高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系精品测试题

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册2 实验：探究加速度与力、质量的关系精品测试题，共11页。试卷主要包含了52cm，02，65，33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如：理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是
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微元法
B．在探究加速度、力和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，这里运用了假设法
C．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，这里运用了理想模型法
D．根据速度定义式，当Δt→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
2．在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，以下做法正确的是（ ）
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．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，后接通电源
D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响
3．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
4．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是（ ）
A．m远大于MB．m远小于MC．m略大于MD．m略小于M
5．探究加速度与力、质量的关系实验中，以下做法正确的是（）
A．平衡摩擦力的方法是：在长木板的不带滑轮的一端下面垫一块较薄的小木板，反复移动它，直到小车可以保持匀速直线运动状态
B．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
C．每次给小车加放砝码，由于研究对象质量改变，运动中所受摩擦力发生改变，所以应重新平衡摩揀力
D．由于小车受到的拉力越大，加速度越大，为尽量多测量数据，可以换用大的砂桶，用多装些砂的方法增大拉力，来增大加速度
6．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学在坐标纸上画出四张关系图线。其中作图正确的是（ ）
A．B．
C．D．
二、多选题
7．某班级同学用如图所示的装置验证加速度a和力F、质量m的关系。甲、乙两辆小车放在倾斜轨道上，小车甲上固定一个力传感器，小车乙上固定一个加速度传感器（可以测量乙在任意时刻的加速度大小），力传感器和小车乙之间用一根不可伸长的细线连接，在弹簧拉力的作用下两辆小车一起开始运动，利用两个传感器可以采集记录同一时刻小车乙受到的拉力和加速度的大小。下列关于实验装置和操作的说法中正确的是（ ）
A．轨道倾斜是为平衡小车甲受到的摩擦力B．轨道倾斜是为平衡小车乙受到的摩擦力
C．在小车乙向下运动过程中均可采集数据D．只能在小车乙加速运动过程中采集数据
第II卷（非选择题）
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三、实验题
8．在“探究加速度与力的关系”实验中，某同学利用图甲中的力传感器测出细线的拉力，通过改变钩码的个数改变细线拉力。
(1)如图乙所示为实验中得到的一条纸带，相邻计数点间有四个点未标出，打点计时器所接电源的频率为50Hz，则打B点时小车的速度大小为vB=___________m/s，小车的加速度大小a=___________m/s2。
(2)实验中描绘出a—F图像如图丙所示，图像不过原点的原因是___________。
9．如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
(1)下列不必要的一项实验要求是_____（请填写选项前对应的字母）。
A．应使A位置与光电门间的距离适当大些
B．应将气垫导轨调节水平
C．应使细线与气垫导轨平行
D．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_____。
10．某同学用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：
(1)通过实验得到如图乙所示的图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面的夹角___________（选填“偏大”或“偏小”）。
(2)该同学在正确平衡摩擦力后重新进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力将__________砝码和盘的总重力（填“大于”、“小于”或“等于”），为了便于探究、减小误差，应使小车质量与砝码和盘的总质量满足___________的条件。
(3)该同学得到如图丙所示的纸带已知打点计时器电源频率为。、、、、、、是纸带上7连续打出的7个点。考虑__________，由此可算出小车的加速度_________（加速度结果保留两位有效数字）。
11．为了探究加速度与力、质量的关系，某同学利用如图所示的实验装置，探究小车质量一定时加速度与合外力之间的关系，图中上下两层水平轨道，细线跨过滑轮并挂上砝码盘．若可将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力，须满足条件____________________________________________________________________；两小车尾部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，并同时停止．
该同学测量了两小车的位移为，则__________．
12．某实验小组利用如图甲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=24cm，遮光条的宽度d=0.52cm。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___________。
(3)现需通过图像进一步验证你的结论，请利用表格数据，在图乙坐标系中描点并作出相应的图像____________。
m/g
250
300
350
400
500
800
a/（m·s-2）
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
参考答案
1．D
【详解】
A中采用了理想模型法；B中采用控制变量法；C中采用了微元法；D中是极限思维法；
故选D.
2．B
【解析】
试题分析：在该实验中，平衡摩擦是靠抬高斜面，并且不能在外界作用力下平衡摩擦力的，所以A说法错误．在平衡摩擦过程中，重力的分力、已知滑动摩擦力是成比例变化的，因此跟质量多少无关，并不比每次都要平衡摩擦力，所以B理解正确．实验正确顺序是先开电源，在释放小车，所以C错误．小车在下滑过程中，但如果时，，操作过程中都是用重物重力充当外力，因此为了保证实验精度，必须要满足，D理解不对，答案为B．
考点：探究加速度与力、质量关系的实验的注意事项
点评：此类题型常常出现，在探究加速度与力、质量关系的实验过程中，需要准备较多，例如平衡摩擦、如何判断是否平衡好了，如何利用控制变量法做实验，如何处理实验数据等．
3．D
【详解】
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．故选D．
4．B
【详解】
以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有：，解得：，以M为研究对象，得绳子的拉力为： ，显然要有F=mg，必有，即只有时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．故选B．
【点睛】
本题主要考查了牛顿第二定律的直接应用，注意整体法和隔离法的应用，难度不大，属于基础题．
5．A
【详解】
A．平衡摩擦力的方法是：在长木板的不带滑轮的一端下面垫一块较薄的小木板，反复移动它，直到小车可以保持匀速直线运动状态，故A正确；
B．平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，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B错误；
C．每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，故C错误；
D．实验时，如果换用大的砂桶，用多装些砂的方法增大拉力，则由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理；同时本实验要求小桶的总质量要远远小于小车的质量，沙筒的质量太大，不一定满足该条件，故D错误。
故选A。
6．A
【详解】
根据牛顿第二定律，则
图线是过原点的直线。
故选A。
7．BD
【详解】
AB．本实验是研究小车乙的加速度a和力F、质量m的关系，所以轨道倾斜是为了平衡小车乙受到的摩擦力，故A错误，B正确。
CD．实验中，只能在小车乙加速运动的过程中采集数据，故C错误，D正确。
故选BD
8．0.416或0.42 1.48或 1.5 没有平衡摩擦力
【详解】
(1)[1]已知打点计时器电源频率为，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为：
点对应的速度为：
。
[2]根据可得：
，
小车运动的加速度为：
；
(2)[3]实验时应平衡摩擦力，没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，图象在F轴上有截距。
9．D A位置到光电门的距离L
【详解】
(1)[1]A．位置与光电门间的距离适当大些可以减小测量误差，故A正确；
B．应将气垫导轨调节水平，使细线对滑块的拉力等于滑块受到的合力，故B正确；
C．应使细线与气垫导轨平行，从而使细线对滑块的拉力等于滑块受到的合力，故C正确；
D．细线对滑块的拉力可以直接通过力传感器测量，不需要满足滑块的质量远大于钩码和力传感器的总质量这一条件，故D错误。
故选D。
(2)[2]根据匀变速直线运动的规律，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度，根据，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是A位置到光电门的距离L。
10．偏大 小于 小车质量M与砝码和盘的总质量m满足的条件 1.80 5.0
【详解】
(1)[1]当拉力F等于0时，小车已经产生力加速度，故原因是平衡摩擦力时平衡摩擦力过大，在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角偏大。
(2)[2]小车运动过程中，砝码和盘向下做加速运动处于失重状态，砝码和盘对细线的拉力小于其重力，小车在运动过程中受到的拉力小于砝码和盘的总重力。
[3]对整体分析，根据牛顿第二定律得
解得
则绳子的拉力
当，即砝码和盘的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量时，砝码和盘的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，所以为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足的条件。
(3)[4]刻度尺上读出A、D、G三点的位置，可得
[5]计数点间的时间间隔为T，由匀变速直线运动的推论△x=aT2可知，加速度
11．使砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量
【详解】
[1]．若可将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力，绳中拉力约等于砝码和砝码盘的总重力，此时需满足使砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量．
[2]．使两小车同时开始运动，并同时停止，两车运动的位移
．
则
12． 当合外力一定时，物体运动的加速度跟物体的质量成反比
【详解】
(1)[1][2][3]遮光条的宽度很小，遮光条通过光电门的时间极短，遮光条在极短时间内的运动可看成匀速运动，故通过两光电门的瞬时速度分别为
v1=
v2=
遮光条从光电门2到光电门1做匀加速直线运动，由
可得
(2)[4]当合外力一定时，在误差允许的范围内，物体质量和加速度的乘积近似相等，所以加速度跟质量成反比。
(3)[5]如图所示。