2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库

某实验小组应用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码和砝码盘的总质量为m，所使用的打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，实验步骤如下：

A．按图甲所示，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；

B．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；

C．挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；

D．改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度．

根据以上实验过程，回答以下问题：

（1）对于上述实验，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 . 弹簧测力计的读数为小车所受合外力 C . 实验过程中砝码处于超重状态 D . 砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
（2）实验中打出的一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度为m/s² ．（结果保留2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的关系图象（如图丙），与本实验相符合的是．

在探究“物体质量一定时加速度与力的关系”的实验中，某兴趣小组对教材介绍的实验方案进行了优化，设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量(滑轮质量不计)

（1）在平衡摩擦力后，依据优化后的实验方案，实验中(选填“一定要”或“不必要”)保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M；
（2）该同学在实验中得到如图a)所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器使用的是频率为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）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图像是一条过原点的直线，如图(b)所示，若直线的斜率为k，则小车的质量为。

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）下图1是用图甲装置中打点计时器所打的纸带的一部分，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示．则OD间的距离为cm．图2是根据实验数据绘出的s—t²图线（s为各计数点至同一起点的距离），则加速度大小a=m/s²（保留三位有效数字）
（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，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。

在探究加速度与力、质量的关系时，小王同学采用如图装置，实验中小车及砝码的质量用M表示，沙桶及沙的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出．

（1）往沙桶中加入定量的沙子，当M与m的大小关系满足时，可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重力；在释放小车之前接通打点计时器的电源，在纸带上打出系列的点．
（2）在平衡摩擦力后，他用打点计时器打出的纸带的一段如图2，该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出，打点计时器使用交流电的频率是50Hz，则小车的加速度大小是，当打点计时器打B点时小车的速度是；结果保留三位有效数字
（3）小张同学用同装置做实验，他们俩在同坐标系中画出了关系图，如图，小张和小王同学做实验，哪个物理量是不同的．
（4）在探究“合外力不变的情况下，加速度与质量的关系时”，本实验中，保持沙桶内的沙子质量不变，则系统所受合外力不变，用图像法处理数据时，平衡了摩擦，但无法满足m<<M时，以加速度a为纵轴，以（用题中的字母表示）为横轴，才能保证图像是一条过原点的直线。

某实验小组用图甲所示的实验装置“探究加速度与力、质量的关系”．图甲中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 ，小盘及砝码的总质量为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 . 本实验中要使小车受到的拉力等于小盘及砝码的总重力，应满足m₂远小于m₁的条件 D . 在用图像探究小车加速度a与小车m₁的关系时，应作出a－m₁图像
（2）实验得到如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点的时间间隔为T，B、C两点的间距x₂和D、E两点的间距x₄已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为a＝.
（3）某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过改变砝码个数，得到多组数据，但该同学误将砝码的重力当作绳子对小车的拉力，作出了小车加速度a与砝码重力F的图像如图丙所示．据此图像分析可得，小车的质量为 kg，小盘的质量为 kg.(g＝10 m/s² ，保留两位有效数字)

用图甲所示的装置进行探究加速度与力、质量之间的关系实验，图乙是其俯视图。两个相同的小车放在平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过过定滑轮各挂一个相同的小盘。实验中可以通过增减车中的砝码改变小车的质量，通过增减盘中的砝码改变拉力。两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹子，辆小车同时停止。

（1）小盘和砝码的总质量（选填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量；
（2）探究“加速度与合力之间的关系”时，应在砝码盘中放质量（选填“相同”或“不相同”）的砝码；
（3）探究“加速度与质量之间的关系”时，事实上小车和平板间存在摩擦力，下列说法中正确的是。

A . 若用气垫导轨代替平板有利于减小误差 B . 因为两小车质量相同时与桌面的摩擦力相同，所以摩擦力不影响实验结果 C . 砝码盘中加的砝码越多加速度越大，摩擦力近似可以忽略，有利于减小误差

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图甲所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后面拖动的纸带上由打点计时器打出的点计算出，在m<<M的前提下可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的总重力．

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（1）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据，为了比较容易地找出加速度a与质量M的关系，应该作a与的图象.
（2）如图乙所示为甲同学根据测量数据作出的a－F图象，说明实验存在的问题是．
（3）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a－F图象如图丙所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同．

物理学是一门实验学科，是以实验为基础的 $\text{[math]}$ 在物理学的发展过程中，许多重要的物理规律都是由实验发现或由实验验证了的，下列有关物理实验中涉及的思想或方法说法正确的是( )

A . (a)图为探究影响电荷间相互作用力的因素的实验图，该实验利用了等效替代的思想 B . (b)图库伦的扭秤实验装置图，该实验利用了微小量放大法的思想 C . (c)图为伽利略研究落体运动的规律，在该实验中伽利略通过减小斜面的倾角，直接验证了物体下落的速度与时间成正比 D . (d)图为探究求合力的方法的实验装置图，该实验利用了控制变量的思想

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;
（2）在实验操作中，下列说法正确的是____________ （填序号）

A . 实验中，若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小应让小车质量远大于砝码（包括砝码盘）的重力 B . 实验时，应先放开小车，再接通打点计时器的电源 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
（3）右图为研究“在外力一定的条件下，小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车的质量为．

在“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，沙桶和沙子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g。

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（1）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
（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，根据纸带可求出打“B”计数点时小车的速度大小为v_B＝m/s，小车的加速度大小为a＝m/s²(结果保留2位有效数字)。
（3）乙同学改变沙桶内沙子的质量，多次实验，以沙桶和沙子的重力当作小车受到的拉力F为横坐标、小车对应的加速度a为纵坐标，做出的a－F图像如图所示，其操作步骤全部正确，可知小车的质量M＝ kg。
（4）丙同学根据测量数据做出如图所示的a－F图线，该同学做实验时存在的问题是。

某同学利用如图的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。

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（1）如图是实验提供的电源，该同学应选择图中的（填字母）
（2）该实验需要平衡阻力，下列关于平衡阻力的说法，正确的是________

A . 平衡阻力的目的是保证砝码和砝码盘的重力大小等于小车受到的合力大小 B . 平衡阻力的目的是保证细线对小车拉力大小等于小车受到的合力大小 C . 平衡阻力时需要调节砝码的质量，直至小车在水平轨道做匀速运动 D . 平衡阻力时不能在小车后面连上纸带
（3）该同学通过实验得到一条纸带如图所示，打点计时器每隔0.02s打一个点，从比较清晰的点起，每5个打印点取一个计数点，分别表上1、2、3……并在纸带上沿着点迹放置毫米刻度尺，则打点2时小车的速度大小为m/s（保留2位小数）。

在“探究加速度与力和质量的关系”的实验中：

（1）备有器材：A．带有定滑轮的长木板；B．电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；细绳、小车砝码；D．装有细砂的砂桶；E．垫片；F．毫米刻度尺，还缺少的一件器材是；
（2）实验得到如图所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T；B、C间距x₂和D、E间距x₄已测出，利用这两段间距计算小车加速度a的表达式为a=；
（3）同学甲根据实验数据画出如图1所示 $\text{[math]}$ 图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为kg；（g取10m/s²）
（4）同学乙根据实验数据画出了如图2所示图线，从图线可知同学乙操作过程中可能。

（1）某实验小组欲利用图甲所示装置“探究加速度 $\text{[math]}$ 与质量 $\text{[math]}$ 的关系”，其操作正确的是___________。

A . 如图安装好实验器材后，首先平衡摩擦力，即不挂钩码，调节长木板的倾角，然后接通电源，并轻推小车让小车带着纸带匀速滑下 B . 实验时所挂钩码的总质量应保持不变，且钩码的总质量必须远小于小车的质量 C . 每次改变小车的质量后均需重新平衡摩擦力 D . 测出多组 $\text{[math]}$ 数据后，为了找到 $\text{[math]}$ 的关系，应作 $\text{[math]}$ 图像
（2）该实验小组若欲继续探究“加速度与合力的关系”，为了更准确地测出小车所受合力的情况，该小组将实验装置改装成了如图乙所示的装置，其具体操作步骤如下：
①按图乙所示安装好实验器材，木板放在水平桌面上，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

②挂上钩码，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，根据纸带求出小车的加速度；

③改变钩码的数量，重复步骤②，求得小车在不同合力作用下的加速度。

i.对于上述实验，下列说法正确的是；

A．实验过程中应保证小车的质量不变    B．钩码的质量应远小于小车的质量

C．与小车相连的细线与长木板一定要平行    D．弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半

ⅱ.由本实验得到的数据做出小车的加速度 $\text{[math]}$ 与弹簧测力计的示数 $\text{[math]}$ 的关系图像应为；

A．    B．     C．     D．

ⅲ.如图丙所示为某次实验得到的一条纸带， $\text{[math]}$ 为连续取出的六个计数点，打出的每5个点为一个计数点，所用电源的频率为 $\text{[math]}$ 。由于不小心，纸带 $\text{[math]}$ 间被扯断，因此实验小组只测出了计数点 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 间的距离，则由所测纸带数据可得小车运动的加速度大小为 $\text{[math]}$ ，并由此可计算出 $\text{[math]}$ 间的距离应为 $\text{[math]}$ 。（均保留两位小数）

如图所示为“探究小车的加速度与合外力的关系”的实验装置。水平轨道的A点处固定一光电门，右端有一小车，小车上固定一宽度为d的遮光条。

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（1）重物通过细线拉动小车，用重物的重力表示小车受到的拉力，应使重物的质量小车的质量；
（2）使遮光条中心正对轨道上的B点，由静止释放甲乙小车，测得遮光条通过光电门的遮光时间为t，则小车在A点的速度 $\text{[math]}$ ，A、B间的距离为L，则小车的加速度 $\text{[math]}$ 。
（3）悬挂不同的重物，重复上述实验，得到如图乙所示的图像，则实验中缺少的重要步骤是。

图甲为某同学验证“物体运动加速度与力之间关系”的实验装置图。已知滑块质量为M，当地重力加速度为g，实验中使用交变电流的频率为50Hz。

⑴如图甲所示，安装好实验装置。取下砝码盘，调整滑板右端高度，让滑块匀速下滑。

⑵挂上总质量为m的砝盘（连同盘中砝码），调整左端滑轮高度，让细绳平行于滑板。

打开打点计时器电源开关，然后放开滑块，就可打出滑块运动的纸带。图乙所示为某次操作中打出的一条纸带，相邻的两个计数点之间还有3个点未标出，数据的单位是cm。则滑块运动的加速度a=m/s²（保留三位有效数字）；

⑶改变砝码盘总质量m，重复步骤（2）操作，就可测出对应的加速度a；通过这些实验数据分析就可以验证物体运动加速度与合外力是否成正比。

⑷分析实验数据可得到，用纸带上数据算出滑块的加速度a总是小于用 $\text{[math]}$ 算出的加速度，而且随砝码盘总质量m增加，它们之间差值（填“越来越小”、“不变”或“越来越大”）

某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验。

（1）该同学进行平衡摩擦力的操作如图甲所示，其中存在错误或不妥之处是（写出一处即可）。
（2）如图乙是该同学经正确操作后获得的一段纸带。已知实验所用交流电源的频率为 $\text{[math]}$ ，则计数点3的速度大小约为 $\text{[math]}$ （保留三位有效数字）。
（3）实验时，某同学经过操作后作出的小车加速度a与细绳拉力F之间的 $\text{[math]}$ 图像如图丙所示。此图线未过原点的原因可能是，此图线后半部分明显弯曲的原因可能是。

A．未平衡摩擦力 B．未计入槽码盘的质量

C．所挂槽码的总质量太大 D．所用小车的质量太大

以下叙述正确的是( )

A . 伽利略在证明自由落体运动是匀变速直线运动时，采用了理想实验法 B . 重心、合力概念的建立都体现了等效替代的思想 C . 力学单位制中， kg、m、N都是基本单位，且只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是F=ma D . 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程等分成很多小段，每一小段近似看做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里运用了控制变量法

图1为课本案例1“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验装置。

（1）为探究多个物理量之间关系，可选用____进行实验。

A . 控制变量法 B . 类比法 C . 放大法 D . 等效替代法
（2）为了简化“力”的测量，下列说法正确的是____（多选）。

A . 实验中需调节左端滑轮高度至细线与长木板平行 B . 补偿小车阻力时，使小车在槽码的牵引下恰好能匀速运动 C . 当槽码质量远小于小车质量，槽码的重力才近似等于绳的拉力 D . 改变小车质量后，需要重新移动垫块调整长木板倾角再次补偿小车阻力
（3）在做合力恒定时研究加速度与小车质量关系实验时，得到图像如图2所示，斜率为 $\text{[math]}$ ，纵轴截距为 $\text{[math]}$ ，重力加速度为 $\text{[math]}$ ，经误差分析，原因是未补偿阻力（阻力与小车重力成正比），则小车阻力与重力之比为（用题中的字母表示）。
（4）图3为课本案例2“通过位移之比测量加速度之比”的实验装置图，这种替代测量能够成立的条件是____（多选）。

A . 两小车质量相等 B . 两小车运动时间相等 C . 槽码质量需远小于小车质量 D . 两小车都从静止开始做匀加速直线运动

一同学利用如图（ $\text{[math]}$ ）所示的实验装置探究合外力与加速度的关系，长木板的一端放在水平桌面上，形成一倾角为 $\text{[math]}$ 的斜面，长木板底端有一光电门，用游标卡尺测遮光片的宽度，遮光片安装在小车上，将小车从斜面上由静止释放，测量小车释放的高度 $\text{[math]}$ 和记录遮光片通过光电门的遮光时间 $\text{[math]}$ 。

（1）游标卡尺（20分度）测量遮光片宽度如图（ $\text{[math]}$ ）所示，其宽度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
（2）多次改变小车从斜面上由静止释放的高度，得到 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的数据如表所示，根据表中数据可得 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 之间的关系为____；

1
2
3
4
$\text{[math]}$
10.00
20.00
30.00
40.00
$\text{[math]}$
0.0073
0.0052
0.0042
0.0036

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（3）该同学通过增加小车的质量重复实验，测量发现小车的加速度不变，由此得出结论：物体的加速度的大小跟它的质量无关，而不是成反比。请你判断该同学所得结论是否正确，并简要说明理由：。

某小组通过测量两辆小车在相同时间内通过的位移来比较它们的加速度，进而探究加速度与力的关系，实验装置如图所示。将轨道分上下双层排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，能使小车同时立即停下来。通过改变槽码盘中的槽码来改变拉力的大小。（小车与轨道间摩擦很小，可忽略不计）

（1）通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小是否可行？（选填“可行”或“不可行”）。
（2）已知两小车质量均为500g，实验数据如表中所示。
实验次数
小车
拉力F/N
位移x/cm
1
甲
0.1
22.3
乙
0.2
43.5
2
甲
0.2
29.0
乙
0.3
43.0
3
甲
0.3
41.0
乙
0.1
55.4
分析表中数据，你能得到的结论是：。
（3）如果还要利用上述装置进行“探究加速度与质量的关系”实验，实验条件应调整为：。

	1	2	3	4
$\text{[math]}$	10.00	20.00	30.00	40.00
$\text{[math]}$	0.0073	0.0052	0.0042	0.0036

实验次数	小车	拉力F/N	位移x/cm
1	甲	0.1	22.3
1	乙	0.2	43.5
2	甲	0.2	29.0
2	乙	0.3	43.0
3	甲	0.3	41.0
3	乙	0.1	55.4

2 实验：探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

2 实验：探究加速度与力、质量的关系知识点题库