2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库

某实验小组利用如图1所求的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，

（1）在平衡摩擦力后，本实验通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力的大小，若小车质量为200g，为减小实验误差，实验中每次所用的钩码总质量范围应选组会比较合理．

A . 10g～20g B . 200g～400g C . 1000g～2000g
（2）如图2为某次实验得到的一条纸带（纸带上的点为实际打下的点），根据图中的纸带和相关数据可求出小车的加速度大小a=m/s² ，打C点的小车的瞬时速度为v_c=m/s．使用的交流电的频率为50Hz．（结果取两位有效数字）

为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置进行实验．其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G_l、G₂光电门时，光束被遮挡的时间△t₁、△t₂都可以被测量并记录．滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为s，牵引砝码的质量为m．

回答下列问题：

（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其它仪器的情况下，如何判定调节是否到位？答：．
（2）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是．
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为：（用△t₁、△t₂、D、S表示）

根据所学知识完成题目：

（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹．为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上．

A . 调节斜槽使其末端保持水平 B . 每次释放小球的位置可以不同 C . 每次必须由静止释放小球 D . 记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降 E . 小球运动时不应与木板上的白纸相接触 F . 将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2）一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C，量得△s=0.2m．又量出它们之间的竖直距离分别为h₁=0.1m，h₂=0.2m，利用这些数据，可求得：（g=10m/s²）
①物体抛出时的初速度为m/s
②物体经过B时速度为m/s．

如图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图，盘和重物的总质量为m，小车和砝码的总质量为M．实验中用盘和重物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，先调节长木板一端定滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是（填写所选选项的序号）．

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，使小车在盘和重物的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动． B . 将长木板的右端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去盘和重物，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 . 将长木板的右端垫起适当的高度，撤去纸带以及盘和重物，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动．
（2）图2中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，量出相邻的计数点之间的距离分别为x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆ ．已知相邻的计数点之间的时间间隔为T，则小车的加速度a是．
（3）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是（填选项字母）．

A . M=20g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g B . M=200g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C . M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g D . M=400g，m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
（4）该实验小组以测嘚的加速度a为纵轴，盘和重物的总重力为F为横轴，作出的图象如图3中图线1所示，发现图象不过原点，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′图如图3中图线2所示，则图象不过原点的原因是，对于图象上相同的力，用传感器测得的加速度偏大，其原因是．

某实验小组欲以如图1所示实验装置探究“加速度与物体受力和质量的关系”。图1中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为m₁ ，小盘（及砝码）的质量为m₂。

（1）下列说法正确的是。

A . 实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源 B . 每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力 C . 本实验中应满足m₂远小于m₁的条件 D . 在用图象探究小车加速度与受力的关系时，应作a﹣m₁图象
（2）实验中得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为v_F=，小车加速度的计算式a=。

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 $\text{[math]}$ 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

在“探究物体加速度与力、质量的关系”实验中：

（1）实验室提供了带有滑轮的长木板、细绳、纸带、小车、钩码、小盘、薄木块、夹子等器材外，为了完成此实验，还需要从下图中选取的实验器材是．
（2）实验时，带有滑轮的长木板一端与细绳、实验桌之间的空间位置比较合理的是．
（3）实验时得到一条清晰的纸带，如图所示是截取了某一段纸带用刻度尺 $\text{[math]}$ 单位： $\text{[math]}$ 测量纸带时的情景，其中取了A、B、C三个计数点，在相邻两计数点之间还有两个打印点，已知打点计时器所加电源频率为50 Hz，则小车在B点时的瞬时速度为 $\text{[math]}$ ，小车加速度为 $\text{[math]}$ 结果均保留两位有效数字 $\text{[math]}$

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

（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：。

如图1所示为“探究滑块加速度与力、质量的关系”实验装置图．滑块置于一端带有定滑轮的长木板上，左端连接纸带，纸带穿过电火花打点计时器．滑块的质量为m₁ ，托盘（及砝码）的质量为m₂

（1）下列说法正确的是_________

A . 为平衡滑块与木板之间的摩擦力，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂托盘（及砝码）的情况下使滑块恰好做匀速运动 B . 每次改变滑块质量时，应重新平衡摩擦力 C . 本实验m₂应远大于m₁ D . 在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣ $\text{[math]}$ 图象
（2）实验中，得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x₁、x₂、x₃、x₄已量出，则计算滑块加速度的表达式为a=；
（3）某同学在平衡摩擦力后，保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出滑块加速度a与砝码重力F（未包括托盘）的图象如图3所示，若牛顿第二定律成立，重力加速度g=10m/s² ，则滑块的质量为kg，托盘的质量为kg．（结果保留两位有效数字）
（4）如果砝码的重力越来越大，滑块的加速度不能无限制地增加，会趋近于某一极限值，此极限值为．

在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。

（1）某组同学用如图甲所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到合力的关系。下列措施中不需要和不正确的是_____；

A . 平衡摩擦力的方法就是在砝码盘中添加砝码，使小车能匀速滑动； B . 每次改变拉小车拉力后不需要重新平衡摩擦力； C . 实验中通过在砝码盘中添加砝码来改变小车受到的拉力； D . 每次小车都要从同一位置开始运动； E . 实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源；
（2）实验使用频率为50Hz的交流电源，得到的一条纸带如图乙所示。从比较清晰的点起，每4个点取一个计数点，第1与第2个计数点的间距为s=3.58cm，第3与第4个计数点的间距为 $\text{[math]}$ =4.71cm，该小车的加速度大小a=m/s²（保留两位有效数字）。

用如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）实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是．
（2）本实验打点计时器选用的是电火花式，选择的电源应该是___________．

A . 交流220V B . 直流220V C . 交流4~6V D . 直流4~6V
（3）调试好装置后，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)

“验证牛顿第二定律”的实验装置如图所示。按图设置好实验装置后，把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码。

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（1）同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材：
A ．交流电源、导线

B ．直流电源、导线

C ．天平（含配套砝码）

D ．秒表

E ．刻度尺

其中必要的器材是；
（2）某同学正确进行实验后，打出了一条纸带如图所示。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。则在打下点迹3时，小车运动的速度v=m/s（结果保留3位有效数字），该小车的加速度a= $\text{[math]}$ （结果保留3位有效数字）；
（3）根据测量的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请分析其主要原因是；图中图线（或延长线）与F轴截距的物理意义是；
（4）在对上一问中的装置进行了调整后，a-F图线能够通过原点。为得到更多的数据点，该同学不断改变钩码质量，发现随着F增大，a-F图像由直线逐渐变为一条弯曲的图线，如图所示。图线在末端弯曲的原因是_____________________。

A . 所挂钩码的总质量太大 B . 所用小车的质量太大 C . 小车与轨道之间存在摩擦 D . 导轨保持了水平状态

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）

某同学用教材中如图甲所示的装置来完成探究“加速度与力、质量的关系”实验。

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（1）关于平衡摩擦力的操作，下列说法中正确的是___________。

A . 平衡摩擦力的时候不应挂上纸带，也不应挂上细绳和托盘 B . 平衡摩擦力的目的是为了使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力 C . 每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
（2）如图乙所示为某次实验得到的纸带，可以判断该纸带的（填“左端”或“右端”）与小车相连；
（3）实验中打点计时器接50Hz交流电源，图乙纸带中几个实际打点间的距离已标出，打下P点时的瞬时速度m/s（结果保留3位有效数字）

某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。

（1）通过分析纸带数据，可判断物块在（填写纸带上相邻的两个字母）段位移的某时刻开始减速。
（2）物块加速运动过程中加速度的大小为a₁=m/s² ，减速运动过程中加速度的大小为a₂=m/s²（保留两位小数）。
（3）若在物块与细线之间安上力传感器，改变重物的重力，获得不同的传感器读数F以及对应的加速度a，做出a-F图像，可知图像（选填“过”或者“不过”）坐标原点。若算得图像斜率为k，则物块与传感器的总质量为。

小林同学用如图1中的甲、乙、丙、丁四种方案分别做：“探究小车速度随时间变化的规律”、“探究加速度与力、质量的关系”、“探究功与速度变化的关系”、“探究碰撞中的不变量”四个实验。

（1）上述四个实验中：
①需要用到天平测小车质量的方案是（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）；

②不需要补偿阻力的方案是（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）；
（2）通过正确的操作，四个实验分别打出了一条纸带，打乱顺序后排列如图2，两个相邻计数点间的时间间隔均为0.1s；

①根据上述纸带③中的数据，打下计数点3时小车的速度为m/s，小车的加速度为m/s²；（结果均保留三位有效数字）

②依次与甲、乙、丙、丁四种方案相对应的纸带正确顺序是；

A．④①②③ B．③①②④ C．③④②① D．①③②④
（3）利用方案乙的装置，是否可以完成“验证机械能守恒定律”的实验？（选填“是”或“否”）；

某同学为探究加速度与合外力的关系，设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用纸带计算出小车对应的加速度a。

（1）实验中钩码的质量远小于小车质量。（填“需要”或“不需要”）
（2）图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，由纸带数据求出小车的加速度a=m/s²。
（3）根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像，图丙图像中最符合本实验实际情况的是。

在探究物体的加速度 $\text{[math]}$ 与物体所受外力 $\text{[math]}$ 、物体质量 $\text{[math]}$ 间的关系时，采用如图 $\text{[math]}$ 所示的实验装置。小车及车中的砝码质量用 $\text{[math]}$ 表示，盘及盘中的砝码质量用 $\text{[math]}$ 表示。

（1）为使图示中盘及盘中砝码的总重力大小视为细绳的拉力大小，必须满足的条件是盘及盘中砝码的总质量（填“大于”“小于”“远大于”或“远小于”）小车及车中砝码的总质量；
（2）某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是( ) ；

A . 平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 B . 每次改变小车及车中砝码的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C . 实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源 D . 用天平测出m以及小车及车中砝码质量 $\text{[math]}$ ，小车运动的加速度可直接用公式 $\text{[math]}$ 求出
（3）一组同学保持小车及车中的砝码质量 $\text{[math]}$ 一定，探究加速度 $\text{[math]}$ 与所受外力 $\text{[math]}$ 的关系，由于他们操作不当，这组同学得到的 $\text{[math]}$ 关系图像如图 $\text{[math]}$ 所示，其原因是；
（4）如图3所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔 $\text{[math]}$ 。小车获得的加速度大小是。（结果保留两位有效数字）

某实验小组用如图所示的装置做了“探究小车加速度与力、质量的关系”实验。图中力传感器用来测绳子上的拉力。

（1）实验中用到的研究方法是____；

A . 控制变量法 B . 等效替代法 C . 理想模型法
（2）不计绳与滑轮间的摩擦，下列说法正确的是____；

A . 实验数据测量前需要对小车进行阻力补偿 B . 实验中力传感器测得的力等于砂与砂桶受到的总重力 C . 实验中砂与砂桶的总质量应远小于小车的质量 D . 实验中测得的小车的合外力等于传感器测得的力的2倍

2 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

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