2 探究加速度与力、质量的关系知识点题库

某同学欲用图甲所示装置探究“加速度与力、质量的关系”．实验中砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M．

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，先调节长木板上滑轮的高度，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图乙是实验中得到的一条纸带，O、A、B、C、D、E、F、G为8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，已知打点计时器的工作频率为50Hz．该同学计划利用v﹣t图象计算小车的加速度．首先用刻度尺进行相关长度的测量，其中CE的测量情况如图丙所示，由图可知CE长为 cm，依据此数据计算打点计时器打下D点时小车的速度为 m/s．图丁中已标注出了打点计时器打下A、B、C、E、F五个点时小车的速度，请将打下D点时小车的速度标注在v﹣t图上．

③请在图丁中描绘出小车的v﹣t图象．

④由图丁中描绘的图线可得出小车的加速度为 m/s² ．

⑤该同学保持砂和砂桶的总质量m不变，通过在小车上增加砝码改变小车的质量M，得到多组实验数据．为了探究加速度与质量的关系，该同学利用所测数据，做出了 $\text{[math]}$ 与M的图象，下列给出的四组图象中正确的是

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．

如图甲所示为“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置．

（1）实验过程中，以下操作正确的有（填字母代号）

A . 应先释放小车，再接通电源 B . 跨过定滑轮连接小车的细线应该与长木板平行 C . 平衡摩擦力时，应将砝码盘用细线跨过定滑轮系在小车上 D . 为减小实验误差，应使小车总质量M远大于砝码和盘的总质量m
（2）实验中使用的交流电频率为50Hz，打出的纸带如图乙所示，相邻计数点间还有四个点未画出，其中x₁=7.05cm，x₂=7.68cm，x₃=8.31cm，x₄=8.94cm，由此可以算出小车运动的加速度是 m/s² ．（结果保留2位有效数字）
（3）下表记录了小车总质量一定时，牵引力大小F与对应的加速度a的几组数据，请在坐标图中描点作出a﹣F图线．
砝码盘与砝码总重力F （N）
0.59
1.08
1.57
2.06
2.55
加速度a （m/s²）
0.19
0.36
0.53
0.79
0.87
从作出的图象可以得出的结论为．
（4）平衡摩擦力后，保持小车所受的合外力不变探究小车加速度a与小车总质量M的关系，经过多次实验甲、乙同学分别利用各自测出的数据作出a﹣ $\text{[math]}$ 的关系图象．从如图丁可以看出甲、乙两同学做实验时（填“甲”或“乙”）同学实验中绳子的拉力更大．

某同学设计了如甲、乙两图所示的实验装置来探究加速度与物体质量、物体受力的关系。

（1）（填“甲”或“乙”）实验装置比较好，原因是.
（2）该同学选择比较理想的实验装置后，平衡摩擦力后，打出了一条纸带如图丙所示，计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车经过计数点“2”的瞬时速度v = m/s的加速度a = m/s² （结果保留两位有效数字）
（3）在实验误差允许范围内，当小车的质量不变时，小车的加速度与小车的合外力满足图的关系。

在探究加速度与合外力和质量的关系实验中，以小车为研究对象，下列说法正确的是 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$

A . 小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源 B . 要保证砂和砂桶的总质量远小于小车和车上物体的总质量 C . 调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 D . 平衡小车受到的摩擦力时，将砂桶通过定滑轮拴在小车上

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如题图所示．

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（1）在平衡摩擦力这一步骤中，操作时（选填“需要”或“不需要”）悬挂沙桶．
（2）根据一条实验中打出的纸带，通过测量、计算，作出小车的 $\text{[math]}$ 图象见题图，可知小车的加速度为m/s² ．
（3）在研究加速度与质量的关系时，保持拉力F不变，测出小车质量m和加速度a，改变小车质量m，重复实验，得到多组不同的m及相应a的实验数据．为了直观反应a与m的关系，应作出（选填“ $\text{[math]}$ ”或“ $\text{[math]}$ ”）图像．

（1）电磁打点计时器和电火花打点计时器统称为打点计时器，其中电磁打点计时器使用时，电源要求是（）

A . 220V直流 B . 220V交流 C . 4~6V直流 D . 4~6V交流
（2）利用如图装置可以做力学中的许多实验，以下说法正确的是______

A . 用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦力阻力的影响 B . 用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑轨平行 C . 用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，每次改变沙和沙桶总质量之后，需要重新平衡摩擦力 D . 用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使沙和沙桶总质量远小于小车的质量
（3）如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图，实验中认为细绳对小车拉力F等于沙和沙桶总重力，小车运动加速度可由纸带求得。
①如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点，其中计数点间还有若干个点未标出，设相邻两个计数点间的时间间隔为T．该同学用刻度尺测出AC间的距离为 $\text{[math]}$ ，BD间的距离为 $\text{[math]}$ ，则打B点时小车运动的速度 $\text{[math]}$ =，小车运动的加速度a=．

②某实验小组在实验时保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的 $\text{[math]}$ 数据如表中所示．根据表中数据，在图丙坐标纸中作出F不变时a与 $\text{[math]}$ 的图象．

③根据图线分析，得到实验结论：。

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。

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（1）下列做法正确的是________(填字母代号)。

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 . 若已经平衡好动摩擦力，则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
（2）为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)

某物理兴趣小组利用图示装置探究小车加速度与外力的关系，小车前端固定的力传感器可以测量轻绳的拉力大小F。

（1）将长木板放在水平桌面上，安装好实验装置，在平衡摩擦力的过程中，下列说法或做法正确的是（）

A . 挂上小吊盘 B . 滑轮右侧的轻绳必须水平 C . 轻推小车，使得与小车相连的纸带上打出的点迹均匀分布
（2）平衡摩擦力后，保持小车的总质量不变，增加吊盘中的小砝码以改变轻绳的拉力大小，为了减小实验误差，（选填“需要”或“不需要”）满足吊盘及盘中砝码的总质量远小于小车的总质量。
（3）若某同学平衡摩擦力时木板的倾角过大，但其他步骤操作正确，增添吊盘中小砝码以探究加速度a与外力F的关系，得到的a－F图线应为________________。

A . B . C . D .

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图1所示的装置，其中砂桶质量为m，小车质量为M，打点计时器使用的交流电频率为50Hz。

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（1）实验前，在进行平衡摩擦力的操作时，下列注意事项正确的是___；

A . 应该让小车连接纸带并穿过打点计时器 B . 必须让小车连接砂桶 C . 纸带和砂桶都应连接 D . 改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力
（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，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；
（3）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图2所示，自A点起，相邻两点的距离分别为10.1mm、12.0mm、14.1mm、16.0mm、18.0mm，小车的加速度为m/s²（结果保留一位小数）；
（4）该同学通过数据的处理作出了a－F图象，如图3所示，则图中直线不过原点的原因可能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”）。

某同学探究“加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示。在实验中，该同学把托盘及盘中砝码的重力当作合外力，以托盘、小车以及二者中的全部砝码为研究对象。

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（1）将长木板不带滑轮的一端适当垫高，轻轻推动小车，使纸带上的点迹均匀，即可说明小车做匀速运动，此步骤中空的托盘（填“需要”或“不需要”）取下。当改变小车质量时，（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦力。
（2）探究“在合外力一定时，加速度与质量的关系”时，其中一次打出的纸带如图乙所示，已知打点计时器每隔0.02s打一个点，相邻两个计数点间有4个计时点没有画出，则计算可得小车运动的加速度为，m/s² ，打计数点D时小车的速度为m/s（结果保留3位有效数字）

如图甲是利用气垫导轨探究在外力一定的条件下，物体加速度与质量的关系的实验装置．实验步骤如下：

①气垫导轨放在水平桌面上，并调至水平；

②用游标卡尺测出挡光条的宽度为；

③由导轨上标尺读出两光电门中心之间的距离为s；

④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动后释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2；

⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间分别为Δt₁和Δt₂；

⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量为M；

⑦改变滑块的质量重复步骤④⑤⑥进行多次实验．据上述实验完成下列问题：

（1）关于实验操作，下列说法正确的是_______；

A . 应先接通光电门后释放滑块 B . 调节气垫导轨水平时，应挂上砝码 C . 应调节定滑轮使细线和气垫导轨平行 D . 每次都应将滑块从同一位置静止释放
（2）用测量物理量的字母表示滑块加速度a＝
（3）由图乙画出 $\text{[math]}$ -M的图线(实线)，可得到砝码和砝码盘的总重力G＝N
（4）在探究滑块加速度a和质量M间的关系时，根据实验数据画出如图乙所示的 $\text{[math]}$ -M图线，发现图线与理论值(虚线)有一定的差距，可能原因是

某实验小组在“探究加速度与力、质量的关系”时，按照教材中的实验方案组装好实验器材，打点计时器所用交流电源频率为50Hz，重力加速度大小为g，由于操作失误，将小木块垫到了长木板带有滑轮的一端，有同学指出不需要调整实验装置也能完成实验，于是实验继续进行，该小组的操作如下：

A．挂上砂桶，桶中加入足量的砂子，调整木板的倾角，使质量为M的小车能够拖着纸带沿木板匀速下滑；

B．取下砂桶，小车将沿木板加速下滑，测得小车运动的加速度为a；

C．测得砂桶（含砂子）的质量为m；

D．多次重复上述操作，记录数据，作出a-m的关系图线。

（1）本实验（填“需要”或“不需要”）满足 $\text{[math]}$ ，小车加速运动的合外力F=（用题中所给物理量符号表示）；
（2）如图为实验中打出的一条纸带，相邻两计数点间均有四个点未画出，则小车的加速度a=m/s²（保留2位有效数字）。

利用如图甲所示装置，可以完成实验一“探究小车速度随时间变化规律”实验二“探究加速度与力、质量的关系”，实验三“探究功与速度变化的关系”。

（1）三个实验中___________

A . 都必须平衡摩擦力 B . 都必须使细线平行轨道 C . 都必须使用学生电源 D . 小车质量都必须远远大于重物质量
（2）图乙中（a）（b）（c）分别为三个实验中所作的图像，下列说法正确的是___________

A . 图（a）中图像没有过原点，所以实验数据错误 B . 图（b）中图像没有过原点可能是因为没有平衡摩擦力 C . 图（c）说明做功与速度的平方成正比
（3）如图丙所示是实验二中打出的一条纸带的一部分，C、D、E是纸带上连续的三个计数点（相邻记数点间还有四个计时点），已知电源频率是50Hz，则计数点D对应的小车速度大小为m/s。（结果保留两位有效数字）
（4）在实验三中，要得到功的具体数值来探究功与速度变化的关系，需要直接测量的物理量有___________

A . 小车的质量 B . 小桶和重物的总质量 C . 纸带上记数点的位移 D . 小车运动的时间

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图甲所示的实验装置，把附有滑轮的长木板平放在水平的实验桌上。小车及车中砝码的质量用M表示，槽码的质量用m表示，小车所受拉力用F表示，小车的加速度 $\text{[math]}$ 可由小车后拖动的纸带上的点迹计算出。

（1）某同学将测得的数据填入表格中，请根据表中数据在图乙中作出的a-F图线，并由图线可分析该同学在操作过程中存在的问题是。

$\text{[math]}$

0.20

0.30

0.40

0.50

$\text{[math]}$

0.10

0.21

0.29

0.40
（2）有两位同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线如图丙所示，两位同学做实验时取值不同的物理量是。
（3）在处理数据时，总是把槽码的重力当作小车所受合力，而实际上小车所受合力比槽码的重力要。（选填“大”或“小”）一些。因此，为使实验结论的可信度更高一些，应使槽码的总质量尽可能。（选填“大”或“小”）一些。

某同学组装了如图所示的装置来探究物体的加速度与合外力及质量的关系，研究对象为小车（含车上的砝码），质量用 $\text{[math]}$ 表示，砝码和砝码盘的质量用 $\text{[math]}$ 表示。

（1）实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于砝码和砝码盘的总重力，则m与M应满足的关系是_________；

A . m远大于M B . m远小于M C . m略大于M D . m略小于M
（2）实验时，改变M和m的大小进行多次试验，当保持不变时（选填“M”或“m”），可探究加速度与合外力的关系；
（3）小叶与小陈同学在研究加速度a与拉力F的关系时，都忘记了平衡摩擦力的步骤，两人分别得到图2中A、B两条直线。设A、B两个图像所对应的小车（含车上的砝码）质量分别为 $\text{[math]}$ ，木块与木板间的动摩擦因数分别为 $\text{[math]}$ ，由图可知M_AM_B ， $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；（选填“大于”、“小于”或“等于”）

某物理兴趣小组设计了“探究加速度与力、质量的关系”的实验。

（1）如图甲所示的实验装置，是否需要满足小车质量远大于砂和砂桶的总质量？（填“需要”或“不需要”）；
（2）图乙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为 $\text{[math]}$ 。相邻两个计数点间还有四个计时点未画出，小车的加速度为 $\text{[math]}$ ；
（3）该组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，得到了 $\text{[math]}$ 图线。由于忘记平衡摩擦力，图线有可能是图丙中的（填“①”或“②”），小车及车中砝码的总质量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

小兰同学想利用图甲中的装置测定小车和砝码盘的质量。除图示器材以外，该同学还有N=5个砝码，每个砝码标有质量为0.020kg，为了测得小车质量M和砝码盘质量m，该同学设计实验步骤如下：（g=10 $\text{[math]}$ ）

⑴将5个砝码全部放入小车中，在长木板右下方垫上适当厚度的小物块，在不挂砝码盘时使小车可以在木板上匀速下滑。

⑵将n（依次取n＝1，2，3，4，5）个砝码依次放入砝码盘中，其余N－n个砝码仍留在小车内；用手按住小车并使细绳与木板平行。接通电源后释放小车，纸带经数据处理后可得到相应的加速度a。

⑶当n=3时打出的纸带如图乙所示，并在其上取了A、B、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 五个计数点（每相邻两个计数点间还有打点计时器打下的四个点没有画出），打点计时器电源频率是 $\text{[math]}$ 。车运动的加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（计算结果保留2位有效数字）

⑷以每次所取的砝码数n为横坐标，小车加速度a为纵坐标作出a-n的函数图象，获得该图像的斜率k=0.5 $\text{[math]}$ ，纵轴的截距为b=2.5 $\text{[math]}$ 。由以上数据可得小车质量M=kg和砝码盘质量m=kg。

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。

（1）如图甲、乙所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源是____；

A . 交流220V B . 直流220V C . 直流8V D . 交流8V
（2）下列做法正确的是____（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 . 在调节木板倾斜度补偿小车的阻力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在小车上 C . 实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 D . 通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
（3）已知打点计时器频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。
根据纸带可求出小车的加速度为m/s²（保留两位有效数字）
（4）实验时改变所挂砝码的质量，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关系图像，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 . 小车与木板之间存在摩擦 B . 木板倾斜角度过大 C . 所挂砝码的总质量过大 D . 所用小车的质量过大

如图所示是“探究加速度与质量之间的关系”实验装置，实验中不计摩擦阻力并保持钩码质量5克不变，正确完成实验步骤后，得到小车加速度的倒数 $\text{[math]}$ 与小车质量M的关系图。则图线在纵轴截距为s²/m，斜率为 $\text{[math]}$ 。

砝码盘与砝码总重力F （N）	0.59	1.08	1.57	2.06	2.55
加速度a （m/s²）	0.19	0.36	0.53	0.79	0.87

$\text{[math]}$	0.20	0.30	0.40	0.50
$\text{[math]}$	0.10	0.21	0.29	0.40

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