探究加速度与力质量的关系

3-5实验：探究加速度与力、质量的关系一、选择题1．为了更直观地反映物体的加速度a与物体质量m的关系，往往用二者的关系图象表示出来，该关系图象应选()A．a－m图象B．m－a图象C．a－1m图象D.1m－a图象[答案]C[解析]在作用力相同的情况下，质量越大，速度的变化越慢，加速度越小，两者可能成反比，则用a－1m图象更容易判断。2．如果a－1m图象是通过原点的一条直线，则说明()A．物体的加速度a与质量m成正比B．物体的加速度a与质量m成反比C．物体的质量m与加速度a成正比D．物体的质量m与加速度a成反比[答案]B[解析]a－1m图象是通过原点的一条直线，则a与1m成正比，则加速度a与质量m成反比，A项错误，B项正确。物体的质量为定值，故C、D选项错误。3．在利用打点计时器和小车做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，下列说法中正确的是()A．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B．连接砝码盘和小车的细绳应与长木板保持平行C．平衡摩擦力后，长木板的位置不能移动D．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源再释放小车[答案]BCD[解析]本实验先平衡摩擦力而后再把悬挂小盘的细绳系在小车上，所以A选项错误。4．在“验证牛顿第二定律”的实验中，在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M≫m的条件，结果得到的图象应是图中的()[答案]D[解析]在本实验中，小车的加速度a＝FM＝mgM＋m，则绳子的张力F＝MmgM＋m，在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，若横轴为1/(M＋m)，则a－1/(M＋m)图象应是过原点的直线，当满足M≫m时，m可以忽略不计，a≈mgM，a－1/M图象还可以满足图象是过原点的直线；当小车的质量较小，不满足M≫m时，斜率将变小，图象便发生弯曲。故选D。二、非选择题5．(2012·宝鸡质检)某实验探究小组为了探究物体的加速度与所受合外力之间的关系，设计了如图a所示的实验装置。该实验小组成员用钩码的重力作为小车所受的合力，用传感器测小车的加速度，通过改变钩码的数量，多次重复测量，可得小车运动的加速度a和所受合力F的关系图象，他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图象，如图b所示。(1)图b中的图象____________是在轨道右侧抬高的情况下得到的(填“①”或“②”)。当钩码的数量增大到一定程度时，图b中的图象明显偏离直线，造成此误差的主要原因是________。(2)小车和传感器接收器的总质量m＝________kg，小车和轨道间的动摩擦因数μ＝________(g＝10m/s2)。[来源:Zxxk.Com][答案](1)①所挂钩码的总质量太大(2)0.50.2[解析](1)由图象可知，①图象中没有拉力的时候已经有加速度了，因此是在轨道右侧抬高的情况下得到的；钩码的数量增大到一定程度时，图象明显偏离直线，是因为所挂码的总质量太大，钩码的重力不能看做小车所受的合力了。(2)由题图b可知图象斜率为1/m；由图中数据可求得m＝0.5kg，μ＝0.2。6．(2012·南京模拟)某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图(a)所示为实验装置简图。(交流电的频率为50Hz)(1)图(b)所示为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s2。(保留两位有效数字)(2)保持沙和沙桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的1m数据如下表：实验次数12345678小车加速度a/m·s－21.901.721.491.251.000.750.500.30[来源:学*科*网]小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.671m/kg－14.003.453.032.502.001.411.000.60请在如图所示的坐标纸中画出a－1m图象，并由图象求出小车加速度a与质量倒数1m之间的关系式是________。[答案](1)3.2(2)图象见解析a＝12m[解析](1)由逐差法得a＝a＝x3＋x4－x1＋x24T2＝7.72＋7.21－6.70＋6.194×0.042×10－2m/s2≈3.2m/s2。(2)如图所示由图知斜率k＝0.5，即保持拉力F＝0.5N，所以a＝0.5m＝12m。7．(2013·山东潍坊)某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器的控钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a－F图象。(1)图象不过坐标原点的原因是____________________________；(2)本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量________(填“是”或“否”)；(3)由图象求出小车和传感器的总质量为________kg。[答案](1)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(2)否(3)1[解析](1)图象不过坐标原点，即当F≠0时，a＝0，说明摩擦力平衡不足或未平衡摩擦力。(2)本实验中能从传感器上直接准确读出拉力的大小，不需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量。(3)由牛顿第二定律得，F－f＝ma，即a＝Fm－fm，图象的斜率为1m＝0.50.6－0.1kg＝1kg，所以小车和传感器的总质量为1kg。8．(2012·南通一模)某实验小组用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数μ，提供的器材有带定滑轮的长木板，打点计时器，交流电源，木块，纸带，米尺，8个质量均为20g的钩码，细线等。实验操作过程如下：A．长木板置于水平桌面上，带定滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上并与电源连接，纸带穿过打点计时器并与木块相连，细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上；B．使木块靠近打点计时器，接通电源，释放木块，打点计时器在纸带上打下一系列点，记下悬挂钩码的个数n；C．将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作B；D．测出每条纸带对应木块运动的加速度a，实验数据如图乙所示。(1)实验开始时，必须调节滑轮高度，保证________。(2)根据图乙数据，在图丙中作出a－n图象；由图象得到μ＝____________(g＝9.8m/s2)，还可求的物理量是________(只需填写物理量名称)。[答案](1)细线与木板表面平行(2)图象如图0.31(0.29～0.33均对)木块的质量[解析](1)为了保证压力大小等于木块与木块上钩码的总重力，必须使细线与木板表面平行，细线拉力无竖直方向上的分力。(2)用描点法作出图象如图，设木块质量为m，钩码质量为m0，根据牛顿第二定律得nm0g－μ[mg＋(8－n)m0g]＝(mg＋8m0g)a，则a＝nm0g1＋μ8m0＋m－μg，由图象易知μg＝3.0，μ＝0.31，考虑误差，μ的值在0.29～0.33范围内均正确。9．(2012·山东临沂高三质检)在用图示装置做《验证牛顿第二定律》的实验中：(1)甲同学在外力F一定的条件下，探究a－M关系时，所得到的实验结果如下表：外力F＝0.1N次数n1[来源:Zx2345xk.Com]质量M(g)100140180200240加速度a(m/s2)1.000.670.530.480.4质量的倒数1/M(kg－1)107.145.564.17①请你计算完善表中数据，并在给出的坐标纸上画出a－1/M的图象；②由图象可得到的结论是________________。(2)乙同学在探究加速度与外力关系的实验中得到的a－F图象如下图，则该图象中图象不过原点的原因是：__________________，小车的质量为________kg(保留两位有效数字)。[答案](1)①完善数据，图象如图所示次数n12345[来源:学_科_网Z_X_X_K]质量M(g)100140180200240加速度a(m/s2)1.000.670.530.480.4质量的倒数1/M(kg－1)107.145.565.004.17②在外力一定的情况下，物体的加速度与质量成反比(2)木板倾角过大(或平衡摩擦力过大)0.278(0.26～0.29均可)[解析](1)描点法作出a－1/M的图象是过原点的倾斜直线，故说明，物体的加速度与质量成反比；(2)图象中图象不过原点的原因是在拉力为0时，就有加速度，说明重力的分力比摩擦力大，根据图象的斜率表示质量的倒数可得小车质量的大小。更多试题下载：（在文字上按住ctrl即可查看试题）高考模拟题：高考各科模拟试题【下载】历年高考试题：历年高考各科试题【下载】高中试卷频道：高中各年级各科试卷【下载】高考资源库：各年级试题及学习资料【下载】