人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系精品同步测试题

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实验步骤与操作
1．用如图所示的装置研究在作用力F一定时，小车的加速度a与小车（含砝码）质量M的关系，某同学设计的实验步骤如下：

A．用天平称出小车的质量
B．按图装好实验器材
C．把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码
D．将电磁打点计时器接在6V电压的蓄电池上，接通电源，释放小车，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．保持槽码的质量不变，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．作图像，并由图像确定a与M的关系
（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，有错误的是步骤 ，应把 改为 。
（3）在上述步骤中，处理不恰当的是步骤 ，应把 改为 。
2．在“探究加速度与力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置。图中上、下两层前端固定有光滑定滑轮，两相同小车前端各系一条细线，细线跨过定滑轮并挂上一个砝码盘，盘中可放砝码，小车Ⅱ所挂砝码和砝码盘的总质量是小车Ⅰ所挂砝码和砝码盘总质量的两倍。将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力，两小车尾部各系一条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，按下装置两小车立即同时停止。某次实验时小车Ⅰ的位移为s1，小车Ⅱ的位移为s2。
（1）为了减小实验误差，下列说法正确的是( )
A．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时需要挂上砝码盘
B．实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时不需要挂上砝码盘
C．砝码盘和砝码的总质量应远大于小车的质量
D．砝码盘和砝码的总质量应远小于小车的质量
（2）若实验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，则可得实验结论是：在质量一定的情况下，物体的加速度与所受到的合外力成 （填“正比”或“反比”）。
创新实验
3．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，其中M为小车和小车上滑轮的总质量，m为沙和沙桶的总质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
（1）下列实验操作中，一定要进行的是 ；
A．用天平测出沙和沙桶的总质量
B．将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力
C．调整力传感器和定滑轮的高度，使连接它们的轻绳与长木板平行
D．为减小误差，一定要保证m远小于M
（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为的交流电源，根据纸带可求出小车的加速度为 （结果保留三位有效数字）；

（3）该同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像是一条过原点的直线（图像没有画出），这说明当质量一定时，小车的加速度与受力成 。
4．探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受外力的关系的实验装置如图甲所示：

（1）实验中以下操作正确的是 。
A．平衡摩擦力时，小车应连上纸带，打开打点计时器电源
B．释放小车时，小车的位置应靠近打点计时器
C．调整滑轮的高度，使细线水平
D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式求出
（2）某次实验得到了一条纸带如图乙所示，他已在每条纸带上按每5个点取好一个计数点，依次打点先后为0，1，2，3，4，5.由于不小心，第3个点污染不清楚了，如图所示，计算4、5两点间的长度约为 mm。

（3）打图乙纸带时，打“1”点时的速度是 m/s，物体的加速度大小是 m/s2.（结果保留两位有效数字）
（4）若用该实验装置来探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的步骤中。实验中要进行质量m（装有砝码的小车的总质量）和M（盛有沙的小桶的总质量）的选取，以下最合理的一组是 。（选填字母代号）
A．M=10g；m=200g、250g、300g、350g、400g、450g
B．M=10g；m=100g、150g、200g、250g、300g、350g
C．M=5g；m=200g、250g、300g、350g、400g、450g
D．M=5g；m=100g、150g、200g、250g、300g、350g
5．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。
（1）在实验过程中，某小组同学打出了一条纸带如图乙所示。从比较清晰的点起，量出相邻计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6，两计数点时间间隔为T。则该小车的加速度的表达式a= ；
（2）在探究a-F关系中，该小组同学在完成相关实验操作步骤后，得到如下五组数据
根据表格上的实验数据作出的a-F图线如图所示，你认为可能的原因是 （填入相应的字母）。
A．实验中没有对小车平衡摩擦力
B．在对小车平衡摩擦力时，长木板倾角太大
C．计算重力时漏加砝码盘的重力
D．实验没有满足砝码及砝码盘质量远小于小车质量
6．（1）我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量M两个因素有关。探究这三个物理量之间的定量关系所涉及的物理思想方法是 。
A．控制变量法 B．累积测量法 C．合理外推法
（2）为了探究加速度与力、质量的关系，某同学设计了如图所示的甲、乙、丙3种方案，小车质量用M表示（乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮），钩码总质量用m表示。
为便于测量合外力的大小，并得到“小车质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比”的结论，下列说法正确的是 （填选项前的字母）。
A．三种方案中只有甲方案需要平衡摩擦力
B．三种方案都需要平衡摩擦力
C．三种方案中只有甲方案需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M的条件
D．三种方案都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的质量M的条件
（3）该同学利用乙方案打出的纸带求加速度时，求加速度的处理方案有两种：
A．根据利用逐差法计算
B．利用公式计算
两种方案中，你认为选择方案 比较合理。
（4）如图为实验中打出的一条纸带，从比较清晰的AB点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离。已知所用电源的频率为50Hz，则打点计时器打下D点时小车的速度大小 ，小车的加速度 。（结果均保留2位有效数字）
7．如图1所示为某同学探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。
（1）本实验采用的科学方法是 。
A．理想实验法 B．控制变量法 C．建立物理模型法
（2）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫板、小车和砝码、砂和砂桶、天平（附砝码）。除以上器材外，还需要的有 。
A秒表 B．刻度尺 C．交流电源 D．直流电源
（3）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力；小车放在长木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把长木板一端垫高，调节长木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿长木板做 运动。
（4）图2所示为某次实验得到的纸带，已知打点计时器打点的时间间隔为0.02s，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2。（结果保留两位有效数字）
（5）保持小车的质量不变，改变沙和沙桶的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F变化的图线，如图3所示。该图线不通过原点，其主要原因是 。
8．某实验小组利用如图所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系。
（1）已知两个光电门中心之间的距离x＝24 cm，遮光条的宽度d＝0.52 cm。该实验小组在做实验时，将滑块从如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Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝ ，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2＝ ，则滑块的加速度的表达式a＝ 。（以上表达式均用字母表示）

（2）在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据，通过分析表中数据，你得出的结论是 。
9．（2020年浙江卷高考真题）做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：
（ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
（ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；
（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到的关系。
①实验获得如图所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小 （保留两位有效数字）；
②需要满足条件的方案是 （选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作图象时，把作为F值的是 （选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。砝码重力F（N）
0.196
0.392
0.588
0.784
0.980
加速度a（m/s2）
0.69
1.18
1.66
2.18
2.70
m/g
250
300
350
400
500
800
a/（m·s2）
2.02
1.65
1.33
1.25
1.00
0.63
/kg-1
4.00
3.33
2.86
2.50
2.00
1.25