試驗(yàn)裝置后，該同學(xué)順當(dāng)?shù)赝瓿闪嗽囼?yàn)．下圖是他在試驗(yàn)中得到的一條紙帶，圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1s，由圖中的數(shù)據(jù)可算得小車的加速度a為________m/s2.解析(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器必需使用溝通電源，不能使用干電池，為保證細(xì)繩對(duì)小車的拉力作為小車受到的合外力，試驗(yàn)前必需平衡摩擦力，該裝置卻沒有平衡摩擦力；為了在紙帶上打下更多的點(diǎn)，試驗(yàn)時(shí)小車的初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不行太遠(yuǎn)．(2)加速度可用逐差法求出a＝eq\f(x后兩段－x前兩段,4T2)＝eq\f([4.04－1.63－1.63]×10－2,4×0.12)m/s2＝0.195m/s2.答案(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不應(yīng)使用干電池，應(yīng)使用溝通電源；試驗(yàn)中沒有平衡小車的摩擦力；小車初始位置離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(2)0.19512.兩個(gè)相同的小車并排放在光滑水平桌面上，小車前端系上細(xì)線，線的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤里分別放有不同質(zhì)量的砝碼(圖①)．小車所受的水平拉力F的大小可以認(rèn)為等于砝碼(包括砝碼盤)所受的重力大?。≤嚭蠖艘蚕涤屑?xì)線，用一只夾子夾住兩根細(xì)線(圖②)，把握兩輛小車同時(shí)開頭運(yùn)動(dòng)和結(jié)束運(yùn)動(dòng)．(1)保證讓小車質(zhì)量M1＝M2，在小車上作用水平外力F1、F2，從靜止釋放，經(jīng)過試驗(yàn)得到了經(jīng)相同時(shí)間內(nèi)兩小車的位移分別為x1＝25.00cm，x2＝49.80cm.用天平稱量兩小盤及其中砝碼的質(zhì)量m1＝25g，m2＝50g.由以上數(shù)據(jù)得到的結(jié)論為_____________________________________________________________________________________________________________________.(2)保證每個(gè)小車所掛小盤及其中砝碼的質(zhì)量相同，分別拉動(dòng)質(zhì)量M1＝500g、M2＝1000g的小車重復(fù)以上試驗(yàn)在相同時(shí)間內(nèi)得到x1＝38.40cm，x2＝19.00cm.由以上數(shù)據(jù)得到的結(jié)論是____________________________________________________________________________________________________________________.解析小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由位移公式x＝eq\f(1,2)at2可知，a＝eq\f(2x,t2)，當(dāng)時(shí)間相同時(shí)，加速度之比等于位移之比，即eq\f(a1,a2)＝eq\f(x1,x2).(1)當(dāng)小車質(zhì)量相同，作用不同外力時(shí)，位移之比eq\f(x1,x2)＝eq\f(25.00,49.80)＝eq\f(1,2)＝eq\f(a1,a2)，而外力之比，即eq