4.2 探究加速度与力质量的关系知识点题库

为了探究加速度与力、质量的关系，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M表示（乙图中M包括小车与传感器，丙图中M包括小车和与小车固连的滑轮），钩码总质量用m表示．

（1）为便于测量合外力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合外力成正比的结论，下列说法正确的是（）

A . 三组实验中只有甲需要平衡摩擦力 B . 三组实验都需要平衡摩擦力 C . 三组实验中只有甲需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件 D . 三组实验都需要满足所挂钩码的总质量m远小于小车的总质量M的条件
（2）若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器和测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，a= $\text{[math]}$ g，g为当地重力加速度，则乙、丙两人实验时所用小车总质量之比为，乙、丙两人实验用的钩码总质量之比为

某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示．

（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，由图中的数据可得小车的加速度a为 m/s²（保留三位有效数字）；
（2）该实验小组以测得的加速度a为纵轴，所挂钩码的总重力F为横轴，作出的图像如丙图中图线1所示，发现图像不过原点，怀疑在测量力时不准确，他们将实验进行了改装，将一个力传感器安装在小车上，直接测量细线拉小车的力F′，作a﹣F′图如丙图中图线2所示，则图像不过原点的原因是，对于图像上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是．

为了验证牛顿第二定律中加速度与力的关系，小光同学设计了如图1的实验状态．

水平桌面放置带有加速度传感器的总质量为M的小车，车的两端由轻质细线绕过桌面两端滑轮并在两端各悬挂总质量为m的多个钩码．实验中，小光每次由左侧取下质量为△m的钩码并挂至右侧悬线下方，将下车由静止释放，利用传感器测量小车加速度并逐次记录移动过的砝码质量和相应加速度值，根据多次实验得出的数据，小光同学作出如图2的a﹣△m图象．

（1）根据上述设计，以下说法正确的是

A . 由于系统存在摩擦，实验中必须先平衡摩擦力，才能继续进行实验 B . 本实验中虽存在摩擦力影响，但无需平衡摩擦力也可以进行实验 C . 本实验中必须要求小车质量M＞＞m D . 本实验中无须要求小车质量M＞＞m
（2）利用实验中作出a﹣△m图线，可以分析出系统摩擦力大小为，加速度a与移动的质量△m间存在关系为．

某同学将带滑轮的滑板放置在水平桌面上，调节滑板上表面水平，将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力在小车及传感器总质量不变的情况下，探究加速度跟它们所受拉力的关系时，根据测得的数据在坐标系中作出了如图所示的a-F图象。

（1）由a－F图象可知小车和传感器的总质量为kg。(保留两位有效数字)
（2）图象不过坐标原点的原因是。
（3）为使图象过原点可垫高滑板的(填“左”或“右”)侧，使传感器拉钩不挂绳时，小车能做(填“加速”“匀速”或“减速”)运动

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/s²。 (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a－F图象是一条直线如图丙所示，求得图线的斜率为k，横轴截距为F₀ ，若传感器的质量为m₀ ，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μ＝。
（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”)

利用力传感器(力传感器能准确测出绳中的张力大小)研究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲．

（1）下列关于该实验的说法错误的是________．

A . 做实验之前必须平衡摩擦力 B . 小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多 C . 应调节定滑轮的高度使细线与木板平行 D . 实验开始的时候，小车最好距离打点计时器远一点
（2）从实验中挑选一条点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离，如图乙所示．已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz.从图乙中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s₁＝cm；该小车的加速度a＝m/s².(计算结果保留两位有效数字)
（3）实验中纸带的(填“左”或“右”)端与小车相连接．

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图所示的装置，计时器打点频率为50Hz。

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（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图所示，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0 mm、18.0 mm，则打E点时小车的速度为m/s，打A、F两点的过程中小车的平均速度为m/s，小车的加速度为m/s²。
（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持不变。
（3）该同学通过数据的处理作出了a-F图象如图所示。

①图中的直线不过原点的原因是。

②图线发生弯曲的原因是。

探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如下图所示．

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（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小车释放前应靠近打点计时器，且先释放小车后接通打点计时器的电源

C本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量

D在用图象探究加速度与质量关系时，应作（m_A为小车质量）图象
（2）在这一实验中，三位同学通过实验分别作出aF图象，如图中的A、B、C线所示．试分析：A线不通过坐标原点的原因是；B线不通过坐标原点的原因是．C线发生弯曲的原因是
（3）打点计时器使用的交流电频率f＝50Hz．下图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出．则C点的速度为m/s；根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为m/s²（结果均保留两位有效数字）．

某实验小组利用如图甲所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验，已知小车质量为M，重力加速度为g。

（1）实验中平衡摩擦力后，必须采用法，保持小车质量不变，若想用钩码的重力作为小车所受合外力，需满足；
（2）某次实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中1、2、3、4、5为相邻计数点，且相邻计数点间的时间间隔为0.1s，由该纸带可求得小车的加速度a=m/s²； (结果保留3位有效数字)
（3）改变钩码的个数重复实验，得以加速度a与合外力F的关系如图丙所示，由图象直经部分OA，可得出的结论是。

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。

某同学在做加速度和力、质量的关系的实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：

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（1）根据表中的数据在图所示的坐标中作出a－F图象；
（2）图象的斜率的物理意义是；
（3）图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是；
（4）小车和砝码的总质量为 kg.

如图1所示为实验室常用的力学实验装置。

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（1）关于该装置，下列说法正确的是____________

A . 利用该装置做研究匀变速直线运动的实验时，需要平衡小车和木板间的摩擦力 B . 利用该装置探究小车的加速度与质量关系时，每次改变小车的质量后必须重新平衡小车与木板间的摩擦力 C . 利用该装置探究功与速度变化关系实验时，可以将木板带有打点计时器的一端适当垫高，目的是消除摩擦力对实验的影响 D . 将小车换成滑块，利用该装置测定滑块与木板间的动摩擦因数，可以不需要满足滑块的质量远大于钩码的质量
（2）某学生使用该装置平衡好摩擦力后，做“测定当地的重力加速度”的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图2所示。他用天平测得小车的质量为M，钩码质量为m，已知计时器所用交流电周期为T。
①打点2时小车的速度大小为v=（用d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆、T中的几个物理量来表示）

②通过纸带可以求出小车的加速度a＝（用d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆、T中的几个物理量来表示）

③通过纸带可以求出当地的重力加速度g＝（用d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆、T、M、m中的几个物理量来表示）

实验小组用图甲所示的装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，实验步骤如下：

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①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挂上砝码盘，接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度

④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同合力作用下的加速度

根据以上实验过程，回答下列问题：

（1）保持小车的总质量M不变，通过改变所挂钩码的质量m，多次重复测量来研究小车加速度a与F的关系。这种研究方法叫________；（填下列选项前的字母）

A . 微元法 B . 等效替代法 C . 控制变量法 D . 科学抽象法
（2）实验时，应该______；

A . 先接通电源，后释放小车 B . 先释放小车，后接通电源
（3）下列说法正确的是______；

A . 小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等 B . 实验过程中砝码盘处于超重状态 C . 与小车相连的轻绳与长木板一定要平行 D . 弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半
（4）实验中（选填“需要”或“不需要”）砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．若实验中打出的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G这些点的间距如图中标示，其中每相邻两点间还有4个计时点未画出。根据测量结果计算：小车运动的加速度大小为m/s²；(结果保留三位有效数字)
（5）由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______。

A . B . C . D .

某实验小组利用图甲所示的装置设计一个“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验。图中AB是水平桌面，CD是一端带有定滑轮、另一端安装打点计时器的长板。把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力。补偿阻力后，用细绳一端栓住小车，另一端绕过定滑轮悬挂一托盘，托盘中放有砝码，调节定滑轮的高度，使细绳的拉力方向与长木板的上表面平行，将小车靠近长木板C端的打点计时器附近由静止释放，进行实验。

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（1）用补偿法补偿阻力时，给小车某一初速度后，若所有的操作均正确，打点计时器打出的纸带如图乙所示，已知纸带的左端与小车相连，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）已知小车质量为M，托盘和砝码的总质量为m，实验中要使细线的拉力近似等于托盘和砝码的总重力，应该满足的条件是Mm（填“远小于”“远大于”或“等于”）；
（3）该实验小组在探究加速度与力、质量的关系时先保持小车质量不变，探究小车的加速度与小车所受的拉力的关系；再保持小车所受的拉力不变，探究小车的加速度与小车质量的关系。这是采用了的方法。

在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验中。

（1）如图所示为两种常用的打点计时器，其中工作电压需要交流220V的是（选填“A”或“B”）
（2）某同学安装好实验器材进行实验，接通电源释放小车瞬间如图所示，请指出实验操作不足之处。、（至少指出两处）
（3）某同学在实验时，得到了一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个点作为计数点，分别标明0、1、2、3、4。量得x₁=30.0mm，x₂=36.0mm，x₃=42.0mm，x₄=48.0mm，则小车通过2点时的速度为m/s，小车的加速度为m/s²（计算结果均保留两位有效数字）
（4）甲、乙两同学用同一装置做探究实验，画出了各自如图所示的a－F的图像，从图像可知两个同学做实验时的取值不同，其中同学的取值较大
（5）在研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M远大于m的条件，结果得到的图像应是图中的。

用下列器材测量小车质量 $\text{[math]}$ 。小车，一端带有定滑轮的平直轨道，垫块，细线，打点计时器，纸带，频率为 $\text{[math]}$ 的交流电源，直尺，6个槽码，每个槽码的质量均为 $\text{[math]}$ 。

（1）完成下列实验步骤中的填空：
i.按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着6个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；

ii.保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂5个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；

iii.依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii；

iv.以取下槽码的总个数 $\text{[math]}$ 的倒数 $\text{[math]}$ 为横坐标， $\text{[math]}$ 为纵坐标，在坐标纸上作出 $\text{[math]}$ 关系图线。
（2）已知重力加速度大小 $\text{[math]}$ ，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空：
①下列说法错误的是；

A．接通电源后，再将小车从靠近打点计时器处释放

B．小车下滑时，位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行

C．实验中必须保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量

D．若细线下端悬挂着2个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小为 $\text{[math]}$

②某次实验获得如图乙所示的纸带，相邻计数点间均有4个点未画出，则在打“5”点时小车的速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

③写出 $\text{[math]}$ 随 $\text{[math]}$ 变化的关系式（用 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 表示）；

④测得 $\text{[math]}$ 关系图线的斜率为 $\text{[math]}$ ，则小车质量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

东风中心课外物理兴趣实验小组利用如图甲所示的装置“探究加速度与力的关系”，已知小车的质量为M，单个钩码的质量为m，打点计时器所接交流电源的频率为50Hz，动滑轮质量不计，实验步骤如下

①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，由纸带上的数据求出小车的加速度，读出弹簧测力计的示数；

①改变钩码的数量，重复步骤③，求得小车在不同拉力作用下的加速度。

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____。

A . 钩码的质量应远小于小车的质量 B . 小车的加速度与钩码的加速度大小相等 C . 与小车相连的细线与长木板一定要平行 D . 一定要记录所挂钩码的质量
（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，由该纸带上的数据可求出小车的加速度大小a=m/s²（结果保留两中位有效数字）
（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的关系图像如图丙所示，则图线的斜率为。（用题中涉及的物理量符号表示）

如图是学生在做力学实验时利用打点计时器打出的两条纸带，编号①中的点为实际点迹，编号②中的点为计数点，且相邻两计数点间有4个点未画出。取任意一条纸带求出 $\text{[math]}$ 点的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ (结果保留2位有效数字)。在实验操作规范的条件下，哪一条纸带更符合“探究加速度与力、质量的关系”的实验要求（填①或②）

“打点计时器”是力学实验中常见的仪器，如图所示的纸带是某次实验中打点计时器打出的，此实验最有可能是 ____

A . 探究小车速度随时间变化规律的实验 B . 探究加速度与力、质量的关系的实验 C . 验证机械能守恒定律的实验 D . 探究功与速度变化的关系实验

图1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

，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．

（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=10 g 、15 g 、20 g 、25 g 、30 g 、40 g B . M=200 g ， m=20 g 、40 g 、60 g 、80 g 、100 g 、120 g C . M=400 g ， m=10 g 、15 g 、20 g 、25 g 、30 g 、40 g D . M=400 g ， m=20 g 、40 g 、60 g 、80 g 、100 g 、120 g
（3）图2是试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=4.22 cm、s_BC=4.65 cm、s_CD=5.08"cm、s_DE=5.49 cm、s_EF=5.91 cm、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a=m/s²（结果保留2位有效数字）．

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