2021学年2 探究加速度与力、质量的关系习题

4.2探究加速度与力、质量的关系同步练习2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第一册

一、选择题（共15题）

1．某同学在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车所受拉力F的大小不变，改变小车的质量m，得到了不同m时的加速度大小a，并绘出了a﹣的图像，如图所示。图像的斜率表示（　　）

A．a B．F C．m D．

2．如果图象是通过原点的一条直线，则说明(　　)

A．物体的加速度a与质量m成正比

B．物体的加速度a与质量m成反比

C．物体的质量m与加速度a成正比

D．物体的质量m与加速度a成反比

3．利用打点计时器探究加速度与力、质量的关系的实验中，以下做法错误的是（　　）

A．平衡摩擦力时，应将重物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．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，打点计时器处于工作状态

D．若纸带上的点分布均匀，说明已平衡了摩擦力

4．在用实验探究加速度和力、质量的关系时，下列关于实验的思路和数据分析，不正确的是（　　）

A．实验的基本思想是：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．实验的基本思想是：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．在处理实验数据中，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

5．下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是

A．在探究力的合成规律过程中主要运用了等效法

B．在验证牛顿第二定律实验时平衡摩擦力本质上是运用了理想模型法

C．当△t→0时，，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了微元法

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，这里主要运用了极限思维法

6．在保持小车质量m不变，探究a与F的关系时，小车质量m和小盘及砝码质量m'分别选取下列四组值。若其他操作都正确,要使所画出的a-F图线较准确，应选用的一组测量值是(　　)

A．m=500g，m'分别为50g、70g、100g、125g

B．m=500g，m'分别为20g、30g、40g、50g

C．m=200g，m'分别为50g、70g、100g、125g

D．m=100g，m'分别为30g、40g、50g、60g

7．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学利用如图所示的装置进行实验。下列关于实验操作表述正确的是（　　）

A．打点计时器应使用交流电源供电

B．平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连

C．小车释放时应靠近定滑轮

D．实验时，先释放小车后接通电源

8．某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作正确的是（　　）

A．调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行

B．挂上砂桶，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力

C．实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源

D．改变滑块的质量后，需要重新调节长木板倾斜度

9．在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学根据实验数据画出的小车加速度a和小车所受拉力F的图像为图中的直线I，直线I在坐标轴上截距较大，明显超出了误差范围。下面给出了关于形成这种情况的四种解释，其中可能正确的是（　　）

A．实验前该同学没有平衡摩擦力

B．该同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高

C．实验中该同学所用小车质量远大于钩码质量

D．实验中该同学所用小车质量远小于钩码质量

10．图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上（摩擦力很小，可以略去），前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止。用刻度尺测出两小车通过的位移，则位移之比就等于它们的加速度之比。为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是（ ）

A．使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量

B．若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响

C．位移之比等于加速度之比是因为小车的位移与加速度成正比

D．可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验

11．物理概念的提出或物理规补的研究中，常用一些方法来研究物理问题和物理过程，下列说法中错误的是（　　）

A．研究合力与分力的关系时，采用类比方法来研究

B．在不需要考虑物体本身的大小和形状，用质点来代替物体的方法叫理想模型法

C．伽利略对自由落体运动的研究，采用了实验和逻辑推理相结合的研究方法

D．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

12．曹冲称象故事讲的是曹冲把象牵到船上，等船身稳定了，在船舷上齐水面的地方刻了一条线．把象牵到岸上来后再把一块一块的石头装上船，等船身沉到刚才刻的那条线和水面平齐后，石头总的重量等于大象的重量，下列物理学习或研究中用到的方法与曹冲称象的方法相同的是

A．研究加速度与合力、质量的关系

B．建立“合力和分力”的概念

C．建立“瞬时速度”的概念

D．建立“点电荷”的概念

13．关于如图所示的几个实验图形，下列说法正确的是（　　）

A．甲图是卡文迪许测定引力常量的实验

B．乙图中玻璃管被抽成真空后，重的物体比轻的物体下落得快

C．丙图中砝码和砝码盘所受的总重力等于小车所受的合外力

D．丁图是伽利略说明“力不是维持物体运动状态的原因”所用的实验装

14．某同学在做“验证牛顿第二定律”的实验中忘记了平衡摩擦力，其他实验步骤正确。若小车的加速度为a，细线作用于小车的拉力为F，他所得到的a-F关系图像是（　　）

A． B．

C． D．

15．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中所采用的科学方法是（　　）

A．理想实验法 B．等效替代法

C．控制变量法 D．建立模型法

二、填空题（共4题）

16．在探究物理有关问题时，会采用一些研究方法。在研究力的合成时，采用了_________研究方法；在研究加速度与力和质量的关系时，采用了_________研究方法。

17．在研究物体的“加速度、力和质量”三个物理量的关系时，这种研究物质问题的科学方法是_____。

18．有一种加速度传感器通过测量作用在质量块上的力，根据质量块的质量求得加速度，其依据的物理定律是___________。这类加速度传感器___________（选填“能”或“不能”）用于研究加速度与力、加速度与质量的关系的实验。

19．(1)某组同学用如图所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系。下列措施中不需要或不正确的是_______

A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力；

B．每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力

C．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

D．每次小车的质量要远大于塑料桶的质量

(2)某组同学根据数据，画出a－F图像如图所示，那该组同学实验中出现的问题可能是________

A．实验中摩擦力没有平衡

B．实验中摩擦力平衡过度

C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行

D．实验中小车质量发生变化

三、综合题（共4题）

20．实验中用抬高平板一端的方法来平衡摩擦力。当小车质量改变时，是否需要重新调整平板的倾斜程度？为什么？

21．如图1所示，一小车放于平直木板上（木板一端固定一个定滑轮），木板被垫高一定角度θ，该角度下，小车恰能做匀速直线运动（假设小车所受摩擦力与小车对木板的正压力成正比，比例系数为μ），小车总质量为M。

(1)请推导θ与μ应满足的定量关系；并分析说明若增大小车质量，仍使小车做匀速直线运动，角度θ是否需要重新调整；

(2)如图2所示，将小车上栓一根质量不计，且不可伸长的细绳，细绳通过滑轮（滑轮与细绳之间摩擦不计）下挂一个砝码盘（内放砝码），在木板上某位置静止释放小车后，小车做匀加速直线运动。已知砝码盘及砝码的总质量为m，求：当m=M，小车所受细绳拉力与砝码盘及砝码总重力的比值。

22．某实验小组采用如图所示的装置验证牛顿第二定律,打点计时器工作频率为50Hz.验证实验的部分步骤如下:

a.将木板的左端垫起,以平衡小车的摩擦力;

b.在小车中放入砝码,纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;

c.将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点,断开电源;

d.改变钩码或小车中砝码的质量,更换纸带,重复b、c的操作．设某次实验钩码质量为m、砝码和小车总质量为M,重力加速度为g．根据试验数据应用牛顿第二定律求

(1)小车的加速度a;

(2)细线对小车的拉力F

(3)若使细线对小车的拉力F近似等于钩码的重力,推导M,m所满足的条件．

23．关于“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，试设计一个不需测量加速度a具体数值的实验方案。

参考答案：

1．B

2．B

3．A

4．D

5．A

6．B

7．A

8．A

9．B

10．C

11．A

12．B

13．D

14．D

15．C

16．     等效替代     控制变量

17．控制变量法

18．     牛顿第二定律     不能

19．     B     B

20．不需要，

抬高一端后，设平板的倾斜角为，若此时小车处于平衡状态，则

即使小车质量发生改变，方程两边小车质量消去，仍处于平衡状态，因此不需要重新调整平板的倾斜程度。

21．(1)角度θ无须改变；(2)1：2

22．（1） ；（2） ；（3）

23．

根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式可知，在t相等时有

故可让两个小车同时做初速度为零的匀加速直线运动，通过其位移比即可知其加速度之比，将对加速度的测量转化为对位移x的测量。