2018-2019学年高中物理必修一(粤教版)练习：第四章 第三节 探究加速度与力、质量的定量关系 Word版含答案
【创新设计】高一物理粤教版必修1 课时作业：第四章 第二节-第三节影响加速度的因素 探究加速度与力、质量
第二节 影响加速度的因素第三节 探究加速度与力、质量的定量关系1．物体运动状态变化的快慢，也就是物体________的大小，与物体的________有关，还与物体________________有关．物体的质量一定时，受力越大，其加速度就________；物体的受力一定时，质量越小，加速度就________．2．探究加速度与力的定量关系时，应保持物体________不变，测量物体在________________的加速度；探究加速度与质量的关系时，应保持物体________不变，测量不同质量的物体在____________的加速度，这种研究问题的方法叫____________法．3．测量物体的加速度可以用刻度尺测量______，并用秒表测量________，由公式____________算出．也可以在运动物体上安装一条通过打点计时器的纸带，根据________________来测量加速度．4．在该探究实验中，我们猜想物体的加速度与它所受的力成________，与质量成________，然后根据实验数据作出______图象和______图象，都应是过原点的直线．5．在该实验中，为使滑块所受的拉力近似等于砝码所受重力，实验中应使物体的加速度不易________．因此实验中要求满足条件：砝码的质量M 应远小于滑块的质量m.6．若用气垫导轨探究加速度与力、质量的关系，设挡光片的宽度为d ，挡光片经过两光电门的时间分别为Δt 1，和Δt 2，则滑块通过光电门1和光电门2的速度分别为__________和________，若两光电门的间距为s ，则滑块的加速度可以表示为：____________________.7．如果a －F 的图象是通过坐标原点的一条直线，说明物体的加速度a 与施加在物体上的力是________关系；如果a －1m的图象是通过坐标原点的一条直线，说明物体的加速度a 与物体的质量是________关系．【概念规律练】知识点一 实验的操作1．(双选)在采用如图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系时，有以下说法，其中正确的是( )图1A ．为了探究a 与F 的关系，应保持滑块的质量不变，改变砝码的数量来改变力F 的大小．B ．A 步骤中，应使砝码的重力与滑块的重力大致相等较为合适．C ．若滑块通过光电门的时间分别为Δt 1和Δt 2，则滑块经过光电门1和2时的速度可分别表示为d Δt 1和d Δt 2. D ．分析a 与质量m 的关系时，可以只做a －m 图象，不必做a －1m图象．知识点二 加速度与力、质量的关系2．某同学在实验中保持拉力不变，得到了物体加速度随质量变化的一组数据，如下表所示请你在图2图2 【方法技巧练】一、用图象法分析物理量之间的关系3．某同学在探究牛顿第二定律的实验中，在物体所受合外力不变时，改变物体的质量，得A ．甲同学认为：由表中数据直观地看出物体的质量越大，加速度越小，物体的加速度随质量的增大而减小，但不是反比关系．B ．乙同学认为：由表中数据可以得到物体的加速度随质量的增大而线性减小．C ．丙同学认为，做出a －m 图象，由图象可以看出a －m 关系图象好像是双曲线，因此a 与m 成反比．D ．丁同学认为，a －m 图象不能直观地确定a 与m 的关系，应进一步做a －1m图象才能准确确定a 与m 的关系．二、实验数据的处理技巧4.图3如图3所示，在探究加速度和力、质量关系的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F 1、F 2，车中所放砝码的质量分别为m 1、m 2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为s 1、s 2，则在实验误差允许的范围内，有( )A ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，s 1＝2s 2B ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，s 2＝2s 1C．当F1＝F2、m1＝2m2时，s1＝2s2D．当F1＝F2、m1＝2m2时，s2＝2s15．用斜面、小车、小盘、砝码等器材做“探究加速度与力、质量的关系”实验，图4是实验中一条打完点的纸带，相邻计数点的时间间隔为T，且间距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出．图4图5(1)请写出三个不同的计算加速度的表达式．(2)如图5(a)所示，为甲同学根据测量数据画出的a－F图线，表明实验的问题是____________．(3)乙、丙两同学用同一装置实验，画出了各自得到的a－F图线如图(b)所示，说明两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？并比较其大小．1．在本实验中，若用斜面、小车做实验，下列说法中正确的是()A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但小盘内不能装重物B．实验中无需始终保持小车和砝码的质量远远大于盘和重物的质量C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力2．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中不正确的是()A．为了减小实验误差，悬挂物的质量应远小于小车和砝码的总质量B．为减小小车、纸带受到摩擦力对实验的影响，需把小车运动平面起始端略垫高C．实验结果采用描点法画图象，是为了减小误差D．实验结果采用a－1m坐标作图，是为了根据图象直观地作出判断3．在探究牛顿第二定律的实验中，我们利用了“控制变量法”．当保持外力不变的情况下，由实验得出a－1m图象是通过原点的一条直线，这说明()A．物体的加速度大小与质量成正比B．物体的加速度大小与质量成反比C．物体的质量与加速度大小成正比D．物体的质量与加速度大小成反比题号 1 2 3答案4.若采用如图，应按一定的步骤进行实验，下列给出供选择的操作步骤：图6A．保持小盘和重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次B．保持小车质量不变，改变小盘中重物的质量，测出加速度，重复几次C．用天平测出小车和砂子的质量D．在长木板没有定滑轮的一端垫上厚度合适的垫木，平衡摩擦力E．根据测出的数据，分别画出加速度和力的关系图线及加速度和质量的倒数关系图线F．用停表测出小车运动的时间G．将放有重物的小盘用细线通过定滑轮系到小车上，接通电源，释放小车，在纸带上打出一系列的点以上步骤中，不必要的步骤是__________，正确步骤的合理顺序是________________．(填写代表字母)5．某实验小组利用如图7所示的实验装置来探究当合力一定时，物体运动的加速度a与其质量m之间的关系．图7由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离s＝23 cm，用游标卡尺测得遮光条的宽度d ＝0.52 cm.该实验小组在做实验时，将滑块从图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间为0.026 s，遮光条通过光电门2的时间为0.010 s，则滑块经过光电门1时的瞬时速度v1＝________，滑块经过光电门2时的瞬时速度v2＝________，则滑块的加速度a＝________.6．某次实验测得如下数据：当m一定时a与F的关系如表一所示；当F一定时，a和1m的关系如表二所示．F/N 1.00 2.00 3.00 4.00a/(m·s－2) 1.90 3.95 5.85 7.621m/kg－10.52 0.67 0.80 1.00a/(m·s－2) 1.51 2.10 2.49 3.10 (1)在图8和图9图8图9 (2)在研究a 与m 的关系时，作了a －1m 的图线，而没作a －m 的图线，那么作a －1m的图线有何优点？\第二节 影响加速度的因素第三节 探究加速度与力、质量的定量关系课前预习练1．加速度 质量 受力的大小 越大 越大2．质量 不同外力作用下 受力 该力作用下 控制变量3．位移 时间 a ＝2s t 2 纸带打出的点 4．正比 反比 a －F a －1m5．过大6.d Δt 1 d Δt 2 (d Δt 2)2－(d Δt 1)22s7．正比 反比解析 如果a －F 的图象是通过坐标原点的一条直线，说明物体的加速度a 与施加在物体上的力是正比关系；如果a －1m的图象是通过坐标原点的一条直线，说明物体的加速度a 与物体的质量是反比关系．课堂探究练1．AC [在实验中，通过悬挂砝码对滑块施加力的作用，改变砝码的个数，可以改变力的大小，故A 正确．由于滑块受到的拉力并不等于砝码的重力，且加速度越大，它们的差别越大，因此实验中要求滑块运动的加速度不易太大，因此要求砝码的质量应远小于滑块的质量，B 错误．滑块在通过光电门时，时间较短，可以看成短时间的匀速运动，因此可以用平均速度表示滑块通过光电门的瞬时速度，C 正确．处理数据时若做a －m 图象，其关系图线为曲线，不易找到a 和m 的关系，若做a －1m 图象，当a 与m 成反比时，a －1m图象为过原点的倾斜直线．实验中可以通过做a －m 图象和a －1m图象来确定a 和m 的关系，D 错误．] 2．见解析解析 “a 与m 成反比”实际上就是“a 与1m 成正比”，以a 为纵坐标，以1m为横坐标建立坐标系，选取适当的标度，描出坐标点，连线得到图象如下图所示．3．D [由表中数据可以看出：随质量的增大，加速度逐渐减小，要想确定a 与m 的关系，应做a －1m图象，若图象是过原点的倾斜直线，则说明a 与m 成反比．答案D 正确．] 4．A5．(1)a ＝s 2－s 1T 2 a ＝s 4－s 13T 2a ＝(s 4＋s 5＋s 6)－(s 1＋s 2＋s 3)9T 2(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(3)两小车及车上的砝码的质量不同，且m 乙<m 丙．方法总结 实验的数据处理一般有两种方法，即计算法和图象法．(1)计算法处理该实验时，在测得加速度或得到加速度之比后，可以将之与所受力之比进行比较，或与物体质量之比进行比较，应满足a 1a 2＝F 1F 2或a 1a 2＝m 2m 1. (2)图象法处理该实验时，将测得的F 为横坐标，加速度a 为纵坐标，描点作a －F 图象，看图象性质及特点可得结论；以1m 为横坐标，加速度a 为纵坐标描绘a －1m图象(也可描绘a －m 图象，但规律不易看出)，研究图象性质及特点可得结论．课后巩固练1．D 2.C 3.B4．F DCGBAE解析 打点计时器本身是计时仪器，小车运动时间可由纸带上的点数来确定，故不用停表计时；在本实验中应首先平衡摩擦力才可去做实验．5．0.2 m /s 0.52 m/s 0.50 m/s 26．(1)作出的两个图线如下图所示(2)a－m的图线是曲线，难以找出规律；a－1m的图线是直线，容易找出规律．。
2019年秋高一物理粤教版必修1练习：第四章第三节探究加速度与力、质量的定量关系 Word版含解析
第四章力与运动第三节探究加速度与力、质量的定量关系A级 抓基础1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是( )A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a与合外力F、物体质量m的关系，故D项正确．答案：D2．在本实验中，下列做法和理由正确的是( )A．实验中用的电源是低压直流电源B．可将装有沙子的小桶用钩码代替，这样做会使实验更加准确C ．实验结果不用a-m 图象，而用a-图象，是为了方便根据图1m 象直观地作出判断D ．小车运动的加速度可用天平测出小桶和沙的质量m 以及小车的质量M 后，直接用a ＝求出mg M 答案：C3．在“验证牛顿运动定律”的实验中，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下图中的( )解析：在本实验中绳中的张力F ＝，则小车的加速度a ＝MmgM ＋m ＝，在研究加速度跟小车质量M 的关系时，保持m 不变，F M mgM ＋m 若横轴为，则a 图象应是过原点的直线，当满足M ≫m1M ＋m 1M ＋m 时，m 可以忽略不计，a ≈，a-图象还可以满足图象是过原点的mg M 1M 直线；当小车的质量较小、不满足M ≫m 时，图象便发生向下弯曲．故选D.答案：D4．(多选)甲、乙两同学用同一装置做实验，根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是( )A．在图A中甲同学的原因是没有平衡摩擦力，乙同学是平衡摩擦力过度B．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远大于沙和沙桶的质量C．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远小于沙和沙桶的质量D．图C中甲乙斜率不同的原因是小车上放的砝码质量不同答案：BD5．(多选)某实验小组利用如图所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h.关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是( )A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小解析：设气垫导轨长为x ，则滑块的合力F 合＝Mg ，为了保持h x 滑块所受的合力不变，所以M 和h 不能同时增大或减小．答案：BC6．(多选)如图所示，在探究加速度和力、质量的定量关系的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F 1、F 2，车中所放砝码的质量分别为m 1、m 2，打开夹子后经过相同时间两车的位移分别为x 1、x 2，则在实验误差允许的范围内，有( )A ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 1＝2x 2B ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，x 2＝2x 1C ．当F 1＝F 2、m 1＝2m 2时，x 1＝2x 2D ．当F 1＝F 2、m 1＝2m 2时，x 2＝2x 1答案：ADB 级 提能力7．如图所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门B ，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出绳子上的拉力大小．传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d ＝2.25 mm.(2)实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ＝1.0×10－2s ，则滑块经过光电门B 时的瞬时速度为________m/s.(3)若某同学用该实验装置探究加速度与力的关系，①要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是________(文字说明并用相应的字母表示)．②下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)．A ．滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B ．应使A 位置与光电门间的距离适当大些C ．应将气垫导轨调节水平D ．应使细线与气垫导轨平行解析：(2)实验时，将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间t ，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．即v ＝＝ m/s ＝0.225 m/s.d t 2.25×0.0010.01(3)①根据运动学公式a ＝得，若要得到滑块的加速度，还需v 22L 要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L .②拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量的大小关系无关，故A 错误；应使A 位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B 正确；应将气垫导轨调节水平，使拉力等于合力，故C 正确；要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故D 正确．答案：(2)0.225 (2)①遮光条到光电门的距离L ②A8．在“探究加速度与力、质量的定量关系”的实验中，利用如图所示的装置．(1)本实验采用的实验方法是________．A ．控制变量法B ．假设法C ．理想实验法(2)下列说法中正确的是________．A ．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小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1m D ．当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，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(3)某同学测得小车的加速度a 和拉力F 的数据如下表所示(小车质量保持不变).F /N0.200.300.400.500.60a /(m ·s －2)0.100.200.280.400.52①根据表中的数据在图所示坐标系上作出a-F 图象．②图线不过原点的原因可能是___________________________．解析：(1)实验采用了控制变量法，即先保证小车质量不变，探究加速度与合力的关系，再保证小车受到的合力不变，探究加速度与质量的关系．A 对．(2)探究a 与m 的关系时，保持F 不变，改变m 大小；探究a与F 的关系时，保持m 不变，改变F 的大小，故A 、B 错． a-关1m 系图象为过原点的直线，作出这个图象更容易证明a 与m 成反比，C 对．只有当小车的质量远大于托盘与砝码的总质量时，托盘与砝码的总重力才约等于小车受到的合力，D对．(3)①作出的a-F 图象如图所示．②由a-F 图象可知，当力F ＜0.10 N 时，小车没有动，说明此时没有平衡摩擦力或小车所受的摩擦力没有完全平衡掉答案：见解析9．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A ．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上C ．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D ．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小车和小车上砝码的总质量．(3)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．打点计时器打点的时间间隔为0.02 s ．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a ＝________ m/s 2(结果保留两位有效数字)．解析：(3)两计数点之间的时间间隔：T ＝0.02 s ×5＝0.10 s ，由Δs ＝aT 2得a 1＝ m/s 2＝0.16 m/s 2，（3.68－3.52）×10－20.102a 2＝m/s 2＝0.15 m/s 2，（3.83－3.68）×10－20.102a ＝＝0.155 m/s 2，取两位有效数字为：a 1＋a 22a ＝0.16 m/s 2.答案：(1)AD (2)远小于 (3)0.1610．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．(1)在实验中必须将长木板右端垫高，目的是________；当不挂钩码时小车能匀速运动，表明长木板右端高度已调好．(2)为了减小误差，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400 g ，实验中每次所用的钩码总质量范围应选________组比较合理(填选项前的字母即可)．A ．10 g ～40 gB ．200 g ～400 gC ．1 000 g ～2 000 g(3)实验中打点计时器所使用的是________(选填“交流”或“直流”)电源．答案：(1)平衡摩擦力 (2)A (3)交流。
粤教版物理必修一第四章 力与运动练习题及答案解析第4单元-第2、3节
(对应学生用书第121页)1．(双选)放在光滑水平面上的物体，在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态．若其中一个力逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原值，则该物体的运动情况是()A．速度先增大，后减小B．速度一直增大，直到某个定值C．加速度先增大，后减小到零D．加速度一直增大到某个定值【解析】当其中一个力逐渐减小时，合力逐渐增大，产生的加速度逐渐增大，速度由零逐渐增大，当此力再逐渐恢复原值的过程中，合外力逐渐减小，产生的加速度逐渐减小．但由于加速度方向与速度方向一致，所以速度一直增大，当合外力再减为零时，速度达到最大值．【答案】BC2．物体放在足够长的光滑木板一端，在将木板一端抬起的过程中，物体的加速度将()A．不变B．增大C．减小D．先变大后不变【解析】物体受重力和支持力的作用，合力沿木板平面向下，在将木板抬起的过程中，物体质量不变，合外力逐渐增大，加速度逐渐增大．当木板竖直后，合外力不变，质量不变，加速度不变，因此，加速度先变大后不变．【答案】 D3．(双选)如图4－2－11所示是根据探究加速度与力的关系的实验数据描绘的a－F图象，下列说法正确的是()图4－2－11 A．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同C ．直线1所对应的小车和砝码的质量最大D ．直线3所对应的小车和砝码的质量最大【解析】 由图象知F 相同时，对应的加速度大小a 1＞a 2＞a 3，根据F 相同时，加速度与质量成正比，所以m 1＜m 2＜m 3，故选BD.【答案】 BD4．某学生在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，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 关系可用下图中哪一图线表示(a 是小车加速度，F 是细绳作用于小车的拉力)( )【解析】 当木板垫得倾角偏大时，mg sin θ＞μmg cos θ，这样，即使不悬挂砝码和小盘，小车也会产生加速度．故选C.【答案】 C5．如图4－2－12所示，在“探究加速度与力、质量的关系”的演示实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F 1、F 2，车上所放砝码的质量分别为m 1、m 2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为s 1、s 2，则在实验误差允许的范围内，有( ) 图4－2－12A ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，s 1＝2s 2B ．当m 1＝m 2、F 1＝2F 2时，s 2＝2s 1C ．当m 1＝2m 2、F 1＝2F 2时，s 1＝2s 2D ．当m 1＝2m 2、F 1＝2F 2时，s 2＝2s 1【解析】 题中m 1和m 2是车中砝码的质量，决不能认为是小车的质量．本题中只说明了两小车是相同的，并未告诉小车的质量是多少．当m 1＝m 2时，两车加砝码后质量仍相等，若F 1＝2F 2，则a 1＝2a 2，由s ＝12at 2，得s 1＝2s 2，A 正确．若m 1＝2m 2时，无法确定两车加砝码后的质量关系，两小车的加速度关系也就不清楚．故无法判定两车的位移关系．【答案】 A6．甲、乙两个实验小车，在同样的合外力作用下，甲车产生的加速度是1.5 m/s 2，乙车产生的加速度是4.5 m/s 2，甲车的质量m 甲和乙车的质量m 乙之比为( )A ．1∶3B ．3∶1C ．1∶1D ．无法确定【解析】 在同样的合外力作用下物体的加速度与它的质量成反比.m 甲m 乙＝a 乙a 甲＝4.51.5＝3，故B 项正确．【答案】 B7．(双选)如图4－2－13所示，A 、B 两条直线是在A 、B 两地分别用竖直向上的力F 拉质量分别为m A 和m B 的两个物体得出的加速度a 与力F 之间的关系图线，分析图线可知( ) 图4－2－13A ．比较两地的重力加速度，有g A ＞g BB ．比较两物体的质量，有m A ＜m BC ．比较两地的重力加速度，有g A ＝g BD ．比较两物体的质量，有m A ＞m B【解析】 A 和B 的图象与纵坐标相交于同一点，说明两物体在不受F 只受重力的作用下，它们的加速度相同，即两地的重力加速度相同，C 正确；由A 和B 的图象和横坐标相交于不同点，说明两物体在平衡状态时F 的大小不同，A 物体受到的力F 小，表明A 受的重力小，即A 的质量小于B 的质量，B 正确．【答案】 BC8．如图4－2－14所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度与力的关系”的实验装置．图4－2－14(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持______不变，用钩码所受的重力作为________．用DIS测小车的加速度．(2)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可画出a－F关系图线(如图4－2－15所示)图4－2－15①分析此图线的OA段可得出的实验结论是____________________________________________________________________.②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是()A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大【解析】(1)先保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力，用DIS测加速度(2)①OA段为直线，说明在质量不变的条件下，加速度与外力成正比．②对此系统而言，当小车质量不远大于钩码总质量时，a与F不成正比，即仅C正确．【答案】(1)小车总质量小车所受合外力(2)①在质量不变时，加速度与外力成正比②C9．下表是探究牛顿第二定律实验所得到的数据.质量m/kg受力F/N加速度a/(m·s－2)10.50.2520.503 1.004 1.05 1.5若利用前三组数据探究加速度与受力的关系，则2、3组数据中物体的质量分别为________、________；若利用后三组数据探究加速度与物体质量的关系，则4、5组数据中物体所受的力分别为________、________．【解析】探究加速度与受力的关系，应保持质量不变，因此2、3组质量应与第1组质量相同；探究加速度与物体质量的关系时，应保持物体的受力不变，即4、5组受力应与第3组受力相同．【答案】0.5 kg0.5 kg 1.00 N 1.00 N10．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，我们得到了如图4－2－16所示的两个实验图象甲、乙，描述加速度与力的关系的图象是______，另一图象描述的是________的关系．甲乙图4－2－16【解析】在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，利用控制变量法探究得出：在力F一定时，a与m成反比；在质量m一定时，a与F成正比．由图可知甲是正比例函数图象，乙是反比例函数图象，所以甲是a－F图象，乙是a－m图象．【答案】甲加速度和质量11．(2012·广东汕头高一期末)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中(1)打出的一条纸带如图4－2－17(a)所示，相邻计数点间的距离x1＝1.17 cm、x2＝1.87 cm、x3＝2.48 cm、x4＝3.14 cm、x5＝3.80 cm、x6＝4.44 cm.则可计算出小车的加速度a＝________ m/s2.(结果保留三位有效数字．)(a) (b)(c)图4－2－17(2)某同学在保持小车质量不变的前提下，根据测量的数据得出小车的a－F 关系图象如图4－2－17(b)所示，造成这一结果的原因可能是__________________________________________________________________．(3)甲和乙两位学生各自独立完成实验，利用实验测量的数据在同一个图象中得出a－F的关系分别如图4－2－17(c)中甲、乙所示，这一结果表明两位同学做实验时的哪个物理量不同？并比较其大小关系．_____________________________________________________________.【解析】(1)由匀变速直线运动相邻相等时间内的位移之差为常数，即Δx ＝at2可求．a＝（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）9T2＝（4.44＋3.80＋3.14－1.17－1.87－2.48）×10－29×0.01m/s2＝0.651 m/s2.(2)由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够，当沙桶的重力比较小时，小车不动，因此有一定拉力时，加速度仍为零．(3)由图象可知，当力相同时a甲＞a乙，说明甲的质量小于乙的质量．【答案】(1)0.651(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(3)两小车及车上的砝码的质量不同，且m甲＜m乙12．(2012·北京昌平区高一期末)在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中．某小组设计了如图4－2－18所示的实验装置．图中上、下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过定滑轮并挂上砝码盘，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使小车同时开始运动，然后同时停止．图4－2－18(1)在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使____________．(2)在实验时，为减小系统误差，应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量(选填“远大于”“远小于”或“等于”)．(3)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度的大小，能这样比较，是因为____________________________________________________________．【解析】为了实验结果更为准确，减小实验误差，在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使细线水平；此时小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量，目的是让砝码盘和砝码的总重力大小等于小车所受的拉力大小；在两车的运动时间相等的情况下，据x＝12at2知，x越大，a越大．【答案】(1)小车与滑轮之间的细线水平(或与轨道平行) (2)远小于(3)两车从静止开始做匀加速直线运动，且两车的运动时间相等，据x＝12at2知，x与a成正比【备课资源】(教师用书独具)在体育竞技比赛中，标枪和铅球的世界纪录为什么不同？标枪和铅球的世界纪录是指标枪或铅球的最大位移，可利用控制变量法，综合考虑物体的质量，运动员的体力及技巧等多方面的因素．体育比赛中标枪和铅球一个很重要的区别在于标枪的质量要比铅球的质量小得多．如果一个运动员在将标枪或铅球投掷出去的过程中对标枪或铅球的推力是一样的．那么，标枪的加速度比铅球的加速度要大得多．所以，在运动员将标枪或铅球掷出去时，标枪的速度要比铅球的速度大，而且标枪飞行的最大高度比铅球飞行的最大高度要高，使得标枪的飞行时间大于铅球的飞行时间．因而，在比赛中标枪的飞行距离比铅球的飞行距离要大．所以，标枪和铅球的世界纪录是不同的．。
(最新)粤教版必修1同步练习 第四章 牛顿运动定律(含答案)
第四章力与运动第一节伽利略的理相实验与牛顿第一定律A级抓基础1．在研究力和运动的关系时，伽利略巧妙地设想了两个对接斜面的实验，假想让一个小球在斜面上滚动．伽利略运用了( )A．理想实验方法B．控制变量方法C．等效替代方法D．建立模型方法2．(多选)下列说法正确的是( )A．伽利略的斜面实验是牛顿第一定律的实验基础B．牛顿第一定律反映了物体的加速度与受到的外力以及物体质量之间的关系C．在水平面上滑动的木块最终停下来是因为没有外力维持它运动D．在水平面上滑动的木块最终停下来是滑动摩擦力作用的结果3． (多选)一个物体保持静止或匀速运动状态不变，这是因为( )A．物体一定没有受到任何力B．物体一定受到两个平衡力作用C．物体所受合力一定为零D．物体可能受到两个平衡力作用4．关于惯性，有以下几种说法，其中说法正确的一组是( )①高速行驶的公共汽车紧急刹车时，乘客都要向前倾倒，说明乘客都具有惯性②短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大惯性越大③把手中的球由静止释放后，球能竖直加速下落，说明力是改变物体惯性的原因④抛出去的标枪、手榴弹……是靠惯性向远处运动的A．①④B．②③C．①③D．②④5．竖直向上抛出一物体，在物体上升的过程中，正确的是( )A．物体做减速运动，惯性减小B．物体做减速运动，惯性增大C．物体做减速运动是因为受到重力的作用D．物体必然受到向上的力的作用6．(多选)在南京举行的女子冰壶赛上，中国女队以9∶7战胜瑞典女队获得冠军．关于冰壶的运动情况下列说法正确的是( )A．只要冰壶的运动状态发生变化，必然受到外力的作用B．冰壶之所以能停下来，是因为没有外力来维持它的运动状态C．冰壶惯性的大小与其运动速度大小无关D．冰壶不受外力作用时，其运动速度不断减小B级提能力7．关于力和运动的关系，下列说法中正确的是( )A．物体的速度不断增大，表示物体必受外力的作用B．物体向着某个方向运动，则在这个方向上必受力的作用C．物体的速度大小不变，则其所受的合外力必为零D．物体处于平衡状态，则该物体必不受外力作用8.如图所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在上表面放一个光滑小球m.劈形物体由静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )A．沿斜面向下的直线B．竖直向下的直线C．无规则的曲线D．抛物线9．有一仪器中电路如图所示，其中M是质量较大的一个钨块，将仪器固定在一辆汽车上，试分析在汽车启动和刹车时，分别是哪个灯亮？简要说出其原理．第二节影响加速度的因素A级抓基础1．水平路面上以恒定牵引力加速行驶的货车，突然从车上掉下一包货物，而司机没有发现，则汽车的加速度会如何变化( )A．不变B．变大C．变小D．不确定2．甲、乙两辆实验小车受相同的外力作用时，甲的加速度为1.5 m/s2，乙的加速度为4.5 m/s2，则甲车质量是乙车质量的( )A．3倍B．2倍C．1倍 D.1 33.如图所示，一小球从空中自由落下，当它刚与正下方的弹簧接触时，它将( )A．立即被反弹上来B．立即开始做减速运动C．立即停止运动D．继续做加速运动4．探究决定加速度大小因素的实验方法是( )A．控制变量法B．假设法C．理想推理法D．比较法5．下列说法中正确的是( )A．不受力的物体不可能运动，故力是物体运动的原因B．受力大的物体速度大，故力是决定物体速度大小的原因C．力是保持物体运动的原因，如果物体不受力作用，它只能保持静止状态不能保持运动状态D．力是使物体运动状态发生改变产生加速度的原因6．(多选)关于物体运动的速度的方向、加速度的方向和所受合外力的方向，下列说法中正确的是( )A．物体速度是由合外力产生的，所以方向总和合外力方向相同B．加速度的方向跟合外力方向相同，与速度的方向可能相同，也可能不同C．速度跟加速度总是同方向，跟合外力方向可能相同，也可能不同D．不论什么情况，加速度的方向跟合外力方向一定相同B级提能力7．(多选)关于“通过小车实验得出：加速度跟物体所受合外力成正比，跟物体质量成反比”．下列说法中符合实际的是( )A．同时改变小车的质量m和受到的外力F，得到a、F、m三者的关系B．保持小车的质量m不变，只改变小车的拉力F，得到a、F二者的关系C．保持小车受力F不变，只改变小车的质量m，得到a、F、m三者的关系D．先不改变小车的质量，研究加速度和力的关系；再不改变力，研究加速度和质量的关系，最后得到a、F、m三者的关系8．在光滑水平面上，某物体在恒力F的作用下做匀加速直线运动，当速度达到v0后，将作用力F逐渐减小到零，在此过程中物体的运动速度将( )A．由v0逐渐减小到零B．由v0逐渐增大到最大值C．由v0先逐渐减小到零再逐渐增大到最大值D．由v0先逐渐增大再逐渐减小到零9．在“探究加速度与外力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置：(1)本实验应用的实验方法是( )A．控制变量法B．假设法C．理想实验法D．归纳法(2)在“探究加速度与外力、质量的关系”的实验中，操作正确的是( )A．平衡摩擦力时，应将重物用细线通过定滑轮系在小车上B．平衡摩擦力时，应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器C．每次改变拉力的大小，需要重新平衡摩擦力D．实验时，应先放开小车，后接通电源10．假设一辆洒水车在恒定的牵引力作用下沿水平马路运动，所受阻力与车重成正比．如果没有洒水时，车子匀速行驶，那么开始洒水后，它将做什么运动？第三节探究加速度与力、质量的定量关系A级抓基础1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是( )A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系2．如图所示是某同学“探究加速度与力、质量的定量关系”实验时安装完毕后，准备释放小车时的装置示意图．另一同学指出了图中的几处错误，其中不正确的是( )A．实验前没有平衡摩擦力B．拉小车的细线应与长木板平行C．实验中所用电源应为交流电源D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距右端较远些3．某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得偏低，使得倾角偏小，他所得的aF关系图象可以用下图所示的哪一个来表示( )4．在“探究加速度与物体质量的定性关系”实验中，在增大物体质量的同时，要保证物体所受的合外力不变，下列措施可行的是( )A．增大斜面的倾角B．减小斜面的倾角C．保持斜面倾角不变D．以上措施都不能实现5．在探究加速度与力和物体质量的关系实验中，下列操作正确的是( )A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但小盘内不能装砝码B．实验中无须始终保持小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力6．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中不正确的是( )A．“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合外力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力D．“平衡摩擦力”是否成功，可轻轻推动小车，由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否相等而确定7．(多选)在用实验探究加速度和力的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，正确的是( )A．实验的基本思想是保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B．实验的基本思想是保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系C．在处理实验数据时，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比B级提能力8．用如图所示的装置探究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系．某位同学设计的实验步骤如下：A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量B．按图安装好实验器材C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量E ．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M 值，重复上述实验F ．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G ．作aM 关系图象，并由图象确定aM 关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________________，该步骤应排在步骤________之后．(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把___________________改为_________________________________．(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________________，应把________改为________．6 V 电压的交流学生电源 (3)G aM a 1M9．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A ．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上C ．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D ．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小车和小车上砝码的总质量．(3)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．打点计时器打点的时间间隔为0.02 s ．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a ＝________ m/s 2(结果保留两位有效数字)．10．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．(1)在实验中必须将长木板右端垫高，目的是________；当不挂钩码时小车能匀速运动，表明长木板右端高度已调好．(2)为了减小误差，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400 g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选________组比较合理(填选项前的字母即可)．A．10 g～40 gB．200 g～400 gC．1 000 g～2 000 g(3)实验中打点计时器所使用的是________(选填“交流”或“直流”)电源．第四节牛顿第二定律A级抓基础1．由牛顿第二定律可知，无论多么小的力都可以使物体产生加速度，但是较小的力去推地面上很重的物体时，物体仍然静止，这是因为( )A．推力比摩擦力小B．物体有加速度，但太小，不易被察觉C．物体所受推力比物体的重力小D．物体所受的合外力仍为零2．在光滑的水平桌面上，有一个静止的物体，给物体施以水平作用力，在力作用到物体上的瞬间，则( )A．物体同时具有加速度和速度B．物体立即获得加速度，速度仍为零C．物体立即获得速度，加速度仍为零D．物体的速度和加速度均为零3．在光滑的水平面上做匀加速直线运动的物体，当它所受的合力逐渐减小而方向不变时，则物体的( )A．加速度越来越大，速度越来越大B．加速度越来越小，速度越来越小C．加速度越来越大，速度越来越小D．加速度越来越小，速度越来越大4．如图所示，重为10 N的物体以速度v在粗糙的水平面上向左运动，物体与桌面间的动摩擦因数为0.1.现在给物体施加水平向右的拉力F，其大小为20 N，则物体受到的摩擦力和加速度大小为(g取10 m/s2)( )A．1 N，20 m/s2B．0，21 m/s2C．1 N，21 m/s2D．1 N，19 m/s25．(多选)如下图所示，小车运动时，看到摆球悬线与竖直方向成θ角，并与小车保持相对静止，则下列说法中正确的是( )A．小车可能向右加速运动，加速度为g sin θB．小车可能向右减速运动，加速度为g tan θC．小车可能向左加速运动，加速度为g tan θD．小车可能向左减速运动，加速度为g tan θ6．(多选)如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上，一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落，在小球下落的这一过程中下列说法正确的是( )A．小球刚接触弹簧的瞬间速度最大B．小球刚接触弹簧时加速度变为竖直向上C．小球刚接触弹簧起到到达最低点，小球的速度先增大后减小D．小球刚接触弹簧起到到达最低点，小球的加速度先减小后增大B级提能力7．一物体在几个力的作用下处于平衡状态，若使其中一个向东的力逐渐减小，直至为零，则在此过程中物体的加速度( )A．方向一定向东，且逐渐增大B．方向一定向西，且逐渐增大C．方向一定向西，且逐渐减小D．方向一定向东，且逐渐减小8．某质量为1 000 kg的汽车在平直路面上试车，当达到72 km/h的速度时关闭发动机，经过20 s停下来，汽车受到的阻力是多大？重新起步加速时牵引力为2 000 N，产生的加速度应为多大？(假定试车过程中汽车受到的阻力不变)9．如图所示，一木块沿倾角θ＝37°的光滑斜面自由下滑，斜面静止不动．g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.(1)求木块的加速度大小；(2)若木块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5，求木块加速度的大小．10．如图所示，质量为2 kg的物体在40 N水平推力作用下，从静止开始1 s内沿竖直墙壁下滑3 m．求(取g＝10 m/s2)：(1)物体运动的加速度大小；(2)物体受到的摩擦力大小；(3)物体与墙间的动摩擦因数．第五节牛顿第二定律的应用A级抓基础1．雨滴从空中由静止落下，若雨滴下落时空气对它的阻力随雨滴下落速度的增大而增大，如图所示的图象能正确反映雨滴下落运动情况的是 ()2．用30 N的水平外力F，拉一个静止在光滑水平面上的质量为20 kg的物体，力F作用3 s后消失．则第5 s末物体的速度和加速度分别是( )A．v＝4. 5 m/s，a＝1.5 m/s2B．v＝7.5 m/s，a＝1.5 m/s2C．v＝4.5 m/s，a＝0D．v＝7.5 m/s，a＝03．A、B两物体以相同的初速度滑上同一粗糙水平面，若两物体的质量为m A>m B，两物体与粗糙水平面间的动摩擦因数相同，则两物体能滑行的最大距离s A与s B相比为( ) A．s A＝s B B．s A>s BC．s A<s B D．不能确定4．如图，光滑斜面固定于水平地面，滑块A、B叠放后一起由静止开始下滑，在斜面上运动时，A的受力示意图为( C)5.(多选)如图所示，车厢中的弹簧处在拉伸状态，车厢地板上的木块和车厢都处在静止状态．现使车厢向右加速运动，木块仍相对地板静止，此时地板对木块的摩擦力将( )A．一定增大B．一定减小C．可能增大D．可能减小6．竖直上抛物体受到的空气阻力f大小恒定，物体上升到最高点时间为t1，从最高点再落回抛出点所需时间为t2，上升时加速度大小为a1，下降时加速度大小为a2，则 ( ) A．a1>a2，t1<t2B．a1>a2，t1>t2C．a1<a2，t1<t2D．a1<a2，t1>t27.(多选)如图所示，在水平面上行驶的车厢中，车厢底部放有一个质量为m1的木块，车厢顶部悬挂一质量为m2的球，悬绳与竖直方向成θ角，它们相对车厢处于静止状态，由此可以判定( )A．车厢可能正在向左匀加速行驶B．车厢一定正在向右匀加速行驶C．木块对车厢底部的摩擦力大小为m1g tan θD．木块对车厢底部的摩擦力为零B级提能力8．滑冰车是儿童喜欢的冰上娱乐项目之一．如图所示为小明妈妈正与小明在冰上游戏，小明与冰车的总质量是40 kg，冰车与冰面之间的动摩擦因数为0.05，在某次游戏中，假设小明妈妈对冰车施加了40 N的水平推力，使冰车从静止开始运动10 s后，停止施加力的作用，使冰车自由滑行．(假设运动过程中冰车始终沿直线运动，小明始终没有施加力的作用)．求：(1)冰车的最大速率；(2)冰车在整个运动过程中滑行总位移的大小．9．质量为m＝2 kg的物体，放在水平面上，它们之间的动摩擦因数μ＝0.5，现对物体施加F＝20 N的作用力，方向与水平面成θ＝37°(sin 37°＝0.6)角斜向上，如图所示，(g取10 m/s2)求：(1)物体运动的加速度；(2)物体在力F作用下5 s内通过的位移；(3)如果力F的作用经5 s后撤去，则物体在撤去力F后还能滑行的距离．10．如图所示，木楔ABC静置于粗糙水平地面上，在木楔的倾角为30°的斜面上，有一质量m＝1.0 kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s＝1.4 m时，其速度v＝1.4 m/s，在这过程中木楔没有动．g取10 m/s2.求：(1)物块下滑的加速度大小；(2)木楔对物块的摩擦力和支持力．11．如图所示，在倾角θ＝37°足够长的斜面底端有一质量m＝1 kg的物体，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.5.现用大小为F＝22.5 N、方向沿斜面向上的拉力将物体由静止拉动，经时间t0＝0.8 s撤去拉力F，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2，求：(1)t0＝0.8 s时物体速度v的大小；(2)撤去拉力F以后，物体在斜面上运动的时间t.第七节力学单位[A级抓基础]1．测量国际单位制规定的三个力学基本量，分别可用的仪器是下列哪一组( ) A．密度计、弹簧测力计、打点计时器B．米尺、弹簧测力计、秒表C．秒表、天平、量筒D．米尺、天平、秒表2．(多选)关于力学单位制，下列说法正确的是( )A．kg、m/s、N是导出单位B．kg、m、s是基本单位C．在国际单位制中，质量的单位可以是kg，也可以是gD．只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F＝ma3．(多选)下列单位中，是国际单位制中加速度的单位或与其相当的是( )A．cm/s2B．m/s2C．N/kg D．N/m4．磁悬浮列车高速运行时，受到的空气阻力与其速度的二次方成正比，即F f＝kv2，则比例系数k的单位是( )A．kg/m2B．kg/m3C．kg/m D．kg/m45．(多选)下列叙述中正确的是( )A．在力学的国际单位制中，力的单位、质量的单位、位移的单位选定为基本单位B．牛、千克米每二次方秒都属于力的单位C．在厘米、克、秒制中，重力加速度g的值等于98 cm/s2D．在力学计算中，所有涉及物理量的单位都应取国际单位6．关于力的单位“牛顿”的理解，以下说法中正确的是( )A．“牛顿”这个单位是质量为1 kg的物体所受重力为9.8 N 而规定下来的B．“牛顿”这个单位是由牛顿第二定律F＝kma，当k＝1时规定下来的C．使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力为1 ND．物体所受重力19.6 N中的“N”并不是规定的，而是测出来的B 级 提能力7．一个恒力作用在质量为m 1的物体上，产生的加速度为a 1；作用在质量为m 2的物体上，产生的加速度为a 2.若此恒力作用在质量为(m 1＋m 2)的物体上，则产生的加速度为( )A ．a 1a 2 B.a 2a 1C.a 1a 2D.a 1a 2a 1＋a 28．物理公式在确定物理量关系的同时，也确定了物理量间的单位关系．下面给出的关系式中，l 是长度，v 是速度，m 是质量，g 是重力加速度，这些量都用国际单位制中的单位．试判断下列表达式的单位，并指出这些单位所对应的物理量的名称：(1)lg，单位是________，物理量名称是________． (2)v 2r ，单位是________，物理量名称是_ _______．(3)m v 2r，单位是________，物理量名称是________．9．一质量m ＝2 000 g 的木块，放在光滑水平地面上，受到三个大小均为100 N ，互成120°的力的作用，则物体加速度的大小是多少？若把其中一个力反向，物体的加速度大小又是多少？10．汽车满载时总质量为5 t ，从静止开始做匀加速直线运动，经5 s 速度达到36 km/h ，所受阻力为重力的0.02倍，求汽车的牵引力大小(g 取10 m/s 2)．11．质量为10 g 的子弹，以300 m/s 的速度，水平射入一块竖直固定的木板，把木板打穿，子弹穿出时的速度为200 m/s ，板厚10 cm ，求子弹受到木板的平均作用力．参考答案第一节伽利略的理相实验与牛顿第一定律后运动，将绿灯与电源接通，因而绿灯亮；同理分析，汽车刹车时红灯亮．答案：见解析第二节影响加速度的因素前小车受的合外力为零，平衡摩擦力时，应让重力的分力平衡斜面和打点计时器产生的摩擦力，选B.答案：(1)A (2)B10. 解析：因为原先做匀速运动，则合力为零，而后来质量减少，又因为f 与质量成正比，所以f 也不断减小．牵引力F 不变，所以Ff 的值不断增大，所以车子在停止洒水之前做变加速运动，当停止洒水后，做匀加速运动． 答案：见解析第三节 探究加速度与力、质量的定量关系子的重力看作与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在6 V 电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6 V 电压的交流学生电源上．作aM 关系图象得到的是曲线，无法判断是否为双曲线的一支，即a 与M 是否成反比，必须“化曲为直”，改作a 1M关系图象．答案：(1)平衡摩擦力 B (2)D 6 V 电压的蓄电池9. 解析：(3)两计数点之间的时间间隔：T ＝0.02 s ×5＝0.10 s ，由Δs ＝aT 2得a 1＝（3.68－3.52）×10－20.102m/s 2＝0.16 m/s 2， a 2＝（3.83－3.68）×10－20.102m/s 2＝0.15 m/s 2， a ＝a 1＋a 22＝0.155 m/s 2，取两位有效数字为：a ＝0.16 m/s 2.答案：(1)AD (2)远小于 (3)0.16 10. 答案：(1)平衡摩擦力 (2)A (3)交流 第四节 牛顿第二定律为a ＝－1 m/s 2，方向与汽车运动方向相反．物体受到的阻力f ＝ma ＝－1 000 N ．当物体重新启动时牵引力为2 000 N ，所以此时的加速度为a 2＝F ＋f m＝1 m/s 2，方向与车运动的方向相同．答案：见解析9. 解析：(1)分析木块的受力情况如图甲所示，木块受重力mg 、支持力F N 两个力作用，合外力大小为mg sin θ，根据牛顿第二定律得mg sin θ＝ma 1， 所以a 1＝g sin θ＝10×0.6 m/s 2＝6 m/s 2.(2)若斜面粗糙，物体的受力情况如图乙所示，建立直角坐标系．在x 方向上(沿斜面方向上)mg sin θ－f ＝ma 2① 在y 方向上(垂直斜面方向上)F N ＝mg cos θ② 又因为f ＝μF N ③由①②③得a 2＝g sin θ－μg cos θ＝ (10×0.6－0.5×10×0.8)m/s 2＝2 m/s 2. 答案：(1)6 m/s 2(2)2 m/s 210. 解析：(1)由h ＝12at 2，可得：a ＝2h t 2＝2×312 m/s 2＝6 m/s 2.(2)分析物体受力情况如图所示：水平方向：物体所受合外力为零，F N ＝F ＝40 N. 竖直方向：取向下为正方向，由牛顿第二定律得：mg －f ＝ma ，可得：f ＝mg －ma ＝8 N.(3)物体与墙间的滑动摩擦力f ＝μF N ，所以μ＝f F N ＝8 N40 N＝0.2.答案：(1)6 m/s 2(2)8 N (3)0.2第五节 牛顿第二定律的应用F －μmg ＝ma 1， v ＝a 1t ，解得v ＝5 m/s.(2)冰车匀加速运动时，有s 1＝12a 1t 2，冰车自由滑行时， μmg ＝ma 2，v 2＝2a 2s 2， 又s ＝s 1＋s 2，解得s ＝50 m. 答案：(1)5 m/s (2)50 m9. 解析：(1)对物体受力分析，如图所示．水平方向有F cos θ－f ＝ma ， 竖直方向有F sin θ＋F N ＝mg ， 又f ＝μF N ，代入数据，解得a ＝6 m/s 2. (2)物体在5 s 内通过的位移x ＝12at 2＝12×6×52 m ＝75 m.(3)5 s 末物体的速度v ＝at ＝6×5 m/s ＝30 m/s ，撤去力F 后，物体运动的加速度大小a ′＝fm＝μg ＝5 m/s 2，则物体在撤去力F 后还能滑行的距离x ′＝v 22a ′＝3022×5m ＝90 m.答案：(1)6 m/s 2(2)75 m (3)90 m。
粤教版物理必修一第四章力与运动练习题及答案解析第4单元-第2、3节
(对应学生用书第121页)1．(双选)放在光滑水平面上的物体；在水平方向的两个平衡力作用下处于静止状态．若其中一个力逐渐减小到零后；又逐渐恢复到原值；则该物体的运动情况是()A．速先增大；后减小B．速一直增大；直到某个定值C．加速先增大；后减小到零D．加速一直增大到某个定值【解析】当其中一个力逐渐减小时；合力逐渐增大；产生的加速逐渐增大；速由零逐渐增大；当此力再逐渐恢复原值的过程中；合外力逐渐减小；产生的加速逐渐减小．但由于加速方向与速方向一致；所以速一直增大；当合外力再减为零时；速达到最大值．【答案】BC2．物体放在足够长的光滑木板一端；在将木板一端抬起的过程中；物体的加速将()A．不变B．增大C．减小D．先变大后不变【解析】物体受重力和支持力的作用；合力沿木板平面向下；在将木板抬起的过程中；物体质量不变；合外力逐渐增大；加速逐渐增大．当木板竖直后；合外力不变；质量不变；加速不变；因此；加速先变大后不变．【答案】 D3．(双选)如图4－2－11所示是根据探究加速与力的关系的实验数据描绘的a－F图象；下列说法正确的是()图4－2－11A．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量相同B．三条倾斜直线所对应的小车和砝码的质量不同C．直线1所对应的小车和砝码的质量最大D．直线3所对应的小车和砝码的质量最大【解析】由图象知F相同时；对应的加速大小a1＞a2＞a3；根据F相同时；加速与质量成正比；所以m1＜m2＜m3；故选BD.【答案】BD4．某学生在做“探究加速与力、质量的关系”的实验时；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关系可用下图中哪一图线表示(a是小车加速；F是细绳作用于小车的拉力)()【解析】当木板垫得倾角偏大时；mg sin θ＞μmg cos θ；这样；即使不悬挂砝码和小盘；小车也会产生加速．故选C.【答案】 C5．如图4－2－12所示；在“探究加速与力、质量的关系”的演示实验中；若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2；车上所放砝码的质量分别为m1、m2；打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为s1、s2；则在实验误差允许的范围内；有() 图4－2－12 A．当m1＝m2、F1＝2F2时；s1＝2s2B．当m1＝m2、F1＝2F2时；s2＝2s1C．当m1＝2m2、F1＝2F2时；s1＝2s2D．当m1＝2m2、F1＝2F2时；s2＝2s1【解析】题中m1和m2是车中砝码的质量；决不能认为是小车的质量．本题中只说明了两小车是相同的；并未告诉小车的质量是多少．当m1＝m2时；两车加砝码后质量仍相等；若F 1＝2F 2；则a 1＝2a 2；由s ＝错误!at 2；得s 1＝2s 2；A 正确．若m 1＝2m 2时；无法确定两车加砝码后的质量关系；两小车的加速关系也就不清楚．故无法判定两车的位移关系．【答案】 A6．甲、乙两个实验小车；在同样的合外力作用下；甲车产生的加速是1.5 m/s 2；乙车产生的加速是4.5 m/s 2；甲车的质量m 甲和乙车的质量m 乙之比为( )A ．1∶3B ．3∶1C ．1∶1D ．无法确定【解析】 在同样的合外力作用下物体的加速与它的质量成反比.错误!＝错误!＝错误!＝3；故B 项正确．【答案】 B7．(双选)如图4－2－13所示；A 、B 两条直线是在A 、B 两地分别用竖直向上的力F 拉质量分别为m A 和m B 的两个物体得出的加速a 与力F 之间的关系图线；分析图线可知( ) 图4－2－13A ．比较两地的重力加速；有g A ＞g BB ．比较两物体的质量；有m A ＜m BC ．比较两地的重力加速；有g A ＝g BD ．比较两物体的质量；有m A ＞m B【解析】 A 和B 的图象与纵坐标相交于同一点；说明两物体在不受F 只受重力的作用下；它们的加速相同；即两地的重力加速相同；C 正确；由A 和B 的图象和横坐标相交于不同点；说明两物体在平衡状态时F 的大小不同；A 物体受到的力F 小；表明A 受的重力小；即A 的质量小于B 的质量；B 正确．【答案】 BC8．如图4－2－14所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速与力的关系”的实验装置．图4－2－14(1)在该实验中必须采用控制变量法；应保持______不变；用钩码所受的重力作为________．用DIS测小车的加速．(2)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可画出a－F关系图线(如图4－2－15所示)图4－2－15①分析此图线的OA段可得出的实验结论是____________________________________________________________________.②此图线的AB段明显偏离直线；造成此误差的主要原因是()A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．所挂钩码的总质量太大D．所用小车的质量太大【解析】(1)先保持小车的总质量不变；用钩码所受的重力作为小车所受的合外力；用DIS测加速(2)①OA段为直线；说明在质量不变的条件下；加速与外力成正比．②对此系统而言；当小车质量不远大于钩码总质量时；a与F不成正比；即仅C正确．【答案】(1)小车总质量小车所受合外力(2)①在质量不变时；加速与外力成正比②C9．下表是探究牛顿第二定律实验所得到的数据.质量m/kg受力F/N加速a/(m·s－2)10.50.2520.503 1.004 1.05 1.5若利用前三组数据探究加速与受力的关系；则2、3组数据中物体的质量分别为________、________；若利用后三组数据探究加速与物体质量的关系；则4、5组数据中物体所受的力分别为________、________．【解析】探究加速与受力的关系；应保持质量不变；因此2、3组质量应与第1组质量相同；探究加速与物体质量的关系时；应保持物体的受力不变；即4、5组受力应与第3组受力相同．【答案】0.5 kg0.5 kg 1.00 N 1.00 N10．在“探究加速与力、质量的关系”的实验中；我们得到了如图4－2－16所示的两个实验图象甲、乙；描述加速与力的关系的图象是______；另一图象描述的是________的关系．甲乙图4－2－16【解析】在“探究加速与力、质量的关系”实验中；利用控制变量法探究得出：在力F一定时；a与m成反比；在质量m一定时；a与F成正比．由图可知甲是正比例函数图象；乙是反比例函数图象；所以甲是a－F图象；乙是a －m图象．【答案】甲加速和质量11．(·广东汕头高一期末)在“探究加速与力、质量的关系”实验中(1)打出的一条纸带如图4－2－17(a)所示；相邻计数点间的距离x1＝1.17 cm、x2＝1.87 cm、x3＝2.48 cm、x4＝3.14 cm、x5＝3.80 cm、x6＝4.44 cm.则可计算出小车的加速a＝________ m/s2.(结果保留三位有效数字．)(a) (b)(c)图4－2－17(2)某同学在保持小车质量不变的前提下；根据测量的数据得出小车的a－F 关系图象如图4－2－17(b)所示；造成这一结果的原因可能是__________________________________________________________________．(3)甲和乙两位学生各自独立完成实验；利用实验测量的数据在同一个图象中得出a－F的关系分别如图4－2－17(c)中甲、乙所示；这一结果表明两位同学做实验时的哪个物理量不同？并比较其大小关系．_____________________________________________________________.【解析】(1)由匀变速直线运动相邻相等时间内的位移之差为常数；即Δx ＝at2可求．a＝错误!＝错误!m/s2＝0.651 m/s2.(2)由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够；当沙桶的重力比较小时；小车不动；因此有一定拉力时；加速仍为零．(3)由图象可知；当力相同时a甲＞a乙；说明甲的质量小于乙的质量．【答案】(1)0.651(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够(3)两小车及车上的砝码的质量不同；且m甲＜m乙12．(·北京昌平区高一期末)在“探究加速与物体质量、物体受力的关系”实验中．某小组设计了如图4－2－18所示的实验装置．图中上、下两层水平轨道表面光滑；两小车前端系上细线；细线跨过定滑轮并挂上砝码盘；两小车尾部细线连到控制装置上；实验时通过控制装置使小车同时开始运动；然后同时停止．图4－2－18(1)在安装实验装置时；应调整滑轮的高；使____________．(2)在实验时；为减小系统误差；应使砝码盘和砝码的总质量________小车的质量(选填“远大于”“远小于”或“等于”)．(3)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速的大小；能这样比较；是因为____________________________________________________________．【解析】为了实验结果更为准确；减小实验误差；在安装实验装置时；应调整滑轮的高；使细线水平；此时小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量；目的是让砝码盘和砝码的总重力大小等于小车所受的拉力大小；在两车的运动时间相等的情况下；据x＝错误!at2知；x越大；a越大．【答案】(1)小车与滑轮之间的细线水平(或与轨道平行)(2)远小于(3)两车从静止开始做匀加速直线运动；且两车的运动时间相等；据x＝错误! at2知；x与a成正比【备课资源】在体育竞技比赛中；标枪和铅球的世界纪录为什么不同？标枪和铅球的世界纪录是指标枪或铅球的最大位移；可利用控制变量法；综合考虑物体的质量；运动员的体力及技巧等多方面的因素．体育比赛中标枪和铅球一个很重要的区别在于标枪的质量要比铅球的质量小得多．如果一个运动员在将标枪或铅球投掷出去的过程中对标枪或铅球的推力是一样的．那么；标枪的加速比铅球的加速要大得多．所以；在运动员将标枪或铅球掷出去时；标枪的速要比铅球的速大；而且标枪飞行的最大高比铅球飞行的最大高要高；使得标枪的飞行时间大于铅球的飞行时间．因而；在比赛中标枪的飞行距离比铅球的飞行距离要大．所以；标枪和铅球的世界纪录是不同的．。
2018粤教版高中物理必修1检测第4章第3节探究加速度与力、质量的定量关系含答案
第四章力与运动第三节探究加速度与力、质量的定量关系A级抓基础1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是( )A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a与合外力F、物体质量m的关系，故D项正确．答案：D2．如图所示是某同学“探究加速度与力、质量的定量关系”实验时安装完毕后，准备释放小车时的装置示意图．另一同学指出了图中的几处错误，其中不正确的是( )A．实验前没有平衡摩擦力B．拉小车的细线应与长木板平行C．实验中所用电源应为交流电源D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距右端较远些答案：D3．某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得偏低，使得倾角偏小，他所得的aF关系图象可以用下图所示的哪一个来表示( )解析：在平衡摩擦力时，若把长木板的一端垫得过低，小车重力沿木板方向的分力小于摩擦力．答案：D4．在“探究加速度与物体质量的定性关系”实验中，在增大物体质量的同时，要保证物体所受的合外力不变，下列措施可行的是( )A．增大斜面的倾角B．减小斜面的倾角C．保持斜面倾角不变D．以上措施都不能实现解析：小车下滑过程中受到有重力、支持力和摩擦力的作用，假设动摩擦因数为μ，斜面倾角为θ，物体质量为m，则所受的合外力为F合＝mg sin θ－μmg cos θ，则在增大m的同时必须要减小θ，才能保持F合不变．答案：B5．在探究加速度与力和物体质量的关系实验中，下列操作正确的是( )A．平衡摩擦力时，小盘应用细线通过定滑轮系在小车上，但小盘内不能装砝码B．实验中无须始终保持小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量C．实验中如用纵坐标表示加速度，用横坐标表示小车和车内砝码的总质量，描出相应的点在一条直线上时，即可证明加速度与质量成反比D．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力解析：平衡摩擦力时，小车后面连接好纸带，小车匀速运动时，小车重力的分力等于小车的滑动摩擦力和纸带受到的阻力的合力，这样纸带阻力也平衡了，但不能挂小盘，所以A错误，D 正确；只有满足小车和砝码的质量远远大于小盘和砝码的质量，细绳的拉力才近似等于小盘和砝码的总重力，B错误；C项中当横坐标表示小车和车内砝码的总质量的倒数时，描出相应的点才在一条直线上，故C错误．答案：D6．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中不正确的是( )A．“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合外力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力D．“平衡摩擦力”是否成功，可轻轻推动小车，由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否相等而确定答案：A7．(多选)在用实验探究加速度和力的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，正确的是( )A．实验的基本思想是保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系B．实验的基本思想是保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系C．在处理实验数据时，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比解析：本实验是利用控制变量法得到a、F二者的关系，A、C所述符合实验的思路和数据分析，故应选A、C.答案：ACB级提能力8．用如图所示的装置探究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车质量M的关系．某位同学设计的实验步骤如下：A．用天平称出小车和小桶及内部所装沙子的质量B．按图安装好实验器材C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶D．将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上，接通电源，放开小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，并在纸带上标明小车质量E．保持小桶及其中沙子的质量不变，增加小车上的砝码个数，并记录每次增加后的M值，重复上述实验F．分析每条纸带，测量并计算出加速度的值G．作aM关系图象，并由图象确定aM关系(1)该同学漏掉的重要实验步骤是________________，该步骤应排在步骤________之后．(2)在上述步骤中，有错误的是________，应把___________________改为_________________________________．(3)在上述步骤中，处理不恰当的是________________，应把________改为________．解析：本题主要考查对实验原理和实验步骤的理解和分析．实验中把小桶及其中沙子的重力看作与小车所受拉力大小相等，没有考虑摩擦力，故必须平衡摩擦力．电磁打点计时器接在6 V 电压的蓄电池上将无法工作，必须接在6 V电压的交流学生电源上．作aM关系图象得到的是曲线，无法判断是否为双曲线的一支，即a与M是否成反比，必须“化曲为直”，改作a 1M关系图象．答案：(1)平衡摩擦力 B (2)D 6 V电压的蓄电池6 V 电压的交流学生电源 (3)G aM a 1M9．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A ．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B ．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上C ．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D ．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度(2)为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小车和小车上砝码的总质量．(3)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．打点计时器打点的时间间隔为0.02 s ．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a ＝________ m/s 2(结果保留两位有效数字)．解析：(3)两计数点之间的时间间隔：T ＝0.02 s ×5＝0.10 s ，由Δs ＝aT 2得a 1＝（3.68－3.52）×10－20.102 m/s 2＝0.16 m/s 2， a 2＝（3.83－3.68）×10－20.102 m/s 2＝0.15 m/s 2， a ＝a 1＋a 22＝0.155 m/s 2，取两位有效数字为： a ＝0.16 m/s 2.答案：(1)AD (2)远小于 (3)0.1610．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．(1)在实验中必须将长木板右端垫高，目的是________；当不挂钩码时小车能匀速运动，表明长木板右端高度已调好．(2)为了减小误差，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400 g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选________组比较合理(填选项前的字母即可)．A．10 g～40 gB．200 g～400 gC．1 000 g～2 000 g(3)实验中打点计时器所使用的是________(选填“交流”或“直流”)电源．答案：(1)平衡摩擦力(2)A (3)交流。
2018版物理粤教版必修一文档：第四章 力与运动 第二～
第二节 影响加速度的因素第三节 探究加速度与力、质量的定量关系[学习目标] 1.学会用控制变量法研究物理规律.2.掌握定量探究加速度与物体受到的合外力、物体质量关系的方法.3.了解气垫导轨减小摩擦的原理和光电门及数字计时器在实验中的作用.4.能作出物体运动的a －F 、a －1m图象，并会利用图象发现实验规律．一、影响加速度的因素1．物体所获得的加速度与物体的受力情况和物体的质量都有关系．2．加速度的测量：加速度不是一个可以直接测量的量，可通过时间、位移等能直接测量的量去间接地测量加速度．例如，由静止开始做匀变速直线运动的物体，可通过测量时间、位移，由位移s ＝12at 2间接测量加速度a ＝2st 2.3．定性探究影响加速度的因素 (1)实验器材带有刻度尺的光滑斜面、一辆四轮小车、秒表、弹簧测力计、砝码． (2)实验基本思想——控制变量法． (3)实验过程加速度与物体所受合力的关系(保持车的质量不变) 实验设计：①如图1所示，将小车从斜面上由静止释放；图1②记下小车的运动时间t ；③从斜面的刻度尺上读出小车的位移s ； ④由a ＝2st2可求出小车的加速度；⑤改变斜面与水平面的夹角，可以改变小车受到的合外力大小，重复上面的实验步骤． 实验结论：当物体的质量保持不变时，物体受到的合外力逐渐增大，其加速度将逐渐增大；反之，物体受到的合外力逐渐减小，其加速度也逐渐减小．加速度的方向与合外力的方向相同． 加速度与物体质量的关系(保持小车所受合力不变) 实验设计：①把小车放在斜面上，用弹簧测力计沿斜面向上拉小车，使小车保持静止状态，记下弹簧测力计的示数．②撤去弹簧测力计，将小车从斜面上由静止释放，用秒表记录小车的运动时间t 并读出小车的位移s ，由a ＝2st2可求出小车的加速度．③在小车上增加砝码，重复①、②.重复步骤①时，应调整斜面倾角保持测力计示数不变． 实验结论：当物体受到的合外力不变时，物体的质量增大，其加速度减小；反之，物体的质量减小，其加速度增大．二、探究加速度与力、质量的定量关系 1．实验器材气垫导轨、滑块(包括挡光片)、橡皮泥、光电门、数字计时器、砝码、天平． 2．实验原理(1)实验的基本思想——控制变量法①保持滑块的质量不变，改变合外力探究a 与 F 的关系． ②保持滑块所受的合外力不变，改变其质量探究a 与m 的关系． (2)三个物理量滑块的质量、滑块所受的拉力，滑块的加速度． 3．实验过程(1)实验装置如图2所示，让滑块在砝码拉力的作用下做加速运动，记录下滑块通过光电门的速度、砝码的质量、两光电门间的距离．图2(2)保持滑块质量不变，通过增加(或减少)砝码的数量来改变拉力的大小．重复实验3次． (3)将实验结果填入表一，并计算每一次滑块的加速度a .表一滑块质量M ＝________ kg(4)用纵坐标表示加速度，横坐标表示作用力，根据实验结果画出滑块运动的a －F 图象，从而得出a 与F 的关系．(5)保持砝码的质量不变，即滑块所受的拉力不变．在滑块上增加(或减少)橡皮泥来改变滑块的质量，重复进行几次实验，记下实验数据．将实验结果填入表二．表二拉力F ＝________N(6)用纵坐标表示加速度，横坐标表示1M ，画出滑块运动的a －1M 图象，得出a 与1M 的关系，从而得出a 与M 的关系．(7)实验结论：当M 一定时，a 与F 成正比；当F 一定时，a 与M 成反比． 4．注意事项(1)使用气垫导轨做实验时注意：气垫导轨是较精密的仪器，实验中必须避免导轨受碰撞、摩擦而变形、损伤，没有给气垫导轨通气时，不准在导轨上强行推动滑块． (2)改变砝码的数量时，要始终保证砝码的总质量远小于滑块的质量.一、实验原理例1 为了“探究加速度与力、质量的定量关系”，使用如图3所示的气垫导轨装置进行实验．其中G 1、G 2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过光电门G 1、G 2时，光束被遮挡的时间Δt 1、Δt 2都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M ，挡光片宽度为D ，光电门间距离为s ，牵引砝码的质量为m .回答下列问题：图3(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，如何判定调节是否到位？(2)若探究加速度与力的关系，应保持________的质量不变；若探究加速度与质量的关系，应保持________的质量不变．(3)若取M ＝0.4 kg ，改变m 的值，进行多次实验，以下m 的取值不合适的一个是________． A ．m 1＝5 g B ．m 2＝15 g C ．m 3＝40 gD ．m 4＝400 g(4)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度a 的表达式为：____________.(用Δt 1、Δt 2、D 、s 表示) 答案 (1)见解析 (2)滑行器 牵引砝码 (3)D(4)a ＝(D Δt 2)2－(DΔt 1)22s解析 (1)取下牵引砝码，滑行器放在任意位置都不动，或取下牵引砝码，轻推滑行器，数字计时器记录每一个光电门的光束被遮挡的时间Δt 都相等． (2)滑行器；牵引砝码．(3)本实验只有在满足m ≪M 的条件下，才可以用牵引砝码的重力近似等于对滑行器的拉力，所以D 是不合适的．(4)由于挡光片通过光电门的时间很短，所以可以认为挡光片通过光电门这段时间内的平均速度等于瞬时速度，即有v 1＝D Δt 1，v 2＝D Δt 2，再根据运动学公式v 22－v 21＝2as 得：a ＝(D Δt 2)2－(D Δt 1)22s . 二、实验数据处理例2 在“探究加速度与力、质量的定量关系”实验中，某次实验测得如下数据：当m 一定时，a 与F 的关系如表一所示；当F 一定时，a 与1m的关系如表二所示．表一表二(1)在如图4所示的相应坐标系中，根据表一、表二所给数据作出图象．图4(2)由图象可以判定：当m 一定时，a 与F 成________；当F 一定时，a 与m 成________． (3)在研究a 与m 的关系时，作了a －1m 图象，而没作a －m 图象，那么作a －1m 图象有何优点？答案 (1)作出图象如图所示(2)正比 反比(3)a －m 图象是曲线，难以找出规律；a －1m图象是直线，容易找出规律．实验数据的处理方法——图象法、“化曲为直”法1．研究加速度a 和力F 的关系以加速度a 为纵坐标，力F 为横坐标，根据测量数据描点，然后作出图象，如图5所示，若图象是一条通过原点的直线，就能说明a 与F 成正比．图52．研究加速度a与质量m的关系如图6所示，因为a－m图象是曲线，检查a－m图象是不是双曲线，就能判断它们之间是不是成反比关系，但检查这条曲线是不是双曲线，相当困难．若a和m成反比，则a与1m必成正比．我们采取“化曲为直”的方法，以a为纵坐标，以1m为横坐标，作出a－1m图象，若a－1m图象是一条过原点的直线，说明a与1m成正比，即a与m成反比．图6三、其它实验方法的探究1．“探究加速度与力、质量的定量关系”实验设计考虑的一个重点是如何保持小车(或滑块)的合外力不变及如何改变合外力大小．为此，需消除摩擦力的影响，气垫导轨上滑块受到的摩擦力可以忽略不计，合外力等于绳的拉力；而在不光滑的木板上运动的小车，则需要平衡摩擦力．2．平衡摩擦力的方法：在长木板不带滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块位置，直到轻推小车在斜面上运动时可保持匀速运动为止(纸带上相邻点间距相等)．3．在平衡摩擦力时，不要悬挂砝码盘，但小车应连着纸带且接通电源；平衡摩擦力后，改变小车质量后无须再重新平衡摩擦力．例3某实验小组利用图7所示的装置探究加速度与力、质量的关系．图7(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D ．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 (2)图8是甲、乙两同学根据实验数据画出的图象．图8形成图线甲的原因是__________________________． 形成图线乙的原因是__________________________．答案 (1)AD (2)长木板倾角过大 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够解析 (1)实验中细绳要与长木板保持平行，A 项正确；平衡摩擦力时不能将装有砝码的砝码桶通过细绳绕过滑轮拴在木块上，B 项错误；实验时应先接通打点计时器的电源再放开木块，C 项错误；平衡摩擦力后，改变木块上的砝码质量后不需要再重新平衡摩擦力，D 项正确． (2)图线甲中F ＝0时，木块就有了加速度，可见是长木板倾角过大．图线乙中，有了拉力时，加速度仍为0，说明未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够．用砝码桶(包括砝码)的重力作为木块受到的合外力需满足两个条件：(1)平衡摩擦力；(2)砝码桶(包括砝码)的质量远小于滑块(或小车)的质量.例4 两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码(图9甲)．小车所受的水平拉力F 的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小．小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线(图乙)，控制两辆小车同时开始运动和结束运动．图9由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，因为s ＝at 22，即s ∝a ，所以只要测出两小车位移s 之比就等于测出了它们的加速度a 之比．实验结果是：当两小车质量相同时，________________________；当拉力F 相等时，________________________.实验中用砝码(包括砝码盘)所受的重力G ＝mg 的大小作为小车所受拉力F 的大小，这样做会引起实验误差，为了减小这个误差，G 与小车所受重力Mg 之间需要满足的关系是：______.答案 加速度与拉力成正比 加速度与质量成反比 G ≪Mg解析 实验过程中，当两小车质量相同时，砝码(包括砝码盘)重力越大，相同时间内位移越大，则加速度越大，进行实验时会发现，加速度与所受拉力成正比；若砝码重力不变，即拉力不变时，质量越大的小车，相同时间内位移越小，即加速度越小，进行测量分析知，加速度与质量成反比．如果砝码(包括砝码盘)的重力G远小于小车的重力Mg时，G近似等于拉力F.1．控制变量法：当研究多个物理量的变化规律时，为了简便，可设计保持其他物理量不变，只研究剩余两个变化物理量的关系，这种方法叫做控制变量法．两个相同的小车放在光滑水平面上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中各放数目不等的砝码，就可以验证质量一定的条件下，加速度与力的关系．2．对比实验法：对比实验法在物理实验中经常用到．两小车后端各系一条细绳，一起被一个夹子夹着而使小车静止(如图10所示)．打开夹子，两小车同时开始运动，关上夹子，两小车同时停下来．用刻度尺测出两小车通过的位移，位移之比就等于它们的加速度之比．图101．(实验原理)如图11所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出绳子上的拉力大小．传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．图11(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝2.25 mm.(2)实验时，由数字计时器读出挡光片通过光电门B的时间t＝1.0×10－2s，则滑块经过光电门B时的瞬时速度为________m/s.(3)若某同学用该实验装置探究加速度与力的关系，①要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是_________________________________(文字说明并用相应的字母表示)．②下列不必要的一项实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)A．滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调节水平D．应使细线与气垫导轨平行答案(2)0.225(3)①挡光片到光电门的距离s②A解析(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．即v＝d t＝2.25×0.0010.01m/s＝0.225 m/s.(3)①根据运动学公式a＝v22s得，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是挡光片到光电门的距离s.②拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量的大小关系无关，故A错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B正确；应将气垫导轨调节水平，使拉力等于合力，故C正确；要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故D正确．2．(实验的数据处理)“探究加速度与力、质量的定量关系”的实验装置如图12甲所示．图12(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________ m/s2.(2)平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：请根据实验数据在图13所示坐标系中作出aF的关系图象．图13(3)根据提供的实验数据作出的aF图线不通过原点，请说明主要原因．答案(1)0.16(2)见解析图(3)计算F时忘记加入砝码盘的重力解析(1)由题意可知计数间隔T＝5T0＝0.1 s.由题图乙可知Δs＝0.16 cm＝1.6×10－3 m，由Δs＝aT2可得a＝0.16 m/s2.(2)aF图线如图所示．(3)平衡小车与桌面之间的摩擦力后，aF图象仍不通过原点，是由于在计算F时忘记加入砝码盘的重力，使作出的图象向左平移．3．(实验的误差分析)(多选)甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与力、质量的定量关系”的实验时(使用图14所示的装置)，设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图象，其中甲、乙、丙是a－F图象，丁是a－1M图象，则下列说法正确的是()图14A．甲和乙没有把握好实验条件M远大于mB．丙和丁没有把握好实验条件M远大于mC．甲中长木板的倾角太小，乙中长木板的倾角太大D．甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作答案BCD解析图象甲和乙都是直线，说明满足小车和车上砝码的总质量M远大于小盘及盘中砝码的总质量m，而丙和丁没有把握好此条件．故图线出现弯曲，A错误，B正确；甲、乙、丙中只有丙图经过原点，说明只有丙较好地完成了平衡摩擦力的操作，D正确；图象甲中图线在横轴上有截距，即F为某一值时才开始有加速度，说明长木板倾角太小，没有很好地平衡摩擦力，而图象乙中图线在纵轴上有截距，说明长木板倾角太大，平衡摩擦力过度，C正确．课时作业一、选择题(1～3为单选题)1. 利用如图1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()图1A．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解析该实验采用的是控制变量法，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，在探究加速度与力的关系时，应保持质量不变，最后归纳出加速度与力、质量的关系，A、B、C错误，D正确．2．如图2所示是某同学“探究加速度与力、质量的定量关系”实验时安装完毕后，准备释放小车时的装置示意图．另一同学指出了图中的几处错误，其中不正确的是()图2A．实验前没有平衡摩擦力B．拉小车的细线应与长木板平行C．实验中所用电源应为交流电源D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距右端较远些答案 D解析小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远些，选项D错误．3．在“探究加速度与力、质量的定量关系”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()答案 B解析依靠重力来平衡阻力，同时阻力包含纸带与打点计时器之间的摩擦，故操作为：需要连上纸带，但是不能挂重物，把打点计时器所在的一端垫高．故B正确，A、C、D错误．二、非选择题4．用图3甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系．图3(1)完成平衡摩擦力的相关内容：①取下砂桶，把木板不带滑轮的一端垫高；②接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动．如果打出的纸带如图乙所示，则应________(填“增大”“减小”或“不改变”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出________的点迹为止．(2)某同学实验时得到如图丙所示的aF图象(砂和砂桶总质量远小于小车质量)，则该同学探究的是：在小车质量一定的条件下，________________成正比．(3)上题中若砂和砂桶总质量过大，不能远小于小车质量，则可能会出现下列图象中的()答案(1)减小间隔相等(2)小车的加速度与所受拉力(3)B解析(1)由题图乙所示纸带可知，小车在运动过程中在相等时间内的位移越来越大，小车做加速运动，平衡摩擦力太过，木板倾角太大，应减小木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹间隔相等为止．(2)由题图丙可知，纵轴表示加速度，横轴表示力，探究的是加速度与力的关系，应控制小车质量不变，由图象可知：在小车质量一定的条件下，小车的加速度与所受的拉力成正比．(3)若砂和砂桶总质量过大，不能远小于小车质量，小车加速度与力不成正比，aF图象不是直线，aF图象向下弯曲，由图象可知，会出现B所示情况．5．某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系，实验装置如图4甲所示．图4(1)图乙是实验中得到的一条纸带，图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可得小车的加速度a为________ m/s2.(2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F为横轴，作出的图象如丙图中图线1所示，发现图线不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力F′，作aF′图如丙图中图线2所示，则图线不过原点的原因是____________________，对于图象上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是________________________；(3)该实验小组在正确操作实验后，再以测得的加速度a 为纵轴，所挂钩码的总重力F 和传感器测得的F ′为横轴作图象，要使两个图线基本重合，请你设计一个操作方案：________________________________________.答案 (1)0.195(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 钩码的质量未远小于小车的质量(3)将n 个钩码都放在小车上，每次从小车上取一个钩码挂在细线上，其余钩码留在小车上随小车一起运动解析 (1)根据Δs ＝aT 2，运用逐差法得：a ＝s BD －s OB 4T 2＝(4.04－1.63－1.63)×10－24×0.01 m /s 2＝0.195 m/s 2.(2)由图线可知，F 不等于零时，a 仍然为零，可知图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足．力传感器可以直接得出绳子拉力的大小，用钩码的重力表示绳子的拉力，必须满足钩码的质量远小于小车的质量，否则绳子的拉力实际上小于钩码的重力．所以对于图线上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，原因是钩码的质量未远小于小车的质量．(3)要使两个图线基本重合，只要满足钩码的质量远小于小车的质量即可．6．如图5所示为用拉力传感器(能测量拉力的仪器)和速度传感器(能测量瞬时速度的仪器)探究“加速度与物体受力的关系”的实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L ＝48.0 cm 的A 、B 两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A 、B 时的速率．图5(1)实验主要步骤如下：①将拉力传感器固定在小车上．②平衡摩擦力，让小车在不受拉力时做________运动．③把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连．为保证细线的拉力不变，必须调节滑轮的高度使_________________________________________________．④接通电源后自C 点释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力F 的大小及小车分别到达A 、B 时的速率v A 、v B .⑤改变所挂钩码的数量，重复④的操作．(2)下表中记录了实验测得的几组数据，v 2B －v 2A 是两个速度传感器记录速度的平方差，则加速度的表达式a ＝________，请将表中第4次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字).(3)由表中数据，在图6坐标纸上作出a －F 关系图线．图6(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因除了拉力传感器读数可能偏大外，还可能是___________________________________． 答案 (1)②匀速直线 ③细线与长木板平行(2)v 2B －v 2A 2L4.84 (3)见解析图(4)没有完全平衡摩擦力解析 (1)②平衡摩擦力完成的依据是小车在不受拉力作用时恰好做匀速直线运动．③为保证细线的拉力不变，细线必须与长木板平行．(2)由匀变速直线运动速度与时间的关系v 2B －v 2A ＝2aL 可得，a ＝v 2B －v 2A 2L.将v 2B －v 2A ＝4.65 m 2/s 2，L ＝0.48 m 代入后可得a ≈4.84 m/s 2.(3)如图所示因是没有完全平衡摩擦力．。
20182019学年粤教版高中物理必修一 第四章 力与运动 单元测试-word文档
2019-2019学年粤教版高中物理必修一第四章力与运动单元测试一、单选题1.一固定斜面上两个质量相同的小物块A和B紧挨着匀速下滑，A与B的接触面光滑．已知A与斜面之间的动摩擦因数是B与斜面之间动摩擦因数的2倍，斜面倾角为α．B与斜面之间的动摩擦因数是（）A. tanαB. cotαC. tanαD. cotα2.如图所示，小车内一根轻质弹簧沿竖直方向和一条与竖直方向成α角的细绳拴接一小球．当小车和小球相对静止，一起在水平面上运动时，下列说法正确的是（）A. 细绳一定对小球有拉力的作用B. 细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力C. 细绳不一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧对小球一定有弹力D. 轻弹簧一定对小球有弹力的作用3.下列说法中正确的是（）A. 电梯对站在电梯里的人的支持力，在电梯上升时总比下降时大B. 人在湿地上行走时容易下陷，是因为人对湿地的压力大于湿地对人的支持力C. 两个互成角度的匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动D. “神舟”号飞船返回地面的过程中先打开降落伞，着地前缓冲发动机喷气减速，后安全着陆，在这过程中飞船惯性不变。
4.如图甲所示，某人正通过定滑轮将质量为m 的货物提升到高处。
滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a 与绳子对货物竖直向上的拉力T 之间的关系图像如图乙所示。
由图可以判断下列说法错误的是(重力加速度为g)（）图甲图乙A.图线与纵轴的交点M 的值B.图线的斜率等于物体质量的倒数C.图线与横轴的交点N 的值D.图线的斜率等于物体的质量5.质量为m的物体从高处释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为f，加速度a＝，则f的大小为（）A. B. C. f＝mg D.6.建筑工人用如图所示的定滑轮装置运送建筑材料。
质量为70kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20kg 的建筑材料以0.50m／s2的加速度向上拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取l0m／s2) ( )A. 510 NB. 490 NC. 890 ND. 910 N7.如图所示，在匀速行驶的列车里，小明将一小球放在水平桌面上，且小球相对桌面静止．关于小球与列车的运动，下列说法正确的是（）A. 若小球向左滚动，则列车一定在向右加速B. 若小球向左滚动，则列车可能在向右减速C. 列车向右运动时突然刹车，小球向右滚动D. 列车向右运动时突然刹车，小球向左滚动8.在探究超重和失重规律时，某体重为G的同学站在一压力传感器上完成一次下蹲动作．传感器和计算机相连，经计算机处理后得到压力F随时间t变化的图象，则下列图象中可能正确的是（）A. B. C. D.9.物块A、B的质量分别为m和2m，用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上。
2018版物理粤教版必修一文档：第四章 力与运动 章末检
章末检测(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(1～7为单选题，8～12为多选题，每小题4分，共48分)1．在物理学史上，正确认识运动和力的关系且推翻“力是维持物体运动的原因”这个观点的物理学家及建立惯性定律的物理学家分别是( ) A ．亚里士多德、伽利略 B ．伽利略、牛顿 C ．伽利略、爱因斯坦 D ．亚里士多德、牛顿答案 B2．伽利略的斜面实验为牛顿运动定律奠定了基础，下列有关说法正确的是( ) A ．物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B ．已知月球上的重力加速度是地球上的16，故一个物体从地球上移到月球上惯性减小为原来的16C ．同一物体运动越快越难停止运动，说明物体的速度越大，其惯性越大D ．由于巨轮惯性很大，施力于巨轮，经过很长一段时间后惯性变小 答案 A解析 惯性是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，所以物体抵抗运动状态变化的性质是 惯性，其大小和物体的质量有关系，与物体的运动状态无关，A 正确，C 、D 错误；在月球上和地球上，重力加速度的大小不一样，所受的重力大小也就不一样，但质量不变，惯性也不变，B 错误．3．如图1所示，乘客在公交车上发现车厢顶部A 处有一小水滴落下，并落在地板偏前方的B 点处，由此判断公交车的运动情况是( )图1A ．向前加速运动B ．向前减速运动C ．向后匀速运动D ．向后减速运动 答案 B解析 水滴离开车顶后，由于惯性在水平方向上保持离开时的速度不变，而水滴落点B 在A点正下方的前面，表明若车向前行驶，水滴下落时，车正在减速，A错误，B正确；若车向后减速运动时，水滴下落时将落在A点正下方的后方，故D错误．若车向后匀速运动，水滴将落在A点的正下方，C错误．4.如图2所示，建筑工人在砌墙时需要将砖块运送到高处，采用的方式是一工人甲在低处将一摞砖竖直向上抛出，在高处的工人乙将其接住．每块砖的质量均为m，现只考虑最上层的两块砖，不计空气阻力，下列说法正确的是()图2A．工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块处于失重状态B．工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)砖块间的作用力等于mgC．工人甲在将砖块抛出后，砖块处于失重状态D．工人甲在将砖块抛出后，砖块间的作用力等于mg答案 C解析工人甲在将砖块抛出时(砖未离手)，砖块具有向上的加速度，处于超重状态，A错误；由牛顿第二定律F N－mg＝ma，所以砖块间作用力F N＝m(g＋a)>mg，B错误；工人甲在将砖块抛出后，砖块受重力作用具有向下的加速度，处于失重状态，C正确；工人甲在将砖块抛出后，砖块间的作用力等于0，D错误．故选C.5.如图3所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端．B与小车平板间的动摩擦因数为μ.若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为()图3A．mg，竖直向上B．mg1＋μ2，斜向左上方C．mg tan θ，水平向右D．mg1＋tan2θ，斜向右上方答案 D解析以A为研究对象，受力分析如图所示根据牛顿第二定律得：m A g tan θ＝m A a，得：a＝g tan θ，方向水平向右．再对B研究得：小车对B的摩擦力为：f＝ma＝mg tan θ，方向水平向右，小车对B的支持力大小为F N＝mg，方向竖直向上，则小车对物块B产生的作用力的大小为：F＝F2N＋f2＝mg1＋tan2θ，方向斜向右上方，D正确．6．如图4所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中，A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有()图4A．两图中两球加速度均为g sin θB．两图中A球的加速度均为零C．图乙中轻杆的作用力一定不为零D．图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍答案 D解析撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为2mg sin θ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mg sin θ，加速度为2g sin θ；图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mg sin θ，加速度均为g sin θ，故图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍，故A、B、C错误，D正确．7．如图5所示，在光滑的水平桌面上有一物体A，通过绳子与物体B相连，假设绳子的质量以及绳子与定滑轮之间的摩擦力都可以忽略不计，绳子不可伸长．如果m B＝3m A，则绳子对物体A的拉力大小为()图5A ．mB g B.34m A g C ．3m A g D.34m B g 答案 B解析 对A 、B 整体进行受力分析，根据牛顿第二定律可得m B g ＝(m A ＋m B )a ，对物体A ，设绳的拉力为F ，由牛顿第二定律得，F ＝m A a ，解得F ＝34m A g ，故B 正确．8．静止在光滑水平面上的物体受到一个水平拉力的作用，该力随时间变化的关系如图6所示，则以下说法中正确的是( )图6A ．物体在2 s 内的位移为零B ．4 s 末物体将回到出发点C ．2 s 末物体的速度为零D ．物体一直在朝同一方向运动 答案 CD解析 根据图象可知，物体先朝正方向做匀加速直线运动，接着做匀减速直线运动，再做正方向的匀加速直线运动，周期性的朝单方向运动，由于加速和减速阶段的加速度大小相等，所以2 s 末的速度为零，位移不为零，A 、B 错误，C 、D 正确．9．将一个小球以某一初速度竖直上抛，空气阻力与速度大小成正比，且始终小于小球的重力．从抛出到落回抛出点的全过程中，下列判断正确的是( ) A ．上升经历的时间一定小于下降经历的时间 B ．小球的加速度方向不变，大小一直在减小 C ．小球的加速度方向不变，大小先减小后增大 D ．上升到最高点时，小球的速度为零，加速度也为零 答案 AB解析 由于空气阻力的影响，球上升和下降经过同一高度处时，一定是上升的速度大于下降的速度，因此上升过程的平均速度一定大，故上升经历的时间一定小于下降经历的时间，故A 正确；无论上升还是下降，合力始终向下，上升过程mg ＋k v ＝ma ，v 减小因此a 减小；下降过程mg －k v ＝ma ，v 增大因此a 减小，即小球的加速度一直减小，故B 正确，C 错误；最高点处速度为零，加速度为g ，故D 错误．10．如图7所示，某旅游景点的倾斜索道与水平线夹角θ＝30°，当载人车厢以加速度a 斜向上加速运动时，人对车厢的压力为体重的1.25倍，此时人与车厢相对静止，设车厢对人的摩擦力为f ，人的体重为G ，下面正确的是( )图7A ．a ＝g 4B ．a ＝g2C ．f ＝33G D ．f ＝34G 答案 BD解析 由于人对车厢底的正压力为其重力的1.25倍，所以在竖直方向上有F y －mg ＝ma 上，解得a 上＝0.25g ，设水平方向上的加速度为a 水，则a 上a 水＝tan 30°＝33，所以a 水＝34g ，则a＝a 水cos 30°＝12g ，f ＝ma 水＝34G ，B 、D 正确． 11.如图8所示，一小球从空中自由落下，在与正下方的直立轻质弹簧接触直至速度为零的过程中，关于小球的运动状态，下列说法中正确的是( )图8A ．接触后，小球做减速运动，加速度的绝对值越来越大，速度越来越小，最后等于零B ．接触后，小球先做加速运动，后做减速运动，其速度先增大后减小直到为零C ．接触后，速度为零的地方就是弹簧被压缩最大之处，加速度为零的地方也是弹簧被压缩最大之处D ．接触后，小球速度最大的地方就是加速度等于零的地方 答案 BD解析 从小球下落到与弹簧接触开始，一直到把弹簧压缩到最短的过程中，弹簧弹力与小球重力相等的位置是转折点，之前重力大于弹力，之后重力小于弹力，而随着小球向下运动，弹力越来越大，重力恒定，所以之前重力与弹力的合力越来越小，之后重力与弹力的合力越来越大，且反向(竖直向上)．由牛顿第二定律知，加速度的变化趋势和合力的变化趋势一样，而在此过程中速度方向一直向下．12.如图9所示为运送粮袋的传送装置，已知AB间长度为L，传送带与水平方向的夹角为θ，工作时运行速度为v，粮袋与传送带间的动摩擦因数为μ，正常工作时工人在A点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从A到B的运动(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，以下说法正确的是()图9A．粮袋到达B点的速度可能大于、等于或小于vB．粮袋开始运动的加速度为g(sin θ－cos θ)，若L足够大，则以后将以速度v做匀速运动C．若μ＜tan θ，则粮袋从A到B一直做加速运动D．不论μ大小如何，粮袋从A到B一直做匀加速运动，且a＞g sin θ答案AC解析粮袋在传送带上可能一直做匀加速运动，到达B点时的速度小于v；可能先匀加速运动，当速度与传送带相同后，做匀速运动，到达B点时速度与v相同；也可能先做加速度较大的匀加速运动，当速度与传送带相同后做加速度较小的匀加速运动，到达B点时的速度大于v；故A正确．粮袋开始时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，大小为μmg cos θ，根据牛顿第二定律得，加速度a＝g(sin θ＋μcos θ)，故B错误．若μ＜tan θ，则重力的下滑分力大于滑动摩擦力，故a的方向一直向下，粮袋从A到B一直是做加速运动，可能是一直以g(sin θ＋μcos θ)的加速度匀加速；也可能先以g(sin θ＋μcos θ)的加速度匀加速，后以g(sin θ－μcos θ)的加速度匀加速，故C正确．由以上分析可知，粮袋从A到B不一定一直做匀加速运动．故D 错误．二、实验题(本题共2小题，共14分)13．(6分)某探究学习小组的同学们要“探究加速度与力、质量的定量关系”，他们在实验室组装了一套如图10所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验时，调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)．图10(1)该实验中小车所受的合力________(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数，该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？________(选填“需要”或“不需要”)．(2)实验获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M ，挡光板的宽度l ，光电门1和光电门2的中心距离为s .某次实验过程：力传感器的读数为F ，小车通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t 1、t 2(小车通过光电门2后，砝码盘才落地)，已知重力加速度为g ，则该实验要验证的关系式是________________． 答案 (1)等于 不需要 (2)F ＝Ml 22s (1t 22－1t 21)解析 (1)由于力传感器显示拉力的大小，而拉力的大小就是小车所受的合力，故不需要让砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．(2)由于挡光板的宽度l 很小，故小车在光电门1处的速度v 1＝lt 1，在光电门2处的速度为v 2＝l t 2，由v 22－v 21＝2as ，得a ＝v 22－v 212s ＝12s (l 2t 22－l 2t 21)．故验证的关系式为F ＝Ma ＝M 2s (l 2t 22－l 2t 21)＝Ml 22s (1t 22－1t 21)． 14．(8分)如图11所示为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机DIS 直接显示物体加速度)探究加速度与力的关系”的实验装置．图11(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持______________不变，用钩码所受的重力大小作为__________，用DIS 测小车的加速度．(2)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画出a －F 关系图线(如图12所示)．图12①分析此图线OA 段可得出的实验结论是____________________________． ②此图线的AB 段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______．(填选项前字母) A ．小车与轨道之间存在摩擦B ．轨道保持了水平状态C ．所挂钩码的总质量太大D ．所用小车的质量太大答案 (1)小车总质量 小车所受的合外力 (2)①在质量不变时，加速度与合外力成正比 ②C解析 (1)保持小车的总质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合外力，用DIS 测加速度．(2)①OA 段为直线，说明在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比． ②设小车质量为M ，所挂钩码的质量为m ，由实验原理得mg ＝F ＝Ma ，即a ＝mg M ＝FM，而实际上a ′＝mgM ＋m ，可见a ′＜a ，AB 段明显偏离直线是由于没有满足M ≫m 造成的，故A 、B 、D 错误，C 正确．三、计算题(本题共3小题，共38分．要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)15．(10分)在水平地面上有一个质量为4.0 kg 的物体，物体在水平拉力F 的作用下由静止开始运动.10 s 后拉力大小减小为F3，并保持恒定．该物体的速度－时间图象如图13所示(取g＝10 m/s 2)．求：(1)物体所受到的水平拉力F 的大小；图13(2)该物体与地面间的动摩擦因数． 答案 (1)9 N (2)0.125解析 (1)物体的运动分为两个过程，由题图可知两个过程的加速度分别为： a 1＝1 m /s 2，a 2＝－0.5 m/s 2 对物体受力分析如图甲、乙所示：甲 乙对于两个过程，由牛顿第二定律得：F－f＝ma1F3－f＝ma2联立以上二式解得：F＝9 N，f＝5 N(2)由滑动摩擦力公式得：f＝μF N＝μmg解得μ＝0.125.16．(12分)如图14所示，某人用轻绳牵住一只质量m＝0.6 kg的氢气球，因受水平风力的作用，系氢气球的轻绳与水平方向成37°角．已知空气对气球的浮力为15 N，人的质量M＝50 kg，且人受的浮力忽略不计．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)图14(1)求水平风力的大小；(2)求人对地面的压力大小；(3)若水平风力增强，人对地面的压力如何变化？并说明理由．答案(1)12 N(2)491 N(3)见解析解析(1)对氢气球进行受力分析，如图甲所示．由平衡条件可知，竖直方向，F浮＝mg＋F T sin 37°；水平方向，F风＝F T cos 37°，解得F风＝12 N，F T＝15 N.(2)对人进行受力分析，如图乙所示．由平衡条件可知，竖直方向，F N＝Mg－F T′sin 37°＝500 N－15 N×0.6＝491 N；根据牛顿第三定律，人对地面的压力大小为491 N.(3)若风力增强，只改变了水平方向的力，视氢气球及人为一整体，所以竖直方向上的受力情况没有改变，人对地面的压力不变．17．(16分)如图15所示，一质量为m B ＝2 kg 的木板B 静止在光滑的水平面上，其右端上表面紧靠一固定斜面轨道的底端(斜面底端与木板B 右端的上表面之间有一段小圆弧平滑连接)，轨道与水平面的夹角θ＝37°，一质量为m A ＝2 kg 的物块A 由斜面轨道上距轨道底端s 0＝8 m 处由静止释放，物块A 刚好没有从木板B 的左端滑出，已知物块A 与斜面轨道间的动摩擦因数为μ1＝0.25，与木板B 上表面间的动摩擦因数为μ2＝0.2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2，物块A 可看做质点，请问：图15(1)物块A 刚滑上木板B 时的速度为多大？(2)物块A 从刚滑上木板B 到相对木板B 静止共经历了多长时间？木板B 有多长？ 答案 (1)8 m/s (2)2 s 8 m解析 (1)设物块A 沿斜面下滑的加速度为a 1，则 m A g sin θ－μ1m A g cos θ＝m A a 1 解得a 1＝4 m/s 2物块A 滑到木板B 上时的速度为 v 1＝2a 1s 0＝2×4×8 m /s ＝8 m/s.(2)物块A 在木板B 上滑动时，它们在水平方向上的受力大小相等，质量也相等，故它们的加速度大小相等，数值为a 2＝μ2m A g m A＝μ2g ＝2 m/s 2设木板B 的长度为L ，二者相对静止时经历的时间为t 2，最终的共同速度为v 2，在达到共同速度时，木板B 滑行的距离为s ， 利用位移关系得v 1t 2－12a 2t 22－12a 2t 22＝L对物块A 有v 2＝v 1－a 2t 2v 22－v 21＝－2a 2(s ＋L )对木板B 有v 22＝2a 2s联立解得相对滑行时间和木板B 的长度分别为： t 2＝2 s ，L ＝8 m.。
2018版物理粤教版必修一文档：第四章 力与运动 习题课三 含答案 精品
习题课(三)滑块—木板模型和传送带模型[学习目标]1.能正确运用牛顿运动定律处理滑块—木板模型.2.会对传送带上的物体进行受力分析，正确判断物体的运动情况．一、滑块—木板模型1．问题的特点滑块—木板类问题涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动．2．常见的两种位移关系滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板向同一方向运动，则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度；若滑块和木板向相反方向运动，则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度．3．解题方法此类问题涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口．求解中应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度．例1如图1所示，厚度不计的薄板A长l＝5 m，质量M＝5 kg，放在水平地面上．在A上距右端s＝3 m处放一物体B(大小不计)，其质量m＝2 kg，已知A、B间的动摩擦因数μ1＝0.1，A与地面间的动摩擦因数μ2＝0.2，原来系统静止．现在板的右端施加一大小恒定的水平力F＝26 N，持续作用在A上，将A从B下抽出．g＝10 m/s2，求：图1(1)A从B下抽出前A、B的加速度各是多大；(2)B运动多长时间离开A.答案(1)2 m/s2 1 m/s2(2)2 s解析(1)对于B：μ1mg＝ma B解得a B＝1 m/s2对于A：F－μ1mg－μ2(m＋M)g＝Ma A解得a A＝2 m/s2(2)设经时间t抽出，则s A＝12a A t2s B ＝12a B t 2，Δs ＝s A －s B ＝l －s解得t ＝2 s.求解“滑块—木板”类问题的方法技巧1．搞清各物体初态对地的运动和相对运动(或相对运动趋势)，根据相对运动(或相对运动趋势)情况，确定物体间的摩擦力方向．2．正确地对各物体进行受力分析，并根据牛顿第二定律确定各物体的加速度，结合加速度和速度的方向关系确定物体的运动情况．针对训练 (多选)如图2所示，由相同材料做成的A 、B 两物体放在长木板上，随长木板一起以速度v 向右做匀速直线运动，它们的质量分别为m A 和m B ，且m A >m B .某时刻木板停止运动，设木板足够长，下列说法中正确的是( )图2A ．若木板光滑，由于A 的惯性较大，A 、B 间的距离将增大 B ．若木板粗糙，由于B 的惯性较小，A 、B 间的距离将减小C ．若木板光滑，A 、B 间距离保持不变D ．若木板粗糙，A 、B 间距离保持不变 答案 CD解析 若木板光滑，木板停止运动后，A 、B 均以速度v 做匀速运动，间距不变，故A 错误，C 正确；若木板粗糙，同种材料制成的物体与木板间动摩擦因数相同，根据牛顿第二定律得到：μmg ＝ma ，a ＝μg ，则可见A 、B 匀减速运动的加速度相同，间距不变．故B 错误，D 正确．二、传送带类问题1．特点：传送带运输是利用货物和传送带之间的摩擦力将货物运送到别的地方去．它涉及摩擦力的判断、运动状态的分析和运动学知识的运用．2．解题思路：(1)判断摩擦力突变点(含大小和方向)，给运动分段；(2)物体运动速度与传送带运行速度相同是解题的突破口；(3)考虑物体与传送带共速之前是否滑出．例2 如图3所示，水平传送带正在以v ＝4 m /s 的速度匀速顺时针转动，质量为m ＝1 kg 的某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.1，将该物块从传送带左端无初速度地轻放在传送带上(g 取10 m/s 2)．图3(1)如果传送带长度L ＝4.5 m ，求经过多长时间物块将到达传送带的右端； (2)如果传送带长度L ＝20 m ，求经过多长时间物块将到达传送带的右端． 答案 (1)3 s (2)7 s解析 物块放到传送带上后，在滑动摩擦力的作用下先向右做匀加速运动． 由μmg ＝ma 得a ＝μg ，若传送带足够长，匀加速运动到与传送带同速后再与传送带一同向右做匀速运动． 物块匀加速运动的时间t 1＝v a ＝vμg ＝4 s物块匀加速运动的位移s 1＝12at 21＝8 m(1)因为4.5 m<8 m ，所以物块一直加速， 由L ＝12at 2得t ＝3 s(2)因为20 m>8 m ，所以物块速度达到传送带的速度后，摩擦力变为0，此后物块与传送带一起做匀速运动，物块匀速运动的时间t 2＝L －s 1v ＝20－84 s ＝3 s故物块到达传送带右端的时间t ′＝t 1＋t 2＝7 s.分析传送带问题的三个步骤1．初始时刻，根据v 物、v 带的关系，确定物体的受力情况，进而确定物体的运动情况． 2．根据临界条件v 物＝v 带确定临界状态的情况，判断之后的运动形式． 3．运用相应规律，进行相关计算．例3 如图4所示，传送带与水平地面的倾角为θ＝37°，AB 的长度为64 m ，传送带以20 m /s 的速度沿逆时针方向转动，在传送带上端A 点无初速度地放上一个质量为8 kg 的物体，它与传送带之间的动摩擦因数为0.5，求物体从A 点运动到B 点所用的时间．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g ＝10 m/s 2)图4答案 4 s解析 开始时物体下滑的加速度：a 1＝g (sin 37°＋μcos 37°)＝10 m/s 2，运动到与传送带共速的时间为：t 1＝v a 1＝2010 s ＝2 s ，下滑的距离：s 1＝12a 1t 21＝20 m ；由于tan 37°＝0.75＞0.5，故物体继续加速下滑，且此时：a 2＝g (sin 37°－μcos 37°)＝2 m/s 2，根据s 2＝v t 2＋12a 2t 22，即64 m－20 m ＝20 m/s ×t 2＋12×2 m/s 2×t 22，解得：t 2＝2 s ，故共用时间为t ＝4 s.物体沿着倾斜的传送带向下加速运动到与传送带速度相等时，若μ≥tan θ，物体随传送带一起匀速运动；若μ<tan θ，物体将以较小的加速度a ＝g sin θ－μg cos θ继续加速运动.课时作业一、选择题(1～4为单选题，5～6为多选题)1．如图1所示，水平传送带A 、B 两端相距s ＝3.5 m ，工件与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1.工件滑至A 端瞬时速度v A ＝4 m/s ，到达B 端的瞬时速度设为v B ，则下列说法中错误的是( )图1A ．若传送带不动，则vB ＝3 m/sB ．若传送带逆时针匀速转动，v B 一定等于3 m/sC ．若传送带顺时针匀速转动，v B 一定等于3 m/sD ．若传送带顺时针匀速转动，v B 可能等于3 m/s 答案 C解析 若传送带不动，工件的加速度大小a ＝μmg m ＝μg ＝0.1×10 m /s 2＝1 m/s 2，由v 2B －v 2A ＝－2as ，得v B ＝－2as ＋v 2A ＝2×(－1)×3.5＋42 m /s ＝3 m/s ，选项A 正确；若传送带逆时针匀速转动，工件的受力情况不变，由牛顿第二定律得知，工件的加速度大小仍为a ＝μg ，工件的运动情况跟传送带不动时一样，则v B ＝3 m /s ，选项B 正确；若传送带以小于或等于3 m/s 的速度顺时针匀速转动，工件滑上传送带时所受的滑动摩擦力方向水平向左，做匀减速运动，工件的加速度大小仍为a ＝μg ，工件的运动情况跟传送带不动时一样，则v B ＝3 m /s ；若传送带以大于3 m/s 的速度顺时针匀速转动，v B 大于3 m/s ，选项C 错误，D 正确． 2.如图2所示，一条足够长的浅色水平传送带自左向右匀速运行．现将一个木炭包无初速度地放在传送带的最左端，木炭包在传送带上将会留下一段黑色的径迹．下列说法中正确的是( )A．黑色的径迹将出现在木炭包的左侧B．此时木炭包相对于传送带向右运动C．木炭包的质量越大，径迹的长度越短D．木炭包与传送带间的动摩擦因数越大，径迹的长度越短答案 D解析刚放上木炭包时，木炭包的速度慢，传送带的速度快，木炭包向左滑动，所以黑色的径迹将出现在木炭包的右侧，所以A错误．木炭包在传送带上运动靠的是与传送带之间的摩擦力，摩擦力作为它的合力产生加速度，由牛顿第二定律知，μmg＝ma，所以a＝μg，当达到相同速度时，不再有相对滑动，由v2＝2as得，木炭包位移s木＝v22μg，设相对滑动的时间为t，由v＝at，得t＝vμg，此时传送带的位移为s传＝v t＝v2μg，所以滑动的位移是Δs＝s传－s木＝v22μg，由此可以知道，黑色的径迹与木炭包的质量无关，传送带运动的速度越大，径迹的长度越长，木炭包与传送带间的动摩擦因数越大，径迹的长度越短，所以B、C错误，D正确．3.如图3所示，质量为m1的足够长木板静止在水平面上，其上放一质量为m2的物块．物块与木板的接触面是光滑的．从t＝0时刻起，给物块施加一水平恒力F.分别用a1、a2和v1、v2表示木板、物块的加速度和速度大小，下列图象符合运动情况的是()图3答案 D解析木板一定保持静止，加速度为0，选项A、B错误；物块的加速度a＝Fm2，即物块做匀加速直线运动，物块运动的v－t图象为倾斜的直线，而木板保持静止，速度一直为0，选项C错误，D正确．4.如图4所示，质量为m的木块在质量为M的长木板上受到水平向右的拉力F的作用向右滑行，但长木板保持静止不动．已知木块与长木板之间的动摩擦因数为μ1，长木板与地面之间的动摩擦因数为μ2，下列说法正确的是()A．长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ1MgB．长木板受到地面的摩擦力的大小一定为μ2(m＋M)gC．只要拉力F增大到足够大，长木板一定会与地面发生相对滑动D．无论拉力F增加到多大，长木板都不会与地面发生相对滑动答案 D解析对M分析，在水平方向受到m对M的摩擦力和地面对M的摩擦力，两个力平衡，则地面对木板的摩擦力f＝μ1mg，选项A、B错误；无论F大小如何，m在M上滑动时，m对M的摩擦力大小不变，M在水平方向上仍然受到两个摩擦力处于平衡状态，不可能运动，选项C错误，D正确．5.如图5所示，一足够长的水平传送带以恒定的速度向右传动．将一物体轻轻放在传送带的左端，以v、a、s、F表示物体速度大小、加速度大小、位移大小和所受摩擦力的大小．下列选项正确的是()图5答案AB6．如图6所示，绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行．初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的A处滑上传送带．若从小物块滑上传送带开始计时，小物块运动的v－t图象(以地面为参考系)如图乙所示，则()图6A．t2时刻，小物块离A处的距离达到最大B．t2时刻，小物块相对传送带滑动的距离达到最大C．0～t2时间内，小物块受到的摩擦力大小和方向一直不变D传送带的速度v1一定大于或等于物块初速度v2答案BCD解析小物块对地速度为零时，即t1时刻，向左离开A处最远，选项A错；t2时刻小物块相对传送带静止，所以从开始到此刻，它相对传送带滑动的距离最大，选项B 对；0～t 2时间内，小物块受到的摩擦力为滑动摩擦力．方向始终向右、大小不变，选项C 对；物块反向加速最终速度为v 2，说明物块初速度一定小于或等于传送带的速度，选项D 对． 二、非选择题7.某飞机场利用如图7所示的传送带将地面上的货物运送到飞机上，传送带与地面的夹角θ＝30°，传送带两端A 、B 的距离L ＝10 m ，传送带以v ＝5 m/s 的恒定速度匀速向上运动．在传送带底端A 轻放上一质量m ＝5 kg 的货物，货物与传送带间的动摩擦因数μ＝32.求货物从A 端运送到B 端所需的时间．(g 取10 m/s 2)图7答案 3 s解析 以货物为研究对象，由牛顿第二定律得 μmg cos 30°－mg sin 30°＝ma 解得a ＝2.5 m/s 2货物匀加速运动时间t 1＝va ＝2 s货物匀加速运动位移 s 1＝12at 21＝5 m然后货物做匀速运动，运动位移 s 2＝L －s 1＝5 m 匀速运动时间 t 2＝s 2v ＝1 s货物从A 到B 所需的时间 t ＝t 1＋t 2＝3 s.8.如图8所示，在光滑的水平面上有一个长为0.64 m 、质量为4 kg 的木板B ，在B 的左端有一个质量为2 kg 、可视为质点的铁块A ，A 与B 之间的动摩擦因数为0.2.当对A 施加水平向右的拉力F ＝10 N 时，求经过多长时间可将A 从B 的左端拉到右端．(g 取10 m/s 2)图8答案 0.8 s解析 A 、B 间的最大静摩擦力F max ＝μm 1g ＝4 N ，F >F max ，所以A 、B 发生相对滑动．由分析知A 向右加速，加速度为a 1，则F －μm 1g ＝m 1a 1，a 1＝3 m/s 2；B 也向右加速，加速度为a 2，则μm 1g ＝m 2a 2，a 2＝1 m/s 2.A 从B 的左端运动到右端，则有s A －s B ＝L ，即12a 1t 2－12a 2t 2＝L ，代入数据，解得t ＝0.8 s.9．如图9为火车站使用的传送带示意图，绷紧的传送带水平部分长度L ＝4 m ，并以v 0＝1 m /s 的速度匀速向右运动．现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数μ＝0.2, g 取10 m/s 2.图9(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端．(2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短，传送带速度v 的大小应满足什么条件？ 答案 (1)4.25 s (2)v ≥4 m/s解析 (1)旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，先在滑动摩擦力作用下做匀加速直线运动，加速度a ＝μmgm ＝μg ＝0.2×10 m /s 2＝2 m/s 2.匀加速运动的时间t 1＝v 0a ＝0.5 s匀加速运动的位移s ＝12at 21＝0.25 m此后旅行包匀速运动，匀速运动的时间t 2＝L －sv 0＝3.75 s所以旅行包从左端运动到右端所用时间t ＝t 1＋t 2＝4.25 s.(2)要使旅行包在传送带上运行时间最短，必须使旅行包在传送带上一直加速， 由v 2＝2aL 得v ＝2aL ＝4 m/s 即传送带速度必须大于等于4 m/s.10．如图10所示，传送带与水平面的夹角为θ＝37°，以4 m /s 的速度向上运行，在传送带的底端A 处无初速度地放一个质量为0.5 kg 的物体，它与传送带间动摩擦因数μ＝0.8，A 、B 间(B 为顶端)长度为25 m ．取g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8. 试回答下列问题：图10(1)说明物体的运动性质(相对地面)． (2)物体从A 到B 的时间为多少？答案 (1)先做匀加速直线运动，后做匀速直线运动 (2)11.25 s解析 (1)开始时物体相对传送带向下滑动，滑动摩擦力方向沿斜面向上，根据牛顿第二定律得f －mg sin 37°＝ma 而f ＝μmg cos 37° 解得a ＝0.4 m/s 2设物体匀加速上升的位移为s ，由v 2＝2as 得 s ＝v 22a ＝422×0.4m ＝20 m. s <25 m ，故当物体的速度达到4 m/s 后将随传送带向上做匀速直线运动． (2)由(1)知v ＝at 1，t 1＝va ＝10 s25 m －s ＝v ·t 2，t 2＝1.25 s所以从A 到B 的总时间t ＝t 1＋t 2＝11.25 s.11．质量为2 kg 的木板B 静止在水平面上，可视为质点的物块A 从木板的左侧沿木板上表面水平冲上木板，如图11甲所示．A 和B 经过1 s 达到同一速度，之后共同减速直至静止，A 和B 的v －t 图象如图乙所示，重力加速度g ＝10 m/s 2，求：图11(1)A 与B 上表面之间的动摩擦因数μ1； (2)B 与水平面间的动摩擦因数μ2； (3)A 的质量．答案 (1)0.2 (2)0.1 (3)6 kg解析 (1)由题图乙可知，A 在0～1 s 内的加速度a 1＝v 1－v 0t 1＝－2 m/s 2， 对A 由牛顿第二定律得， －μ1mg ＝ma 1 解得μ1＝0.2.(2)由题图乙知，A 、B 在1～3 s 内的加速度 a 3＝v 2－v 1t 2＝－1 m/s 2，对AB 整体由牛顿第二定律得， －μ2(M ＋m )g ＝(M ＋m )a 3 解得μ2＝0.1.(3)由题图乙可知B 在0～1 s 内的加速度a 2＝v 1t 1＝2 m/s 2.对B 由牛顿第二定律得，μ1mg －μ2(M ＋m )g ＝Ma 2， 代入数据解得m ＝6 kg.。
2018版物理粤教版必修一文档：第四章 力与运动 习题课
习题课(二)简单连接体问题和临界问题[学习目标]1.学会用整体法和隔离法分析简单的连接体问题.2.认识临界问题，能找到几种典型问题的临界条件，能够处理典型的临界问题．一、简单连接体问题1．所谓“连接体”问题，是指运动中的几个物体或上下叠放在一起、或前后挤靠在一起、或通过细绳、轻弹簧连在一起的物体组．在求解连接体问题时常常用到整体法与隔离法．2．整体法：把整个连接体系统看做一个研究对象，分析整体所受的外力，运用牛顿第二定律列方程求解．其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力．3．隔离法：把系统中某一物体(或一部分)隔离出来作为一个单独的研究对象，进行受力分析，列方程求解．其优点在于将系统内物体间相互作用的内力转化为研究对象所受的外力，容易看清单个物体(或一部分)的受力情况或单个过程的运动情形．例1如图1所示，物体A、B用不可伸长的轻绳连接，在恒力F作用下一起向上做匀加速运动，已知m A＝10 kg，m B＝20 kg，F＝600 N，求此时轻绳对物体B的拉力大小(g取10 m/s2)．图1答案400 N解析对AB整体受力分析和单独对B受力分析，分别如图甲、乙所示：根据牛顿第二定律F－(m A＋m B)g＝(m A＋m B)a物体B受细线的拉力和重力，根据牛顿第二定律，有：F T－m B g＝m B a联立解得：F T＝400 N.当物体各部分加速度相同且不涉及求内力的情况，用整体法比较简单；若涉及物体间相互作用力时必须用隔离法.整体法与隔离法在较为复杂的问题中常常需要有机地结合起来运用，这将会更快捷有效.针对训练如图2所示，质量分别为m1和m2的物块A、B，用劲度系数为k的轻弹簧相连．当用力F沿倾角为θ的固定光滑斜面向上拉使两物块共同加速运动时，弹簧的伸长量为________．图2答案m1Fk(m1＋m2)解析对整体有F－(m1＋m2)g sin θ＝(m1＋m2)a对A有kx－m1g sin θ＝m1a，解得x＝m1Fk(m1＋m2).二、动力学的临界问题1.临界问题：某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态．2．关键词语：在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件．3．常见类型(1)弹力发生突变的临界条件弹力发生在两物体的接触面之间，是一种被动力，其大小由物体所处的运动状态决定．相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是弹力为零．(2)摩擦力发生突变的临界条件①静摩擦力为零是状态方向发生变化的临界状态；②静摩擦力最大是物体恰好保持相对静止的临界状态．例2如图3所示，细线的一端固定在倾角为45°的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球．图3(1)当滑块至少以多大的加速度向右运动时，线对小球的拉力刚好等于零？(2)当滑块至少以多大的加速度向左运动时，小球对滑块的压力等于零？(3)当滑块以a′＝2g的加速度向左运动时，线中拉力为多大？答案(1)g(2)g(3)5mg解析(1)F T＝0时，小球受重力mg和斜面支持力F N的作用，如图甲，则F N cos 45°＝mgF N sin 45°＝ma解得a＝g.故当向右加速度为g时线上的拉力为0.(2) 假设滑块具有向左的加速度a1，小球受重力mg、线的拉力F T1和斜面的支持力F N1的作用，如图乙所示．由牛顿第二定律得水平方向：F T1cos 45°－F N1sin 45°＝ma1，竖直方向：F T1sin 45°＋F N1cos 45°－mg＝0.由上述两式解得F N1＝2m(g－a1)2，F T1＝2m(g＋a1)2.由此两式可以看出，当加速度a1增大时，球所受的支持力F N1减小，线的拉力F T1增大．当a1＝g时，F N1＝0，此时小球虽与斜面接触但无压力，处于临界状态，这时绳的拉力为F T1＝2mg.所以滑块至少以a1＝g的加速度向左运动时小球对滑块的压力等于零．(3)当滑块加速度大于g时，小球将“飘”离斜面而只受线的拉力和重力的作用，如图丙所示，此时细线与水平方向间的夹角α<45°.由牛顿第二定律得F T′cos α＝ma′，F T′sin α＝mg，解得F T′＝m a′2＋g2＝5mg.1. (连接体问题)如图4所示，质量为2m的物块A与水平地面间的动摩擦因数为μ，质量为m的物块B 与地面的摩擦不计，在大小为F 的水平推力作用下，A 、B 一起向右做加速运动，则A 和B 之间的作用力大小为( )图4A.μmg 3B.2μmg3C.2F －4μmg 3D.F －2μmg 3答案 D解析 以A 、B 组成的整体为研究对象，由牛顿第二定律得F －μ·2mg ＝(2m ＋m )a ，整体的加速度大小为a ＝F －μ·2mg 2m ＋m ＝F －2μmg 3m ；以B 为研究对象，由牛顿第二定律得A 对B 的作用力大小为F AB ＝ma ＝F －2μmg 3，即A 、B 间的作用力大小为F －2μmg3，选项D 正确．2．如图5所示，A 、B 质量分别为0.1 kg 和0.4 kg ，A 、B 间的动摩擦因数为0.5，放置在光滑的桌面上，要使A 沿着B 匀速下降，则必须对物体B 施加的水平推力F 至少为________．(g 取10 m/s 2)图5答案 10 N解析 依题意知A 在竖直方向做匀速直线运动，故μF N ＝m A g ，得F N ＝2m A g ；A 在水平方向有F N ＝m A a ，得a ＝2g .对于A 、B 整体有F ＝(m A ＋m B )a ＝10 N.课时作业一、选择题(1～3为单选题，4～5为多选题)1. 如图1所示，在光滑地面上，水平外力F 拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动．小车质量是M ，木块质量是m ，力大小是F ，加速度大小是a ，木块和小车之间的动摩擦因数是μ.则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是( )图1A．μmg B.mFM＋mC．μ(M＋m)g D.MFM＋m 答案 B解析以小车和木块组成的整体为研究对象，根据牛顿第二定律知，a＝FM＋m，以木块为研究对象，摩擦力f＝ma＝mFM＋m.故B正确．2. 如图2所示，放在光滑水平面上的物体A和B，质量分别为2m和m，第一次水平恒力F1作用在A上，第二次水平恒力F2作用在B上．已知两次水平恒力作用时，A、B间的作用力大小相等．则()图2A．F1<F2B．F1＝F2C．F1>F2D．F1>2F2答案 C解析设A、B间作用力大小为F N，则水平恒力F1作用在A上时，隔离B受力分析有：F N ＝ma B.水平恒力F2作用在B上时，隔离A受力分析有：F N＝2ma A.F1＝(2m＋m)a B，F2＝(2m＋m)a A，解得F1＝3F N，F2＝32F N，所以F1＝2F2，即F1>F2.3. 如图3所示，质量为M、中间为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑凹槽内有一质量为m的小铁球，现用一水平向右的推力F推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽球心和小铁球的连线与竖直方向成α角．则下列说法正确的是()图3A．小铁球受到的合外力方向水平向左B．F＝(M＋m)g tan αC．系统的加速度为a＝g sin αD．F＝Mg tan α答案 B解析隔离小铁球受力分析得F合＝mg tan α＝ma且合外力水平向右，故小铁球加速度为g tanα，因为小铁球与凹槽相对静止，故系统的加速度也为g tan α，A 、C 错误．整体受力分析得F ＝(M ＋m )a ＝(M ＋m )g tan α，故选项B 正确，D 错误．4. 如图4所示，已知物块A 、B 的质量分别为m 1＝4 kg 、m 2＝1 kg ，A 、B 间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A 与地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.5，在水平力F 的推动下，要使A 、B 一起运动而B 不致下滑，则力F 大小可能的是( )图4A ．50 NB ．100 NC ．125 ND ．150 N 答案 CD解析 对B 不下滑有μ1F N ≥m 2g ，由牛顿第二定律F N ＝m 2a ；对整体有F －μ2(m 1＋m 2)g ＝(m 1＋m 2)a ，得F ≥(m 1＋m 2)(1μ1＋μ2)g ＝125 N ，选项C 、D 正确．5．如图5所示，劲度系数为k 的轻弹簧下端系一个质量为m 的小球A ，小球被水平挡板P 托住使弹簧长度恰为自然长度(小球与挡板不粘连)，然后使挡板P 以恒定的加速度a (a <g )开始竖直向下做匀加速直线运动，则( )图5A ．小球与挡板分离的时间为t ＝ ka2m (g －a )B ．小球与挡板分离的时间为t ＝2m (g －a )kaC ．小球从开始运动直到最低点的过程中，小球速度最大时弹簧的伸长量x ＝mgkD ．小球从开始运动直到最低点的过程中，小球速度最大时弹簧的伸长量x ＝m (g －a )k答案 BC解析 小球与挡板之间弹力为零时分离，此时小球的加速度仍为a ，由牛顿第二定律得mg －kx ＝ma .由匀变速直线运动的位移公式得x ＝12at 2，解得t ＝2m (g －a )ka.故选项A 错误，B 正确．小球速度最大时所受合力为零，伸长量x ＝mgk ，选项C 正确，D 错误．二、非选择题6. 如图6所示，质量为M 、倾角为θ的光滑斜面静止在粗糙的水平面上，斜面上有一倒扣的直角三角形物块m ，现对物块m 施加一水平向左的推力F ，使物块m 与斜面一起向左做加速度为a 的匀加速直线运动，已知重力加速度为g .求：图6(1)物块对斜面的压力； (2)水平推力F 的大小；(3)粗糙地面与斜面间的动摩擦因数． 答案 (1)mgcos θ，方向垂直于斜面向下 (2)mg tan θ＋ma (3)mg tan θ－Ma (m ＋M )g解析 (1)以m 为研究对象，受力分析如图所示，竖直方向受力平衡，得：F N ＝mgcos θ根据牛顿第三定律，物块对斜面的压力为： F N ′＝F N ＝mgcos θ，方向垂直于斜面向下(2)以m 为研究对象，水平方向：F －F N sin θ＝ma ， 得：F ＝mg tan θ＋ma(3)以m 、M 整体为研究对象：F －μ(m ＋M )g ＝(M ＋m )a ，可得：μ＝mg tan θ－Ma(m ＋M )g.7.如图7所示，质量为4 kg 的小球用细绳拴着吊在行驶的汽车后壁上，绳与竖直方向夹角为37°.已知g ＝10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：图7(1)当汽车以a ＝2 m/s 2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小．(2)当汽车以a ＝10 m/s 2向右匀减速行驶时，细线对小球的拉力大小和小球对车后壁的压力大小．答案 (1)50 N 22 N (2)40 2 N 0解析 (1)当汽车以a ＝2 m/s 2向右匀减速行驶时，小球受力分析如图甲． 由牛顿第二定律得：F T1cos θ＝mg ，F T1sin θ－F N ＝ma 代入数据得：F T1＝50 N ，F N ＝22 N由牛顿第三定律知，小球对车后壁的压力大小为22 N.(2)当汽车向右匀减速行驶时，设小球所受车后壁弹力为0时(临界条件)的加速度为a 0，受力分析如图乙所示．由牛顿第二定律得：F T2sin θ＝ma 0，F T2cos θ＝mg 代入数据得：a 0＝g tan θ＝10×34 m /s 2＝7.5 m/s 2因为a ＝10 m/s 2>a 0 所以小球飞起来，F N ′＝0 设此时绳与竖直方向的夹角为α，由牛顿第二定律得：F T2＝(mg )2＋(ma )2＝40 2 N.。
精选2019-2020年高中物理必修1第四章 力与运动第三节 探究物体运动与受力的关系粤教版课后练习三十四
精选2019-2020年高中物理必修1第四章力与运动第三节探究物体运动与受力的关系粤教版课后练习三十四第1题【单选题】下列关于物理学思想方法的叙述错误的是( )A、在研究瞬时速度时，用到了极限的思想B、在研究力的合成实验中，用到了等效替代法C、研究物体微小形变的时候，用到了控制变量法D、在匀变速直线运动中，推导位移时间关系式时用到了微元法【答案】：【解析】：第2题【单选题】在物理学的重大发现中科学家们总结出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、等效替代法、科学假设法和建立物理模型法等。
以下关于物理学研究方法的叙述错误的是( )A、不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法运用了理想实验法B、根据速度的定义式，当?t趋近于零时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思想法C、在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，运用了控制变量法D、引入重心﹑合力与分力的概念时运用了等效替代法【答案】：【解析】：第3题【单选题】用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图)．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若( )A、保持S不变，增大d，则θ变大B、保持S不变，增大d，则θ变小C、保持d不变，减小S，则θ变小D、保持d不变，减小S，则θ不变【答案】：【解析】：第4题【单选题】下列所给的图象中能反映作直线运动的物体在2秒末回到初始位置的是( )A、B、C、D、【答案】：【解析】：第5题【填空题】某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律．装置固定在水平面上，圆弧形轨道下端切线水平．两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同．实验时，先测出A、B两球的质量mA、mB ，让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距离的平均值x0 ，然后把球B静置于轨道下端水平部分，并将A从轨道上同一位置由静止释放，并与B相碰，重复多次．①为确保实验中球A不反向运动，则mA、mB应满足的关系是______；②写出实验中还需要测量的物理量及符号：______；③若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式：______；④取mA=2mB ，x0=1m，且A、B间为完全弹性碰撞，则B球滑行的距离为______．【答案】：【解析】：第6题【实验探究题】在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L=1.25cm，若小球在平抛运动过程中的几个位置如图中的a、b、c、d所示．（g取9.8m/s^2）小球平抛的初速度v0的数值为______m/s．在图中找出小球的抛出点，画出小球的运动轨迹和以抛出点为坐标原点的x、y坐标轴．抛出点O在a 点左侧______处（以L表示），a点上方______处（以L表示）．【答案】：【解析】：第7题【实验探究题】某实验小组利用图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系下列做法正确的是A、调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行B、在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮栓在木块上C、实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源D、通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木块倾斜度为使砝码桶以及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶以及桶内砝码的总质量______木块和木块上砝码的总质量，（选填“远大于”，“远小于”或“近似等于”）甲乙两同学在同一实验室，各取一套图示装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图2中甲、乙两条直线，设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲______m 乙，μ甲______μ乙．（选填“大于”，“小于”或“等于”）【答案】：【解析】：第8题【实验探究题】在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，让质量为m1的小球从斜槽轨道上某处自由滚下，与静止在轨道末端的质量为m2的小球发生对心碰撞（如图所示），则两个小球质量及大小关系应满足A、m1=m2B、m1＞m2C、m1＜m2D、大小相等E、没有限制实验必须满足的条件是；A、轨道末端必须是水平的B、斜槽轨道必须是光滑的C、入射球m1每次必须是从同一高度由静止释放实验中必须测量的物理量是A、小球的质量m1和m2B、桌面离地面的高度HC、小球m1的初始高度hD、小球m1单独落下的水平距离OBE、小球m1和m2碰后的水平距离OA、OC本次实验我们要验证等式：______是否成立．【答案】：【解析】：第9题【实验探究题】某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：你认为还需要的实验器材有______，实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是______，为减小系统误差实验时首先要做的步骤是______．在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量m，已知重力加速度为g，让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）．则对于滑块的运动本实验最终要验证的数学表达式为______（用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）【答案】：【解析】：第10题【实验探究题】某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中PQ是斜槽，QR 为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置C由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P，为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐．注意：实验的条件：MA______MB碰撞后B球的水平射程应为______cm．在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：（填选项号）．A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C、测量A球或B球的直径D、测量A球和B球的质量E、测量G点相对于水平槽面的高度写出验证动量守恒定律的表达式______．【答案】：【解析】：第11题【实验探究题】根据所学知识填空：某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中，用游标卡尺测定摆球的直径，测量的结果如图所示，则该摆球的直径为______mm．某小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中如果测得g值偏大，原因可能是A、把摆线长与小球直径之和做为摆长B、摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C、开始计时时，秒表过迟按下D、实验中误将49次全振动次数记为50次．【答案】：【解析】：第12题【实验探究题】“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图1所示．如果是电火花打点计时器，它使用的电源电压是交流______V，每隔______s打一次点．实验中需要平衡摩擦力，做法是：适当填高木板______端（填“左”或“右”），不把装砂小桶的细线系在小车上，让纸带穿过打点计时器，并系在小车上，让小车靠近打点计时器，打开电源，轻推一下小车使其运动，当纸带上相邻两点之间的距离满足下列哪个条件时（除前面若干点外），可以认为这一工作已经完成．答______A．都相等B．均匀增大C．均匀减小该实验中，进行“平衡摩擦力”的操作，其目的是A、为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力B、为了使小车受到细线的拉力等于所挂砂桶和砂的总重力C、为了使小车能做匀加速运动如图2所示，甲图是某一实验打出的一条纸带，乙图是其局部放大图．则O、D间的距离为是______cm．打下D点时小车的瞬时速度大小是______m/s（保留三位有效数字）根据纸带打出的点，已经求出了A、B、C、E、F各点的速度，并在以O点为0时刻的v﹣t图象中标出了它们的位置，请你再将D点的速度标在图3中，画出v﹣t图象______，根据图象求出的加速度a=______m/s^2（保留二位有效数字）【答案】：【解析】：第13题【实验探究题】某同学用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律，请回答下列有关此实验的问题：该同学在实验前准备了图甲中所示的实验装置及下列辅助器材：其中不必要的器材是（填代号）．A、交流电源、导线B、天平（含配套砝码）C、秒表D、刻度尺E、细线、砂和小砂桶打点计时器在小车拖动的纸带上打下一系列点迹，以此记录小车的运动情况．其中一部分纸带上的点迹情况如图乙所示，已知打点计时器打点的时间间隔T=0.02s，测得A点到B、C点的距离分别为x1=5.99cm、x2=13.59cm，则在打下点迹B时，小车运动的速度vB=______m/s；小车做匀加速直线运动的加速度a=______m/s^2 ．（结果保留三位有效数字）在验证“质量一定，加速度a与合外力F的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图丙所示的a﹣F图象，其中图线不过原点的原因是______，图线在末端弯曲的原因是______．【答案】：【解析】：第14题【实验探究题】在“探究加速度与质量和力关系”实验中，实验装置如图1所示．若实验中采用电磁打点计时器，则所用的电源是A、4～6V直流电源B、4～6V交流电源C、220V直流电源D、220V直流电源实验中平衡小车所受阻力的做法是：在不挂细绳和钩码的情况下，改变板的倾斜程度，使小车能拖动纸带沿木板做______运动；图2是实验中打出的一条纸带，在纸带上每5个点取1个计数点，得到O、A、B、C、D几个计数点．测得OB=3.40cm，BD=5.00cm，已知电源频率为50Hz，则纸带的加速度大小为______m/s^2（计算结果请保留两位小数）．【答案】：【解析】：第15题【实验探究题】在探宄“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中，某同学的实验设计方案如图1所示．则：该实验用钩码的重力表示小车受到的合外力，在安装时首先要______，其次钩码和小车还需要满足的条件是______．实验中，除位移、速度、小车的质量外，还要测出的物理量有______．在上述实验中，打点计时器使用的交流电频率为50Hz．某同学打出的一段纸带如图2所示，则小车稳定匀速运动时的速度大小为______m/s．（计算结果保留三位有效数字）【答案】：【解析】：。
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第四章力与运动
第三节探究加速度与力、质量的定量关系
A级抓基础
1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是( )
A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a与合外力F、物体质量m的关系，故D项正确．
答案：D
2．如果a 1
m
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
解析：a 1
m
图象是过原点的直线，表明加速度a与质量m成反比，但不能说物体的质量与加速度成正比或成反比，因为物体的质量是个定值，B正确，A、C、D错误．答案：B
3．某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得偏低，使得倾角偏小，他所得的aF关系图象可以用下图所示的哪一个来表示( )
解析：在平衡摩擦力时，若把长木板的一端垫得过低，小车重力沿木板方向的分力小于摩擦力．
答案：D
4．在“探究加速度与物体质量的定性关系”实验中，在增大物体质量的同时，要保证物体所受的合外力不变，下列措施可行的是( )
A．增大斜面的倾角B．减小斜面的倾角
C．保持斜面倾角不变D．以上措施都不能实现
解析：小车下滑过程中受到有重力、支持力和摩擦力的作用，假设动摩擦因数为μ，斜面倾角为θ，物体质量为m，则所受的合外力为F合＝mg sin θ－μmg cos θ，则在增大m的同时必须要减小θ，才能保持F合不变．
答案：B
5．用打点计时器测量加速度探究加速度与力、质量的关系时，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，应该让小车( )
A．挂上小盘，拖上纸带，启动打点计时器
B．不挂小盘，拖上纸带，启动打点计时器
C．挂上小盘，不拖纸带
D．不挂小盘，不拖纸带
解析：平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，不拴盘，选项A、C错误；应把纸带所受的摩擦阻力一起平衡掉，所以应让小车拖上纸带，且让打点计时器处于工作状态，选项B 正确，选项D错误．
答案：B
6．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中不正确的是( )
A．“平衡摩擦力”的本质就是想办法让小车受到的摩擦力为零
B．“平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力的下滑分力与所受到的摩擦阻力相平衡
C．“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合外力等于所挂钩码通过细绳和滑轮对小车施加的拉力
D．“平衡摩擦力”是否成功，可轻轻推动小车，由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否相等而确定
答案：A
7．(多选)在用实验探究加速度和力的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，正确的是( )
A．实验的基本思想是保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系
B．实验的基本思想是保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系
C．在处理实验数据时，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比
D．在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比
解析：本实验是利用控制变量法得到a、F二者的关系，A、C所述符合实验的思路和数据分析，故应选A、C.
答案：AC
B级提能力
8．如图所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出绳子上的拉力大小．传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．
(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝2.25 mm.
(2)实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t＝1.0×10－2s，则滑块经过光电门B时的瞬时速度为________m/s.
(3)若某同学用该实验装置探究加速度与力的关系，
①要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是________________(文字说明并用相应的字母表示)．
②下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)．
A．滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节水平
D．应使细线与气垫导轨平行
解析：(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．
即v＝d
t
＝
2.25×0.001
0.01
m/s＝0.225 m/s.
(3)①根据运动学公式a＝v2
2L
得，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L.
②拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量的大小关系无关，故A错。