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 1 不同 m 时的加速度大小 a，并绘出了 a﹣ m 的图像，如图所示。图像的斜率表示（　　） A．a 2．如果 a  B．F C．m D． 1 m 1 图象是通过原点的一条直线，则说明(　　) m 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， v  x t t ，就可以表示物体在 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 19． B 不能 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 mg sin    mg cos  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） 23． a mg Mmg F (m  M ) ；（2） (m  M ) ；（3） M ? m 1 2 根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式 x  2 at 可知，在 t 相等时有 x1 : x2  a1 : a2 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 x1 : x2 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。