2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库

根据“探究加速度与力、质量的关系”的实验完成下面的题目．

（1）有关实验以及数据处理，下列说法正确的是．

A . 应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差 B . 可以用天平测出小桶和砂的总质量m及小车和砝码的总质量M；根据公式a= $\text{[math]}$ ，求出小车的加速度 C . 处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差 D . 处理实验数据时采用a﹣ $\text{[math]}$ 图象，是为了便于根据图线直观地作出判断
（2）
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a﹣F关系可用图甲中的哪个表示？（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）．
（3）某学生将实验装置按如图乙所示安装好，准备接通电源后开始做实验．他的装置图中，明显的错误是（写出两条）．
（4）
图丙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7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．量出相邻的计数点之间的距离分别为：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm，x_EF=5.91cm，x_FG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=m/s² ．（结果保留二位有效数字）．

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，重力加速度为g．实验时先平衡摩擦力．

（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，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s²（结果保留三位有效数字）．
（2）
A同学以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的F﹣a图象如图丙所示，求得图线的斜
率为k，则小车的质量M=（用所给物理量的符号表示）．
（3） B同学也以力传感器的示数F为纵坐标，加速度a为横坐标，画出的F﹣a图象如图丁所示，图线不过原
点的原因可能是．（答一条即可）

用如图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：

①某同学通过实验得到如图（b）所示的a﹣F图象，造成这一结果的原因是在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角（填“偏大”或“偏小”）．

②该同学在平衡摩擦力后进行实验，小车在实际运动过程中所受的拉力砝码和盘的总重力（填“大于”“小于”或“等于”），为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足的条件．

图1所示为某同学研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图．

（1）下面列出了一些实验器材：
电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺．
除以上器材外，还需要的实验器材有：．

A . 秒表 B . 天平（附砝码） C . 低压交流电源 D . 低压直流电源
（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力：小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做运动．
（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是．这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变．
（4）如图2所示，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 ， B、C间的距离为x₂ ，则小车的加速度的表达式a=．已知T=0.10s，x₁=5.90cm，x₂=6.46cm，则a=m/s²（结果保留2位有效数字）．

某实验小组利用如图所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系。

（1）做实验时，将滑块从图示的位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt₁、Δt₂；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d。则滑块经过光电门1时的速度表达式v₁=；，滑块加速度的表达式a=。（以上表达式均用已知字母表示）。
（2）为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图）。关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是________。

A . M增大时，h增大，以保持二者乘积增大 B . M增大时，h减小，以保持二者乘积不变 C . M减小时，h增大，以保持二者乘积不变 D . M减小时，h减小，以保持二者乘积减小

如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图．钩码的质量为m₁ ，小车和砝码的质量为m₂ ，重力加速度为g．

（1）下列说法正确的是______．

A . 每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力 B . 实验时应先释放小车后打开数据接收器 C . 本实验m₂应远小于m₁ D . 在用图象探究加速度与质量关系时，应作图象
（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m₁g，作出a-F图像，他可能作出图2中（选填“甲”、“ 乙”、“ 丙”）图线．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是．

A．小车与轨道之间存在摩擦

B．导轨保持了水平状态

C．所挂钩码的总质量太大

D．所用小车的质量太大

如图甲所示，上表面光滑的楔形木块 $\text{[math]}$ 固定在水平放置的压力传感器上．某同学将质量不同的小钢球从斜面顶端由静止释放（每次只有一个小球），记录小钢球在斜面上运动时压力传感器的示数，并根据实验数据作出 $\text{[math]}$ 图线，如图乙．重力加速度大小取 $\text{[math]}$ ，完成下列填空

图片_x0020_767519654

（1）不同质量的小钢球在斜面上运动的时间（填“相同”或“不相同”）；
（2）由图象知，木块 $\text{[math]}$ 的质量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （保留两位有效数字）；
（3）若斜面倾角为 $\text{[math]}$ ，由图象可知， $\text{[math]}$ （保留两位有效数字）．

某实验小组设计了如图甲所示实验装置，探究滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系．在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了多组实验，将位移传感器和力传感器得到的多组数据输入计算机进行处理，得到了两条a﹣F图线①、②，如图乙所示．

（1）在轨道倾斜的情况下得到的a﹣F图线是（选填“①“或“②）；
（2）实验时，一定要进行的一项操作是_____；

A . 滑块在轨道水平和倾斜的两种情况下必须在同一位置由静止释放 B . 用天平测出托盘的质量 C . 改变托盘中砝码的个数 D . 为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的质量远小于滑块的质量
（3）滑块和轨道间的动摩擦因数μ=（重力加速度g取10m/s² ．）

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。所用交变电流的频率为50Hz。

图片_x0020_100011

（1）补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力的操作：取下槽码，把木板不带滑轮的一端垫高；接通打点计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动。如果打出的纸带如图乙所示，则应（选填“减小”或“增大”）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹为止。
（2）图丙是某次实验得到的纸带，两计数点间均有四个点未画出，部分实验数据如图所示，则小车的加速度为m/s².

某研究性学习小组利用气垫导轨探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。

（1）实验前，用刻度尺测量光电传感器A、B间的距离L；用游标卡尺测量遮光条的宽度d，读数如图乙所示，则d=mm；
（2）滑块用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码相连由图甲所示位置释放，滑块在细线的牵引下向左加速运动。遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图丙所示的输出电压U随时间t变化的图象。若△t₁、△t₂和L、d已知，可计算滑块的加速度a=（用所测物理量的符号表示）；
（3）为保证滑块在气垫导轨上运动时所受外力恒定，在实验前还应调节定滑轮高度，使细线与气垫导轨。

某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。按图安装好实验装置后，对装置进行调整。

（1）调整弹簧测力计与定滑轮间的水平距离时，与弹簧测力计相连的细线（填“接通”或“断开”）电源，轻推小车，检査小车是否匀速运动。
（2）为了验证小车的加速度与力是否成正比，小车的质量（填“不必”或“必须”）远大于砝码和砝码盘的总质量。

某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”．

（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力．该同学是这样操作的：如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列的点，说明小车在做运动．
（2）如果该同学先如（1）中的操作，平衡了摩擦力．以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到 $\text{[math]}$ M，测小车加速度a，作a－F的图象．如图丙图线正确的是．
（3）设纸带上计数点的间距为s₁和s₂ ．下图为用米尺测量某一纸带上的s₁、s₂的情况，从图中可读出s₁＝3.10cm，s₂＝cm，已知打点计时器的频率为50Hz，由此求得加速度的大小a＝m/s² ．

某同学用如图所示装置完成探究“小车的加速度与其质量的关系”实验。轨道 $\text{[math]}$ 水平，重物通过轻质细线拉着固定有遮光条的小车从A点由静止开始运动，通过B点时，与光电门相连的数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为 $\text{[math]}$ ，用天平测出小车（含车内砝码）的总质量M，用螺旋测微器测量小车上遮光条的宽度d，用毫米刻度尺测得A、B之间的距离为L。

图片_x0020_100011

（1）该同学用游标卡尺测量出遮光条的宽度 $\text{[math]}$ ，则该同学用的是的游标卡尺（选填“10分度”、“20分度”“50分度”）。
（2）计算加速度的公式 $\text{[math]}$ 。（用所测物理量表示）
（3）某同学将上述实验装置进行了简单的改造，如图所示。

某次实验中，测得遮光条通过光电门的时间为 $\text{[math]}$ ，力传感器的读数为F，当地重力加速度为g，则此时重物的质量m为。（用上面已知量的符号表示）

用下图所示的实验装置进行“探究加速度与质量的定量关系”的实验。

图片_x0020_100023

（1）为消除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车能沿木板做匀速运动。
（2）某次实验测得的数据如下表所示、根据这些数据在坐标图中描点并做出 $\text{[math]}$ 图像。根据 $\text{[math]}$ 图像可以得到什么实验结论？

$\text{[math]}$

$\text{[math]}$

4.0

1.2

3.6

1.1

2.0

0.6

1.4

0.4

1.0

0.3

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，下列说法正确的是（）

A . 打点计时器应使用低压直流电源 B . 先接通电源，再释放小车 C . 将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D . 每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力

某同学用图甲所示的装置做“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M不变，用钩码m所受的重力大小作为小车受到的合力大小，用电火花打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。

（1）实验先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做是为了；
（2）图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间有四个点迹没有标出，测出各计数点到A点的距离，如图乙所示.已知电火花打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则此次试验中小车运动过程中C点的瞬时速度v_C=m/s，加速度的测量值a=m/s²；（结果均保留两位有效数字）
（3）实验时改变钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度.根据测得的多组数据画出a-F关系图线，如图所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是______。（选填下列选项的序号）

A . 小车与平面轨道之间存在摩擦力 B . 平面轨道倾斜角度过大 C . 所挂钩码的总质量过大 D . 小车的质量过大

如图甲所示为某实验小组“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置．他们调整长木板和滑轮，使长木板水平放置且细线平行于长木板；在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物块，多次改变托盘中砝码的质量，记录传感器的读数F，求出加速度a。

请回答下列问题：

（1）实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知交流电频率为 $\text{[math]}$ 的交流电，两计数点间还有四个点没有画出，根据纸带可求出物块的加速度为 $\text{[math]}$ ；（结果保留三位有效数字）
（2）以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的 $\text{[math]}$ 图像是一条直线如图丙所示，求得图线的斜率为k，横轴截距为 $\text{[math]}$ ，若传感器的质量为 $\text{[math]}$ ，则物块的质量为。若已知重力加速度为g，物块与长木板动摩擦因数为 $\text{[math]}$ 。

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

在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小荆同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。

（1）实验时，下列说法正确的是____；

A . 需要用天平测出砂和砂桶的总质量 B . 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，同时记录拉力传感器的示数 C . 使用电磁打点计时器时应选用220V的交流电源 D . 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
（2）实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，已知A、B、C、D各点到A点的距离分别是3.60cm，9.61cm，18.01cm，28.81cm，由以上数据可知，小车运动的加速度大小是m/s²（计算结果保留三位有效数字）；
（3）由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示。则小车运动过程中所受的阻力F_f=N，小车的质量M=kg。（结果保留二位有效数字）

某实验小组利用“牛顿第二定律”来测量滑块与桌面间的动摩擦因数μ，设计了实验装置如图中所示。其中A为连接力传感器（可直接测出绳子的拉力）的滑块，B为盛有砂的砂桶。

（1）实验时，必须要进行的操作是____。

A . 用天平测量出砂和砂桶的质量 B . 调整滑轮的位置，使绳与桌面平行 C . 要保证砂和砂桶的质量远小于滑块的质量 D . 滑块靠近打点计时器，先接通电源，再释放滑块
（2）该同学实验中得到如图乙所示的一条纸带，打点计时器的交流电源频率为50Hz，根据纸带可以求出滑块的加速度a=m/s²（保留两位有效数字）。
（3）通过改变砂的质众，得到滑块运动的加速度a和力传感器示数F的关系如图丙所示，纵轴截距为-b，已知当地的重力加速度为g，若忽略纸带和打点计时器之间的摩擦力，则滑块和桌面间的动摩擦因数μ=（用b、g表示）。
（4）按照上述方法得出的μ的测量值与真实值相比（填“偏大”或“偏小”）。

$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
4.0	1.2
3.6	1.1
2.0	0.6
1.4	0.4
1.0	0.3

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