实验：探究加速度与力、质量的关系限时练

蒙自长水实验中学限时训练15年级：高一年级学科：物理第15周编制：宋子晨做题人：宋子晨审核：周振东使用时间：2023年11月27日第页物理学科第15次限时训练（时间：40分钟）4.2实验：探究加速度与力、质量的关系（共100分）班级：小组：姓名：一、单选题（共3题；每题4分，共12分）1.某组同学实验得出数据，画出a-F图如图所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是（）A.实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太小B.实验中平衡摩擦力时长木板垫起的角度太大C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行D.实验中不满足“砂桶和砂的总质量远小于小车质量”的条件2.某学生做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，在平衡摩擦力时。把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大。他所得到的a-F关系可用下列哪个图像表示？（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）（）A.B.C.D.3.如图所示某同学做实验时，未把木板的一侧垫高，就继续进行其他实验步骤，则该同学作出的小车的加速度与弹簧测力计示数F的图像如图所示，则实验中小车受到的摩擦力大小为（）A.F0B.F1C.2F0D.2F1二、多选题（共2题；每题6分，漏选得4分，错选不得分，共12分）4.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：甲、乙两个实验小组在探究加速度与力的关系时得到如图所示的甲、乙两个关系图像，关于甲、乙两组实验结果的分析，正确的是()A.甲小组过多地平衡了摩擦力B.甲小组未平衡或未完全平衡摩擦力C.乙小组过多地平衡了摩擦力D.乙小组未平衡或未完全平衡摩擦力5.在研究“加速度与外力的关系”的实验中，保持小车的质量不变，改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据,坐标纸上画出a-F关系的点迹如图乙所示。经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生这些问题的主要原因可能是()A.轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力B.轨道与水平方向夹角太大C.所用的小车总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势D.所挂的钩码质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势实验题（共4题；6题5分，7-9题每空3分，共26分）6.某同学利用如图1所示装置测量滑块与长金属板之间的动摩擦因数。金属板固定于水平实验台上，一轻绳跨过定滑轮，左端与放在金属板上的滑块（滑块上固定有宽度为d的遮光条）相连，另一端悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=6个，质量均为m。利用记录的数据拟合得到a-n图像，如图2所示，该直线在纵轴上的截距为-b，重力加速度为g，则μ的表达式为。7.测定木块与木板间动摩擦因数μ的装置如图甲所示。长木板左端带有光滑定滑轮，放置在水平桌面上；木块上方带有凹槽，放置在木板上；细绳跨过定滑轮，一端连接木块，另一端悬挂钩码。钩码一共有6个，每个质量为20g，除挂在细绳上的钩码外，其余钩码全部放在木块的凹槽中。释放悬挂的钩码，通过打点计时器打出的纸带测量木块运动的加速度，进一步推算出木块与木板间的动摩擦因数。若a-m图像如图乙所示，图线过（0，–2.0）与（4.0，0）两点，当地重力加速度g取10m/s2，则木块与木板间的动摩擦力因数μ=，木块的质量为kg。8.同学们保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图所示。图线(填“①”或“②”)是在轨道倾斜情况下得到的；小车及车中砝码的总质量m＝kg。9.在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；④计算机采集数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。回答以下问题（结果均保留两位有效数字）：（1）弹簧的劲度系数为N/m。（2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为kg。（3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为kg。四、实验创新题（共5题；10题5分，11-14题中12题（1）5分，其余每空4分，共50分）10．图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上(摩擦力很小，可以略去)，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止。用刻度尺测出两小车通过的位移，则位移之比就等于它们的加速度之比。为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是()A．使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量B．若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响C．位移之比等于加速度之比是因为小车的位移与加速度成正比D．可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验11．某实验小组采用如图甲所示的实验装置探究力与加速度的关系。实验时滑块在细线拉力的作用下沿轨道运动，滑块受到的拉力由力传感器读出，位移传感器发射部分固定在滑块上随滑块运动，位移传感器接收部分固定在轨道上，能读出滑块的位移随时间的变化规律。(1)实验中(填“需要”或“不需要”)重物的质量m与滑块的质量M满足M≫m。(2)如果滑块的位移与时间的关系式为x＝0.6t2，则滑块的加速度a＝m/s2。(3)用正确的实验方法测得实验数据，作出a-F图线如图乙所示。由图中的a-F图线可知滑块受到的摩擦力大小为N。12.为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置，细线与弹簧测力计挂钩相连。其中M为带滑轮的小车的质量，放在一端带滑轮的长木板上，m为砂和砂桶的质量(滑轮质量不计)。(1)实验时，不需要进行的操作是。(填选项前的字母)A．用天平测出砂和砂桶的质量B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力C．改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带D．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数E．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M(2)该同学得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有两个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为m/s2(结果保留三位有效数字)。13.某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系，弹簧秤固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距d。开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数F，然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t。(1)木块的加速度可以用d和t表示为a＝。(2)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是()A．可以改变滑动摩擦力的大小B．可以更方便地获取更多组实验数据C．可以更精确地测出摩擦力的大小D．可以获得更大的加速度以提高实验精度14．某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置如图甲所示，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放。（1）若遮光条的宽度d=4.7mm，实验时将小车从位置A由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt，则小车经过光电门时的速度为v=（2）测出多组重物的质量m和对应遮