人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系巩固练习

4.2 实验：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)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，下列说法正确的是(   )

A.打点计时器应使用低压直流电源

B.先接通电源，再释放小车

C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处

D.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

7、(4分)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的实验装置与方案，本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止、将测量两车的加速度转换为测量两车的位移，实验中不需要测量的物理量是(   )

A.小车运动的时间  B.小车通过的位移

C.盘和盘中砝码的总质量 D.车和车上重物的总质量

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)如图是探究加速度与力、质量关系的实验方案之一,通过位移的测量来代替加速度的测量,即,这种替代成立的操作要求是(   )

A.实验前必须先平衡摩擦力

B.必须保证两小车的运动时间相等

C.两小车都必须从静止开始做匀加速直线运动

D.小车所受的水平拉力大小可以认为是砝码(包括小盘)的重力大小

11、(6分)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是(   )

A.原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度

B.加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同

C.在初速度为零的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的

D.合力变小，物体的速度一定变小

12、(6分)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列关于实验的思路和数据分析，正确的是(   )

A.实验的基本思路是：保持物体的质量不变，测量物体在不同力作用下的加速度，分析加速度与力的关系

B.实验的基本思路是：保持物体所受力相同，测量质量不同的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系

C.在处理实验数据时，以a为纵坐标，F为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与F成正比

D.在处理实验数据时，以a为纵坐标，m为横坐标，根据数据在坐标系中描点，若这些点在一条过原点的直线上，说明a与m成正比

三、计算题(共28分)

13、(14分)质量为的物体在水平推力的作用下沿水平面作直线运动,一段时间后撤去,其运动的图像如图所示。取,求:
 
（1）物体与水平面间的运动摩擦因数;
（2）水平推力的大小;
（3）内物体运动位移的大小。

14、(14分)下图是在研究小车做匀加速直线运动的实验中得到的一条纸带,舍去前面比较密集的点,从0点开始每5个点取一个计数点:0、1、2、3、4、5、6,量得,这些计数点的速度分别为、、……(交流电源频率为,要求有依据的公式、运算步骤,结果均保留两位有效数字).

(1)用、及T(两个相邻计数点间的时间)表示速度.
(2)求出速度、的大小.
(3)计算出小车加速度α的大小.

四、实验题(共16分)

15(本题 16 分)在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，计算出各纸带的加速度后，将测得的反映加速度a和力F的关系的有关资料记录在表1中，将测得的反映加速度a和质量M的关系的资料列在表2中

表1

表2

根据图中所列数据，分别画出了、图象；

（1）从图象可以判定：当M一定时，a与F的关系为_____；当F一定时，a与M的关系为_____；（用文字描述）

（2）由图象可知_____kg；

（3）由图象可知_____N。

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：打点计时器应使用交流电源，故A错误；实验中要先接通电源，然后释放小车，故B正确；将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，故C错误；每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故D错误．故选B

7、答案：A

解析：本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止，即两小车同时启动、同时停止，所用时间完全相同，故不用测量小车运动的时间，将测量两车的加速度转换为测量两车的位移，即该实验需要测量两车的位移，在初速度为零的匀变速直线运动中有，若运动时间相等，则位移与加速度成正比，小车的加速度之比；要达到实验目的，还需测量的物理量是两组砝码和盘的总重量(质量)以及小车和车上重物的总质量，A正确，B、C、D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：BC

解析：对于初速度为零的匀加速直线运动,根据位移时间关系,整理可得,当两个初速度为零的匀变速直线运动的物体的运动时间t相同时,,故选B、C。

11、答案：ABC

解析：力和加速度存在瞬时对应关系，则原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度，选项A正确；加速度的方向与合力的方向总是一致的，加速度的方向与速度的方向可能相同，也可能不同，选项B正确；在初速度为零的匀加速直线运动中，加速度与合力的方向一致，速度与加速度方向一致，选项C正确；合力变小，加速度变小，若加速度和速度同向，则物体的速度仍然变大，选项D错误.

12、答案：ABC

解析：本实验利用控制变量法得到三者的关系，选项A、B、C所述符合实验的思路和要求，故A、B、C正确。在处理实验数据时，应以a为纵坐标，以为横坐标，得到过原点的倾斜直线，说明a与m成反比，故D错误。

13、答案：1.由图像,可知物体做匀加速直线运动的加速度
物体做匀减速直线运动的加速度
根据牛顿第二定律,有:
解得:
2.物体做匀加速直线运动时,根据牛顿第二定律,有:
解得:
3.由匀变速直线运动位移公式,得
 

解析：

14、答案：(1)
联立以上三式解得
(2)
(3)用逐差法求解

解析：

15、

（1）答案：成正比；成反比

解析：

（2）答案：0.50

解析：

（3）答案：4

解析：