高中物理人教版 (2019)必修 第一册1 实验：探究小车速度随时间变化的规律练习

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1、在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”．这种研究物理问题的科学方法是（ ）
A. 建立理想模型的方法B. 控制变量法
C. 等效替代法D. 类比法
【答案】B
【解析】在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系，故ACD错误，B正确．
故选：B．
2、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置．下列说法中正确的是( )
A. 垫高长木板一端,调节倾角,直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动,以平衡小车运动中受到的摩擦力
B. 在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量
C. 在探究加速度a与拉力F的关系时,为了直观判断二者间的关系, 应作出图象
D. 当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时,可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小
【答案】D
【解析】A.做该实验需要平衡摩擦力，所以在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，让小车做匀速直线运动，托盘和砝码不能挂在小车上，故A错误；B.在B.探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故B错误；
C.小车加速度与质量成反比，所以在探究加速度a与拉力F的关系时，为了直观地判断两者间的关系，应作出a-F图象，故C错误；
D.当托盘和砝码的总质量远小于小车的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小，故D正确。
故选D。
3、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是
B.
C. D.
【答案】B
【解析】在不挂砝码盘和砝码时需要用重力沿斜面向下的分力将打点计时器和木板对小车阻力平衡掉，所以要将长木板无滑轮一侧适当垫高，故B正确，ACD错误。
故选B。
4、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，以下做法正确的是（ ）
平衡摩擦力时,应将重物用细绳通过定滑轮系在小车上
B. 每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
C. 实验时,先放开小车,再接通打点计时器的电源
D. 求小车运动的加速度时,可用天平测出重物和砝码的质量和以及小车质量M,直接用公式求出
【答案】B
【解析】解：A、平衡摩擦力时，不能将装砝码的托盘用细线通过定滑轮系在小车上。故A错误。
B、每次改变小车的质量，不需要重新平衡摩擦力。故B正确。
C、实验时先接通电源，再放开小车。故C错误。
D、探究a与m的关系时，求小车运动的加速度时，通过运动学公式，求解加速度，才能赶到探究两者关系。故D错误。
故选：B。
5、用如图所示装置做“研究加速度a与力F、小车质量M的关系”实验，下列说法正确的是（ ）
进行平衡摩擦力操作时,需挂上砝码盘及砝码
B. 实验时,先释放小车再接通打点计时器的电源
C. 探究a与F关系时,不能改变砝码盘中砝码质量
D. 图象为过坐标原点的倾斜直线,说明a与M成反比
【答案】D
【解析】解：A、在该实验中，我们认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂挂上砝码盘及砝码，故A错误．
B、实验时应先接通电源然后再放开小车，故B错误．
C、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，改变砝码盘中砝码质量，故C错误．
D、要直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决．但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系．在探究加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-图象，a-图象为过坐标原点的倾斜直线，说明a与M成反比，故D正确．
故选：D．
6、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象表示？（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）（ ）
B.
C. D.
【答案】C
【解析】A.图象过原点，恰好平衡摩擦力，木板高度合适，故A错误；
B.在拉力较大时，图象发生弯曲，这是由于小车质量没有远大于砂桶质量造成的，故B错误；
C.a-F图象在a轴上有截距，是由过平衡摩擦力造成的，平衡摩擦力时木板垫的过高，故C正确；
D.图象在F轴上有截距，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，故D错误。
故选C。
7、下列关于“探究加速度与力、质量的关系”实验的说法中，正确的是（ ）
A. 在探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小
B. 在探究加速度与质量的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出图象
C. 在探究加速度与力的关系时,只需测量一次,记录一组数据即可
D. 在探究加速度与力的关系时,作图象应该用折线将所描的点依次连接
【答案】B
【解析】解：A、探究加速度与质量的关系时，应该控制拉力不变，故A错误。
B、在研究两个变量之间的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出直线图象。在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-图象，故B正确；
C、在探究加速度与力的关系时，需测量至少5次，记录五组数据，画出图象，根据图象探究关系。故C错误。
D、探究加速度与力的关系时，作a-F图象应该将点拟合成一条倾斜的直线，不能画成折线。故D错误。
故选：B。
8、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置．下列说法中正确的是（ ）
A. 小车释放时应靠近定滑轮
B. 平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连
C. 电磁打点计时器应使用低于6V的直流电源供电
D. 砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
【答案】D
【解析】A.为了充分利用纸带，小车释放时应靠近打点计时器，故A错误；
B.平衡摩擦力时不将砝码盘与小车相连，故B错误；
C.电磁打点计时器应使用低于6V的交流电源供电，故C错误；
D.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量，这样砝码和砝码盘的重力就是小车受到的合外力，故D正确；故选D。
9、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
【答案】B
【解析】解：当F为零时，加速度a不为零，知平衡摩擦力时斜面倾角过大．
故选：B
根据F等于零时，a不等于零判断图线不过原点的原因．
本题考查验证牛顿第二定律中的几个注意事项，解题的关键是，认为小车所受的合力等于绳子的拉力，前提需平衡摩擦力；知道图线不过原点的原因．
10、如图为“探究a和m，F的关系”的实验装置，小车的质量为m1，小盘（及砝码）的质量为m2，下列说法正确的是（ ）
每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力
B. 实验时应先释放小车后接通电源
C. 本实验应远大于
D. 在用图象探究加速度与质量关系时,应用图象
【答案】D
【解析】解：A、平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有：f=mgsinθ=μmgcsθ，m约掉了，故不需要重新平衡摩擦力。故A错误。
B、实验时应先接通电源后释放小车，故B错误。
C、让小车的质量远远大于小盘（及砝码）的质量，故应该是m2＜＜m1，故C错误；
D、为了减少实验误差，在用图象探究加速度与质量关系时，应用a-图象，故D正确。
故选：D。
11、利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法中正确的是（ ）
A. 保持小车所受拉力不变,只改变小车的质量,就可以探究加速度与力、质量的关系
B. 保持小车质量不变,只改变小车的拉力,就可以探究加速度与力、质量之间的关系
C. 先保持小车所受拉力不变,研究加速度与力的关系；再保持小车质量不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系
D. 先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系
【答案】D
【解析】A.保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与质量的关系，故A错误；
B.保持小车质量不变，只改变小车的拉力，可以探究加速度与力之间的关系，故B错误；
CD.在进行试验时可以先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系，故C错误，D正确。
故选D。
12、在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，下列说法中不正确的是（ ）
A. 平衡摩擦力时,需使纸带上打出点的间距均匀相等
B. 每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
C. 平衡摩擦力时,不应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
D. 平衡摩擦力时,应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
【答案】D
【解析】解：本题考察探究加速度与质量、力的关系的实验中平衡摩擦力的问题，由力学规律认真分析即可。
A、若不挂砝码时，小车能够在木板上做匀速直线运动，而匀速直线运动打出的纸带是均匀的，所以选项A正确；
B、若第一次平衡摩擦力，则有mgsinθ=μmgcsθ，之后若改变小车的质量m，则重力的下滑分力和摩擦力都将同比例变化，则仍然是平衡的，选项B正确；
CD、当然还有一个细节问题就是平衡摩擦力时，当然要装沙的小桶等都取下（它不算在重力的下滑分力之内），所以选项C正确，选项D错误。
本题选不正确的，
故选：D。
13、某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系．用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度a．分别以合力F 和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系．根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致．该同学列举产生这种结果的可能原因如下：
（1）在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；
（2）没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；
（3）测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大；
（4）砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件．
通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（ ）
A. 和B. 和C. 和D. 和
【答案】A
【解析】根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，
1、图线不经过原点，当拉力为零时，加速度不为零，知平衡摩擦力过度，即长木板的末端抬得过高了。故（1）正确
2、曲线上部出现弯曲现象，随着F的增大，即砂和砂桶质量的增大，不在满足砂和砂桶远小于小车的质量，因此曲线上部出现弯曲现象。故（4）正确
故选：A。
探究物体的加速度与所受合力的关系的实验，运用控制变量法探究加速度与力和力的关系．根据牛顿第二定律分析“将砂桶和砂的重力近似看作小车的牵引力”的条件．根据原理分析图线不经过原点和曲线上部出现弯曲现象的原因．