高一上学期物理人教版（2019）必修第一册4.2探究加速度与力质量的关系 同步练习同步讲义

这是一份高一上学期物理人教版（2019）必修第一册4.2探究加速度与力质量的关系 同步练习同步讲义，共15页。试卷主要包含了2探究加速度与力质量的关系，90 2等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中科学家们运用了许多研究方法，例如：理想化模型法、控制变量法、极限思维法、等效法微元法、放大法等等。以下关于物理学研究方法的叙述中误的是（ ）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是理想化模型法
B．在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法
C．根据速度定义式，当→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了等效法
2．关于物理学思想方法，下列说法中正确的是（ ）
A．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了等效替代法
B．在研究加速度a和外力F，质量m的关系时，主要应用了理想模型的方法
C．“验证力的平行四边形定则”时，主要应用了理想实验方法
D．在定义“速度”、“加速度”、“密度”等物理量时，主要应用了比值法定义物理量
3．如图是用阻力补偿法“探究加速度与力的关系”的实验装置，小车的前端固定有拉力传感器，跨过定滑轮的轻绳一端固定于传感器，另一端与装有砝码的托盘相连。实验中保持小车质量不变，改变砝码的质量，测出绳中拉力大小F与相应的加速度大小a，作出a－F图像，下列图像中正确的是（ ）
A．B．
C．D．
4．下列说法中，不正确的是（ ）
A．随着科技的进步，牛顿第一定律可用实验验证
B．探究加速度与力、质量关系的实验，运用的是控制变量法
C．用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法
D．加速度表达式a＝是利用比值法得到的定义式
5．某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列做法正确的是（ ）
A．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
B．调节滑轮的高度，使拉木块的细绳与长木板保持平行
C．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度来平衡木块受到的滑动摩擦力
6．下列表述不符合物理学史实或科学方法的是（ ）
A．伽利略利用逻辑推理说明了重物与轻物下落得同样快，并巧妙运用“冲淡”重力的斜面实验结果合理外推得出了此结论
B．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动：没有力的作用，物体就要静止在某一个地方
C．力学中引入了质点的概念，运用了理想化模型的方法，只有物体体积很小的情况下才能将物体视为质点
D．在探究加速度与力的关系时，保持小车质量不变，通过改变槽码的个数来改变小车所受的拉力，运用了控制变量的方法
7．用如图所示的装置探究加速度与力的关系时，补偿阻力后，用槽码的重力代替细线的拉力，通过分析可知，这种代替是有误差的。若槽码的质量m与小车质量M满足M=10m，槽码牵引小车加速运动时，细线的拉力大小与槽码重力差值的绝对值为（重力加速度为g）（ ）
A．B．C．D．
8．如图所示小车打点计时器一电池是某同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，正要打开夹子时的情况，某同学指出了实验时的几个错误，其说法不正确的是（ ）
A．实验前没有平衡摩擦力
B．拉小车的细线应平行于水平桌面
C．实验电源应为交流电源
D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较近
二、多选题
9．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法正确的是（ ）
A．在用打点计时器打纸带时，应该先接通打点计时器的电源，再放开小车
B．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力F的大小
C．在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断两者间的关系，应作出图象
D．在探究加速度与力的关系时，作a－F图象应该用折线将所描的点依次连接
10．在“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验中，某组同学用如图所示装置，将木板一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。他们采用控制变量的方法，来研究小车受的拉力不变的情况下，小车的加速度与小车质量的关系。下列措施中不需要和不正确的是（ ）（选填字母代号）。
A．每次改变小车的质量后，都需要重新调节木板的倾斜度
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量
C．每次小车都必须从同一位置开始运动
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车
11．在探究加速度与力、质量的关系实验中，关于小车所受的合力叙述正确的是（ ）
A．小车所受的合力就是所挂小盘和砝码的重力
B．小车所受的合力的大小等于托盘和砝码通过细绳对小车施加的拉力
C．只有平衡摩擦力之后，小车所受合力才等于细绳对小车的拉力
D．只有平衡摩擦力之后，且当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，小车所受合力的大小可认为等于托盘和砝码的重力大小
12．某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
下列做法正确的是（ ）
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
三、实验题
13．某同学利用如图所示的装置探究物体的加速度a与所受合力F的关系。
（1）打点计时器使用的电源是___________。
A．交流电源 B．直流电源
（2）他用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。具体操作是：把木板垫高后，小车放在木板上，在不挂小桶且打点计时器打点的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。正确平衡摩擦力后，改变小车的质量再次实验，是否需要重新平衡摩擦力？___________。（选填选项前的字母）
A．需要 B．不需要
（3）实验时保持小桶及砝码的总质量远小于小车的质量，其目的是___________。
A．小年所受的拉力近似等于小桶及砝码的总重力
B．保证小车运动的加速度不超过当地重力加速度
（4）某同学通过实验得到如图（b）所示的a-F图像，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时________。图中a0表示的是_______时小车的加速度。
（5）某同学得到如图（c）示的纸带。已知打点计时器电源频率为50 Hz。 A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点，sDG_______cm，sAD=________cm。由此可算出小车的加速度a=___________m/s2.（保留两位有效数字）。
（6）“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，在探究加速度α和小车质量M的关系时，由于没有能够始终满足M>>m（m为沙桶和沙的总质量）的条件，结果得到的a-1/M图像应该是下图中的（______）
A． B．
C． D．
14．某实验小组用细沙、天平和图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”实验，已知打点计时器打点周期是。
（1）完成下列实验步骤中的填空：
①平衡摩擦力：沙桶不装细沙，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到小车在细绳的拉动下纸带上打出一系列间距___________（填“相等”“不相等”）的点。
②用天平称出一定质量的细沙，装入沙桶，按住小车，接通打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸带，在纸带上标出细沙质量。
③改交细沙的质量，重复步骤②，得到多条纸带。
④利用每条纸带上点迹清晰的部分，求出不同对应的加速度。图乙是实验小组处理其中一条纸带的情况，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。可以求出此时小车的加速度是___________（保留两位有效数字）
⑤以为纵坐标，为横坐标，在坐标纸上画出图线。如果力与加速度成正比，则图线应该是___________。
（2）完成下列填空：
①实验中满足什么样的条件就可以认为细绳拉小车的力等于沙的重力？请在答题卡的方框中写出条件及简要证明，令沙桶质量为，小车质量为___________。
②实验小组在实验中做到了让沙的质量远小于小车的质量，但得到的图线如图丙，其原因可能是___________。
15．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，其中小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m（滑轮质量不计）。
（1）实验时，下列步骤中不必要进行的有_________。
A．用天平测出砂和砂桶的总质量
B．改变砂和砂桶的总质量，打出几条纸带
C．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
D．为减小误差，实验中应保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M
E．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，同时记录力传感器的示数
（2）该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出）。已知交流电的频率为50Hz，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）。
（3）以力传感器的示数F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，作出的a－F图像是一条过原点的直线，直线与横轴的夹角为θ，斜率为k，则小车的质量为__________。
A．tanθ B． C．k D．
参考答案
1．D
【详解】
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是理想化模型法，故A正确；
B．在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法，故B正确；
C．根据速度定义式，当→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故C正确；
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，这里运用了微元法，故D错误。
故选D。
2．D
【详解】
A．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一段近似看成匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了微元法，故A错误；
B．在研究加速度a和外力F，质量m的关系时，主要应用了控制变量的方法，故B错误；
C．“验证力的平行四边形定则”时，主要应用等效法，故C错误；
D．在定义“速度”、“加速度”、“密度”等物理量时，主要应用了比值法定义物理量，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
平衡摩擦力后，用传感器测得的绳子的拉力即为小车受到的合力，根据
可知a-F图像是过原点的直线。
故选C。
4．A
【详解】
A．牛顿第一定律无法用实验直接验证，故A错误；
B．在探究加速度、力、质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验运用了控制变量法，故B正确；
C．质点是理想化物理模型，用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法，故C正确；
D．加速度是描述速度变化快慢的物理量，与速度的变化量无关，表达式为a＝是利用比值法得到的定义式，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
5．B
【详解】
A．实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项A错误；
B．调节滑轮的高度，使拉木块的细绳与长木板保持平行，选项B正确；
C．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该不挂装有砝码的砝码桶，只让小车拖着纸带在木板上匀速运动，选项C错误；
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项D错误。
故选B。
6．C
【详解】
A．伽利略利用逻辑推理说明了重物与轻物下落得同样快，并巧妙运用“冲淡”重力的斜面实验结果合理外推得出了此结论，选项A正确，不符合题意；
B．亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体才能运动：没有力的作用，物体就要静止在某一个地方，选项B正确，不符合题意；
C．力学中引入了质点的概念，运用了理想化模型的方法，能否将物体视为质点由所研究的问题决定，当物体的形状和体积对所研究的问题无影响时可将物体视为质点，所以并不是只有物体体积很小的情况下才能将物体视为质点，选项C错误，符合题意；
D．在探究加速度与力的关系时，保持小车质量不变，通过改变槽码的个数来改变小车所受的拉力，运用了控制变量的方法，选项D正确，不符合题意。
故选C。
7．B
【详解】
对整体
对小车
解得
则
故选B。
8．D
【详解】
A．木板水平放置，实验前没有平衡摩擦力，故A正确；
B．如果细线不保持水平，那么小车的合力就不等于绳子的拉力．小车的合力就不能正确测量，故B正确；
C．电火花和电磁计时器都使用交流电源，故C正确；
D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远，这样便于小车运动一段过程，从而能准确测量小车的加速度，减小误差，故D错误。
故选D。
9．AC
【详解】
A．实验时应先接通电源，然后再放开小车，故A正确；
B．在探究加速度与质量的关系时，应该保持小车的拉力F不变，改变小车的质量，故B错误；
C．直观的反映两个量之间的关系，可以通过作图来解决。但是只有作出一条直线，才可以直观的反映两个变量之间的关系。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，应作出图象，故C正确；
D．在探究加速度与力的关系时，作a－F图象应该用平滑的直线将所描的点依次连接，故D错误。
故选AC。
10．AC
【详解】
A．平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．所以需要将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂重物的情况下使小车恰好做匀速运动，在实验过程中，当每次改变重物的质量时，不需要重新调节木板的倾角，选项A没必要；
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量，选项B正确；
C．每次小车没必要必须从同一位置开始运动，选项C不需要；
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，选项D正确。
故选AC。
11．CD
【详解】
AD．已平衡摩擦力且满足小车的质量远大于砂桶的质量时，可认为小车所受合外力的大小等于砂桶重力，但不能说重力就是合力，A错误，D正确；
BC．由于小车下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力实际是小车重力的下滑分力抵消摩擦力，所以只有平衡摩擦力后，可认为小车所受合力等于细绳的拉力，B错误，C正确。
故选CD。
12．AD
【详解】
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，选项A正确；
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该不挂砝码桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动即可，选项B错误；
C．实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项C错误；
D．平衡摩擦力时小车满足的关系是
两边可消掉m，则通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，选项D正确。
故选AD。
13．A B A 倾角过大 不加外力时 3.90 2.10 0.20 D
【详解】
（1）[1]打点计时器使用交流电源，故选A；
（2）[2]摩擦力被平衡时满足
只与角度有关与质量无关，故不需要平衡，故选B；
（3）[3]设沙和沙桶的质量为m，小车和砝码的质量为M其实实际运动中是用沙和桶的重力来代替定力F但是沙和桶是有质量的，且a为整个系统的加速度。因此
mg=F=（M+m）a
只有当m远小于M时，才可以认为M+m近似等于M，这样得出的结果才会符合F=Ma；故选A。
（4）[4]当F=0时已产生加速度，故平衡摩擦力时倾角过大；
[5] 图中a0表示的是不加外力时小车的加速度
（5）[6][7][8]由纸带可知s DG =3.90cm sAD=2.10cm；两计数点之间还有四个点未画出，则T=0.1s，由逐差法可得
（6）[9]在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，改变小车质量M，在小车质量M远大于重物质量m时，可以认为小车受到的拉力（合力）F=mg，此时加速度a与小车质量M成反比，与1/M成正比，则图象应是过原点的直线，当小车质量M不远大于重物质量m时，小车受到的拉力明显小于重物重力，则图象向下弯曲。
故选D。
14．相等 0.75 过原点的一条倾斜的直线 ；证明见详解 沙桶的质量不满足远小于沙的质量
【详解】
(1)①[1]沙桶不装细沙，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到小车在细绳的拉动下纸带上打出一系列间距相等的点，说明小车做匀速直线运动，完成了平衡摩擦力。
④[2]根据匀变速直线运动的推论公式可得加速度的大小为
⑤[3]如果力与加速度成正比，则图线应该是过原点的一条倾斜的直线。
(2)①[4]对小车分析
对沙和沙桶分析
解得
只有当时就可以认为细绳拉小车的力F等于沙和沙桶的总重力，当时，可以认为沙和沙桶的总重力等于沙的重力，所以当时就可以认为细绳拉小车的力等于沙的重力。
②[5]从图象分析可知，图中某一加速度对应的沙的质量明显偏小，其原因是沙桶的质量不满足远小于沙的质量。
15．AD 0.48 D
【详解】
（1）[1]AD．实验器材中有力传感器，不需要把砂和砂桶的重力当做绳的拉力，因此不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，也不需保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M，
选项AD错误；
C．实验中需要平衡摩擦力，消除摩擦力对实验带来的影响，选项C正确；
B．实验多次测量求平均值，实验结论更准确，选项B正确；
E．实验中小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，选项E正确；
本题选不必要进行的步骤，故选AD。
（2）[2]用逐差法处理，每两个点间有四个点未画出，且频率为50Hz，所以周期为0.1s，则加速度

（3）[3]根据题意有
由得到
所以
故选D。