《高中物理必修第一册》4.2 实验探究加速度与力、质量的关系—（答案含解析）

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4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系
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1．用如图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放
在水平实验桌面上，实验小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，小车与纸带相连，打点计时器所
用交流电的频率为 f＝50 Hz.平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加
速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为
a
；改变砂桶中沙子的质量，重复实验三次．
（1）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乙所示
的
a − F
图象，其中图线不过原点并在末端发生了弯曲现象，产生这两种现象的原因可能有_____．
A．木板右端垫起的高度过小（即平衡摩擦力不足）
B．木板右端垫起的高度过大（即平衡摩擦力过度）
C．砂桶和沙子的总质量
m
远小于小车和砝码的总质量
M
（即
m≪M
）
D．砂桶和沙子的总质量
未远小于小车和砝码的总质量
M
．
（2）实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示，图中
O
、
A
、
B
、
C
、
D
、
E
、
F
为相邻的计数
点，相邻两计数点间还有 4个点未画出，则小车运动的加速度
a
＝_____
m/s2
.（结果保留 3位有效
数字）
（3）小车质量
M
一定，改变砂桶中沙子的质量，砂桶和沙子的总质量为
m
，根据实验数据描绘出
1
的小车加速度
a
与砂桶和沙子的总质量
m
之间的
1
a−1
m
关系图象如图丁所示，则小车的质量
M=¿
__
___
Kg
.（g=10m/s2）
2．某实验小组所用的实验装置如图所示，通过改变砂桶内砂的质量研究加速度与力的关系．图中
带滑轮的长木板水平放置于桌面上，一端拴有砂桶的细绳通过小车的滑轮与拉力传感器相连，拉力
传感器可直接显示所受到的拉力大小．
（1）下列操作必要且正确的是____________
A．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，同时记录传感器的示数
B．改变砂的质量重复实验，打出几条纸带
C．用天平测出砂和砂桶的质量
D．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
（2）实验中得到如图所示的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为 T，各相邻计数点间的距离分
别为 S1、S2、S3、S4，则加速度的计算表达式为__________，若以传感器的示数 F为横坐标，通过
纸带分析得到的加速度 a为纵坐标，下面画出的 a-F图象中合理的是__________
2
（3）若(2)问中的四个图线(包括 C中的直线部分)的斜率为 k，则小车的质量为______
3．如图甲所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，数字化信息系统获得了小车加速度
a与钩码的质量及小车和砝码质量的对应关系图。钩码的质量为 m1，小车和砝码的质量为 m2，重力
加速度为 g。
（1）下列说法正确的是（________）
A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C．本实验 m2应远小于 m1
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作 图象
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