高中物理教科版 (2019)必修 第一册2 探究加速度与力、质量的关系课时练习

4.2.探究加速度与力、质量的关系  同步课时训练

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题(共32分)

1、(4分)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，用该装置研究小车加速度a与质量m的关系时，下列说法中正确的是(   )
 

A.先释放小车，再接通电源 B.牵引小车的细绳应与长木板保持平行

C.增加小车质量的同时，要增大木板的倾角 D.打点计时器接电源直流输出端

2、(4分)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，当作用力一定时（悬挂的重物或者沙桶重力不变），探究加速度与质量的关系，下列做法正确的是(   )

A.平衡摩擦力时，应将装沙的小桶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，再接通打点计时器电源

D.小车运动的加速度可从天平测出装沙小桶和沙的质量m以及小车质量M，直接用公式求出

3、(4分)在“探究加速度与力、质量的关系”实验的准备阶段，在小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定髙度。这样做的目的是(   )

A.测量小车运动的加速度 B.平衡摩擦力

C.测量小车运动的速度 D.测量木板倾斜的角度

4、(4分)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中需要进行平衡摩擦的操作，某次平衡摩擦力的操作中，在其他操作均正确的情况下，得到如图所示纸带(纸带左端接小车)，根据纸带所打点迹特征，可知(   )

A.木板倾角过大 B.木板倾角太小 C.木板倾角合适

5、(4分)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，用该装置研究小车的加速度a与质量M的关系时，下列说法中错误的是(　　)

A. 实验时，应先接通电源，再释放小车

B. 打点计时器应接在学生电源的直流输出端

C. 在探究加速度a与质量M的关系时，应保证小车的合力大小不变

D. 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，作出图象

6、(4分)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,当保持力不变,研究加速度与质量的关系时,为了更直观地判断加速度a是否与质量m成反比,我们应作(   )

A.图象 B.图象 C.图象 D.图象

7、(4分)在如图所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中错误的是(   )

A.应尽量保证小车的总质量远小于砝码和砝码盘的总质量

B.应将木板右端适当垫高以平衡摩擦力

C.应保证牵引小车的细线与木板平行

D.应采用控制变量法分别研究加速度与质量及加速度与力的关系

8、(4分)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

二、多选题(共24分)

9、(6分)一小组的同学用如图所示装置做“探究物体质量一定时，加速度与力的关系”的实验。下列操作正确的有(   )

A.补偿阻力时，用细线一端挂空砝码盘，另一端与小车相连，将木板适当倾斜，使小车在木板上近似做匀速直线运动

B.小车的释放位置要尽量靠近打点计时器，细线要尽量平行于木板

C.实验时，每改变一次小车的质量，都需要改变木板的倾斜角度

D.作图时，两坐标轴标度比例要适当，坐标点不要过密，拟合出的图像尽量分布在坐标纸对角线区域

10、(6分)在利用打点计时器和小车来做“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跟长木板保持平行

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

11、(6分)如图是某些同学在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是(   )
 

A.形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大

B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小

C.形成图丙的原因是所挂钩码质量远小于小车质量

D.形成图丁的原因是所挂钩码质量与小车质量相当

12、(6分)某同学采用如图所示的装置来探究加速度与力、质量的关系(侧视图，图中只画了一个小车)．两个相同的小车放在光滑的水平板上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，盘中可放砝码，盘及砝码的重力可视为小车做加速运动的合力．为了能比较小车加速度与力、质量的关系，下列做法可行的是(   )

A.在两个盘中放相同的小砝码，通过细绳牵引不同质量的小车，同时从静止开始释放小车，同时制动小车，比较它们运动的位移，可以得到加速度与质量的关系

B.利用拉力与小车质量的比值算出小车的加速度

C.在两个盘中放不同的小砝码，通过细绳牵引相同质量的小车，同时从静止开始释放小车，同时制动小车，比较它们运动的位移，可以得到加速度与作用力的关系

D.测量出小车运动的位移和时间，利用位移与时间的比值求出速度

三、计算题(共28分)

13、(14分)如图甲所示为某实验小组“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置。他们调整长木板和滑轮，使长木板水平放置且细线平行于长木板;在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物块，多次改变托盘中砝码的质量，记录传感器的读数F，求出加速度a。

请回答下列问题:

(1)实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知交流电频率为50 Hz的交流电，两计数点间还有四个点没有画出，根据纸带可求出物块的加速度为_______。(结果保留三位有效数字)

(2)以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图象是一条直线如图丙所示，求得图线的斜率为k，横轴截距 ，则物块（含传感器）的质量为_______。若已知重力加速度为g，物块与长木板动摩擦因数为μ＝________。

(3)该实验需不需要满足钩码质量远远小于物块和传感器的总质量________(填“需要”或“不需要”)

14、(14分)在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中,某小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑,两小车前端系上细线,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止。

1.本实验可通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小,即士,请写出推导过程__________。
2.在安装实验装置时,应调整滑轮的高度,使__________与__________平行;在实验时,为减小误差,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.实验中获得数据如表所示:(小车Ⅰ、Ⅱ的质量M均为200g)

通过分析,可知表中第__________次实验数据存在明显错误,应舍弃。

四、实验题(共16分)

15(本题 16 分)某实验小组用如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系，重物通过滑轮用细线拉着小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器（发射器）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端，实验中力传感器的拉力为F，保持小车[包括位移传感器（发射器）]的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系。

（1）关于实验操作，下列说法正确的是________（填序号）。

A.实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行

B.平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑

C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力

D.实验应满足重物的质量远小于小车的质量

（2）同学甲根据某次实验位移传感器的实验数据作出小车运动的图像如图所示，根据图像可知小车运动的加速度大小为________（结果保留2位有效数字）；比较发现此加速度小于力传感器拉力F与小车[包括位移传感器（发射器）]的质量的比值，原因可能是________。

参考答案

1、答案：B

解析：A、实验时应先接通电源，然后再释放小车，故A错误；

B、若连接砝码盘和小车的细绳与长木板不保持平行，则绳子的拉力分力等于小车的合力，这样导致误差增大，故B正确；

C、平衡摩擦力，假设木板倾角为θ，则有，m消掉了，在增加小车质量的同时，不需要改变木板的倾角，即不需要重新平衡摩擦力，故C错误；

D、打点计时器接电源的低压交流输岀端，故D错误。

故选B。

2、答案：B

解析：平衡摩擦力时，不能有牵引力，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故A错误；每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面方向的分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故B正确；实验时，如果先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，所以应该先接通打点计时器电源，待打点稳定后再放开小车，故C错误；小车运动的加速度是利用打点计时器打出的纸带测量得到的，并且本实验的目的是“探究加速度与力、质量的关系”，不能直接用求加速度，故D错误。

3、答案：B

解析：将木板垫高，是为了平衡摩擦力，保证小车受到的合力等于绳的拉力，故B正确。

4、答案：B

解析：根据纸带上打出的点可知,相邻两点间的距离越来越小,说明小车做减速度运动,故在平衡摩擦力时没有完全平衡,即木板倾角太小,故AC错误,B正确.

5、答案：B

解析：A. 实验时应先接通电源，然后再释放小车，故A正确；

B. 打点计时器应接在学生电源的交流输出端；故B错误；

C. 在探究加速度a与质量M的关系时，应保证小车的合力大小不变，故C正确；

D. 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,作出图象，得出的图象为直线，故D正确。

本题选错误的，故选：B。

6、答案：B
解析：

7、答案：A

解析：“探究加速度与力、质量的关系”实验原理为，近似认为砝码重力为小车所受合力，所以需要平衡摩擦力，需要牵引小车的细线与木板平行，B、C正确；实验中使用控制变量法研究各量的关系，D正确；当小车的总质量远小于砝码和砝码盘的总质量时，细线拉力将远小于砝码和砝码盘的总重力，对实验将产生巨大误差，使实验失败，A错误．

8、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，应保持拉力的大小不变，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．

9、答案：BD

解析：实验是利用小车自身重力的分力来补偿阻力，砝码盘如果用细线系在小车上，将无法判断小车所受阻力与小车重力的分力是否平衡，故A错误；释放位置靠近打点计时器，可以充分利用纸带长度，细线平行于木板以保证拉力沿小车的运动方向，故B正确；补偿阻力后，利用力的合成和分解知识可知，改变小车的质量后，小车自身重力的分力仍然能补偿阻力，所以不用再次补偿阻力，故C错误；作图时，坐标比例要合理，图线不能太陡也不能太缓，故D正确。

10、答案：BCD

解析：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，所以在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂砝码盘及砝码，故A错误；连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行，故B正确；平衡摩擦力后，应保持木板的倾角不变，所以长木板的位置不能移动，故C正确；因为打点计时器刚接通电源时打点不稳定，因此实验时应先接通打点计时器电源，再放开小车，同时要求开始时小车要靠近打点计时器，才能保证采集到足够的数据，故D正确。

11、答案：AD

解析：题图甲图像中，当时，加速度，说明时，物体受到的合力已不等于零，即平衡摩擦力时长木板倾角过大，使物体重力沿长木板向下的分力大于摩擦力；题图乙中时，m趋于无穷大，在有限的力F下有不为0的加速度，说明重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，即平衡摩擦力时长木板倾角过大；题图丙、丁中图线弯曲的原因均是不满足所挂钩码质量远小于小车质量，钩码重力不近似等于小车所受合力.故B、C错误，A、D正确.

12、答案：AC

解析：根据初速度为零的匀变速直线运动公式，抓住时间相等，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比就是加速度之比，所以可以通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系以及加速度大小与质量的关系，A、C正确；在该实验中不需要求出加速度的大小以及速度的大小，通过位移的比值等于加速度的比值，研究加速度、力和质量的关系，B、D错误．

13、答案：2．00;  m=1/k;;不需要   

解析：

14、答案：1.略; 2.细线; 轨道; 远小于; 3.3

解析：根据匀变速直线运动位移公式,本实验中,两小车从静止开始运动则,且两小车的运动时间相等,所以。设砝码和砝码盘总质量为m,小车质量为M,细线拉力为F。隔离砝码和砝码盘,由牛顿第二定律有。隔离小车,由牛顿第二定律有F=Ma,联立解得.由此可知,只有当砝码盘和砝码的总质量m远小于小车的质量M时,才能把砝码和砝码盘的总重力视为小车所受的拉力。第3次实验数据明显不符合关系式,属于错误数据,所以应舍弃。

15、

（1）答案：A

解析：实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，故A正确。平衡摩擦力时，不用悬挂钩码，故B错误。每次改变小车所受的拉力后不需要重新平衡摩擦力，故C错误。力传感器可以直接得到拉力的大小，所以重物的质量没有必要远小于小车的质量，故D错误。

（2）答案：4.0;没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足

解析：根据可知在图象中斜率表示，解得。

此加速度小于力传感器拉力F与小车（包括位移传感器、发射器）的质量的比值，原因可能是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足。