5.2 科学探究：加速度与力、质量的关系同步练习 2021—2022 学年高 中物理鲁科版（2019）必修第一册 一、选择题（共 15 题） 1．探究加速度和力、质量的关系实验中应用哪一种物理模型（ A．等效替代法 B．理想斜面法 C．控制变量法 ） D．假设法 2．某同学在用如图所示的装置做“探究加速度与力的关系”的实验时，忘记平衡小车运动中所受的摩擦力了， 其他操作、计算及作图均正确，他最后作出的 a－F 关系图象可能是（　　） A． B． C． D． 3．关于“探究加速度与力、质量的关系”的实验，下列说法中正确的是( ) A．通过同时改变小车的质量 m 及受到的拉力 F 的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系 B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系 C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系 D．先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最 后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系 4．“探究加速度与力、质量的关系的实验装置如图所示，用该装置研究小车的加速度 a 与质量 M 的关系时， 下列说法中正确的是（　　） A．实验时，应先释放小车，再接通打点计时器电源 B．实验中，应注意调整滑轮高度使绳子与长木板表面平行 C．打点计时器应接在学生电源的直流输出端 D．在探究加速度 a 与质量 M 的关系时，为了直观判断两者间的关系，作出 a  M 图像 5．如图甲所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图乙是该装置的俯视图。两 个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放 砝码。两个小车通过细绳用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车同时开始做匀加速直线运动，闭合 夹子，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的合力， 也可以通过增减小车中的砝码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如下表所示，则下列说法中正 确的是（　　） 实验次数 小车 1 总 小车 2 总 质量 质量 m1/g m2/g 小车 1 受 小车 2 受 小车 1 位 小车 2 位 合力 F1/N 合力 F2/N 移 x1/cm 移 x2/cm 1 250 250 0.10 0.20 20.1 39.8 2 250 250 0.10 0.30 15.2 44.5 3 250 250 0.20 0.30 4 250 500 0.10 0.10 20.0 39.7 5 300 400 0.10 0.10 20.3 15.1 6 300 500 0.10 0.10 30.0 18.0 19.8 30.8 A．研究小车的加速度与合外力的关系可以利用 1、2、3 三次实验数据 B．研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用 2、3、6 三次实验数据 C．对于“合外力相同的情况下，小车质量越大，小车的加速度越小”的结论，可以由第 1 次实验中小车 1 的 位移数据和第 6 次实验中小车 2 的位移数据进行比较得出 D．通过对表中数据的分析，可以判断出第 4 次实验数据的记录不存在错误 6．如图所示，在探究加速度与力的关系的实验中，将两辆相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细 线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可以放不同的重物。把 木板一端垫高，以平衡摩擦力。两 小车后端各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按 压在木板上。抬起黑板擦，两小车开始运动，按下黑 板擦，两小车停下来。小车受到的拉力分别为 Fl 和 F2，加速度分别为 a1 和 a2，位移分另为 x1 和 x2，某小组 的同学通过改 变拉力大小获得实验数据如表格所示。在该实验的分析中正确的是（ 实验次数 1 2 3 ） 小车 拉力 F/N 位移 x/cm 甲 0.1 22.5 乙 0.2 43.5 甲 0.2 29.0 乙 0.3 43.0 甲 0.3 41.0 乙 0.4 55.4 x1 a1  A．若 x2 a2 两个小车必须从静止开始运动，但运动时间可以不同 x1 a1  B．若 x2 a2 两个小车不必从静止开始运动，但运动时间必须相同 C．通过第一组数据可知，在误差允许范围内，当 F2=2F1 时，x2=2x1，a2=2a1 仍说明加速度与力成正比 D．通过第一组数据的乙和第二组数据的甲相比，当 F1=F2 时，位移明显不同，显然是实验误差造成的 7．研究外力一定时加速度与质量成反比例的结论时，下列说法中正确的是（ ） A．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 B．每次改变小车质量时，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．应使小车和砝码的总质量远大于悬挂的砂和小桶的总质量 8．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，通常将细线给小车的拉力近似等于槽码的重力，为了消除这 一系统误差，以下方法中最适合的是（　　） A．要求小车的质量远远大于槽码的质量 B．把打点计时器一端垫高，平衡摩擦力 C．直接用弹簧测力计代替槽码，读出弹簧测力计的读数，即为绳的拉力 D．将力传感器固定在小车上，准确记录细线给小车（含力传感器）的拉力 9．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，以下关于物理学研究方法的叙述中不 正确的是（　　） A．根据速度定义式 v  x x ，当 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 t � 0 t t 维法 B．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假设法 C．在利用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，使用的是微元法 D．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，该实验采用了控制变量法 10．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为直观判断加速度 a 和质量 m 之间的关系，应根据实验数 据做出的图像是（　　） A．a—m 图像 B．a— m2 图像 C．a— 1 m 图像 D．a— 1 图像 m2 11．做物理实验，不仅要观察物理现象，还要探究其数量关系，下列对物理实验的认识中正确的是（　 　） A．只要大力改进实验设计，测量的数据结果可以绝对精确 B．由于仪器本身不精确而造成的误差是偶然误差 C．利用控制变量法可以探究三个物理量间的数量关系 D．“ 0 ”不能作为有效数字 12．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,当保持力不变,研究加速度与质量的关系时,为了更直观地判 断加速度 a 是否与质量 m 成反比, 我们应作 A．a-m 图象 B．a- 1 m 图象 C．a-m2 图象 D．a- 1 图象 m2 13．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，下列做法正确的是（　　） A．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 B．每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力 C．实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源 D．小车运动的加速度可用天平测出装砂小桶和砂的质量（ m 和 m� ）以及小车质量 M，直接利用公式 (m  m� )g 求出 M 14．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 ） 15．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)在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高； (2)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)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； (4)测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大。 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) 二、填空题（共 3 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．用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是其俯视图。两个相同的小车放在光滑水 平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过定滑轮个挂一个相同的小盘，盘中可放砝码。两个小车右端通过细 线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹了，两小车同时停止。实验中可以通 过在车中放砝码改变小车的质量。 (1)探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量_____（选填“相同”或“不相同”）的砝码； (2)为使小车所受的拉力近似等于小盘和砝码的总重力，应使小盘和砝码的总质量_____（选填“远大于”或 “远小于”）小车的质量； (3)实验中，两小车的加速度之比______（选填“大于”、“等于”或“小于”）小车通过的位移之比。 三、综合题（共 4 题） 19．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． 20．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