第2节科学探究: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

某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系．

（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 . 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”）
（3）在“探究加速度a与质量m的关系”时，保持细砂和小桶质量不变，改变小车质量m分别记录小车加速度a与其质量m的数据．图（b）为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s² ．（结果保留二位有效数字）
（4）甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图（c）所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到右图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m_甲、m_乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ_甲、μ_乙，由图可知，m_甲m_乙， μ_甲μ_乙．（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

某实验小组利用如图示的装置探究加速度与力、质量的关系．

（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木块上 C . 实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D . 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硅码的总质量（填远大于，远小于，或近似于）

为了探究“加速度与力、质量的关系”，在水平固定的长木板上，小明用物体A、B分别探究了加速度随着外力的变化的关系，实验装置如图甲所示（打点计时器、纸带图中未画出）．实验过程中小明用不同的重物P分别挂在光滑的轻质动滑轮上，使平行于长木板的细线拉动长木板上的物体A、B，实验后进行数据处理．

（1）为了测量弹簧秤的劲度系数，小明做了如下实验：在弹簧秤下端挂一个50g的钩码时，指针示数为L₁=3.50cm；挂两个50g钩码时，指针示数为L₂=5.10cm，g取9.8m/s² ，该弹簧秤的劲度系数为N/m．（保留三位有效数字）
（2）小明根据甲图的实验方案得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧秤弹力F的关系图象分别如图乙中的A、B所示，小明仔细分析了图乙中两条线不重合的原因，得出结论：两个物体的质量不等，且m_Am_B（填“大于”或“小于”）；两物体与木板之间动摩擦因数μ_Aμ_B（填“大于”“等于”或“小于”）．
（3）（多选）对于甲图所示的实验方案，下列说法正确的是

A . 若将带有定滑轮的长木板左端适当垫高，可以使乙图中的图线过原点O B . 实验时应先接通打点计时器电源后释放物体 C . 实验中重物P的质量必须远小于物体的质量 D . 实验中弹簧秤的读数始终为重物P的重力的一半．

某实验小组采用图1所示的装置探究“牛顿第二定律”即探究加速度a与合力F、质量M的关系．实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面．

（1）为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，要完成的一个重要步骤是；
（2）为使图示中钩码的总重力大小视为细绳的拉力大小，须满足的条件是钩码的总质量小车的总质量（填“大于”、“小于”、“远大于”或“远小于”）．
（3）一组同学在做小车加速度与小车质量的关系实验时，保持钩码的质量一定，改变小车的总质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与小车的总质量M之间的关系，应作出a与的图象．
（4）甲同学根据测量数据作出的a﹣F图象如图2所示，说明实验中存在的问题是．

（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。

某实验小组利用如图甲所示的装置在进行“探究加速度与力和质量的关系”

（1）在实验准备过程中，发现实验室有两种打点计时器，如图乙所示。则图 $\text{[math]}$ 的工作电压为V。
（2）下列做法正确的是______________

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 . 适当垫高长木板无滑轮的一端，使未挂钩码的小车恰能拖着纸带匀速下滑 C . 实验时，先接通打点计时器的电源再放小车 D . 通过增减小车上的砝码改变质量时，需要每次都重新调节长木板倾斜度
（3）在探究加速度与外力关系时，为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量 $\text{[math]}$ 选填“远大于”“远小于”或“近似等于” $\text{[math]}$ 小车和小车上砝码的总质量。

（1）如图，下列实验器材中，在“探究加速度与力、质量的关系”、“探究做功与速度变化的关系”、“验证机械能守恒定律”三个学生实验中都必须要选用的是（填器材编号）
（2）如图所示为实验过程中得到的其中一条纸带，所用电源频率为50Hz，纸带上的点为实际打出的点，则打点计时器打F点时纸带的瞬时速度为m/s，此纸带最有可能是以下三个实验中的实验得到的。

A．探究加速度与力、质量的关系

B．探究做功与速度变化的关系

C．验证机械能守恒定律
（3） “探究做功与速度变化的关系”实验中，图中橡皮条与小车连接方式正确的是；（左右二图为A、B连接方式的放大图）实验操作中需平衡小车受到的摩擦力，其目的是

A．防止小车不能被橡皮筋拉动

B．保证橡皮筋对小车做的功等于合外力对小车做的功

C．防止纸带上打点不清晰

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中实验装置示意图如图1所示。

图片_x0020_100019

（1）该实验中，下列（如图2）备选器材中必须要用的是（多选）
（2）下列说法正确的是_____

A . 实验时先释放小车，再接通电源 B . 实验所用打点计时器应该接直流电源 C . 实验过程中，小车质量应该远小于悬挂的重物的质量 D . 实验过程中，细线应该与长木板平行
（3）如图3所示，图线不通过原点的原因是。
（4）实验中，获得如图4一条纸带纸带中所标出的点为计数点，相邻两计数点的时间间隔T＝0.1s，则该纸带的加速度为

（1）如图1所示是《物理必修1》中探究加速度与力质量的关系"的参考案例，图2是实验室常见的器材，则该案例需要用到的器材是(填图2中器材的字母代号):
（2）下列关于(1)中案例的说法正确的是______________

A . 该案例可以计算出加速度的具体数值: . B . 实验时不需要平衡摩擦力: C . 连接小盘与小车的细绳应与木板平行: D . 用刻度尺测出两个小车的位移，位移之比就是它们的加速度之比。
（3）甲同学采用图3的方案做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，在一次实验中得到加速度a=5.01m/s² ，甲同学确认自己的操作正确，请根据现有的知识分析，甲同学的结论是否合理 (填“合理”、“不合理”或“无法确定”)。

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”）

某同学在做“探究加速度与力的关系”和“探究加速度与质量的关系”实验时，误把两个实验的数据混在同一表格中，并将数据按加速度大小排列。导致做数据分析时，在建立坐标后就无法进行下去。请你帮他按要求继续完成实验。

序号	①	②	③	④	⑤	⑥	⑦	⑧	⑨
$\text{[math]}$	0.29	0.14	0.29	0.19	0.24	0.29	0.29	0.29	0.34
$\text{[math]}$	0.87	0.36	0.61	0.36	0.36	0.41	0.36	0.31	0.36
$\text{[math]}$	0.33	0.39	0.48	0.53	0.67	0.71	0.81	0.94	0.94

（1） “探究加速度与力的关系”应选（填序号）数据进行分析；
（2）在坐标纸上描出所有符合要求的点，绘出 $\text{[math]}$ 图线；
（3）根据描绘的图线，得出实验结论：。

用图甲所示装置探究物体的加速度与力、质量的关系。实验前已经调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，已经平衡了摩擦力。g=9.8m/s²。

（1）实验时保持小车(含车中砝码)的质量M不变，用打点计时器测出小车运动的加速度a。

图乙为悬挂一个钩码后实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点间的距离如图乙所示。已知所用电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小a=m/s²。若悬挂钩码的质量为50g，把悬挂的钩码和小车(含车中砝码)看成一个整体，则小车(含车中砝码)的质量M=kg。(结果均保留两位有效数字)
（2）实验时保持悬挂钩码的质量m不变，在小车上增加砝码，改变小车的质量，得到对应的加速度，若用加速度作为纵轴，小车(含车中砝码)的质量用M表示，为得到线性图象，则横轴代表的物理量为______

A . 小车(含车中砝码)的质量M B . 小车(含车中砝码)的质量与悬挂钩码的质量之和m＋M C . 小车(含车中砝码)的质量与悬挂钩码的质量之和的倒数 $\text{[math]}$ D . 悬挂钩码质量的倒数 $\text{[math]}$

某小组利用如图装置 “探究加速度与力、质量的关系”。实验中，用天平测出小车的总质量，用细线所挂钩码的总重力代替小车所受的牵引力大小F。

图片_x0020_100012

（1）在实验时调节水板上定滑轮的高度。使牵引小车的细线与木板平行。这样做的目的是______；

A . 避免小车在运动过程中发生抖动 B . 使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C . 保证小车最终能够做匀速直线运动 D . 使细线拉力等于小车受到的合力
（2）在平衡小车所受摩擦力时，通过打点计时器打出一条纸带如图，说明小车所受的摩擦力平衡好（选填“已经”或“没有”）
（3）在研究“小车质量一定时，加速度与质量的关系”时，根据测得的数据作出a−F图象，如图。发现图象既不过原点，末端又发生了弯曲，可能原因是_________.

A . 平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且钩码的质量较大 B . 平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且钩码的质量较大 C . 平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且小车的质量较大 D . 平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且小车的质量较大。

某实验小组用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，同时测量木块与木板间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，提供的器材有带定滑轮的长木板，打点计时器，交流电源，木块，纸带，米尺，8个质量均为20g的钩码，细线等.实验操作过程如下：

A．长木板置于水平桌面上，带定滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器同定在长木板上并与电源连接，纸带穿过打点计时器并与木块相连，细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上；

B．使木块靠近打点计时器，接通电源，释放木块，打点计时器在纸带上打下一系列点，记下悬挂钩码的个数

C．将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作B；

D．测出每条纸带对应的木块运动的加速度a，实验数据如图乙所示.

（1）实验开始时，必须调节滑轮高度，保证细线与木板表面平行；该实验中小车质量（填“需要”或“不需要”)远大于所挂钩码质量。
（2）根据图乙数据，在图丙中作出 $\text{[math]}$ 图象；
（3）由图线得到 $\text{[math]}$ = (g=9.8m/s²)，还可求的物理量是 (只需填写物理量名称).

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：

图片_x0020_100019

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 .

在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时，采用如图所示的实验装置，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，小车的加速度可由小车后拖动的纸带上由打点计时器打出的点计算出。

图片_x0020_100022

（1）当 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 的大小关系满足时，才可以认为细线对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力；
（2）在保持小车及车中的砝码质量 $\text{[math]}$ 一定，探究加速度与所受合外力的关系时，由于平衡摩擦力时操作不当，两位同学得到的 $\text{[math]}$ 关系分别如图中甲、乙所示( $\text{[math]}$ 是小车的加速度， $\text{[math]}$ 是细线作用于小车的拉力)。其原因分别是：

甲图：；乙图：。

在“探究物体的加速度与合外力的关系”实验中：某同学用图1装置：保持小车（含车中重物）的质量 $\text{[math]}$ 不变，细线下端悬挂钩码的总重力 $\text{[math]}$ 作为小车受到的合力 $\text{[math]}$ ，用打点计时器测出小车运动的加速度 $\text{[math]}$ 。

（1）关于实验操作，下列说法不正确的是____；

A . 实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车 B . 每次改变小车所受的拉力后需要重新平衡摩擦力 C . 实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 D . 平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑
（2）图2是实验中获取的一条纸带的一部分，所用打点计时器频率为 $\text{[math]}$ ，相邻两计数点间还有4个点未标出，相邻计数点间的距离如图2所示.根据图中数据计算得加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，打点4的速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （均保留两位有效数字）。
（3）图3中，出现甲图线的原因是，出现丙图线的原因是。

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学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，m0为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

（1）实验时，一定要进行的操作是____。

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，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 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50 Hz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，画出的图象是一条直线，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 . $\text{[math]}$

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

第2节 科学探究:加速度与力、质量的关系 知识点题库

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