高中 | 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系

探究加速度与物体受力、物体质量的关系

“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。

关于补偿阻力,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

补偿阻力时应将长木板一端适当垫高,让小车连上纸带、在槽码的牵引下运动

","

补偿阻力的本质是使小车所受重力沿斜面的分力与所受到的阻力平衡

","

补偿阻力是否成功可根据纸带上的点迹间距是否均匀来判断

","

改变小车质量重复实验时,需要重新补偿阻力

"]
[["BC"]]

$\rm A$.补偿阻力时应将长木板一端适当垫高,让小车连上纸带,而不能挂槽码,依靠小车自身所受的重力沿木板的分力运动,故$\rm A$错误;

$\rm B$.补偿阻力的本质是使小车所受重力沿斜面的分力与所受到的阻力平衡,故$\rm B$正确;

$\rm C$.补偿阻力成功时小车做匀速直线运动,故可根据纸带上的点迹间距是否均匀来判断,故$\rm C$正确;

$\rm D$.改变小车质量$M$重复实验时,依然满足$Mg\sin \theta=\mu Mg\cos \theta$,则不需要重新补偿阻力,故$\rm D$错误。

故选:$\rm BC$

如图是实验得到的一段纸带,小车的加速度为                 $\;\rm m/s^{2}$(保留两位有效数字)

[["$0.55$"]]

纸带的计数点间隔为$T=5 \times 0.02\;\rm s=0.1\;\rm s$

连续相等时间内的四段位移,由逐差法可得$a=\dfrac{x_{24}-x_{02}}{4T^{2}}=\dfrac{(23.20-10.50-10.50) \times 10^{- 2}}{4 \times {0.1}^{2}}\;\rm \text{m/s}^{\text{2}} \approx 0.55\;\rm \text{m/s}^{\text{2}}$

实际电网供电过程中,加在打点计时器上的电压和频率均会波动变化。下列说法正确的是$(\qquad)$

["

电压略高时,加速度$a$的测量值偏大

","

电压略低时,加速度$a$的测量值偏大

","

频率略高时,加速度$a$的测量值偏大

","

频率略高时,加速度$a$的测量值偏小

"]
[["D"]]

$\rm AB$.电压略高时,打点的频率不变,则加速度$a$的测量值不变,故$\rm AB$错误;

$\rm CD$.频率略高时,由$a=\Delta x ⋅ f^{2}$可知,计算时带$f$值偏小,则加速度的测量值偏小,故$\rm C$错误,$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

保持悬挂的重物质量$m$不变,研究小车的加速度$a$与小车质量$M$的关系时,该同学改变小车的质量$M$,打出多条纸带,计算得到小车的加速度$a$,并描绘$a-\dfrac{1}{M}$图线后,发现图线在$\dfrac{1}{M}$值较大的区间发生弯曲,其他区间为直线。他分析后调整了研究参数,结果得到了一条完整的直线。他的调整可能是$(\qquad)$

$\rm A$.描绘$a$$\dfrac{1}{M+m}$的关系图线   

$\rm B$.描绘$a$$\dfrac{1}{{(M+m)}^{2}}$的关系图线

$\rm C$.描绘$a$$(M+m)$的关系图线   

$\rm D$.描绘$a$$\dfrac{m}{M}$的关系图线

[["

$A$

"]]

该同学保持悬挂的重物质量$m$不变,通过给小车增加砝码来改变小车的质量$M$,故小车和悬挂物整体的质量因为$M+m$,由系统的牛顿第二定律有$a=mg \cdot \dfrac{1}{M+m}$

则作图时应作出$a-\dfrac{1}{M+m}$图像,得到了一条完整的直线。

故选:$A$

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