4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系-同步练习(含解析)—【新教材】人教版高中物理必修第一册.pdf

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1、4.24.2 实验：探究加速度与力、质量的关系实验：探究加速度与力、质量的关系一、单选题一、单选题1.图（a）为“利用 DIS 研究小车加速度与力的关系”的实验装置，阻力忽略不计，得到a-F 的关系如图（b）所示。则实验过程中需满足的条件为（）A.小车质量较大且不变B.小车质量较小且不变C.钩码质量较大且不变D.钩码质量较小且不变2.实验室用滑轮、小车、打点计时器、砂桶、细线、纸带等实验器材组成如图所示实验装置可以完成多个力学实验，利用该装置进行如下实验时，以下说法正确的是（）A.在“研究匀变速直线运动”时必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力影响B.在“研究匀变速直线运动”时必须使砂和砂桶总质量

2、远小于小车的质量C.在“探究加速度 a 与小车质量 M 关系”时每次改变小车质量之后要重新平衡摩擦力D.在“探究加速度 a 与力 F 关系”时要调整滑轮高度使连接小车细线与木板平行3.下列器材中，“探究求合力的方法”和“探究加速度和力、质量的关系”实验都需要用到的是（）（填写字母）A.B.C.D.4.某小组利用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、物体质量关系”的实验 实验中平衡摩擦力后，他们还调节木板上定滑轮，使牵引小车的细线与木板平行，这样做的目的是（）A.避免小车在运动过程中发生抖动B.使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.保证小车最终能够做匀速直线运动D.使细线拉力等于小车受到的合力5

3、.某学生做“验证牛顿第二定律”的实验在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大。他所得到的 a-F 关系可用下列哪根图线表示？图中a 是小车的加速度，F 是细线作用于小车的拉力。（）A.B.C.D.6.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。实验时小刚同学将长木板平放在水平桌面上，并利用安装在小车上的拉力传感器测出细线的拉力，保持小车的质量不变，改变钩码的个数，得到多组数据，从而确定小车加速度a 与细线拉力 F 的关系。图乙中符合小刚的实验结果的是（）A.B.C.D.7.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：某组同学用如图所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变

4、的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中正确的是（）首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力平衡摩擦力的方法就是，在砂桶中添加砝码，使小车能匀速滑动每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力实验中通过在砂桶中增加砝码来改变小车受到的拉力实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源实验中绳子拉力方向跟平板平行A.B.C.D.8.在研究加速度 a 和力 F、质量 m 的关系时，应用的是（）A.控制变量法B.等效替代法C.理论推导法D.理想实验法二、多选题9.利用如图所示的实验装置探究相关的力学实验，下列说法错误的是（）A.“探究速度随时间变化规律”的实验中，不需要平衡摩擦

5、力B.探究“功和速度变化关系”的实验中，只打出一条纸带不能进行探究C.探究”加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量D.利用该实验装置，只要平衡摩擦力，就可以用来“探究机械能守恒定律”实验10.在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时，下列说法中正确的是A.平衡摩擦力时，应将砝码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.如图所示是某同学根据实验数据画出的图象，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

6、过小B.形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大C.形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小D.形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大12.在验证牛顿第二定律的实验中，在研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中正确的是（）A.平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力C.实验时，先放接通打点计时器电源，再立刻放开小车D.小车运动的加速度，可从天平测出装砂小桶和砂的质量m 及小车质量 M，直接用公式 a=出（mM）求13.小明用如图所示装置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，拉力传感器可直接显示所受

7、到的拉力大小实验时，下列操作必要且正确的是_。A.吊上砂桶时将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动;B.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;C.改变砂和砂桶质量，重复步骤B，打出几条纸带;D.用天平测出砂和砂桶的质量;E.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14.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法正确的是（）A.打点计时器应固定在靠近定滑轮的位置B.需要用天平测出小车的质量C.平衡摩擦力时，应将砝码盘用细绳系在小车上D.为了使小车受到的拉力近似等于钩码的重力，应使小车质量远大于钩码的质量15.在探究加速度

8、与合外力和质量的关系实验中，以小车为研究对象，下列说法正确的是A.小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源B.要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和车上物体的总质量C.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行D.平衡小车受到的摩擦力时，将砂桶通过定滑轮拴在小车上16.探究加速度与力、质量的关系实验时下列器材肯定不需要的是A.B.C.D.三、填空题17.如图为“探究加速度与力、质量的打点计时器关系”实验装置。本实验研究对象是_；A小车（含车内重物）PB悬挂物 Q本实验需要调整木板倾斜程度来平衡阻力，下列实验中需用相同方法平衡阻力的是 _（单选）。A研究平抛运动B探究求合力的方法C探究作用力

9、与反作用力的关系D探究功与速度变化的关系18.某同学在“探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，把按控制变量法做的两个实验的数据都记录在如表中。数据是按加速度的大小排列的。F/Nm/kg1234567890.290.140.290.190.240.290.290.290.340.860.360.610.360.360.410.360.310.36a/（ms2）0.340.390.480.530.670.710.810.930.94若利用表中数据探究物体运动的加速度与物体受力的关系，则选用物体的质量为m_kg，请在本题给出的坐标纸中作出aF 图象_。答案一、单选题1.【答案】A【

10、解答】研究加速度 a 和合力 F 的关系时，要保证小车的质量M 不变；为了使得钩码的重力等于小车的拉力，则要求小车的质量远大于钩码的质量，即小车的质量较大且不变。故答案为：A。【分析】研究加速度和外力的关系要保持小车质量不变，钩码质量较小。2.【答案】D【解答】AB在“研究匀变速直线运动”时，只需小车做匀变速直线运动，无需考虑摩擦力，也不需考虑小车受到的合力是否等于绳子的拉力，故也不需要使砂和砂桶总质量远小于小车的质量，AB 不符合题意；C在“探究加速度 a 与小车质量 M 关系”实验过程中，在平衡摩擦力时，利用重力沿斜面向下的分力来平衡摩擦力，即质量抵消，所以每次改变小车质量之后不要平衡摩擦

11、力，C 不符合题意；D在“探究加速度 a 与力 F 关系”时为了使得细线对小车的拉力等于小车受到的合力，要调整滑轮高度使连接小车细线与木板平行，D 符合题意。故答案为：D。【分析】调整细线与木板平行，可以使小车受到绳子的拉力作为小车受到的合外力。3.【答案】B【解答】A弹簧秤只在“探究求合力的方法”实验中用到，选项A 错误；B“探究求合力的方法”和“探究加速度和力、质量的关系”实验都需要用到的是刻度尺，故答案为：项B 符合题意.CD打点计时器和钩码只在“探究加速度和力、质量的关系”实验中用到，CD 不符合题意。故答案为：B【分析】利用刻度尺测量纸带上点的距离，分析物体的运动状态。4.【答案】D

12、【解答】使牵引小车的细绳与木板平行 这样做的目的是可在平衡摩擦力后使用细绳拉力等于小车受的合力故答案为：D。【分析】绳子的方向和木板平行是为了绳子的拉力作为小车的合力。5.【答案】C【解答】解：A、图象过原点，恰好平衡摩擦力，木板高度合适，A 不符合题意；B、在拉力较大时，图象发生弯曲，这是由于小车质量没有远大于砂桶质量造成的，B 不符合题意；C、aF 图象在 a 轴上有截距，是由过平衡摩擦力造成的，平衡摩擦力时木板垫的过高，C 符合题意；D、图象在 F 轴上有截距，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，D 不符合题意；故答案为：C【分析】由于平衡过度所以没有拉力时就会有加速度的产生所以可以判别初坐

13、标的情况。6.【答案】B【解答】因小刚没有平衡摩擦力，只有拉力大于摩擦力时，物体才会产生加速度，图象与横坐标有交点，故 B 符合题意。故答案为：B。【分析】在进行“探究加速度与力、质量的关系”实验之前，需进行平衡摩擦力操作，若事先没有进行平衡摩擦力操作，则只有拉力大于摩擦力时，物体才会产生加速度。7.【答案】D【解答】实验时首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力，故正确；平衡摩擦力的方法就是，小车与纸带相连，小车前面不挂小桶，把小车放在斜面上给小车一个初速度，看小车能否做匀速直线运动，故错误；每次改变拉小车的拉力后都不需要重新平衡摩擦力，故错误；实验中通过在砂桶中增加砝码来改变

14、小车受到的拉力是正确的，故正确；实验中应先接通电源，后放开小车，故错误；实验中绳子拉力方向跟平板平行，故 正确，故D 符合题意。故答案为：D。【分析】实验进行之前，首先进行平衡摩擦力操作，使得小车在不受拉力的情况下，沿着斜面做匀速直线运动，即平衡了摩擦力；当完成平衡摩擦力操作后，拉力的大小变化都不需要重新平衡摩擦力，改变拉力大小的方法是通过在砂桶中增加砝码来改变；在实验操作中，应先接通电源，后放开小车。8.【答案】A【解答】由于涉及多个变量，探究加速度与力的关系时，控制质量不变而改变力的大小；探究加速度与质量的关系时，控制力不变而改变质量，实验应用了控制变量法，故A 符合题意。故答案为：A。【

15、分析】在实验的过程中涉及到加速度、质量以及力三个变化量，故在实验中需要控制其中一个物理量保持不变，在剩下的两个物理量中其中一个发生变化，研究第三个物理量的变化情况，此种方法称为控制变量法。二、多选题9.【答案】B,D【解答】解：A、此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，A 正确，不符合题意；B、探究“功和速度变化关系”的实验中，实验操作正确，打出一条纸带就能进行探究，B 错误，符合题意；C、探究”加速度和力、质量的关系”实验中，物块的质量应远小于小车和砝码的总质量，才能保证小车受到的拉力等于物块的重力，C 正确，不符合题意；D、利用该实验装置，需要平衡摩擦力，还需要调整滑轮高度

16、，让细线与木板平行，才能保证小车受到的拉力等于物体的重力，D 错误，符合题意。故答案为：BD。【分析】探究匀变速直线运动不需要平衡摩擦力；探究动能定理时打出一条纸带就可以探究；平衡完摩擦力后还需要条件细绳与木板平行才能探究机械能守恒定律。10.【答案】B,C,D【解答】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装砝码的砝码盘，A 不符合题意；连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行，B 符合题意；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，C 符合题意；因为打点计时器刚接通电源打出的点不稳定，因此实验时，应先接通打点计时器电

17、源，再放开小车，同时要求开始小车要靠近打点计时器，才能保证采集到足够的数据，D 符合题意故答案为：BCD【分析】平衡摩擦力时不需要挂重物；细绳要与长木板保持平行；平衡摩擦力后长木板位置保持不变。11.【答案】B,C【解答】A.由图可知，当 F=0 时，a0，所以没有作用力时，小车已经有加速度，原因可能是平衡摩擦力时长木板倾角过大，故A 错误；B.图象在 a 轴上有截距，这是平衡摩擦力时长木板的倾角过大造成的，故B 正确；C.由图可知，当 F0 时，a=0，原因可能是平衡摩擦力时长木板倾角过小，故C 正确；D.图象在轴上有截距，这是平衡摩擦力时长木板的倾角过小造成的，故D 错误；【分析】利用初始

18、坐标可以判别导致出现实验误差的原因在平衡摩擦力不足或过度。12.【答案】B,C【解答】A 项：平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西，A 不符合题意；B 项：平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，设木板与水平面间的夹角是，有：，可以约去 m 只需要平衡一次摩擦力，B 符合题意；C 项：操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车C 符合题意；D 项：小车的加速度是通过打出来的纸带求解出的加速度，不是用意故答案为：BC【分析】平衡摩擦力时不能挂砂桶；小车的加速度只能利用纸带结合逐差法计算。13.【答案】B,C【解答】A 项：实验前要平衡摩擦力，将长木板右端适

19、当垫高，使小车能自由匀速滑动，平衡摩擦时，不能挂上砂桶和砂，A 不符合题意；B 项：为充分利用纸带，小车靠近打点计时器，应先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数，B 符合题意；C 项：为得出普遍规律，改变砂和砂桶质量，打出几条纸带，C 符合题意；D 项：小车受到的拉力可由拉力传感器测出来，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，D 不符合题意；E 项：小车受到的拉力可以由拉力传感器测出，实验中不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，E 不符合题意。故答案为：BC。【分析】（1）平衡摩擦力不用挂上砂桶；实验有测量拉力的仪器不需要测量砂和砂桶的质量；也不需要满足质量要求。14.【答案

20、】B,D【解答】打点计时器应固定在远离定滑轮的位置，A 不符合题意；当拉力一定时，改变小车的质量，测量加速度，所以小车质量是必测的，求出来的，D 不符合题故答案为：项B 符合题意；平衡摩擦力时，不挂砝码盘，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动，C不符合题意；设钩码的质量为 m，小车的质量为 M，对钩码与小车组成的系统，由牛顿第二定律得：，对小车，由牛顿第二定律得：所以只有当钩码的质量远小于小车质量时，即：mM 时，小车受到的拉力近似等于钩码的重力；D 符合题意；故答案为：BD.【分析】打点计时器应该靠近没有定滑轮一端；实验没有测量合力的工具需要测量钩码的总质量及满足质量关系；平衡摩擦力时不需要挂

21、重物。15.【答案】B,C【解答】小车靠近打点计时器，先接通电源，然后释放小车，A 不符合题意；为使小车受到的拉力金近似等于砂和砂桶的重力，需要要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和车上物体的总质量，B 符合题意；实验前要调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，C 符合题意；平衡小车受到的摩擦力时，不能将砂桶通过定滑轮拴在小车上，D 不符合题意；故答案为：BC。【分析】实验细节是先接通电源再释放小车；实验要把钩码重力近似为小车的拉力必须满足质量关系；实验时拉力应该与木板平行避免出现分力，平衡摩擦力时不需要挂砂桶。16.【答案】A,D【解答】探究加速度与力、质量关系实验时不需要测量物体的长

22、度与运动时间，不需要游标卡尺与秒表，故答案为：AD；故答案为：AD。【分析】加速度需要打点计时器不需要秒表，质量变化就需要钩码和砝码，但是不需要游标卡尺测量长度。三、填空题17.【答案】A；D【解答】本实验研究对象是小车（含车内重物）P；故答案为：A。研究平抛运动、探究求合力的方法以及探究作用力与反作用力的关系实验中都不需要平衡摩擦阻力；探究功与速度变化的关系实验中需要平衡阻力，这样才能使得橡皮筋做的功等于小车合外力的功。故答案为：D。【分析】探究牛顿第二定律的实验中，研究对象为小车和中午组成的系统；平衡摩擦力，除去摩擦力对实验的影响，使实验更准确；每根像皮筋相同方便测量外力做的功。18.【答案】0.36；【解答】解：作出 aF 图象如下：根据牛顿第二定律有：Fma得：aFaF 图象的斜率为：k根据图象可知：k解得：m0.36kgkg12.75kg1故答案为：0.36，aF 图象如图所示。【分析】利用表格数据进行描点连线；利用图像斜率可以求出质量的大小。