2020-2021学年新人教版选修第一册4.2实验：探究加速度与力、质量的关系课时作业7（含解析）1．某实验小组的朋友在“验证牛顿第二定理”实验中，使用了如图所示的实验装置．（1）在下述检测工具中，本次实验须要用的检测仪器有．A．游标千分尺B．刻度尺C．秒表D．天平（2）实验中，为了可以将细线对货车的拉力看成是货车所受的合外力，某同事先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接出来还须要进行的一项必须且正确的操作是．A．将长木板水平放置，让货车连着早已穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节砂和砂桶的总质量的大小，使货车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判定货车是否做匀速运动B．将长木板的右端垫起适当的高度，让货车连着早已穿过打点计时器的纸带，撤掉砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推一下货车，从打出的纸带判定货车是否做匀速运动C．将长木板的右端垫起适当的高度，撤掉纸带以及砂和砂桶，轻推一下货车，观察判定货车是否做匀速运动（3）某同事在做保持货车质量不变，验证货车的加速度与其合外力成反比的实验时，依据测得的数据做出如图所示的a﹣F图线，所得的图线既不过原点，又不是直线，诱因可能是．A．木板右端所垫物体较低，致使木板的夹角偏小B．木板右端所垫物体较高，致使木板的夹角偏大C．货车质量远小于砂和砂桶的质量D．砂和砂桶的质量不满足远大于货车质量（4）在某次借助上述已调整好的装置进行实验时，保持砂和砂桶的总质量不变，货车自身的质量为M且保持不变，改变货车中砝码的质量m，并测出货车中不同砝码质量时所对应的加速度a，以m为横座标，以为纵座标，在座标纸上做出如图所示的关系图线，实验结果验证了牛顿第二定理．假若图中横轴上的截距为b，则货车遭到的拉力大小为．（5）右图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：SAB＝4.20cm、SBC＝4.65cm、SCD＝5.10cm、SDE＝5.54cm、SEF＝6.00cm、SFG＝6.46cm，已知打点计时器的工作周期为0.02s，则货车的加速度a＝/s2．(结果保留2位有效数字)2．某研究性学习小组的朋友们欲探究货车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图甲所示的实验装置，图中A为货车，B为打点计时器，C为力传感（可测绳子的拉力），P为内有石子的大桶，M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板，不计绳子与滑轮间的磨擦。
由静止释放货车A，可通过剖析纸带求出面包车的加速度。(1)请强调图甲实验装置的安装中须要改进之处：。(2)改进实验装置后再按上述方案做实验，是否须要满足砂桶和砂子的总质量远大于货车质量？（填“需要”或“不须要”）(3)已知交流电源的频度为50Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，由该纸带可求得货车的加速度a=/s2。（结果保留2位有效数字）3．某研究性学习小组用如图甲所示装置探究“物体加速度与合外力的关系”。该实验装置中，货车的质量为M，沙桶和沙的总质量为m，弹簧测力计的示数为F；通过改变m可改变货车所受的合外力大小，货车的加速度a可依照打点计时器频度和打出的纸带检测、计算后得出。现保持货车的质量M不变，多次改变沙桶和沙的总质量m后，得到多组a、F值。(1)为尽量减少实验偏差，下述合理的是；A．须要平衡货车所受的磨擦力B．控制沙桶和沙的总质量远大于货车的质量C．测出动滑轮、沙桶、沙的总质量mD．滑轮的磨擦足够小，绳的质量要足够轻E．先释放货车，后接通打点计时器的电源(2)已知所用交流电源频度为50Hz。某次实验时打出的纸带如图乙所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。
则货车的加速度大小为/s2.（保留两位有效数字）。(3)某同事按照实验数据画出了的图象如图丙所示，直线的横截距为F0、纵截距为a0，直线不过座标原点的缘由是，货车的质量M＝。4．某实验小组分别做“探究加速度和力、质量的关系”实验。实验小组用如图甲所示装置做实验，图中带滑轮的长木板固定于水平桌面上，拉力传感与固定在货车一端的定滑轮之间的轻绳仍然与长木板平行，传感可直接显示绳上拉力的大小。(1)某同事进行了以下实验操作步骤，其中正确的步骤是。A．将纸带固定在货车尾部，并穿过打点计时器的限位孔B．把一条轻绳拴在货车上，轻绳越过定滑轮，下边吊着适当重的砂桶C．拉住纸带，将货车移到紧靠打点计时器的一端后，放开纸带，再接通电源(2)该朋友依照自己的实验操作，得到如图乙所示的货车加速度a拉力传感示数F的图线，横、纵轴截距分别为F0与－a0，根据a－F图象可求得货车质量M=。(3)在规范的操作下，打出一条如图丙所示的纸带，每两个计数点之间还有四个计时点没有画下来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的工作频度为50Hz。
打点计时器打计数点D时货车的瞬时速率vD＝/s；货车做匀加速直线运动的加速度a＝/s2。（结果均保留三位有效数字）5．如图甲所示的实验装置可拿来检测铁块与货车之间的动磨擦质数μ。（1）铁块置于货车的右端，细线联接在铁块和桌上的立柱之间，细线有拉力时处于水平方向。另一根水平细线联接在货车的右端，越过桌边的定滑轮，细线的上端系有力传感和一只装水的大桶。桌面上安装有一个光电门（未画出），可记录货车的运动时间。货车与桌面，滑轮与轴间的磨擦均忽视不计。（2）每次做实验，两条细线都有张力后，让货车由静止开始在水平方向做匀加速直线运动，光电门记录货车在最初三段位移L（铁块未脱离货车）对应的运动时间t，力传感记录货车的拉力F。（3）改变大桶中水的质量，重复前面的实验，取重力加速度大小为g。（4）正确记录每一组F与t相对应的数据，做出F－的函数关系图象如图乙所示。①通过图象估算出面包车的质量M＝。②若铁块的质量与货车质量相等，通过图象估算出铁块与货车之间的动磨擦质数μ＝。6．一细绳越过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置检测小球B运动的加速度。
令两小球静止，细绳拉紧，之后释放小球，测得小球B释放时的高度h0=0.590m，增长一段距离后的高度h=0.100m；由h0增长至h所用的时间T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小为a=/s2（保留3从实验室提供的数据得悉，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g，当地重力加速度大小为g=9.80m/s2。依据牛顿第二定理估算可得小球B加速度的大小为a′=/s2（保留3位有效数字）。可以看出，a′与a有显著差别，除实验中的碰巧偏差外，写出一条可能形成这一结果的缘由：。7．某同事在做“探究合外力与加速度之间关系”的实验，实验装置如图甲所示。(1)按图甲正确组装实验器材，平衡货车所受的阻力。(2)如图乙所示为某次实验中打出的一条纸带的一部份，A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有两个打出的点没有画出。已知打点计时器的电源频度为，由此可算出面包车的加速度_____（保留两位有效数字）。(3)研究实验数据发觉，小砂桶和桶内砂子的总重力总是略小于货车和小砂桶及桶内砂子的总质量与加速度的乘积，其缘由可能是_____（填正确答案标号）。
A．小砂桶和桶内砂子的总重力小于细线的拉力B．未完全平衡磨擦力C．平衡磨擦力过度D．交流电源的实际频度小于8．在探究加速度与力、质量关系的实验中，某同事设计了如图所示的实验装置。力传感可测出轻绳中的拉力大小。(1)实验中为探究加速度与力的关系，一定要进行的操作是。A．为减少偏差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远大于货车的质量B．用天平测出砂和砂桶的质量C．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡磨擦力D．货车紧靠打点计时器，先接通电源，再释放货车，打出一条纸带，同时记录力传感的示数(2)在正确操作的前提下，该朋友在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出）。已知打点计时器采用的是频度为50Hz的交流电，按照该纸带，可求打计数点2时货车的速率大小v2＝m/s，货车的加速度为/s2（结果保留三位有效数字）。若打点计时器交流电源的实际频度偏大，则货车加速度的检测值比真实值（选填“偏小”“不变”或“偏大”）。9．某同事用如图甲所示的装置探究加速度与力和质量的关系。该实验开始前须要平衡磨擦力，在平衡磨擦力时（选填“需要”或“不须要”）挂沙桶，每次改变货车的质量后（选填“需要”或“不须要”）重新平衡磨擦力。
在研究加速度与力的关系时，得到了如图乙所示的图线，为防止系统偏差应采取的举措是。A．调整木板的夹角，在未挂沙桶时使货车能在木板上匀速运动B．在降低沙桶中沙的质量时，在货车上降低钩码使沙和沙桶的总质量远大于货车和钩码的总质量C．力传感绑在货车上，通过细线连接力传感与沙桶，使劲传感的示数表示货车所受拉力的大小D．将沙桶换成质量不变的钩码进行实验在研究加速度与质量的关系时，要保证沙和沙桶的质量不变。若沙和沙桶的质量m不是远大于货车的总质量，则由实验数据做出的图象应是．B．C．D．10．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同事使用了如图甲所示的装置，打点计时器使用的交流电频度为50Hz。（1）该朋友得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图乙所示，自A点起，相邻两点的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时货车的速率为/s，货车的加速度为/s2。（结果保留两位有效数字）（2）该朋友要探究货车的加速度a和质量M的关系，应当保持_____不变；若该朋友要探究加速度a和拉力F的关系，应当保持不变。
（3）该朋友通过数据的处理做出了a－F图象，如图丙所示，则图中直线不过原点的缘由可能是____。参考答案1．BDBADM/b0.45m/s2【解析】【分析】【详解】（1）[1]．“验证牛顿第二定理”实验须要用天平检测货车、砂、砂桶的质量，须要用刻度尺测出计数点间的距离，故选BD；（2）[2]．货车下降时遭到重力、细线的拉力、支持力和磨擦力，要使拉力等于合力，则应当用重力的下降份量来平衡磨擦力，可以将长木板的一段垫高，撤掉砂和砂桶，轻推货车，从打出的纸带判定货车是否做匀速运动，故B正确；故选B；（3）[3]．由图所示图像可知，直线没过原点，当a=0时，F＞0．也就是说当绳子上有拉力时货车没有加速度，说明货车的磨擦力小于重力沿斜面向上的分力，实验前没有平衡磨擦力或平衡磨擦力不足，平衡磨擦力时，所垫木板太低．从图像上可以看出：F从0开始降低，砝码和砝码盘的质量远大于车的质量，渐渐的砂的质量在降低，这么在前面砝码和砝码盘的质量就没有远大于车的质量了，这么绳子的拉力与砝码和砝码盘的总重力就相差大．所以缘由是砝码和砝码盘的质量没有远大于车的质量．故AD正确，BC错误，故选AD；（4）[4]．按照题意，由牛顿第二定理得：F=（M+m）a，则则-m图像的截距：b=货车遭到的拉力大小：F=；（5）[5]．设相邻两个计数点之间的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，相邻两个计数点之间的时间间隔T=5×0.02=0.1s，由△x=aT2结合逐差法得：；点睛：本题考查了实验器材、实验注意事项、实验数据处理；应用牛顿第二定理求出图像的函数表达式是求出面包车所受合力的关键，要把握应用图像法处理实验数据的方式．2．应将长木板上端适当垫高，以平衡磨擦力不须要3.2【解析】【分析】【详解】（1）[1]因为货车及纸带运动要遭到磨擦阻力的作用，因而实验时应将长木板上端适当垫高，以平衡磨擦力；（2）[2]因为绳子中接有力传感，可以直接读出绳子的拉力，因而不须要满足砂桶和砂子的总质量远大于货车的质量。
（3）[3]按照匀变速直线运动的结论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得3．AD2.0未平衡磨擦力或平衡磨擦力不足【解析】【分析】【详解】(1)[1]A．实验时须要平衡货车所受的磨擦力，选项A正确；BC．由于有弹簧测力计检测货车所受的拉力，则不须要控制沙桶和沙的总质量远大于货车的质量，也不须要测出动滑轮、沙桶、沙的总质量m，选项BC错误；D．滑轮磨擦和绳子的重力会影响示数，所以滑轮磨擦足够小，绳的质量要足够轻，故D正确；E．实验时，若先放开货车，再接通打点计时器电源，因为货车运动较快，可能会使打下来的点极少，不利于数据的采集和处理，所以要先接通电源后释放货车，选项E错误。故选AD。(2)[2]图中相邻两点间有4个点未画出，则T=0.1s；则货车的加速度大小为(3)[3]由图象可知，当F抵达一定值时货车才有加速度，可知缘由是未平衡磨擦力或平衡磨擦力不足；[4]由可知则解得4．AB1.211.98【解析】【分析】【详解】(1)[1]A．将纸带固定在货车尾部，并穿过打点计时器的限位孔，选项A正确；B．把一条轻绳拴在货车上，轻绳越过定滑轮，下边吊着适当重的砂桶，选项B正确；C．拉住纸带，将货车移到紧靠打点计时器的一端后，接通电源，再放开纸带，选项C错误。
故选AB。(2)[2]对货车由牛顿第二定理即由题意可知解得(3)[3][4]由于每两个计数点之间还有四个计时点没有画下来，，则T=0.1s；打点计时器打计数点D时货车的瞬时速率按照结合逐差法可得货车做匀加速真线运动的加速度5．【解析】【分析】【详解】(4)①[1]设铁块的质量为m，对货车依据牛顿第二定理按照匀加速多项式联立解得故图象的斜率估算出面包车的质量②[2]若铁块的质量与货车质量相等，纵截距解得：6．1.841.96滑轮的轴不光滑，绳和滑轮之间有磨擦（或滑轮有质量）【解析】【分析】【详解】①有题意可知小球增长过程中做匀加速直线运动，故依照运动学公式有代入数据解得a=1.84m/s2；②根据牛顿第二定理可知对小球A有对小球B有带入已知数据解得；③在实验中绳和滑轮之间有磨擦会导致实际估算值偏小。7．0.56BD【解析】【分析】【详解】(2)［1］由图乙读出，，所以依照可得(3)［2］A．因为系统做加速运动，小砂桶和桶内砂子的总重力小于细线的拉力，但对货车和小砂桶及桶内砂子组成的系统，存在并不影响系统的合外力，故A错误；BC．木板右端垫起的高度低，没有完全平衡磨擦力，系统遭到的合外力大于小砂桶及桶内砂子的总重力，即会导致故B正确，C错误；D．若交流电源的实际频度小于，而估算时打点间隔按，比真实的时间间隔大，估算得到的加速度会偏小，会有故D正确。
故选BD。8．CD0.4112.00偏小【解析】【分析】【详解】(1)[1]AB．本题拉力可以由力传感测出，不须要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不须要使大桶（包括砂）的质量远大于车的总质量，故AB错误；C．该题是弹簧测力计测出拉力，因而表示货车遭到的合外力，故须要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡磨擦力高一物理实验加速度，故C正确；D．货车紧靠打点计时器，先接通电源，再释放货车，打出一条纸带，同时记录力传感的示数，故D正确；故选CD(2)[2][3][4]两计数点间还有4个点没有画出，故周期为T=0.1s，打计数点2时货车的速率大小依据逐差法可知，货车的加速度为若打点计时器交流电源的实际频度偏大，则代入周期偏大，则估算值偏小。9．不须要不须要CC【解析】【分析】【详解】(1)[1]该实验开始前须要平衡磨擦力，在平衡磨擦力的时侯不须要挂砂桶。[2]每次改变货车的质量后不须要重新平衡磨擦力。(2)[3]随着钩码的数目减小到一定程度时图乙的图线显著偏离直线，导致此偏差的主要诱因是所挂钩码的总质量太大，而我们把用钩码所受重力作为货车所受的拉力，所以去除此偏差可采取的简便且有效的举措应当检测出面包车所受的拉力，即在钩码与细绳之间放置一力传感，得到力F的数值，在做出货车运动的加速度a和力传感读数F的关系图像，故C正确，ABD错误。
(3)[4]按照牛顿第二定理可知解得故C正确，ABD错误。10．0.855.0拉力F(沙和沙桶的总质量)货车质量M平衡磨擦力过度【解析】【分析】【详解】(1)[1]借助匀变速直线运动的结论得[2]货车的加速度为(2)[3][4]该朋友要探究货车的加速度a和质量M的关系，应当保持细线对车的拉力F不变；若该朋友要探究加速度a和拉力F的关系，应当保持货车的质量M不变(3)[5]图中当F=0时，a≠0，也就是说当绳子上没有拉力时高一物理实验加速度，货车的加速度不为0，说明货车的磨擦力大于重力的分力，所以缘由是实验前木板右端垫得偏低即平衡磨擦过度
