2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库

在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，某组同学用如图1所示装置来研究小车受力不变的情况下，小车的加速度与小车质量的关系．

（1）
图2是实验中获取的一条纸带的一部分，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为 m/s，由纸带求出小车的加速度的大小为a=m/s² ．（计算结果均保留2位有效数字）
（2）
某组同学由实验得出数据，画出的a﹣ $\text{[math]}$ 的关系图线，如图3所示，从图象中可以看出，作用在小车上的恒力F=N．当小车的质量为5kg时，它的加速度为 m/s² ．

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

某实验小组按照如图1所示的装置对高中学生实验进行连续探究或验证：实验一“探究小车做匀变速直线运动规律”、实验二“验证牛顿第二定律”、实验三“探究小车受到的合力的功与动能变化的关系”．

（1）下列说法正确的是

A . 三个实验操作中均先释放小车，再接通打点计时器的电源 B . 实验一不需要平衡摩擦力，实验二和实验三需要平衡摩擦力 C . 实验一和实验二需要满足小车质量远大于钩码总质量，实验三则不需要 D . 要求全部完成上述三个实验，除了图中所示的实验器材外，还须提供的共同实验器材有刻度尺
（2）实验小组按照规范操作打出的纸带如图2所示，已知相邻计数点时间为T，间距为s₁、s₂、s₃ ，钩码总质量为m，小车质量为M，且M＞＞m，重力加速度为g，以小车为研究对象，那么从b到c小车合力做的功W=，小车动能的变化△E_k=．
（3）在第（2）问中，用钩码总重力代替小车受到的拉力，存在（填“偶然误差”或“系统误差”）；为了准确探究，在保留原装置基础上，请提出一条合理的改进措施

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 . 可以用天平测出小桶和砂的总质量m₁及小车和砝码的总质量m₂；根据公式a= $\text{[math]}$ ，求出小车的加速度 B . 应使沙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 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1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）
图丙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7各相邻的计数点，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=4.20cm，x_BC=4.67cm、x_EF=5.91cm、x_FG=6.38cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=m/s²（结果保留两位有效数字）．

在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示

F （N）	0.20	0.30	0.40	0.50	0.60
a （m/s²）	0.11	0.19	0.29	0.40	0.51

（1）
根据中的数据在坐标图上作出a﹣F图象；
（2）图象斜率的物理意义是；
（3）小车和砝码的总质量为kg；
（4）图线（或延长线）与F轴截距的物理意义是．

在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，某学生将实验装置如图甲安装，准备接通电源后开始做实验．

（1）图中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，试验中，为了使细线对小车的拉力等于小于所受的合外力，先调节滑轮的高度，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，轻推一下小车，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，轻推一下小车．观察判断小车是否做匀速运动 D . 当改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力
（2）实验中要进行质量M和m的选取，才能认为绳子的拉力约等于mg，以下最合理的一组是

A . M=100g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g B . M=200g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g C . M=200g，m=40g、50g、60g、80g、100g、120g D . M=400g，m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
（3）图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E为5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．已知打点计时器的工作周期为T=0.02s，则打点计时器打下c点时的速度大小为：V_C=m/s（结果保留2位有效数字），小车的加速度的符号表达式为：a=（用上面的符号表示）．
（4）在验证当小车的质量一定时，小车的加速度与合外力F的关系时，小华所在的实验小组根据实验数据作出了如图所示的a﹣F图象，其原因可能是；图线的斜率代表的物理意义是：．

（1）利用下图装置可以做力学中的若干实验，以下说法正确的是____（多选）。

A . 用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响 B . 在用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使小盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量 C . 用此装置“探究加速度a与力F的关系” 每次改变砝码及砝码盘总质量后，不需要重新平衡摩擦力 D . 用此装置探究“探究功与速度变化的关系”实验时，不需要平衡小车运动中所受摩擦力的影响。
（2）在用此装置做“探究加速度与力、质量的关系”时，下列说法正确的是_______（多选）

A . 先释放纸带再接通电源 B . 拉小车的细线应尽可能与长木板平行 C . 纸带与小车相连端的点迹较密 D . 轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡
（3）如图所示是实验时打出的一条纸带，ABCD……为每隔2个打点取一计数点，据此纸带可知小车在E点速度大小为m/s。

某同学仿照“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，利用如图所示的装置测量重物做自由落体运动的加速度。

（1）对该实验装置及其操作的要求，下列说法正确的是：_________(填写字母序号)。

A . 电磁打点计时器应接6V以下交流电源 B . 打点计时器的两个限位孔应在同一条竖直线上 C . 重物最好选用密度较小的材料，如泡沫塑料 D . 开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止 E . 操作时，应先放开纸带后接通电源 F . 为了减小误差，应重复多次实验，在打出的纸带中挑选一条最清晰的。 G . 为了便于测量，一定要找到打点计时器打下的第一个点，并选取其以后各连续的点作为计数点。
（2）下图是某同学在实验中得到的一条较为理想的纸带。把开头几个模糊不清的点去掉，以较清晰的某一个点作为计数点1，随后连续的几个点依次标记为点2、3、4。测量出各点间的距离已标在纸带上，已知打点计时器的打点周期为0.02s。
打点计时器打出点2时重物的瞬时速度为m/s，物体做自由落体运动的加速度的值约为m/s²。(本题计算结果保留3位有效数字)

某同学做“探究加速度与力、质量关系”的实验。如图甲所示是该同学探究小车加速度与力的关系的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置A由静止释放。

（1）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为。
（2）若用游标卡尺测出光电门遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝cm；实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt，就可以计算出小车经过光电门时的速度v。
（3）测出多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间Δt，并算出相应小车经过光电门时的速度v，通过描点作出v²－m线性图象（如图所示），从图线得到的结论是：在小车质量一定时，。如果小车的质量M=5kg，图像的斜率K=1，则AB间的距离x=m（g取10 m/s²）
（4）另一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a-F图线，如图(b)所示．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＝.(重力加速度g取10 m/s² ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力)

某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体加速度与其所受外力之间的关系。图中，利用铁架台固定一轻质滑轮，通过跨过滑轮的轻质细绳悬吊相同的两个物块A、B，质量均为M，物块A侧面粘贴小遮光片，其宽度为d、质量忽略不计。在物块A、B下各挂5个相同的小钩码，质量均为m＝0.010kg。光电门C、D通过连杆固定于铁架台上，并处于同一竖直线上，且光电门C、D之间的距离为h。两光电门与数字计时器相连（图中未画出）可记录遮光片通过光电门的时间。整个装置现处于静止状态，取当地的重力加速度g＝9.8m/s² ．实验步骤如下：

（1）将n（依次取n＝1，2，3，4，5）个钩码从物块B的下端摘下并挂在物块A下端的钩码下面。释放物块，用计时器记录遮光片通过光电门C、D的时间t₁、t₂ ．由匀变速运动规律可得到物块A下落过程的加速度a＝（用“h、d、t₁、t₂”表示）
（2）该小组同学测量的数据见下表。他们将表格中的数据转变为坐标点画在图乙的坐标系中，并作出a﹣n图象。从图象可以得出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的外力成（“正比”或“反比“）。

N

a/•s^﹣2

1

0.20

2

0.41

3

0.59

4

0.79

5

1.00
（3）该小组同学利用a﹣n图象，进一步求得物块A（或B）的质量M为kg（保留2位有效数字）。
（4）若实验过程中摩擦阻力的影响明显（可看成定值），用上述方法得到的物块质量M的测量值物块质量的直实值（填“大于”，“小于”或“等于”）

小何同学用如图1所示的装置来探究加速度与力、质量的关系：

图片_x0020_966402234

（1）下列操作正确的是__________

A . 将小车静止释放，若能沿长木板下滑，说明已平衡摩擦力 B . 将100g的质量较大砝码放入小桶后，先接通电源再释放小车 C . 正确平衡摩擦后，每次改变小桶和砝码总质量，不需要重新平衡摩擦力
（2）图2为实验中获得的一条纸带，A、B、C、D、E为5个计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出，以A点为起点，量出到各点的距离已标在图上．由此求得小车的加速度大小为m/s²（结果保留2位有效数字）．
（3）小何同学还用此装置探究了做功与物体速度变化的关系：
①保持小桶中的砝码质量不变，通过改变位移来改变外力做功，此条件下，小车及车上钩码的总质量（选填“需要”或“不需要”）远远大于小桶和砝码的总质量m．

②为探究摩擦对实验结果的影响，进行对照实验，根据平衡摩擦前后两次实验数据描绘出v²—W的图象，如图所示，实线代表未平衡摩擦时的图线，虚线代表平衡摩擦后的图线，则正确的图线是.

A． B．

C． D．

在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。

（1）本实验的打点计时器，使用的是电压为伏（填“交流”“直流”电源）；
（2）研究作用力一定时加速度与质量成反比的结论时，下列说法中正确的是___________（填字母代号）

A . 平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上 B . 每次改变小车质量时，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 . 在小车中增减砝码，应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量
（3）实验中得到一条纸带，如图所示，从比较清晰的点起，每5个计时点取一个计数点，分别标明0、1、2、3、4。…，量得0与1两点间距离 $\text{[math]}$ ，1与2两点间距离 $\text{[math]}$ ，2与3两点间距离 $\text{[math]}$ ，3与4两点间的距离 $\text{[math]}$ ，则小车在打计数点2时的瞬时速度为 $\text{[math]}$ ，小车的加速度大小为；
（4）该同学通过数据的处理作出了 $\text{[math]}$ 图像，如图所示，则图中的不过原点的原因是。

（1）下列实验能利用图甲所提供的实验器材完成的是；需要平衡摩擦力的是。

A．探究小车速度随时间的变化关系 B．探究加速度与力、质量的关系

C．探究平抛运动的规律 D．探究拉力做功与速度变化的关系
（2）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学获得一条纸带，其中的一段如图乙所示，已知打点计时器打点的频率为 $\text{[math]}$ ，则打下 $\text{[math]}$ 点时小车的速度大小为 $\text{[math]}$ ，小车的加速度大小为 $\text{[math]}$ 。（结果均保留两位有效数字）

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置，其中M为带小滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m₀为小滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

（1）实验时，不需要进行的操作是_________。

A . 用天平测出砂和砂桶的质量 B . 将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C . 小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车 D . 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（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为m/s²（结果保留三位有效数字）。
（3）甲同学以力传感器的示数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，用量角器测得图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_____。

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（4）乙同学根据测量数据做出如图所示的 $\text{[math]}$ 图线，该同学做实验时存在的问题是。

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。

（1）在高中力学实验中经常用到如图所示的实验装置。

①完成下列哪些实验可用该实验装置（填写选项前面的字母）

A．探究物体的加速度与合外力质量的关系    B．研究匀变速直线运动

C．验证动量守恒定律        D．研究平抛运动

②在做探究“功与速度变化的关系”的实验中，某同学在平衡摩擦力之后，将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总要比小车动能增量大一些，其原因可能是

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$     C． $\text{[math]}$

③如图为探究“功与速度变化的关系”的实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的B、E两点来探究功与速度变化的关系，已知打点计时器的打点频率为f，相邻两个计数点之间还有一个点未画出，重力加速度为g，图中已经注明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，所挂钩码的质量为m，请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来：

某实验小组同学用如图所示装置探究“物体加速度与力、质量的关系”

（1）在研究物体加速度与力的关系时，保持不变的物理量是____（只需填A或B）

A . 小车质量 B . 塑料桶和桶中砝码的质量
（2）实验中，首先要平衡摩擦力，具体做法是____（只需填A或B）

A . 在塑料桶中添加砝码，使小车带着纸带匀速运动 B . 取下塑料桶，垫起滑板的一端，使小车带着纸带匀速运动
（3）实验中要使小车的质量（填“远大于”或“远小于”）塑料桶和桶中砝码的质量，才能认为细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力。
（4）在该实验中，所用交流电的频率为50Hz，某次实验中得到的一条纸带如下图所示：从比较清晰的某点起，取五个计数点，分别标明0、1、2、3、4，量得s₁=2.15cm；s₂=2.90cm、s₃=3.70cm、s₄=4.40cm；则打点“3”时小车的瞬时速度大小为m/s，用逐差法求得小车的加速度大小为 m/s²（结果均保留三位有效数字）。

小明用图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。实验中，保持小车质量不变来探究小车加速度a与合力F的关系。

（1）小明在实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知打点计时器采用的是频率为 $\text{[math]}$ 的交流电，相邻两计数点之间还有四个计时点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为 $\text{[math]}$ （结果保留三位有效数字）；
（2）在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘受到的总重力 $\text{[math]}$ ，由此造成的误差是（选填“系统”或“偶然”）误差。设拉力的真实值为 $\text{[math]}$ ，小车的质量为M，为了使 $\text{[math]}$ ，应当满足的条件是 $\text{[math]}$ （结果保留两位有效数字）。若不满足此条件，在描绘 $\text{[math]}$ 图像时可能出现图线。（选填“A”、“B”或“C”）

下列器材中，实验“探究小车速度随时间的变化规律”、“探加速度与力、质量的关系”、“用自由落体运动验证机械能守恒定”都需要用到的实验器材是____（填选项前的字母）．（）

A .

B .

C .

D .

图1为某同学“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图，打点计时器打点的时间间隔用T表示，小车的加速度可由小车后面拖动的纸带上打出的点计算得出，完成以下小题：

（1）电火花计时器使用V（填“4-6”或“220”）的（填“交流”或“直流”）电源。
（2）实验之前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法如下：将木板的右端垫高，让小车在木板上运动，直到小车可以做（选填“匀速”或“加速”）运动时为止。
（3）实验时，应在释放纸带（选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源。
（4）如图2为该同学打出的一条纸带，纸带上有O、A、B、C、D、E和F等计数点，测得O到C的距离为 $\text{[math]}$ ， C到F的距离为 $\text{[math]}$ ，用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和T表示出小车的加速度a=。

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

N	a/•s^﹣2
1	0.20
2	0.41
3	0.59
4	0.79
5	1.00

2 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

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