2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库

如图所示是某同学做探究加速度与力、质量的关系实验时已接通电源正要释放纸带时的情况（小车上固定有力传感器测小车所受拉力，图中未画出）请你指出该同学的五个差错．

①；②；③；④；⑤

为了探究加速度与力、质量的关系：

（1）
小亮利用如图甲所示的实验方案，探究小车质量一定时加速度与合力之间的关系，图中上下两层水平轨道，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合力，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．
①实验前，下列操作必要的是
A．选用质量不同的两辆小车
B．调节定滑轮的高度，使细线与轨道平行
C．使砝码和砝码盘的总质量远大于小车的质量
D．将轨道右端适当垫高，使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动，以平衡摩擦力
②他测量了两小车的位移为x₁、x₂ ，则 $\text{[math]}$ =．
（2）
小明用如图乙所示的装置进行实验
①打出的一条纸带如图丙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s．他从比较清晰的A点起，每五个点取一个计数点，测量出各点到A点的距离标在纸带上各点的下方，则小车运动的加速度为 m/s² ．
②实验前由于疏忽，小明遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F图象，可能是丁图中的图线（选填“1”、“2”、“3”）．

如图甲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B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．

（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）下列实验要求不必要的是．

A . 应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B . 应使A位置与光电门间的距离适当大些 C . 应将气垫导轨调节水平 D . 应使细线与气垫导轨平行
（3）改变钩码的质量，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，处理数据时应作出图象．（选填“t²﹣F”“ $\text{[math]}$ ﹣F”或“ $\text{[math]}$ ﹣F”）．

某物理兴趣小组的同学用图甲所示装置来“验证牛顿第二定律”．同学们在实验中，都将砂和小桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，通过改变小桶中砂的质量改变拉力．为使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，实验中需要平衡摩擦力．

（1）下列器材中不必要的是（填字母代号）．

A . 低压交流电源 B . 秒表 C . 天平（含砝码） D . 刻度尺
（2）下列实验操作中，哪些是正确的（填字母代号）．

A . 调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B . 每次实验，都要先放开小车，再接通打点计时器的电源 C . 平衡摩擦力时，将悬挂小桶的细线系在小车上 D . 平衡摩擦力时，让小车后面连着已经穿过打点计时器的纸带
（3）图乙是某同学实验中获得的一条纸带．A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T．A、B间的距离为x₁ ， A、C间的距离为x₂ ，则小车的加速度a=（用字母表达）．
（4）图丙是小刚和小芳两位同学在保证小车质量一定时，分别以砂和小桶的总重力mg为横坐标，以小车运动的加速度a为纵坐标，利用各自实验数据作出的a﹣mg图象．
a．由小刚的图象，可以得到实验结论：．
b．小芳与小刚的图象有较大差异，既不过原点，又发生了弯曲，下列原因分析正确的是（填字母代号）．
A．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过大
B．图象不过原点，可能是平衡摩擦力时木板倾角过小
C．图象发生弯曲，可能是砂和小桶的质量过大
D．图象发生弯曲，可能是小车的质量过大
（5）正确平衡摩擦力后，小组中一位同学保持砂和小桶总重力mg不变，通过在小车上增加砝码改变小车质量，进行实验并得到实验数据．处理数据时，他以小车和砝码的总质量M为横坐标， $\text{[math]}$ 为纵坐标，作出 $\text{[math]}$ ﹣M关系图象，示意图如图丁所示，发现图线从纵轴上有截距（设为b）．该同学进行思考后预测：若将砂和小桶总重力换成另一定值（m+△m）g，重复上述实验过程，再作出 $\text{[math]}$ ﹣M图象．两次图象的斜率不同，但截距相同均为b．若牛顿定律成立，请通过推导说明该同学的预测是正确的．

某实验小组利用图1示的装置探究加速度与力、质量的关系：

（1）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轨道保持平行 B . 在调节轨道倾斜度平衡摩擦力时，应将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴到木块上 C . 实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 D . 增减木块上砝码改变木块质量时，不需要重新调解木板的倾斜度
（2）为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量木块和木块上钩码的总质量（填远大于、远小于或近似等于）
（3）某次实验，保持木块所受的合外力相同，测量不同质量的木块在相同的力的作用下的加速度，根据实验数据描绘出a﹣m图象如图甲所示，由于这条曲线是不是双曲线并不容易确定，因此不能确定a与m成反比，紧接着该同学做了a﹣ $\text{[math]}$ 图象如图乙所示．
①根据a﹣ $\text{[math]}$ 图象是过原点的直线，因此可判断出a与 $\text{[math]}$ 成比，即a与m成反比；
②根据图象可以得到物体受到的外力为N．

某实验小组利用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，单个钩码的质量为m，打点计时器所接的交流电源的频率为50 Hz，动滑轮质量不计。实验步骤如下：

①按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

②调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

③挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；

④改变钩码的数量，重复步骤③，求得小车在不同合力作用下的加速度。

根据上述实验过程，回答以下问题：

（1）对于上述实验，下列说法正确的是___________。(填选项前的字母)

A . 钩码的质量应远小于小车的质量 B . 实验过程中钩码处于超重状态 C . 与小车相连的细线与长木板一定要平行 D . 弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半
（2）实验中打出的一条纸带如图所示，图中两邻两计数点间还有4个点
未画出，由该纸带可求得小车的加速度a=m/s²(结果保留两位有效
数字)。若交流电的实际频率大于50 Hz，则上述计算结果与实际值相比较(填“偏大”“偏小”或“相同”)。
（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图像，与本实验相符合的是。

甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示。

①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响。他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做运动。另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m小车的质量M。（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系。

②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a。下图是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流。根据以上数据，可以算出小车的加速度a=m/s²。（结果保留三位有效数字）

③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a— $\text{[math]}$ 图线后，发现：当 $\text{[math]}$ 较大时，图线发生弯曲。于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象。那么，该同学的修正方案可能是．

A．改画a与的关系图线

B．改画a与的关系图线

C．改画 a与的关系图线

D．改画a与的关系图线

某学生设计了如图甲所示的实验装置图来测木块A与木板间的动摩擦因数。图中木块A质量为M，置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，带有挡光片的重锤p挂在动滑轮上，挡光片宽度为d，C为弹簧测力计。木块A由静止开始运动过程中，测力计的读数为F，挡光片通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t₁和t₂ ，两光电门之间的距离为s.

（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d如图乙所示，读数cm。
（2）关于该实验下列说法正确的是（）

A . 为了减少误差需要平衡摩擦 B . 为了减少误差需要满足重锤p质量远小于木块A质量 C . 木块运动过程中，木块的速度等于重锤的速度 D . 按住木块不动时测力计的读数大于运动时测力计的读数
（3）重锤p下落时的加速度a= ，木块与木板间的动摩擦因数μ= (请用题目中相关物理量的符号表示)

某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究加速度与物体受力的关系”。图中A为质量为M的小车，连接在小车后的纸带穿过电火花计时器B，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码P的质量为m，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮的摩擦。

（1）在实验过程中，（选填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量远大于钩码的质量”这一条件。
（2）乙图为某次实验得到的纸带，相邻计数点间还有四个计时点没有画出，已知电源的频率为f，由纸带可得小车的加速度表达式为a=（用x₁、x₂、x₃、x₄、f来表示）。
（3）实验完毕后，某同学发现实验时的电压小于220V，那么加速度的测量值与实际值相比（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

图甲是某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验初始时刻的装置状态图，图乙是该同学得到一条用打点计时器打下的纸带。

（1）写出图甲中错误的地方。（至少写出两点）
（2）图甲中所示打点计时器应该用以下哪种电源。

A . 交流4～6V B . 交流220V C . 直流4～6V D . 直流220V
（3）为完成“探究加速度与力、质量的关系”实验，除了图甲中装置外，还需要用到图丙中的哪些装置。
（4）该装置还可用于以下哪些实验。

A . 探究小车速度随时间变化的规律实验 B . 用打点计时器测速度实验 C . 研究平抛运动的实验 D . 探究做功与物体速度变化的关系实验
（5）图乙是打点计时器打出的点，请读出C点对应的刻度为cm，已知打点计时器的频率为50Hz，打点计时器在打C点时物体的瞬时速度v_C＝m/s，由此纸带测得小车的加速度为a＝m/s²（最后两空计算结果均保留到小数点后面两位数字）。

利用如图甲所示的实验装置探究加速度与合外力的关系，实验中认为细绳对木块的拉力等于砝码和砝码桶的总重力．请思考探究思路并回答下列问题．

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（1）下列做法正确的是________．(填字母代号)

A . 在找不到合适的学生电源的情况下，可以使用四节干电池串联作为打点计时器的电源 B . 平衡摩擦力的方法是在砝码桶中添加砝码，使木块能拖着纸带匀速滑动 C . 调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 D . 实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块
（2）如图乙所示，是挂上砝码桶，装入适量砝码，按实验要求打出的一条纸带．A、B、C、D、E是纸带上选取的五个计数点，相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出．用刻度尺测出各计数点到A点之间的距离，已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端．其中打出计数点“C”时木块的速度v_C=m/s，木块的加速度a=m/s²(结果均保留两位有效数字)．
（3）实验时改变砝码及砝码桶的总质量m，分别测量木块在不同外力作用下的加速度a．根据测得的多组数据画出a－m关系图象，如图丙实线所示．此图象的上端明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置，其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，忽略滑轮的质量，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

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（1）实验时，一定要进行的操作是______。

A . 用天平测出砂和砂桶的质量 B . 将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C . 小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 D . 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（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，根据纸带可求出小车的加速度为m/s²（结果保留三位有效数字）。
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为__________。

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（4）乙同学根据测量数据作出如图所示的a－F图线，该同学做实验时存在的问题是。

为探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图所示：

（1）以下实验操作正确的是___ 。

A . 平衡摩擦力时，需将木板不带定滑轮一端适当垫高，使小车在钩码的牵引下恰好做匀速直线运动 B . 调节定滑轮的高度，使细线与木板平行 C . 平衡好摩擦力后，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点，断开电源 D . 实验中为减小误差应保证车及车中砝码的总质量远小于钩码的总质量
（2）实验中得到如图所示一条纸带（相邻两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器频率为50Hz，根据纸带可求出小车的加速度为m/s²（结果保留两位有效数字）
（3）某同学保持小车及车中砝码质量一定，探究加速度 $\text{[math]}$ 与所受外力F关系，他在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到两条 $\text{[math]}$ 图线，如图所示。图线是在轨道水平情况下得到的（填①或“②）；小车及车中砝码的总质量m=kg。

在“探究加速度与物体质量的关系”实验中，某同学采用如图所示的装置，请完成下列问题。

（1）关于小车和钩码的质量，正确的操作是（____）

A . 小车和钩码的质量都要改变 B . 要控制小车和钩码的质量都不变 C . 要控制小车的质量不变，改变钩码的质量 D . 要控制钩码的质量不变，改变小车的质量
（2）实验过程中，你是如何处理小车与轨道之间摩擦力对实验的影响的：。

用图所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打出的纸带测出小车运动的加速度。

a.实验时先不挂钩码，反复调整垫木的位置，直到小车做匀速直线运动，上述操作的目的是

b.图为实验中打出的一条纸带的一部分，其中A、B、C为纸带上连续打出的3个点，已知相邻两点间的时间间隔为T，测出A、B和B、C之间的距离分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。实验中小车运动的加速度 $\text{[math]}$ （用题中所给字母表示）

在用图1的装置测当地的重力加速度时，进行了如下操作，完成步骤中的填空：

（1）安装器材时，将长木板的右侧适度垫高（选填”挂上”或”不挂”）砂桶，轻推小车，使小车恰能匀速运动；
（2）实验中打出的一条纸带如图2所示。已知打点计时器的频率为50Hz，相邻两计数点间还有四个点未画出，则小车的加速度a=m/s²保留两位有效数字）；
（3）不改变砂及砂桶质量，在小车上增减砝码改变小车的总质量M，重复步骤（2），测得多组数据描绘出 $\text{[math]}$ 图像。已知图线的斜率为k、纵截距为b，则当地的重力加速度为。（用物理量的符号表示）

下列器材中，实验“探究小车速度随时间的变化规律”、“探加速度与力、质量的关系”、“用自由落体运动验证机械能守恒定”都需要用到的实验器材是____（填选项前的字母）．（）

A .

B .

C .

D .

图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置图。

（1）关于该装置，下列说法中正确的是____；

A . 平衡摩擦力的目的是为了使小车受到的合力等于细线对小车的拉力 B . 平衡摩擦力时应使小车连接纸带，并挂上细线和小桶 C . 实验需满足沙、桶的总质量远小于小车的质量 D . 该装置正确平衡摩擦力后，还可用于“验证机械能守恒定律”实验
（2）图乙是打出纸带的一段，已知打点计时器使用的交流电频率50H_Z ，由图可知，纸带上 $\text{[math]}$ 点时小车的瞬时速度vB=m/s，木块的加速度a=m/s²（结果保留两位有效数字）；

（3）下表记录了小车总质量一定时，合力大小 $\text{[math]}$ 与对应的加速度 $\text{[math]}$ 的几组数据，请在坐标图中描点作出 $\text{[math]}$ 图线；

次数	1	2	3	4	5	6
F/N	0.147	0.196	0.245	0.294	0.343	0.392
a/（m·s^-2）	0.21	0.30	0.34	0.54	0.56	0.58

（4）某学生在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大。他所得到的 $\text{[math]}$ 关系可能是下列哪个图（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）。

在“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验中，实验装置如图甲所示，设带有定滑轮的小车质量为M，沙和沙桶的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz。

（1）对于上述实验，下列说法正确的是____。

A . 需要用天平测出沙和沙桶的总质量 B . 调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车（未连细线）能沿长木板向下匀速运动 C . 与小车定滑轮相连的轻绳与长木板要平行 D . 小车靠近打点计时器，先释放小车后接通电源
（2）若在实验中得到一条纸带如图乙所示，O、A、B、C、D为五个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。根据纸带数据，可求出小车的加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （结果保留2位有效数字）。
（3）该实验，沙和沙桶的总质量m（选填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量M；在实验过程中沙和沙桶的加速度（选填“大于”“等于”或“小于”）小车的加速度。

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

2 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

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