4.2 探究加速度与力、质量的关系 一、单选题 1．在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，采用的研究方法是（　　） A．理想实验法 B．替代法 C．控制变量法 D．类比法 2．图甲是用来探究加速度和合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，并排放在水平光滑板上，前端各系一条细绳，细绳的另一端跨过定滑轮 各挂一个小盘，盘里放有砝码打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小 车同时停止运动。下列说法正确的是（　　） A．实验中应使小车质量不同、砝码质量相同 B．实验中必须用到的测量仪器是秒表、刻度尺、天平 C．若将水平光滑板换为水平粗糙板、不会影响实验探究的结果 D．若小盘和砝码的总质量远小于小车质量，则小盘和砝码的重力近似等于绳的拉力 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．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 5．如图（a）为“用 DIS 研究加速度和力的关系”的实验装置。某实验小组改变所挂钩码 的数量，多次重复测量，绘出如图（b）所示的图像。引起误差的主要原因是（　　） A．小车与轨道之间存在摩擦 B．先点击“记录数据”，后释放小车 C．所挂钩码的总质量太大 D．所用小车的质量太大 6．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，当作用力一定时（小盘和砝码的重力 不变），探究加速度与质量的关系，以下说法中正确的是（　　） A．平衡摩擦力时，应将小盘和砝码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，再接通打点计时器的电源 D．小车运动的加速度可用天平测出小车的质量 m 和小盘与砝码的总质量 m0，直接用 公式 a  m0 g 求出 m 7．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．细绳对小车的拉力大小等于砝码和砝码盘的总重力 8．在如图所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中错误的是(　 ) A．应尽量保证小车的总质量远小于砝码和砝码盘的总质量 B．应将木板右端适当垫高以平衡摩擦力 C．应保证牵引小车的细线与木板平行 D．应采用控制变量法分别研究加速度与质量及加速度与力的关系 9．某同学采用如图 1 所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系 . 用砂桶和砂的 重力充当小车所受合力 F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度 a. 分别以合 力 F 和加速度 a 作为横轴和纵轴，建立坐标系 . 根据实验中得到的数据描出如图 2 所示 的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致 . 该同学列举产生这种结果的可能原因如下（ ）  1  2 在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高； 没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；  3 测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大；  4  砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件． 通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（ ） A．  1 和  4  B．  2  和  3 C．  1 和  3 D．  2 和  4 10．下列关于“探究加速度与力、质量的关系”实验的说法中，正确的是 A．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小 B．在探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出 a－ 1 图象 m C．在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可 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 二、多选题 11．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：甲、乙两个实验小组在探究加速度与力 的关系时得到如图所示的甲、乙两个关系图像，关于甲、乙两组实验结果的分析，正 确的是（　　） A．甲小组过多地平衡了摩擦力 B．甲小组未平衡或未完全平衡摩擦力 C．乙小组过多地平衡了摩擦力 D．乙小组未平衡或未完全平衡摩擦力 12．在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车的质量不变，改变所挂钩码的数量，多 次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据在坐标纸上画出 a-F 关系的点迹，如 下图所示。经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生这些问题的主要原因可能是 （　　） A．轨道与水平方向夹角太小，或没有平衡摩擦力 B．轨道与水平方向夹角太大 C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势 D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势 13．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 14．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、非选择题 15．如图，某物理小组利用如图甲所示的装置探究“小车加速度 a 与合外力 F 的关系”， 装置中小车放在水平桌面上的水平长木板上，小车一端连接一力传感器（用于测量拉 力）并用细绳通过定滑轮连接一个重物，小车另一端连接纸带并穿过电磁打点计时器， 电磁打点计时器连接频率为 50Hz 的低压交流电源。 （1）该实验_______（填“需要”或“不需要”）满足小车的质量远大于重物的质量。 （2）在实验中得到一条如图乙所示的纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出）， 根据纸带数据可求出小车的加速度为_______m/s2（结果保留两位有效数字）。 （3）该物理小组未平衡摩擦就开始实验，其他操作均正确，则该小组探究的小车加速 度 a 与拉力 F 的关系图像可能是_______（填写图像下方的字母）。 A． B． C． D． 16．某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。 （1）改变木板倾斜程度，根据打出的纸带上的点迹分析小车是否做______运动，来判 断是否平衡摩擦力； （2）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不 放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度 a 与拉力 F 的关系，分别得到图中 甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为 的动摩擦因数分别为 “小于”或“等于”）。 甲乙 ， m甲 、 m乙 ，甲、乙用的木块与木板间 ，由图可知，m 甲______m 乙，μ 甲______μ 乙（填“大于”、 17．“探究加速度与物体合力的关系”的实验装置如图所示。 （1）实验过程如下： ① 如图连接实验装置； ② 将 5 个相同的砝码都放在小车上，挂上砝码盘，接通电源释放小车； ③ 关闭电源，取下纸带，计算小车的加速度； ④ 然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，重复上面的实验。 （2）在此实验步骤中，缺少了一个重要的实验步骤是____________，实验中以______ _____为研究对象，可以不需要满足砝码和砝码盘的质量远小于车和砝码的总质量。 （3）经过正确操作后，小车的加速度 a 与砝码盘中砝码总重力 F 的实验数据如下表： 砝码盘中砝码 总重力 F N 0.196 0.392 0.588 0.784 0.69 1.18 1.66 2.18 加速度 a  mgs 2  ① 根据该组实验数据在坐标纸上作出 a  F 的关系图象______________。 ② 根据实验数据作出的 a  F 图线不通过原点的主要原因是______________________， 图象的斜率代表的物理量是______________________。实验操作正确，我们可以得到 质量一定，加速度和合外力成正比。 18．如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置，该同学在气垫导轨上安 装了一个光电门 B．滑块固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力 传感器相连，力传感器下方悬柱钩码，每次滑块都从 A 位置由静止开始释放。 （1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度 d，如图乙所示，则 d  _______ mm 。 （2）实验时，将滑块从 A 位置由静止开始释放，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，则还需要测量的物理量是______________。 （3）下列符合实验要求是__________。（填写选项前的字母） A．应使滑块的质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使 A 位置与光电门 B 间的距离适当增大些 C．应调节气垫导轨水平 D．应使细线与气垫导轨平面平行 （4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数 F 和遮光条通过光电门的时间 t，通 过描点法作出线性图象。研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时，应作出_______ 2 ___（选填“ t - 1 1 ”或“ -F ”）图象。 F t 参考答案 1．C 【详解】 在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，需要先使小车的质量保持不变，探究加速度 与力之间的关系，再使小车受到的力不变，探究加速度与质量之间的关系，即采用的是控 制变量法。 故选 C。 2．D 【详解】 A．实验中要探究加速度和合力之间的关系，所以要控制小车质量不变，变化合力，探究 加速度随合力的变化情况，故