4.2实验：探究加速度与力、质量的关系同步练习题（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系同步练习题（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 322.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-02 09:21:56 | ||
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文档简介
4.2实验：探究加速度与力、质量的关系
一、单选题
1．在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（ ）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫微元法
B．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了假设法
C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法
D．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这里采用了实验和逻辑推理相结合的方法
二、多选题
2．(多选)如图是某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是( )
A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
3．在探究加速度与力、质量的关系时，按实验要求组装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的合理顺序是（ ）
①保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次
②保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次
③用天平测出小车和重物的质量
④平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动
⑤挂上重物，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点
⑥根据测量的数据，分别画出图线和图线
A．③④⑤①②⑥ B．③⑤④①②⑥
C．③⑤④②①⑥ D．③④⑤②①⑥
三、非选择题
4．如图为“探究物体的加速度与质量和受力的关系”的实验装置，砂和砂桶的质量为m，小车和砝码的质量为M，实验中将砂和砂桶的重力作为细线对小车的拉力．
（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）现保持砂和砂桶的总质量m不变，改变小车和砝码的总质量M，探究加速度和质量的关系，如图是某次实验中打出的一条纸带，交变电流的频率为，每隔4个点选一个计数点，则小车的加速度为___（保留两位有效数字），通过实验得到多组加速度a、质量M的数据，为了方便准确地研究二者关系，一般选用纵坐标为加速度a，则横坐标为_______（填“M”或“”）．(其中SAB=1.60cm、SAC=3.40cm，SAD=5.40cm，SAE=7.60cm;)
5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，保持小车的质量不变，改变小车所受的作用力，测得了下表所示的5组数据，并已在坐标平面上画出部分数据点，如图所示：
组别 1 2 3 4 5
F/N 0 1.1 2.2 3.3 4.4
a/ms-2 0 0.5 1 1.5 2
（1）在图中画出第 4 组数据对应的数据点，然后作出a-F的关系图线；__________
（2）由所作图线可以得到结论：在质量一定的情况下，加速度 a 与作用力 F 成______比；
（3）当研究加速度与质量的关系时，应保持__________不变，改变小车的质量来进行实验．
6．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如右图所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为50Hz。
①该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如下图（a）所示，自A点起，相邻两点的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时小车速度为___m/s，小车的加速度为_____m/s2；
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持_________；若该同学要探究加速度a和拉力F关系，应该保持_________不变；
③该同学通过数据的处理作出了a—F图象，如图（b）所示，则图中直线不过原点的原因可能是_____________________。
7．一同学在“研究小车的加速度与外力关系”的探究实验中，使用了光电门他将光电门固定在气垫轨道上的某点B，用不同的力拉小车，但每次小车从同一位置A由静止释放，测出对应不同外力时小车上遮光板宽度L很小通过光电门的时间然后经过数据分析，发现小车所受拉力F反比于，于是他就得出物体的加速度正比于外力的结论试简要说明该同学的推理过程．
8．在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，分别用如图（a）、（b）所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器（B）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（A）固定在轨道一端．在运动过程中位移传感器（B）发出信号，位移传感器（A）接收信号且显示小车运动的位移．甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a-F图像．
（1）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是___________ ．
（2）图（c）中符合甲组同学做出的实验图像的是_________；符合乙组同学做出的实验图像的是___________．
9．在实验小车的质量m一定时，小车的加速度a与合外力F的关系的有关数据如下表所示．试根据表中数据回答下列问题.
a/(m/s2) 1.98 4.06 5.95 8.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
(1)在坐标纸中画出a－F的关系图象____________；
(2)根据a－F的关系图象，你能得出怎样的结论？______________________________________
10．某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ，滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m，实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2。
（1）为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的__与__，计算a的运动学公式是______；
（2）根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：，他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ。若要求a是m的一次函数，必须使上式中的___保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于__________；
（3）实验得到a与m的关系如图2所示，由此可知μ=___________（取两位有效数字）
11．在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验中把重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据．
a/ms-2 2.01 2.98 4.02 6.00
F/N 1.00 2.00 3.00 5.00
（1）在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线___________；
（2）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是：__________________________；
（3）如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图(b)所示．从理论上分析，该实验图线的斜率将___________．（填“变大”，“变小”，“不变”）
12．重庆一中物理实验小组进行“验证牛顿第二定律”的实验，图甲为实验装置简图．
（1）图乙所示为某小组在实验中通过打点计时器得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，若测得，则打D点时小车的瞬时速度=___m/s，小车加速度a=___m/s2．(以上计算结果均保留二位有效数字)
如果实验时电网中交变电流的实际频率偏大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值____．（填“偏大”或“偏小”）．
（2）某组同学实验后得到了如图丙所示的两条a-F 图线．
（Ⅰ）图线①不过原点的原因是：_____________；
（Ⅱ）图线②不过原点的原因是：_____________；
（Ⅲ）分析丙图可得小车质量m=___kg；假设得到图线②时长木板水平且小车和木板间的摩擦为滑动摩擦，则他们接触面间的动摩擦因数μ=____．（g取10m/s2）
13．补充探究“加速度与力、质量的关系”的实验中步骤：
A．用天平测出小车的质量m，记录数据．
B．把实验器材安装好，先________(填“要”或“不要”)把沙桶挂在小车上．
C．平衡摩擦力：在长木板________的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上保持________状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面上的分力平衡．
D．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶(含沙)．
E．先接通电源再放开小车，取下纸带，标记号码，在表格中记录沙桶和沙的总质量M，当满足________时，可以认为小车受到的牵引力F＝Mg.
F．保持小车的质量不变，依次改变________，重复步骤E.
G．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算出每条纸带的加速度a，分别记录在表格中．
H．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示力F，根据实验数据在坐标纸上描点，研究a与F的关系．
I．保持________不变，依次在小车上加砝码，并在表格中记录小车和砝码质量m，重复步骤E和步骤G，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示________，根据实验数据在坐标纸上描点，研究a与m的关系．
14．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，得到一条如图所示的纸带，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点.0到6间每相邻两计数点间各有四个计时点未画出，测得两相邻计数点的距离依次为x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.(结果保留两位有效数字)
(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝0.17 m/s，v2＝________m/s，v3＝0.26 m/s，v4＝________m/s，v5＝0.36 m/s.
(2)以0计数点对应t＝0时刻，在坐标系中作出v－t图象__________，并由图象求出小车的加速度a＝________m/s2.
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【详解】
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型，A错误；
B．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了控制变量法，B错误；
C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，C错误；
D．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法，D正确；
故选D。
2．AD
【解析】
：选AD.图甲和图丙是小车的质量确定不变，图甲中F＝0时，即不施加拉力就有加速度，说明长木板的倾角过大，A正确；图丙中，当拉力达到某一值前没有加速度，说明平衡摩擦力不足，即长木板倾角过小，故C错误；乙和丁是对小车的拉力F确定不变，乙图中，＝0时，即小车的质量无穷大时还有加速度，说明平衡摩擦力过度，木板倾角过大，B错误；丁图是小车的质量小到一定程度才有加速度，说明平衡摩擦力不足，木板倾角过小，故D正确．
3．AD
【详解】
对于实验步骤要先安装器材，再进行实验的逻辑顺序进行，不能颠倒逻辑顺序，要有利于减小实验误差；但是探究与的关系与探究与的关系的顺序可互换．
A． ③④⑤①②⑥，与结论相符，选项A正确；
B．③⑤④①②⑥，与结论不相符，选项B错误；
C．③⑤④②①⑥，与结论不相符，选项C错误；
D．③④⑤②①⑥，与结论相符，选项D正确；
4．A
【解析】
(1)平衡摩擦力时让小车拖着纸带运动,若能做匀速直线运动,摩擦力得到平衡,所以A选项是正确的.
(2)每两个计算点之间的时间间隔为T=0.1s由 得
因为a与M成反比,为了得出a与M的线性关系,作 图线.
5．（1）见右图； （2）正； （3）小车受到的作用力；
【解析】
（1）见右图（2分）
（2）由于a-F图象为过原点的直线，所以加速度a与作用力F成正比；
（3）这个实验采用的方法是控制变量法，研究加速度与质量的关系时，应保持小车受到的作用力不变
6．（1）0.85 5.0 （2）拉力F(砂和砂桶的总质量) 小车质量M (3)平衡摩擦力过度
【解析】
①利用匀变速直线运动的推论得出：
根据逐差法，可以得到小车的加速度为：
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持细线对车的拉力F不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车的质量M不变．
③图中当时，．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力过度即木板倾斜过度。
点睛：实验问题需要结合物理规律去解决，对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚，数据处理时注意单位的换算。
7．见解析
【分析】
遮光板通过光电门的时间很短，可以用对应时间内的平均速度代替瞬时速度；根据速度位移关系公式列式求解；根据速度位移关系公式以及公式分析与a与t的关系，在结合据分析得出与F的关系．
【详解】
由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，故
根据速度位移关系公式得，即，则；
经过数据分析，如果F反比于，则物体的加速度a正比于外力F．
【点睛】
本题考查了匀变速直线运动规律在实验中的简单应用，知道遮光板通过光电门的时间很短，可以用对应时间内的平均速度代替瞬时速，难度不大，属于基础题．
8．（1）小车的质量远大于重物的质量 （2）②； ①
【解析】
（1）在该实验中实际是：，要满足，应该使重物的总质量远小于小车的质量,即小车的质量远大于重物的质量．
（2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：得
而实际上，即随着重物的质量增大，不在满足重物的质量远远小于小车的质量，所以图（c）中符合甲组同学做出的实验图象的是②；
乙组直接用力传感器测得拉力F，随着重物的质量增大拉力F测量是准确的，关系为一倾斜的直线，符合乙组同学做出的实验图象的是①．
点睛：本实验在原来的基础上有所创新，根据所学物理知识和实验装置的特点明确实验原理是解答该实验的关键．
9． 在小车的质量保持不变时，小车的加速度与合外力成正比．
【解析】（1）在坐标纸上描点，各点呈线性分布，连线时使尽可能多的点在直线上或分居在直线的两侧．
（2）由(1)知图线为过原点的直线，故在小车的质量保持不变时，小车的加速度与合外力成正比．
10．位移 时间 m'+m 滑块上 0.23（0.21～0.25）
【详解】
（1）滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，根据s=at2，得
所以需要测量的是位移s和时间t；
（2）对整体进行研究，根据牛顿第二定律得
若要求a是m的一次函数必须使为定值，即m′+m保持不变时，在增大m时等量减小m′，所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上；
（3）将取为k，有
在图象上取两点将坐标代入解得
μ=0.23（在0.21到0.25之间是正确的）
11． 平衡摩擦力时轨道倾角过 变大
【解析】
(1) 如图；
（2）倾角过大；观察图像可以发现，当外力为零 时，加速度a不等于0，说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大，使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力．
（3）本实验中，以重物重力mg 作为外力F，其实是整体的合力即a=F/(M+m) ，图像斜率为1/(M+m) 换用力传感器后，拉力F只是小车的合力此时a=F/M ，斜率1/M ，所以斜率变大．
点睛：实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键．
12．1.1 3.0 偏小 平衡摩擦时倾角过大 未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角偏小 0.5 0.2
【详解】
试题分析：（1）根据匀变速直线运动中点时刻的速度等于平均速度，所以；
由可得，；
如果实验时电网中交变电流的实际频率偏大，则周期T偏小，计算时按实际周期算是准确的，但是仍按正常周期计算，则所得加速度比真实值偏小．
（2）（Ⅰ）由实验注意事项和题意可知图线①不过原点的原因是：平衡摩擦时倾角过大；
（Ⅱ）由实验注意事项和题意可知图线②不过原点的原因是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角偏小；
（Ⅲ）由可知，所以图线的斜率为，所以，m=0.5kg；由图线②可得小车受到的摩擦力，由可得．
考点：验证牛顿第二定律
点评：此类问题计算某一点的瞬时速度用平均速度等于中点时刻的速度，加速度用来计算，图线的斜率为，与坐标轴的交点有不同的物理意义，在F轴上有截距表示未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角偏小，在a轴上有截距表示平衡摩擦时倾角过大．
13． 不要 远离滑轮 匀速直线运动 M远小于小车的总质量 沙桶中沙的质量 沙桶和沙的总质量 小车和砝码总质量的倒数
【解析】（1）平衡摩擦力时需要小车在斜面上做匀速运动，所以不要悬挂小车；
（2）平衡摩擦力的方法是：在长木板的不带滑轮的一端下面垫一块较薄的小木板，反复移动它，直到小车可以保持匀速直线运动状态．
（3）设小车的质量为m，砝码盘总质量为M，将两者看做一个整体，对整体有，对小车有，联立可得，只有当时， ，即需要M远小于小车的总质量
（4）通过改变沙桶中沙子的质量来改变小车所受外力大小
（5）当研究加速度与质量的关系时，需要控制外力一定，即保持沙桶中沙的质量一定；
（6）根据牛顿第二定律可得，即，F一定，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数。
14． 0.21 0.31 0.50
【解析】试题分析：纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的公式，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
（1）利用纸带测小车速度的原理是“匀变速直线运动中一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”． ，因结果保留两位有效数字，故， ，因结果保留两位有效数字，故.
（2）描点连线可得小车的v-t图象如图所示，图线的斜率.答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．在物理学的发展过程中，科学家们创造出了许多物理学研究方法，以下关于所用物理学研究方法的叙述正确的是（ ）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫微元法
B．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了假设法
C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了理想模型法
D．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这里采用了实验和逻辑推理相结合的方法
二、多选题
2．(多选)如图是某些同学根据实验数据画出的图象,下列说法中正确的是( )
A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小
3．在探究加速度与力、质量的关系时，按实验要求组装好器材后，应按一定步骤进行实验，下述操作步骤的合理顺序是（ ）
①保持重物的质量不变，在小车里加砝码，测出加速度，重复几次
②保持小车质量不变，改变重物的质量，测出加速度，重复几次
③用天平测出小车和重物的质量
④平衡摩擦力，使小车近似做匀速直线运动
⑤挂上重物，接通打点计时器的电源，放开小车，在纸带上打下一系列的点
⑥根据测量的数据，分别画出图线和图线
A．③④⑤①②⑥ B．③⑤④①②⑥
C．③⑤④②①⑥ D．③④⑤②①⑥
三、非选择题
4．如图为“探究物体的加速度与质量和受力的关系”的实验装置，砂和砂桶的质量为m，小车和砝码的质量为M，实验中将砂和砂桶的重力作为细线对小车的拉力．
（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）现保持砂和砂桶的总质量m不变，改变小车和砝码的总质量M，探究加速度和质量的关系，如图是某次实验中打出的一条纸带，交变电流的频率为，每隔4个点选一个计数点，则小车的加速度为___（保留两位有效数字），通过实验得到多组加速度a、质量M的数据，为了方便准确地研究二者关系，一般选用纵坐标为加速度a，则横坐标为_______（填“M”或“”）．(其中SAB=1.60cm、SAC=3.40cm，SAD=5.40cm，SAE=7.60cm;)
5．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，保持小车的质量不变，改变小车所受的作用力，测得了下表所示的5组数据，并已在坐标平面上画出部分数据点，如图所示：
组别 1 2 3 4 5
F/N 0 1.1 2.2 3.3 4.4
a/ms-2 0 0.5 1 1.5 2
（1）在图中画出第 4 组数据对应的数据点，然后作出a-F的关系图线；__________
（2）由所作图线可以得到结论：在质量一定的情况下，加速度 a 与作用力 F 成______比；
（3）当研究加速度与质量的关系时，应保持__________不变，改变小车的质量来进行实验．
6．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如右图所示的装置，打点计时器使用的交流电频率为50Hz。
①该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如下图（a）所示，自A点起，相邻两点的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时小车速度为___m/s，小车的加速度为_____m/s2；
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持_________；若该同学要探究加速度a和拉力F关系，应该保持_________不变；
③该同学通过数据的处理作出了a—F图象，如图（b）所示，则图中直线不过原点的原因可能是_____________________。
7．一同学在“研究小车的加速度与外力关系”的探究实验中，使用了光电门他将光电门固定在气垫轨道上的某点B，用不同的力拉小车，但每次小车从同一位置A由静止释放，测出对应不同外力时小车上遮光板宽度L很小通过光电门的时间然后经过数据分析，发现小车所受拉力F反比于，于是他就得出物体的加速度正比于外力的结论试简要说明该同学的推理过程．
8．在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，分别用如图（a）、（b）所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器（B）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（A）固定在轨道一端．在运动过程中位移传感器（B）发出信号，位移传感器（A）接收信号且显示小车运动的位移．甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a-F图像．
（1）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是___________ ．
（2）图（c）中符合甲组同学做出的实验图像的是_________；符合乙组同学做出的实验图像的是___________．
9．在实验小车的质量m一定时，小车的加速度a与合外力F的关系的有关数据如下表所示．试根据表中数据回答下列问题.
a/(m/s2) 1.98 4.06 5.95 8.12
F/N 1.00 2.00 3.00 4.00
(1)在坐标纸中画出a－F的关系图象____________；
(2)根据a－F的关系图象，你能得出怎样的结论？______________________________________
10．某同学设计了如图所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ，滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m，实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10m/s2。
（1）为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的__与__，计算a的运动学公式是______；
（2）根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：，他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ。若要求a是m的一次函数，必须使上式中的___保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于__________；
（3）实验得到a与m的关系如图2所示，由此可知μ=___________（取两位有效数字）
11．在用DIS研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图（a）所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，位移传感器（发射器）随小车一起沿倾斜轨道运动，位移传感器（接收器）固定在轨道一端．实验中把重物的重力作为拉力F，改变重物重力重复实验四次，列表记录四组数据．
a/ms-2 2.01 2.98 4.02 6.00
F/N 1.00 2.00 3.00 5.00
（1）在坐标纸上作出小车加速度a和拉力F的关系图线___________；
（2）从所得图线分析该实验小组在操作过程中的不当之处是：__________________________；
（3）如果实验时，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，如图(b)所示．从理论上分析，该实验图线的斜率将___________．（填“变大”，“变小”，“不变”）
12．重庆一中物理实验小组进行“验证牛顿第二定律”的实验，图甲为实验装置简图．
（1）图乙所示为某小组在实验中通过打点计时器得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，若测得，则打D点时小车的瞬时速度=___m/s，小车加速度a=___m/s2．(以上计算结果均保留二位有效数字)
如果实验时电网中交变电流的实际频率偏大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值____．（填“偏大”或“偏小”）．
（2）某组同学实验后得到了如图丙所示的两条a-F 图线．
（Ⅰ）图线①不过原点的原因是：_____________；
（Ⅱ）图线②不过原点的原因是：_____________；
（Ⅲ）分析丙图可得小车质量m=___kg；假设得到图线②时长木板水平且小车和木板间的摩擦为滑动摩擦，则他们接触面间的动摩擦因数μ=____．（g取10m/s2）
13．补充探究“加速度与力、质量的关系”的实验中步骤：
A．用天平测出小车的质量m，记录数据．
B．把实验器材安装好，先________(填“要”或“不要”)把沙桶挂在小车上．
C．平衡摩擦力：在长木板________的一端下面垫上一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至小车在斜面上保持________状态，这时小车拖着纸带运动时受到的摩擦力恰好与小车所受的重力在斜面上的分力平衡．
D．把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶(含沙)．
E．先接通电源再放开小车，取下纸带，标记号码，在表格中记录沙桶和沙的总质量M，当满足________时，可以认为小车受到的牵引力F＝Mg.
F．保持小车的质量不变，依次改变________，重复步骤E.
G．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，计算出每条纸带的加速度a，分别记录在表格中．
H．用纵坐标表示加速度a，横坐标表示力F，根据实验数据在坐标纸上描点，研究a与F的关系．
I．保持________不变，依次在小车上加砝码，并在表格中记录小车和砝码质量m，重复步骤E和步骤G，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示________，根据实验数据在坐标纸上描点，研究a与m的关系．
14．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，得到一条如图所示的纸带，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点.0到6间每相邻两计数点间各有四个计时点未画出，测得两相邻计数点的距离依次为x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.(结果保留两位有效数字)
(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1＝0.17 m/s，v2＝________m/s，v3＝0.26 m/s，v4＝________m/s，v5＝0.36 m/s.
(2)以0计数点对应t＝0时刻，在坐标系中作出v－t图象__________，并由图象求出小车的加速度a＝________m/s2.
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【详解】
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫理想模型，A错误；
B．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验采用了控制变量法，B错误；
C．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法，C错误；
D．伽利略认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法，D正确；
故选D。
2．AD
【解析】
：选AD.图甲和图丙是小车的质量确定不变，图甲中F＝0时，即不施加拉力就有加速度，说明长木板的倾角过大，A正确；图丙中，当拉力达到某一值前没有加速度，说明平衡摩擦力不足，即长木板倾角过小，故C错误；乙和丁是对小车的拉力F确定不变，乙图中，＝0时，即小车的质量无穷大时还有加速度，说明平衡摩擦力过度，木板倾角过大，B错误；丁图是小车的质量小到一定程度才有加速度，说明平衡摩擦力不足，木板倾角过小，故D正确．
3．AD
【详解】
对于实验步骤要先安装器材，再进行实验的逻辑顺序进行，不能颠倒逻辑顺序，要有利于减小实验误差；但是探究与的关系与探究与的关系的顺序可互换．
A． ③④⑤①②⑥，与结论相符，选项A正确；
B．③⑤④①②⑥，与结论不相符，选项B错误；
C．③⑤④②①⑥，与结论不相符，选项C错误；
D．③④⑤②①⑥，与结论相符，选项D正确；
4．A
【解析】
(1)平衡摩擦力时让小车拖着纸带运动,若能做匀速直线运动,摩擦力得到平衡,所以A选项是正确的.
(2)每两个计算点之间的时间间隔为T=0.1s由 得
因为a与M成反比,为了得出a与M的线性关系,作 图线.
5．（1）见右图； （2）正； （3）小车受到的作用力；
【解析】
（1）见右图（2分）
（2）由于a-F图象为过原点的直线，所以加速度a与作用力F成正比；
（3）这个实验采用的方法是控制变量法，研究加速度与质量的关系时，应保持小车受到的作用力不变
6．（1）0.85 5.0 （2）拉力F(砂和砂桶的总质量) 小车质量M (3)平衡摩擦力过度
【解析】
①利用匀变速直线运动的推论得出：
根据逐差法，可以得到小车的加速度为：
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持细线对车的拉力F不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持小车的质量M不变．
③图中当时，．也就是说当绳子上没有拉力时，小车的加速度不为0，说明小车的摩擦力小于重力的分力，所以原因是平衡摩擦力过度即木板倾斜过度。
点睛：实验问题需要结合物理规律去解决，对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由．其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚，数据处理时注意单位的换算。
7．见解析
【分析】
遮光板通过光电门的时间很短，可以用对应时间内的平均速度代替瞬时速度；根据速度位移关系公式列式求解；根据速度位移关系公式以及公式分析与a与t的关系，在结合据分析得出与F的关系．
【详解】
由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，故
根据速度位移关系公式得，即，则；
经过数据分析，如果F反比于，则物体的加速度a正比于外力F．
【点睛】
本题考查了匀变速直线运动规律在实验中的简单应用，知道遮光板通过光电门的时间很短，可以用对应时间内的平均速度代替瞬时速，难度不大，属于基础题．
8．（1）小车的质量远大于重物的质量 （2）②； ①
【解析】
（1）在该实验中实际是：，要满足，应该使重物的总质量远小于小车的质量,即小车的质量远大于重物的质量．
（2）在质量不变的条件下，加速度与外力成正比；由实验原理：得
而实际上，即随着重物的质量增大，不在满足重物的质量远远小于小车的质量，所以图（c）中符合甲组同学做出的实验图象的是②；
乙组直接用力传感器测得拉力F，随着重物的质量增大拉力F测量是准确的，关系为一倾斜的直线，符合乙组同学做出的实验图象的是①．
点睛：本实验在原来的基础上有所创新，根据所学物理知识和实验装置的特点明确实验原理是解答该实验的关键．
9． 在小车的质量保持不变时，小车的加速度与合外力成正比．
【解析】（1）在坐标纸上描点，各点呈线性分布，连线时使尽可能多的点在直线上或分居在直线的两侧．
（2）由(1)知图线为过原点的直线，故在小车的质量保持不变时，小车的加速度与合外力成正比．
10．位移 时间 m'+m 滑块上 0.23（0.21～0.25）
【详解】
（1）滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动，根据s=at2，得
所以需要测量的是位移s和时间t；
（2）对整体进行研究，根据牛顿第二定律得
若要求a是m的一次函数必须使为定值，即m′+m保持不变时，在增大m时等量减小m′，所以实验中应将从托盘中取出的砝码置于滑块上；
（3）将取为k，有
在图象上取两点将坐标代入解得
μ=0.23（在0.21到0.25之间是正确的）
11． 平衡摩擦力时轨道倾角过 变大
【解析】
(1) 如图；
（2）倾角过大；观察图像可以发现，当外力为零 时，加速度a不等于0，说明在平衡摩擦力时轨道倾角过大，使得重力沿斜面向下的分力大于摩擦力．
（3）本实验中，以重物重力mg 作为外力F，其实是整体的合力即a=F/(M+m) ，图像斜率为1/(M+m) 换用力传感器后，拉力F只是小车的合力此时a=F/M ，斜率1/M ，所以斜率变大．
点睛：实验装置虽然有所变动，但是实验原理、实验方法、操作细节等是一样的，故任何实验明确实验原理是解答实验的关键．
12．1.1 3.0 偏小 平衡摩擦时倾角过大 未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角偏小 0.5 0.2
【详解】
试题分析：（1）根据匀变速直线运动中点时刻的速度等于平均速度，所以；
由可得，；
如果实验时电网中交变电流的实际频率偏大，则周期T偏小，计算时按实际周期算是准确的，但是仍按正常周期计算，则所得加速度比真实值偏小．
（2）（Ⅰ）由实验注意事项和题意可知图线①不过原点的原因是：平衡摩擦时倾角过大；
（Ⅱ）由实验注意事项和题意可知图线②不过原点的原因是：未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角偏小；
（Ⅲ）由可知，所以图线的斜率为，所以，m=0.5kg；由图线②可得小车受到的摩擦力，由可得．
考点：验证牛顿第二定律
点评：此类问题计算某一点的瞬时速度用平均速度等于中点时刻的速度，加速度用来计算，图线的斜率为，与坐标轴的交点有不同的物理意义，在F轴上有截距表示未平衡摩擦力或平衡摩擦力时倾角偏小，在a轴上有截距表示平衡摩擦时倾角过大．
13． 不要 远离滑轮 匀速直线运动 M远小于小车的总质量 沙桶中沙的质量 沙桶和沙的总质量 小车和砝码总质量的倒数
【解析】（1）平衡摩擦力时需要小车在斜面上做匀速运动，所以不要悬挂小车；
（2）平衡摩擦力的方法是：在长木板的不带滑轮的一端下面垫一块较薄的小木板，反复移动它，直到小车可以保持匀速直线运动状态．
（3）设小车的质量为m，砝码盘总质量为M，将两者看做一个整体，对整体有，对小车有，联立可得，只有当时， ，即需要M远小于小车的总质量
（4）通过改变沙桶中沙子的质量来改变小车所受外力大小
（5）当研究加速度与质量的关系时，需要控制外力一定，即保持沙桶中沙的质量一定；
（6）根据牛顿第二定律可得，即，F一定，用纵坐标表示加速度a，横坐标表示小车和砝码总质量的倒数。
14． 0.21 0.31 0.50
【解析】试题分析：纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的公式，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
（1）利用纸带测小车速度的原理是“匀变速直线运动中一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度”． ，因结果保留两位有效数字，故， ，因结果保留两位有效数字，故.
（2）描点连线可得小车的v-t图象如图所示，图线的斜率.答案第1页，共2页
答案第1页，共2页