4.2 实验：探究加速度 力 质量的关系 一、单选题 1．用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。下列说法正确的是（　　） A．本实验采用了控制变量法 B．打点计时器可以使用直流电源 C．实验时应先释放小车，后接通电源 D．本实验可以不平衡摩擦力 2．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 3．为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置，其中 M 为小车的质量，m 为钩码的质量，为了保证力传感器的读数为小车所受的合外力，关于实 验操作需要进行的是（　　） A．在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力 B．在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力 C．所挂钩码的质量尽量大一些 D．所挂钩码的质量尽量小一些 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．如图甲为用 DIS（拉力传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系的实验装 置，图乙为根据测得的多组数据画出的 a  F 关系图线。对于该实验下列说法正确的是（　 ） A．小车受到的拉力等于钩码的重力 B．钩码的质量必须远小于小车的质量 C．该实验必须保持钩码的质量不变 D．乙图中直线未过原点的原因是补偿阻力时轨道右端垫得过高 6．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— m 2 图像 C．a— 1 m 图像 D．a— 1 m 2 图像 二、多选题 7．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 8．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 9．为了验证“加速度与物体质量成反比”的猜想，同学们采用图象法处理数据，下图是四个 小组描绘出的不同图象，你觉得能够准确验证上述猜想的图象有（　　） A． B． C． D． 10．在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中甲乙两位同学根据实验数据画出的小车 的加速度 a 和小车所受拉力 F 的图像分别为图中的直线Ⅰ和直线Ⅱ，直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或 横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释， 其中可能正确的是（　　） A．实验前甲同学没有平衡摩擦力 B．甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了 C．实验前乙同学没有平衡摩擦力 D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了 11．如图所示，A、B 两条直线是在甲、乙两地分别用竖直向上的力 F 拉质量分别为 mA 和 mB 的两个物体得出的加速度 a 与 F 之间的图像，由图可知（　　） A．两地的重力加速度 gA＝gB B．两地的重力加速度 gA＞gB C．两物体的质量 mA＜mB D．两物体的质量 mA＞mB 三、实验题 12．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置 （1）为使小车所受合力等于细线的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力，具体的操作是____ _______ A、将木板的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 B、将木板的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动 C、将木板的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动 D、将木板的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动 （2）要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是钩码的质量要___________小 车的质量（填“等于”或“远小于”或“远大于”） （3）如图是某同学打出的一条被小车拖动的纸带，在纸带上确定出 A、B、C、D、E、F、G 共 7 个计数点，相邻点间的距离如图所示，相邻两个计数点之间 的时间间隔为 0.1s 则打点计时器打下 D 点时，小车的瞬时速度 vD=___________m/s；小车 运动的加速度为 a=___________m/s2（结果保留 3 位有效数字） 13．如图甲为某同学以砂和砂桶的总重力为小车的合外力 F 做“质量保持不变时，探究小车 的加速度 a 与力 F 的关系”的实验装置。 (1)实验使用的电火花计时器应接_______V 的______电源（填“直流”或“交流”）。 (2)平衡摩擦力时，要先_______（填“挂上”或“取下”）砂桶。 (3)图乙为该同学实验中得到的一条纸带的一部分。已知电火花计时器电源频率为 50Hz，则 纸带上打相邻两点的时间间隔为________s。A、B、C、D、E 是纸带上的五个计数点，每 两个相邻计数点间有四个点没有画出，由此可得小车的加速度大小为______ m/s 2 （计算结 果保留两位有效数字）。 (4)该同学根据实验数据画出如图丙所示的 a  F 图像，请你帮他下结论：_______________ _________。 14．用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加 速度 a 与合力 F 的关系。 (1)该实验采用的科学方法是_________（选填“等效替代”或“控制变量）法。 (2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是_________。（填 字母序号） A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上 C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上 (3)已知实验中打点计时器的打点周期为 0.02s 得到的记录纸带如图乙所示，图中的点为计 数点，每两个相邻的计数点间还有 4 个点没有画出，由此得 D 点的速度为_________m/s 小 车加速度的大小 a=_________m/s2（保留三位有效数字）。 15．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，A、B 同学设计了如图甲所示的实验装 置，其中小车的质量为 M，砂和砂桶的质量为 m，与小车相连的滑轮的质量为 m0。力传感 器可测出轻绳中的拉力大小。 （1）A 同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)， 已知打点计时器采用的是频率为 50Hz 的交流电，可求出小车的加速度大小为_______ _m/s2(结果保留 2 位有效数字) （2）关于本实验下列说法正确的是_________ A．实验要求 M ? m B．可以多次测量取平均值，从而减小实验误差 C．实验前要平衡摩擦力 D．实验前应把小车尽量远离打点计时器 16．某实验小组利用如图所示的装置，进行“探究加速度 a 与合力 F、质量 m 之间的关系”的 实验。 (1)关于打点计时器的使用，下列操作正确的是_____（将正确选项前的字母填人空格中）。 A．先释放小车再启动打点计时器 B．先启动打点计时器再释放小车 (2)平衡摩擦力后，首先探究小车的加速度 a 与它所受的合力 F 的关系：挂上沙桶，在桶中 加入适量的沙子，使小车在拉力的作用下运动，按照规范要求进行操作，打出的纸带应是 下图中的_____（选填“A”或“B”）纸带。 17．甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图（甲）、（乙）、（丙）所示的实验装置，验 证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。已知他们使 用的小车完全相同，小车的质量为 M，重物的质量为 m，试回答下列问题： (1)甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是____。 A．甲、丙 B．甲、乙 C．甲、乙、丙 (2)实验时，必须满足“M 远大于 m”的实验小组是____。 (3)实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的 a-F 图线如图（丁）中 A，B，C 所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是____，____，____。 参考答案 1．A 【详解】 A．本实验中通过控制质量不变，探究加速度与力的关系，再通过控制力不变，探究加速 度与质量的关系，所以采用的实验方法是控制变量法，故 A 正确； B．打点计时器必须使用交流电源，故 B 错误； C．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的 纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，再释放小车，故 C 错误； D．本实验中为使小车所受合外力等于细线的拉力，必须平衡摩擦力，故 D 错误。 故选 A。 2．C 【详解】 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控制变量法。 故选 C。 3．A 【详解】 AB．为了保证力传感器的读数为小车所受到的合外力，故在未挂钩码时，需要将木板的右 端垫高以平衡摩擦力；悬挂后，则不需要再次平衡摩擦力，故 A 正确，B 错误； CD．平衡摩擦力后，由于力传感器能直接读出小车所受合外力的大小，故所挂钩码的质量 不需要尽量小一些，也不需要尽量大一些，故 CD 错误； 故选 A。 4．B 【详解】 A．实验时应先接通电源，然后再释放小车，故 A 错误； B．若连接砝码盘和小车的细绳与长木板不保持平行，则绳子的拉力分力等于小车的合力， 这样导致误差增大，故实验中应注意调整滑轮高度使绳子与长木板表面平行，故 B 正确； C．打点计时器应接在学生电源的交流输出端，故 C 错误； D．在探究加速度 a 与质量 M 的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出 a  1 M ，得 出的图象才为直线，故 D 错误。 故选 B。 5．D 【详解】 A．钩码加速向下运动时处于失重状态，此时小车受到的拉力小于钩码的重力，选项 A 错 误； B．由于有力传感器测量拉力，则不需要钩码的质量必须远小于小车的质量，选项 B 错误； C．实验中研究小