4.2 探究加速度与力质量的关系知识点题库

在利用打点计时器探究加速度与力、质量关系的实验中，下列说法中正确的是（）

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 . 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C . 实验时，先放开小车，后接通电源 D . “重物的质量远小于小车的质量”这一条如不满足对探究过程也不会产生影响

某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中，置于试验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一段与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：

（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车9（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
①将n（依次取n=1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n各钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图像，经数据处理后可得到相应的加速度a。
②对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图(b)所示：由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。
n
1
2
3
4
5
$\text{[math]}$
0.20
0.58
0.78
1.00
（2）
利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图像。从图像可以看出：当物体质量一定是=时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
（3）利用a–n图像求得小车（空载）的质量为kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8m·s^–2）。
（4）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项钱的标号）

A . a–n图线不再是直线 B . a–n图线仍是直线，但该直线不过原点 C . a–n图线仍是直线，但该直线的斜率变大

在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置图进行实验：

（1）实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是；
（2）实验中，已经测出小车的质量为M，砝码（包括砝码盘）的质量为m，若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小，这样做的前提条件是．
（3）在实验操作中，下列说法正确的是（填序号）

A . 求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘和砝码的质量M′和m′，以及小车质量M，直接用公式a= $\text{[math]}$ g求出 B . 实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车 C . 每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度 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，最后归纳出加速度与力、质量的关系．

用如图1所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验．实验中小车及砝码的总质量为m₁ ，钩码质量为m₂ ，并用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用纸带测出小车运动的加速度．

（1）下列说法正确的是

A . 每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 B . 实验时应先释放小车后接通电源 C . 本实验中m₁应远大于m₂ D . 在用图象探究加速度与质量关系时，应用a﹣ $\text{[math]}$ 图象
（2）下图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都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点之间的距离，如图2所示．已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=m/s² ．（结果保留两位有效数字）
（3）实验时改变所挂钩码的质量，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3所示．此图线的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是

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

在探究“加速度与力、质量的关系”的活动中：

（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装成如图1所示．请你指出该装置中两处错误或不妥之处：
①；
②．
（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验．图2是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度a为m/s² ．（图中数据单位均为cm）

“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图1所示．

（1）如果是电火花打点计时器，它使用的电源电压是交流 V，每隔s打一次点．
（2）实验中需要平衡摩擦力，做法是：适当填高木板端（填“左”或“右”），不把装砂小桶的细线系在小车上，让纸带穿过打点计时器，并系在小车上，让小车靠近打点计时器，打开电源，轻推一下小车使其运动，当纸带上相邻两点之间的距离满足下列哪个条件时（除前面若干点外），可以认为这一工作已经完成．答
A．都相等
B．均匀增大
C．均匀减小
（3）该实验中，进行“平衡摩擦力”的操作，其目的是

A . 为了使小车受到的合外力等于小车受到细线的拉力 B . 为了使小车受到细线的拉力等于所挂砂桶和砂的总重力 C . 为了使小车能做匀加速运动
（4）
如图2所示，甲图是某一实验打出的一条纸带，乙图是其局部放大图．则O、D间的距离为是cm．打下D点时小车的瞬时速度大小是m/s（保留三位有效数字）
（5）根据纸带打出的点，已经求出了A、B、C、E、F各点的速度，并在以O点为0时刻的v﹣t图象中标出了它们的位置，请你再将D点的速度标在图3中，画出v﹣t图象，根据图象求出的加速度a=m/s²（保留二位有效数字）

学校物理兴趣小组利用如图甲所示的实验装置完成“探究加速度与力的关系”的实验。他们所用的器材有小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的钩码，另有学生电源和力传感器(图中未画出)

（1）图乙是实验中得到的一条纸带，图中打相邻两计数点的时间间隔为0.1s，由图中数据可得小车的加速度大小a=m/s²(结果保留三位有效数字)。
（2）实验小组A、B分别以各自测得的加速度a为纵轴，小车所受的合力F为横轴，作出图象如图丙中图线1、2所示，则图线1、2中对应小车(含车内的钩码)的质量较大的是图线(选填“1”或“2”)。

在探究“加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图甲所示的装置．

（1）保持小车质量不变，该同学通过实验数据画出图乙所示的a－F图象．为了使图线通过坐标原点，图甲中垫木应向（选填“左”或“右”）移一些．
（2）下图是实验中获得的一条点迹清晰的纸带，O点为纸带上一清晰点迹，A、B、C为另外三个连续计数点，计数点OA间点迹未画出，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，则相邻两个计数点AB之间的时间间隔为s，打B点时小车的瞬时速度大小为m/s．

如图a所示为“探究加速度与物体受力及质量的关系”的实验装置图。图中A为小车，B为装有砝码的托盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车后面所拖的纸带穿过电火花打点计时器，打点计时器接50H_Z交流电。小车的质量为m₁ ，托盘及砝码的质量为m₂。

①下列说法正确的是。

A．长木板C必须保持水平

B．实验时应先释放小车后接通电源

C．实验中m₂应远小于m₁

D．作a- $\text{[math]}$ 图像便于行出加速度与质量关系

②实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a—F图像，可能是图b中的图线。(选填“甲、乙、丙”)

③图c为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出。由此可求得小车的加速度的大小是m/s²。（结果保留二位有效数字）

如图为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

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（1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是（____）

A . 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B . 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C . 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
（2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是（____）

A . M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B . M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C . M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g D . M=500g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
（3）如图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：S_AB=4.22cm、S_BC=4.65cm、S_CD=5.08cm、S_DE=5.49cm、S_EF=5.91cm、S_FG=6.34cm已知打点计时器的工作频率为50HZ，则小车的加速度大小a=m/s²（结果保留两位有效数字）。

（1）如图甲所示为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。

①在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于砝码和砝码盘的总重量，通常采用如下两个措施：

A．平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；

B．在调整砝码多少的过程中，要保证砝码和砝码盘的总质量m远小于小车和砝码的总质量M。

以上哪一个措施中有何重大错误？(说明错误点)

②如图是上述实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02 s，结合图乙给出的数据(单位：cm)，求出小车运动加速度的大小为m/s² ，并求出纸带中P点瞬时速度的大小为m/s。(结果均保留两位有效数字)
（2）某实验小组设计了如图a所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条aF图线，如图b所示。

①图线(填“甲”或“乙”)是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。

②滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝。

某同学探究加速度与物体受力、物体质量的关系。

（1）为达到实验目的，下列说法正确的是___。（选填选项前的字母）

A . 可以用天平测物体的质量 B . 必须用弹簧秤测物体受力 C . 同时研究某个物理量与另外两个物理量的关系，可采用控制变量的方法
（2）为了测量（或比较）出物体运动的加速度a，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____（选填选项前的字母）。

A . 小车做初速度为0的匀加速直线运动，用刻度尺测量其移动的位移x，用秒表测出发生这段位移所用的时间t，由 $\text{[math]}$ 计算出加速度 B . 将打点计时器的纸带连在小车上，通过纸带上打出的点来测量加速度a C . 让两辆相同的小车同时做初速度为零且加速度不同的匀加速直线运动，并同时停下，那么它们的位移之比就等于加速度之比，测量（或比较）加速度就转换为测量（或比较）位移了
（3）实验中用图1所示的装置，补偿打点计时器对小车的阻力和其他阻力的具体做祛是：将小车放在木板上，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滑木板做直线运动（选填“匀速”或“匀加速”）。
（4）该实验中“细线作用于小车的拉力F等于砂和桶所受的总重力mg”是有“条件”的。已知小车和车上砝码的总质量为M、砂和桶的质量为m，不计摩擦阻力与空气的阻力，请将小车和车上砝码的加速度a_M与砂和桶的加速度a_m的大小关系、拉力F的表达式以及该“条件”的内容填在表格相应的位置中。

a_M与a_m的大小关系

拉力F的表达式

“条件”
（5）在研究a与M的关系时，已经补偿了打点计时器对小车的阻力及其他阻力。理论上也可以以小车加速度的倒数 $\text{[math]}$ 为纵轴、小车和车上砝码的总质量M为横轴，可作出 $\text{[math]}$ 图像。请在图2所示的坐标系中画出 $\text{[math]}$ 图像的示意图并在图中标出截距数值。

（1）如图所示为“探究小车加速度与合外力、质量的关系”的实验装置”下列实验也可以用此装置完成探究的是___________.

A . 探究小车速度随时间变化的关系 B . 探究功与速度的关系 C . 验证机械能守恒定律 D . 探究碰撞中的不变量
（2）小张同学利用此装置探究小车加速度与合外力、质量的关系，打出的一条纸带如下图所示。已知打点频率为50Hz，图中计数点为连续打出的5个点，则小车的加速度为m/s²（保留2位有效数字）。
（3）根据（2）中的结果，你认为小张的实验操作是否妥当？请说明你的理由。

某实验小组用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”的实验。

（1）实验中需要的操作或需要满足的条件描述正确的是________（填字母序号）

A . 钩码和纸带安装好，长木板一端垫高，启动打点计时器，平衡摩擦力 B . 小车的质量M必须远大于钩码质量m C . 实验前，需要调节定滑轮、弹簧测力计的高度，使弹簧测力计和定滑轮之间的细线水平 D . 实验时，将小车靠近打点计时器，接通电源，释放纸带
（2）实验时，打出的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，纸带上只测出了两组数据，图中长度单位是 $\text{[math]}$ ，由此可以算出小车运动的加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。因弹簧测力计的刻度模糊无法读数，已知此过程中所悬挂钩码的质量为100g，由此可推出此时弹簧测力计应显示的示数为N。（计算结果均保留两位有效数字，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ）
（3）改变钩码的质量，多次进行实验，测得多组弹簧测力计的示数F及小车的加速度a，作出 $\text{[math]}$ 图像，图像为一条过原点的直线，图像的斜率应等于。

在进行“探究加速度与力、质量的关系”实验中，打算用槽码盘和槽码的总重力表示小车所受的合外力。

①某次实验得到如图甲所示的一条清晰纸带，截取其中一段用刻度尺（单位：cm）进行测量，在纸带上标注A、B、C、D、E、F、G共7个计数点（每两个点迹标注一个计数点），已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。则计数点E所在位置的刻度尺读数为cm，该条纸带（选填“满足”或“不满足”）本实验要求。

②完成上述实验后，我们可以继续使用该实验装置，如图乙所示，完成下列哪些实验？（多选）

A．探究小车速度随时间变化的规律 B．探究作用力与反作用力的关系

C．探究功与速度变化的关系 D．验证机械能守恒定律

如图所示，为探究“加速度与合力、质量的关系”的实验装置，请完成以下问题：

（1）实验中小车和木板间存在摩擦，为了设法排除摩擦的影响，可采用将木板一端垫高的方法来实现，则实验中应将图中木板侧（填“右”或“左”）垫高，从而达到平衡摩擦力；
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中，根据测量的多组数据可画出a-F关系图线如图（a）所示，此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的原因是；
（3）若在原装置中的P处加装一个力传感器，重复上述实验，得到的a-F图线与图（a）中的图线相比，会有什么不同：；
（4）保证小车质量不变，探究加速度与所受力的关系时，某同学根据实验得到数据，画出F—a图像如图（b）所示，那么该同学实验中出现的问题最可能的是______。

A . 平衡摩擦力过度 B . 平衡摩擦力不足

如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置，该同学在气垫导轨上安装了一个光电门B．滑块固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器下方悬柱钩码，每次滑块都从A位置由静止开始释放。

（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
（2）实验时，将滑块从A位置由静止开始释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，则还需要测量的物理量是。
（3）下列符合实验要求是__________。（填写选项前的字母）

A . 应使滑块的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B间的距离适当增大些 C . 应调节气垫导轨水平 D . 应使细线与气垫导轨平面平行
（4）改变钩码质量，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，通过描点法作出线性图象。研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时，应作出（选填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）图象。

某同学用如图所示的装置来探究“加速度与力、质量的关系”。

（1）该装置不能完成实验，原因是：。
（2）改正错误后，先保持小车质量不变，改变所挂钩码的质量，测出小车在不同钩码作用下的加速度，从而可探究加速度与力的关系，这种实验方法叫（选填“控制变量法”、“等效替代法”）。
（3）保持所挂钩码的质量不变，改变小车质量，作出小车加速度a与小车质量m之间的关系图像，下列可能正确的是____。

A . B . C . D .

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50Hz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m/s。（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。
（3）该实验需不需要满足钩码质量远远小于物块和传感器的总质量？。（填“需要”或“不需要”）

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）。

n	1	2	3	4	5
$\text{[math]}$	0.20		0.58	0.78	1.00

a_M与a_m的大小关系	拉力F的表达式	“条件”

4.2 探究加速度与力质量的关系 知识点题库

4.2 探究加速度与力质量的关系知识点题库