第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系同步检测（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系同步检测（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 410.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-17 15:08:09 | ||
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文档简介
2019人教版选择性必修第一册第四章第2节实验：探究加速度与力、质量的关系同步检测
一、多选题
1．“物理”二字最早出现在我国的晋朝，泛指事物之理，源于《庄子 天下》中的“判天地之美，析万物之理”关于物理思想与方法，下列叙述正确的是（ ）
A．重心、合力的概念都体现了等效思想
B．用质点来代替物体的方法运用了假设法
C．伽利略理想斜面实验运用了在可靠的实验事实基础上进行合理外推的方法
D．在实验探究加速度与力、质量的关系时，运用了控制变量法
2．如图是某些同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．形成图甲的原因是补偿阻力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是补偿阻力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是所挂槽码质量远小于小车质量
D．形成图丁的原因是所挂槽码质量与小车质量相当
二、单选题
3．利用图示装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器应固定在靠近定滑轮的位置
B．需要用天平测出小车的质量
C．平衡摩擦力时，应将砝码盘用细绳系在小车上
D．小车加速运动时，细绳对小车的拉力等于砝码和砝码盘的总重力
4．如图所示为探究小车加速度与所受合力关系的实验示意图局部．该实验中，两小车各自受到向左的恒定拉力，通过控制铁夹子同时释放让两小车同时由静止开始运动，然后通过铁夹子同时夹住小车后面的细线使小车同时突然停止运动从而使小车近 似做了一段匀加速直线运动，进而比较两小车的加速度．关于此实验中两小车加速度的判断，下列说法正确的是（ ）
A．两小车的加速度之比等于位移之比
B．两小车的加速度之比等于位移的反比
C．两小车的加速度之比等于位移平方之比
D．两小车的加速度之比等于位移平方的反比
三、实验题
5．如图所示是利用光电门探究“滑块加速度与外力关系”的实验装置．滑块上的挡光板的宽度为d，滑块出发点到光电门位置的距离为l．使滑块从起点由静止开始运动．光电计时器记录下滑块上挡光板通过光电门的时间为△t．
（1）滑块小车通过光电门时的瞬时速度v=____．
（2）滑块小车的加速度a=____．
（3）换用不同钩码拉，测出多组不同拉力F对应的△t，用图象法处理获得的数据，若以拉力F为纵坐标，则应以____为横坐标，才能得出加速度与合外力的正比关系．
6．(1)甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图（甲）、（乙）、（丙）所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律，已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m
试回答下列问题：
①甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是_______。
A．甲、乙、丙
B．甲、乙
C．甲、丙
②实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是_______。
③实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a-F图线如图（丁）中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是_______。
(2)小明同学采用（乙）图实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验时，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图像是图线如图（丁）中的一条直线，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_______。
7．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一位小朋友设计了如图所示的实验装置。其中m1为带滑轮的小车的质量，m2为砂和砂桶的质量滑轮光滑且质量不计。力的传感器m3固定在墙上，位移传感器m4固定在长木板上，实验时它们的信息随时能送达计算机记录处理。
(1)实验时，一定要进行的操作或保证的条件是__________________。
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．改变砂和砂桶的质量，多做几次实验
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
E.为减小误差，实验中一定要保证两个传感器的质量m3、 m4很小
(2)以力传感器示数F为横坐标，以加速度传感器示数a为纵坐标，计算机画出的a图像是一条直线，由图像得到的斜率为k，已知当地重力加速度为g，则小车的质量为_________，这个图像的纵坐标的极限an=________。
8．某同学用如图a的装置测重力加速度，实验器材：有机玻璃条（白色为透明部分，黑色是宽度为1cm的不透明遮光片），铁架台，光电门，刻度尺。
(1)主要实验过程如下：
①将光电门安装在铁架台上，下面放缓冲物
②用刻度尺测量两个遮光片之间距离，刻度尺示数如图b，读出L=15.40cm
③手提玻璃条上端是它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透明部分通过
④让玻璃条自由下落，测得两次遮光时间分别为t1=10.003ms，t2=5.000ms
⑤根据遮光时间可以得到两次遮光时玻璃条的速度分别为v1=______m/s，v2=______m/s
⑥根据上述数据可以计算出重力加速度g=______m/s2（结果保留三位有效数字）。
(2)为了减小重力加速度的测量误差，可采用什么方法？______（提出1条即可）
9．在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m之间的定量关系”的实验中，甲、乙两个实验小组分别采用不同的实验器材进行实验：
(1)实验小组甲采用图甲的实验装置探究加速度a与质量m之间的定量关系，图中A为小车（质量为m1），B为电火花计时器，C为重物（质量为m2），D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中把重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则
①质量m1、m2应满足的关系是：m1__________m2；（选填“远大于”或“远小于”）
②__________平衡摩擦力。（选填“需要或“不需要”）
(2)实验小组乙探究加速度a与物体所受合力F之间的定量关系，他们在图甲的小车上固定了能将数据进行无线传输的拉力传感器，并将传感器的数据传输给计算机，可在计算机上直接读出绳对小车拉力F的大小，其它器材相同，则
①此实验装置_____（选填“需要”或“不需要”）满足小组甲的条件①；
②通过实验数据画出a-F图象如图乙所示，图线不过坐标原点的主要原因可能是___( )___
A．小车的质量m1较小
B．重物的质量m2较大
C．平衡摩擦力时木板的倾角偏大
D．平衡摩擦力时木板的倾角偏小
(3)图丙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。（结果保留两位有效数字）
10．某实验小组用如图甲所示的装置探究“物体的加速度与力的关系”，该装暨由固定在同一高度的两个定滑轮、跨过定滑轮不可伸长的轻绳和两小桶A、B组成。左侧小桶A上端有一挡板，挡板上端固定一光电门，光电门与毫秒计时器相连，轻绳上固定有遮光宽度为d的遮光板，恰好在光电门上端。实验前将左侧小桶A内装入多个质量为的小砝码，小桶A及砝码的总质量与右侧小桶B的质量均为M，重力加速度为g。
(1)实验时，将小桶A中的一个砝码移到小桶B中，竖直向下拉动小桶A离开挡板，记录遮光板到光电门距离h，并且满足d<(2)研究过程中保持遮光板到光电门的距离h不变，多次重复上面操作，记录多组移动的砝码个数n和与之对应的时间t，做出n—的函数图象，如图乙所示。图象为过原点的直线，说明系统质量保持不变时“物体的加速度与合力”成正比。则该图线的斜率为_________（用M、、h、g表示）。
11．如图所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，C为弹簧秤，实验时改变钩码的质量，读出弹簧秤的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。
（1）实验中________（填“一定要”或“不必要”）保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中_________（填“一定要”或“不必要”）用天平测出所挂钩码的质量；
（2）某同学实验时，未挂细绳和钩码接通气源，推一下滑块使其从轨道右端向左运动，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，该同学疏忽大意，未采取措施调节导轨，继续进行其他实验步骤（其他实验步骤没有失误），则该同学作出的滑块（含遮光条）加速度a与弹簧秤拉力F的图像可能是___________（填图像下方的字母）。
（3）若该同学作出的图像中图线的斜率为k，则滑块（含遮光条）的质量为___________。
12．(1)如图甲所示为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。
①在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于砝码和砝码盘的总重量，通常采用如下两个措施：
A．平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；
B．在调整砝码多少的过程中，要保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车和砝码的总质量M。
以上哪一个措施中有何重大错误？（说明错误点）_________。
②如图是上述实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，结合图乙给出的数据（单位：cm），求出小车运动加速度的大小为______m/s2（结果均保留两位有效数字）。
(2)某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的关系图像。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。
①图线________（填“甲”或“乙”）是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。
②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=_________。
13．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置：
在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度．
14．实验小组的同学们在做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验时，采用如图1所示的实验装置，调节滑轮的高度，使细绳与长木板保持平行，让重物（砝码和托盘）通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。
(1)为了减小误差，实验前需要做好以下两项准备：
①调整垫片的位置，使小车在不受拉力作用时能拖动纸带在木板上做匀速直线运动。这样做是为了消除摩擦力的影响，使小车所受合外力F大小等于___________。
②挑选合适的重物（砝码和托盘），使小车的质量M远大于重物（砝码和托盘）的质量m。这样做是为了使小车做匀加速运动时，小车所受拉力大小近似等于___________。
(2)正确操作后，甲同学挑选出的一条纸带如图2所示。图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，两个相邻的计数点之间的时间间隔均为0.10 s。现测出AB=2.20 cm，AC=6.40 cm，AD=12.58 cm，AE=20.80 cm，则打C点时小车的速度大小为___________m/s。（结果保留2位有效数字）
(3)甲、乙两同学各自保持小车的质量M不变，改变重物的质量m，进行实验。他们根据各自测得的实验数据画出了如图3所示的加速度与物体所受合力关系的a-F图像。但他们得到了两条不同图线，其原因是他们选取的___________不同。他们可以得到的相同结论是___________。
15．某同学为了探究“加速度与力、质量的关系”，设计了如图所示实验装置。
（1）某同学先平衡摩擦力。他将连接小车的纸带穿过打点计时器的限位孔，不挂小盘的小车靠着计时器放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端垫高，然后__________。经多次调整木板倾角，直到观察到打出来的纸带上的点间隔均匀，就说明已经平衡好小车所受的摩擦力。
（2）平衡好摩擦力后，挂上装有重物的小盘，得到如图所示的纸带，已知打点计时器所使用的交流电频率为50Hz，则小车的加速度为__________（保留两位有效数字）。
（3）某同学用小盘和重物的重力作为小车所受的合力F，所得的F与真实值相比_______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
（4）最后某同学用他的实验数据绘制了一个图像，发现图像没有过原点，形成的原因可能是_________。
A．小车释放时具有一定的初速度
B．绘制啊图像时，只将小盘中重物的重力作为合力F
C．平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．绳子并没有平行于长木板
试卷第页，共页
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参考答案：
1．ACD
【解析】
【详解】
重心、合力和分力都采用了等效替代的思想，A正确；质点及点电荷采用了理想化的物理模型的方法，B错误；伽利略理想斜面实验运用了在可靠的实验事实基础上进行合理外推的方法，C正确；在“探究加速度与力，质量的关系”实验中，运用了控制变量法分别研究：力一定时，加速度与质量的关系；质量一定时，加速度与力的关系，D正确．
2．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．图甲a F图像中，当F=0时，加速度a≠0，说明F=0时，小车受到的合力已不等于零，即补偿阻力时长木板倾角过大，使小车重力沿斜面向下的分力大于阻力，A正确；
B．图乙 时，m趋于无穷大，在有限的力F下有不为0的加速度，说明重力沿斜面向下的分力大于阻力，即补偿阻力时长木板倾角过大，B错误；
CD．图丙、丁中图线弯曲的原因均是不满足所挂槽码质量远小于小车质量，槽码重力不近似等于小车所受合力， C错误D正确。
故选AD。
3．B
【解析】
【分析】
本题考查探究加速度与作用力和质量的关系的操作过程，由于是采用的控制变量法，而改变力是通过改变钩码的重力，而改变小车的质量均是要测质量的。
【详解】
A．若打点计时器固定在滑轮的位置，则滑轮就没有运动的空间，故A错误；
B．当拉力一定时，改变小车的质量，测量加速度，所以小车质量是必测的，故B正确；
C．平衡摩擦力时应将砝码及盘均取下，垫高平板的一端让小车恰能在斜板上做匀速直线运动，故C错误；
D．小车加速，同样砝码也向下做加速运动，属失重，绳子拉力小于砝码的重力，故D错误。
故选B。
4．A
【解析】
【详解】
两个小车运动的时间相等，由位移公式知： ，所以位移和加速度应该成正比的关系；故A正确；
故选A。
5．
【解析】
【分析】
利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求出滑块通过光电门时的瞬时速度；根据运动学公式v2=2al，从而即可求得重力加速度的大小；由牛顿第二定律，结合加速度表达式，及数学知识，即可求解．
【详解】
（1）极短时间内的平均速度表示瞬时速度，
则滑块经过光电门时的速度表达式为：
（2）根据运动学公式得：
（3）由牛顿第二定律，则有：；
若以拉力F为纵坐标，则应以 为横坐标时，才能得出加速度与合力的正比关系；
【点睛】
考查通过平均速度求瞬时速度的方法，掌握运动学公式求加速度的应用，理解牛顿第二定律与运动学公式的应用，注意图象的成正比与线性关系的不同．
6． A 甲 CAB
【解析】
【详解】
(1)①[1]甲、乙、丙实验中的木板与小车都有摩擦力，都需要平衡摩擦力。
故选A。
②[2]乙、丙都有弹簧测力计测量绳的拉力，甲图中没有弹簧测力计，必须用重物的重力替代绳的拉力，为了使绳的拉力近似等于重物的重力，甲图必须满足“M远大于m”；
故选甲
③[3]根据牛顿第二定律，三个小车的加速度分别为
乙的比例系数最大，斜率最大，对应图线A；甲和丙的比例系数相等，斜率相等，但是甲不能直接测量绳的拉力，用重物的重力替代，小车的加速度越大，重物的重力与绳的拉力相差越大，实验误差越大，图线弯曲程度越大，而丙有弹簧测力计直接测量绳的拉力，不产生实验误差，图线不发生弯曲，所以丙对应图线B，甲对应图线C。故甲、乙、丙对应图线C、A、B。
(2)[4]由
得 ，解得
7． BC
【解析】
【详解】
（1）[1]AD．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故AD错误；
B．该题是弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；
C．改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，故C正确；
E．实验与两个传感器的质量m3、 m4无关，故E错误。
故选BC。
（2）[2] 由牛顿第二定律得
a F图象的斜率
则小车的质量
[3]以砂和砂桶为对象，根据牛顿第二定律得
以小车为对象，根据牛顿第二定律得
小车的加速度与砂桶加速度的关系
综上所得
当砂和砂桶的质量m2远大于小车的质量m1时，这个图像的纵坐标的极限
8． 1.00 2.00 9.74 增加两遮光片之间的距离
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]两次遮光时玻璃条的速度分别为
重力加速度为
(2)[4]为了减小重力加速度的测量误差，可以增加两遮光片之间的距离。
9． 远大于 需要 不需要 C 3.2
【解析】
【详解】
(1)[1]要把重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则重物C下降的加速度要较小，所以此时需满足重物的质量远小于小车的质量，即m1远大于m2。
[2]为使小车所受合力等于细绳对小车的拉力，需要调整木板的倾角，使小车重力沿木板的分量与小车所受摩擦力平衡。
(2)[3]拉力传感器可直接读出绳对小车拉力F的大小，不需用重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则不需要满足m1远大于m2。
[4]图线不过坐标原点，图线与纵轴交点的物理意义是当绳的拉力是0时，小车已在加速下滑，说明平衡摩擦力时木板的倾角偏大，故C项正确，ABD三项错误。
故选C。
(3)[5]实验所用电源的频率为50Hz，由图知，相邻两计数点间时间间隔。
据“逐差法”可得，小车的加速度
10．
【解析】
【详解】
(1)[1][2]由运动学规律可得
由运动学规律可得
化简得
(2)若加速度与力成正比则有
解得
由
可得斜率为
11． 不必要 不必要 C
【解析】
【详解】
（1）[1][2]此实验滑块受到的拉力可以用弹簧秤测出，故不需要满足钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量，也不需要用天平测出所挂钩码的质量。
（2）[3]遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，说明滑块做减速运动，导轨的左端偏高，则加外力时，需到达一定的值才能使滑块加速运动，则作出的滑块（含遮光条）加速度a与弹簧秤拉力F的图像可能是C。
（3）[4]根据
则
解得
12． A错误，平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘 4.0 甲 0.5 0.2
【解析】
【详解】
（1）①[1] A中平衡摩擦力时，不应用砝码盘拉动小车做匀速运动，应让小车自身下滑（即无拉力）来平衡摩擦力即可．
② [2] 由图可知，两个相邻的计数点的时间间隔
T=0.04s
木块运动加速度的大小为
（2）①[3] 由甲图象可知，当F=0时，a=2m/s2≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的左端垫得过高．所以图线甲是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的；由乙图象可知，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明图线乙是轨道水平没有平衡摩擦力情况下得到的。
② [4][5] 由牛顿第二定律得
由图乙所示图象可知，图象斜率
质量为
图象的截距
b=μg
动摩擦因数为
13． 小车质量 小车受到的合力
【解析】
【详解】
探究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合力．
点睛：探究加速度与力的关系，应控制小车的质量保持不变；平衡摩擦力后用钩码的重力作为小车受到的合力．
14． 细绳对小车的拉力大小 重物的重力 0.52 小车的质量 当小车质量一定时，小车的加速度与小车所受的合外力成正比
【解析】
【详解】
(1)①[1]若消除摩擦力的影响后，小车所受合外力F等于细绳对小车的拉力大小。
②[2]挑选合适的重物（砝码和托盘），使小车的质量M远大于重物（砝码和托盘）的质量m。这样做是为了使小车做匀加速运动时，小车所受拉力大小近似等于重物的重力大小；因为当小车做匀加速运动时，重物也在做匀加速运动，故对小车由牛顿第二定律列方程得
F=Ma
对重物也由牛顿第二定律列方程得
mg-F=ma
联立可得
F=mg
故当M m时，可以认为
F≈mg
(2)[3]打C点时小车的速度大小
vC===≈0.52 m/s
(3)[4]由图3可知，在拉力相同时，甲对应的加速度大，说明甲选择的小车质量小，同理说明乙选择的小车质量大；故说明他们选取的小车的质量不同。
[5]其结论是：当小车质量一定时，小车的加速度与小车所受的合外力成正比。
15． 接通计时器电源，轻推小车 2.0 偏大 BC
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]打点计时器的正确操作是先接通计时器的电源，再轻推小车。
（2）[2]利用逐差法计算加速度有
（3）[3]根据牛顿第二定律有
解得
则小盘和重物的重力作为小车所受的合力F，所得的F与真实值相比偏大。
（4）[4]由图像可知，没有拉力时，小车也有加速度，做加速运动，所以可能的原因为平衡摩擦力时长木板倾角过大，或者绘制图像时，只将小盘中重物的重力作为合力F，所以BC正确；AD错误；
故选BC。
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一、多选题
1．“物理”二字最早出现在我国的晋朝，泛指事物之理，源于《庄子 天下》中的“判天地之美，析万物之理”关于物理思想与方法，下列叙述正确的是（ ）
A．重心、合力的概念都体现了等效思想
B．用质点来代替物体的方法运用了假设法
C．伽利略理想斜面实验运用了在可靠的实验事实基础上进行合理外推的方法
D．在实验探究加速度与力、质量的关系时，运用了控制变量法
2．如图是某些同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．形成图甲的原因是补偿阻力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是补偿阻力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是所挂槽码质量远小于小车质量
D．形成图丁的原因是所挂槽码质量与小车质量相当
二、单选题
3．利用图示装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法正确的是（ ）
A．打点计时器应固定在靠近定滑轮的位置
B．需要用天平测出小车的质量
C．平衡摩擦力时，应将砝码盘用细绳系在小车上
D．小车加速运动时，细绳对小车的拉力等于砝码和砝码盘的总重力
4．如图所示为探究小车加速度与所受合力关系的实验示意图局部．该实验中，两小车各自受到向左的恒定拉力，通过控制铁夹子同时释放让两小车同时由静止开始运动，然后通过铁夹子同时夹住小车后面的细线使小车同时突然停止运动从而使小车近 似做了一段匀加速直线运动，进而比较两小车的加速度．关于此实验中两小车加速度的判断，下列说法正确的是（ ）
A．两小车的加速度之比等于位移之比
B．两小车的加速度之比等于位移的反比
C．两小车的加速度之比等于位移平方之比
D．两小车的加速度之比等于位移平方的反比
三、实验题
5．如图所示是利用光电门探究“滑块加速度与外力关系”的实验装置．滑块上的挡光板的宽度为d，滑块出发点到光电门位置的距离为l．使滑块从起点由静止开始运动．光电计时器记录下滑块上挡光板通过光电门的时间为△t．
（1）滑块小车通过光电门时的瞬时速度v=____．
（2）滑块小车的加速度a=____．
（3）换用不同钩码拉，测出多组不同拉力F对应的△t，用图象法处理获得的数据，若以拉力F为纵坐标，则应以____为横坐标，才能得出加速度与合外力的正比关系．
6．(1)甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图（甲）、（乙）、（丙）所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律，已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m
试回答下列问题：
①甲、乙、丙实验中，必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是_______。
A．甲、乙、丙
B．甲、乙
C．甲、丙
②实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是_______。
③实验时，甲、乙、丙三组同学的操作均完全正确，他们作出的a-F图线如图（丁）中A、B、C所示，则甲、乙、丙三组实验对应的图线依次是_______。
(2)小明同学采用（乙）图实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验时，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图像是图线如图（丁）中的一条直线，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_______。
7．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一位小朋友设计了如图所示的实验装置。其中m1为带滑轮的小车的质量，m2为砂和砂桶的质量滑轮光滑且质量不计。力的传感器m3固定在墙上，位移传感器m4固定在长木板上，实验时它们的信息随时能送达计算机记录处理。
(1)实验时，一定要进行的操作或保证的条件是__________________。
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．改变砂和砂桶的质量，多做几次实验
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
E.为减小误差，实验中一定要保证两个传感器的质量m3、 m4很小
(2)以力传感器示数F为横坐标，以加速度传感器示数a为纵坐标，计算机画出的a图像是一条直线，由图像得到的斜率为k，已知当地重力加速度为g，则小车的质量为_________，这个图像的纵坐标的极限an=________。
8．某同学用如图a的装置测重力加速度，实验器材：有机玻璃条（白色为透明部分，黑色是宽度为1cm的不透明遮光片），铁架台，光电门，刻度尺。
(1)主要实验过程如下：
①将光电门安装在铁架台上，下面放缓冲物
②用刻度尺测量两个遮光片之间距离，刻度尺示数如图b，读出L=15.40cm
③手提玻璃条上端是它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透明部分通过
④让玻璃条自由下落，测得两次遮光时间分别为t1=10.003ms，t2=5.000ms
⑤根据遮光时间可以得到两次遮光时玻璃条的速度分别为v1=______m/s，v2=______m/s
⑥根据上述数据可以计算出重力加速度g=______m/s2（结果保留三位有效数字）。
(2)为了减小重力加速度的测量误差，可采用什么方法？______（提出1条即可）
9．在“探究加速度a与物体所受合力F及质量m之间的定量关系”的实验中，甲、乙两个实验小组分别采用不同的实验器材进行实验：
(1)实验小组甲采用图甲的实验装置探究加速度a与质量m之间的定量关系，图中A为小车（质量为m1），B为电火花计时器，C为重物（质量为m2），D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中把重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则
①质量m1、m2应满足的关系是：m1__________m2；（选填“远大于”或“远小于”）
②__________平衡摩擦力。（选填“需要或“不需要”）
(2)实验小组乙探究加速度a与物体所受合力F之间的定量关系，他们在图甲的小车上固定了能将数据进行无线传输的拉力传感器，并将传感器的数据传输给计算机，可在计算机上直接读出绳对小车拉力F的大小，其它器材相同，则
①此实验装置_____（选填“需要”或“不需要”）满足小组甲的条件①；
②通过实验数据画出a-F图象如图乙所示，图线不过坐标原点的主要原因可能是___( )___
A．小车的质量m1较小
B．重物的质量m2较大
C．平衡摩擦力时木板的倾角偏大
D．平衡摩擦力时木板的倾角偏小
(3)图丙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。（结果保留两位有效数字）
10．某实验小组用如图甲所示的装置探究“物体的加速度与力的关系”，该装暨由固定在同一高度的两个定滑轮、跨过定滑轮不可伸长的轻绳和两小桶A、B组成。左侧小桶A上端有一挡板，挡板上端固定一光电门，光电门与毫秒计时器相连，轻绳上固定有遮光宽度为d的遮光板，恰好在光电门上端。实验前将左侧小桶A内装入多个质量为的小砝码，小桶A及砝码的总质量与右侧小桶B的质量均为M，重力加速度为g。
(1)实验时，将小桶A中的一个砝码移到小桶B中，竖直向下拉动小桶A离开挡板，记录遮光板到光电门距离h，并且满足d<
11．如图所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验。在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，C为弹簧秤，实验时改变钩码的质量，读出弹簧秤的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。
（1）实验中________（填“一定要”或“不必要”）保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中_________（填“一定要”或“不必要”）用天平测出所挂钩码的质量；
（2）某同学实验时，未挂细绳和钩码接通气源，推一下滑块使其从轨道右端向左运动，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，该同学疏忽大意，未采取措施调节导轨，继续进行其他实验步骤（其他实验步骤没有失误），则该同学作出的滑块（含遮光条）加速度a与弹簧秤拉力F的图像可能是___________（填图像下方的字母）。
（3）若该同学作出的图像中图线的斜率为k，则滑块（含遮光条）的质量为___________。
12．(1)如图甲所示为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。
①在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于砝码和砝码盘的总重量，通常采用如下两个措施：
A．平衡摩擦力：将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；
B．在调整砝码多少的过程中，要保证砝码和砝码盘的总质量远小于小车和砝码的总质量M。
以上哪一个措施中有何重大错误？（说明错误点）_________。
②如图是上述实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，结合图乙给出的数据（单位：cm），求出小车运动加速度的大小为______m/s2（结果均保留两位有效数字）。
(2)某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的关系图像。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。
①图线________（填“甲”或“乙”）是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。
②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=_________。
13．如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置：
在该实验中必须采用控制变量法，应保持________不变，用钩码所受的重力作为________，用DIS测小车的加速度．
14．实验小组的同学们在做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验时，采用如图1所示的实验装置，调节滑轮的高度，使细绳与长木板保持平行，让重物（砝码和托盘）通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。
(1)为了减小误差，实验前需要做好以下两项准备：
①调整垫片的位置，使小车在不受拉力作用时能拖动纸带在木板上做匀速直线运动。这样做是为了消除摩擦力的影响，使小车所受合外力F大小等于___________。
②挑选合适的重物（砝码和托盘），使小车的质量M远大于重物（砝码和托盘）的质量m。这样做是为了使小车做匀加速运动时，小车所受拉力大小近似等于___________。
(2)正确操作后，甲同学挑选出的一条纸带如图2所示。图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，两个相邻的计数点之间的时间间隔均为0.10 s。现测出AB=2.20 cm，AC=6.40 cm，AD=12.58 cm，AE=20.80 cm，则打C点时小车的速度大小为___________m/s。（结果保留2位有效数字）
(3)甲、乙两同学各自保持小车的质量M不变，改变重物的质量m，进行实验。他们根据各自测得的实验数据画出了如图3所示的加速度与物体所受合力关系的a-F图像。但他们得到了两条不同图线，其原因是他们选取的___________不同。他们可以得到的相同结论是___________。
15．某同学为了探究“加速度与力、质量的关系”，设计了如图所示实验装置。
（1）某同学先平衡摩擦力。他将连接小车的纸带穿过打点计时器的限位孔，不挂小盘的小车靠着计时器放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端垫高，然后__________。经多次调整木板倾角，直到观察到打出来的纸带上的点间隔均匀，就说明已经平衡好小车所受的摩擦力。
（2）平衡好摩擦力后，挂上装有重物的小盘，得到如图所示的纸带，已知打点计时器所使用的交流电频率为50Hz，则小车的加速度为__________（保留两位有效数字）。
（3）某同学用小盘和重物的重力作为小车所受的合力F，所得的F与真实值相比_______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
（4）最后某同学用他的实验数据绘制了一个图像，发现图像没有过原点，形成的原因可能是_________。
A．小车释放时具有一定的初速度
B．绘制啊图像时，只将小盘中重物的重力作为合力F
C．平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．绳子并没有平行于长木板
试卷第页，共页
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参考答案：
1．ACD
【解析】
【详解】
重心、合力和分力都采用了等效替代的思想，A正确；质点及点电荷采用了理想化的物理模型的方法，B错误；伽利略理想斜面实验运用了在可靠的实验事实基础上进行合理外推的方法，C正确；在“探究加速度与力，质量的关系”实验中，运用了控制变量法分别研究：力一定时，加速度与质量的关系；质量一定时，加速度与力的关系，D正确．
2．AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．图甲a F图像中，当F=0时，加速度a≠0，说明F=0时，小车受到的合力已不等于零，即补偿阻力时长木板倾角过大，使小车重力沿斜面向下的分力大于阻力，A正确；
B．图乙 时，m趋于无穷大，在有限的力F下有不为0的加速度，说明重力沿斜面向下的分力大于阻力，即补偿阻力时长木板倾角过大，B错误；
CD．图丙、丁中图线弯曲的原因均是不满足所挂槽码质量远小于小车质量，槽码重力不近似等于小车所受合力， C错误D正确。
故选AD。
3．B
【解析】
【分析】
本题考查探究加速度与作用力和质量的关系的操作过程，由于是采用的控制变量法，而改变力是通过改变钩码的重力，而改变小车的质量均是要测质量的。
【详解】
A．若打点计时器固定在滑轮的位置，则滑轮就没有运动的空间，故A错误；
B．当拉力一定时，改变小车的质量，测量加速度，所以小车质量是必测的，故B正确；
C．平衡摩擦力时应将砝码及盘均取下，垫高平板的一端让小车恰能在斜板上做匀速直线运动，故C错误；
D．小车加速，同样砝码也向下做加速运动，属失重，绳子拉力小于砝码的重力，故D错误。
故选B。
4．A
【解析】
【详解】
两个小车运动的时间相等，由位移公式知： ，所以位移和加速度应该成正比的关系；故A正确；
故选A。
5．
【解析】
【分析】
利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，由此可以求出滑块通过光电门时的瞬时速度；根据运动学公式v2=2al，从而即可求得重力加速度的大小；由牛顿第二定律，结合加速度表达式，及数学知识，即可求解．
【详解】
（1）极短时间内的平均速度表示瞬时速度，
则滑块经过光电门时的速度表达式为：
（2）根据运动学公式得：
（3）由牛顿第二定律，则有：；
若以拉力F为纵坐标，则应以 为横坐标时，才能得出加速度与合力的正比关系；
【点睛】
考查通过平均速度求瞬时速度的方法，掌握运动学公式求加速度的应用，理解牛顿第二定律与运动学公式的应用，注意图象的成正比与线性关系的不同．
6． A 甲 CAB
【解析】
【详解】
(1)①[1]甲、乙、丙实验中的木板与小车都有摩擦力，都需要平衡摩擦力。
故选A。
②[2]乙、丙都有弹簧测力计测量绳的拉力，甲图中没有弹簧测力计，必须用重物的重力替代绳的拉力，为了使绳的拉力近似等于重物的重力，甲图必须满足“M远大于m”；
故选甲
③[3]根据牛顿第二定律，三个小车的加速度分别为
乙的比例系数最大，斜率最大，对应图线A；甲和丙的比例系数相等，斜率相等，但是甲不能直接测量绳的拉力，用重物的重力替代，小车的加速度越大，重物的重力与绳的拉力相差越大，实验误差越大，图线弯曲程度越大，而丙有弹簧测力计直接测量绳的拉力，不产生实验误差，图线不发生弯曲，所以丙对应图线B，甲对应图线C。故甲、乙、丙对应图线C、A、B。
(2)[4]由
得 ，解得
7． BC
【解析】
【详解】
（1）[1]AD．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故AD错误；
B．该题是弹簧测力计测出拉力，从而表示小车受到的合外力，将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；
C．改变砂和砂桶质量，即改变拉力的大小，打出几条纸带，研究加速度随F变化关系，故C正确；
E．实验与两个传感器的质量m3、 m4无关，故E错误。
故选BC。
（2）[2] 由牛顿第二定律得
a F图象的斜率
则小车的质量
[3]以砂和砂桶为对象，根据牛顿第二定律得
以小车为对象，根据牛顿第二定律得
小车的加速度与砂桶加速度的关系
综上所得
当砂和砂桶的质量m2远大于小车的质量m1时，这个图像的纵坐标的极限
8． 1.00 2.00 9.74 增加两遮光片之间的距离
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]两次遮光时玻璃条的速度分别为
重力加速度为
(2)[4]为了减小重力加速度的测量误差，可以增加两遮光片之间的距离。
9． 远大于 需要 不需要 C 3.2
【解析】
【详解】
(1)[1]要把重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则重物C下降的加速度要较小，所以此时需满足重物的质量远小于小车的质量，即m1远大于m2。
[2]为使小车所受合力等于细绳对小车的拉力，需要调整木板的倾角，使小车重力沿木板的分量与小车所受摩擦力平衡。
(2)[3]拉力传感器可直接读出绳对小车拉力F的大小，不需用重物C的重量作为细绳对小车的拉力，则不需要满足m1远大于m2。
[4]图线不过坐标原点，图线与纵轴交点的物理意义是当绳的拉力是0时，小车已在加速下滑，说明平衡摩擦力时木板的倾角偏大，故C项正确，ABD三项错误。
故选C。
(3)[5]实验所用电源的频率为50Hz，由图知，相邻两计数点间时间间隔。
据“逐差法”可得，小车的加速度
10．
【解析】
【详解】
(1)[1][2]由运动学规律可得
由运动学规律可得
化简得
(2)若加速度与力成正比则有
解得
由
可得斜率为
11． 不必要 不必要 C
【解析】
【详解】
（1）[1][2]此实验滑块受到的拉力可以用弹簧秤测出，故不需要满足钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量，也不需要用天平测出所挂钩码的质量。
（2）[3]遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，说明滑块做减速运动，导轨的左端偏高，则加外力时，需到达一定的值才能使滑块加速运动，则作出的滑块（含遮光条）加速度a与弹簧秤拉力F的图像可能是C。
（3）[4]根据
则
解得
12． A错误，平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘 4.0 甲 0.5 0.2
【解析】
【详解】
（1）①[1] A中平衡摩擦力时，不应用砝码盘拉动小车做匀速运动，应让小车自身下滑（即无拉力）来平衡摩擦力即可．
② [2] 由图可知，两个相邻的计数点的时间间隔
T=0.04s
木块运动加速度的大小为
（2）①[3] 由甲图象可知，当F=0时，a=2m/s2≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的左端垫得过高．所以图线甲是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的；由乙图象可知，当F≠0时，a=0．也就是说当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明图线乙是轨道水平没有平衡摩擦力情况下得到的。
② [4][5] 由牛顿第二定律得
由图乙所示图象可知，图象斜率
质量为
图象的截距
b=μg
动摩擦因数为
13． 小车质量 小车受到的合力
【解析】
【详解】
探究加速度与力的关系，应保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车所受的合力．
点睛：探究加速度与力的关系，应控制小车的质量保持不变；平衡摩擦力后用钩码的重力作为小车受到的合力．
14． 细绳对小车的拉力大小 重物的重力 0.52 小车的质量 当小车质量一定时，小车的加速度与小车所受的合外力成正比
【解析】
【详解】
(1)①[1]若消除摩擦力的影响后，小车所受合外力F等于细绳对小车的拉力大小。
②[2]挑选合适的重物（砝码和托盘），使小车的质量M远大于重物（砝码和托盘）的质量m。这样做是为了使小车做匀加速运动时，小车所受拉力大小近似等于重物的重力大小；因为当小车做匀加速运动时，重物也在做匀加速运动，故对小车由牛顿第二定律列方程得
F=Ma
对重物也由牛顿第二定律列方程得
mg-F=ma
联立可得
F=mg
故当M m时，可以认为
F≈mg
(2)[3]打C点时小车的速度大小
vC===≈0.52 m/s
(3)[4]由图3可知，在拉力相同时，甲对应的加速度大，说明甲选择的小车质量小，同理说明乙选择的小车质量大；故说明他们选取的小车的质量不同。
[5]其结论是：当小车质量一定时，小车的加速度与小车所受的合外力成正比。
15． 接通计时器电源，轻推小车 2.0 偏大 BC
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]打点计时器的正确操作是先接通计时器的电源，再轻推小车。
（2）[2]利用逐差法计算加速度有
（3）[3]根据牛顿第二定律有
解得
则小盘和重物的重力作为小车所受的合力F，所得的F与真实值相比偏大。
（4）[4]由图像可知，没有拉力时，小车也有加速度，做加速运动，所以可能的原因为平衡摩擦力时长木板倾角过大，或者绘制图像时，只将小盘中重物的重力作为合力F，所以BC正确；AD错误；
故选BC。
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