5.2科学探究：加速度与力、质量的关系基础巩固（word版含答案）

5.2科学探究：加速度与力、质量的关系基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．如图是某同学在探究加速度与力的关系时根据测量数据作出的a-F图线，图线不过坐标原点的原因是（　　）
A．未完全平衡摩擦力 B．平衡摩擦力过度
C．小车质量过重 D．小车质量远大于沙和沙桶的质量
2．在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，采用的研究方法是（　　）
A．理想实验法 B．替代法 C．控制变量法 D．类比法
3．如图甲为用DIS（拉力传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系的实验装置，图乙为根据测得的多组数据画出的关系图线。对于该实验下列说法正确的是（　　）
A．小车受到的拉力等于钩码的重力
B．钩码的质量必须远小于小车的质量
C．该实验必须保持钩码的质量不变
D．乙图中直线未过原点的原因是补偿阻力时轨道右端垫得过高
4．2020年9月6日，未来科学大奖新闻发布会公布：中国科学院院士卢柯获物质科学奖。在物理学的探索和发现过程中，物理过程和研究方法比物理知识本身更加重要。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是（　　）
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是微元法
B．牛顿第一定律是在伽利略的理想斜面实验的基础上通过逻辑推理得出的规律
C．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，这里运用了假设法
D．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，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法
5．某小组利用如图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，下列说法正确的是
A．调整定滑轮的高度，使细线与长木板平行
B．不需要平衡摩擦力
C．先释放小车，再启动打点计时器
D．小车的质量应远小于小盘和砝码的总质量
6．下列物理学习或研究中用到极限思想的是（ ）
A．“质点”的概念 B．合力与分力的关系
C．“瞬时速度”的概念 D．研究加速度与合力、质量的关系
7．关于测量误差、有效数字问题，下列说法中正确的是（ ）
A．若仔细地多测量几次，就能避免误差
B．系统误差的特点是测量值比真实值总是偏大或总是偏小
C．3.20cm、0.032cm、3.20×102cm的有效数字位数相同
D．要减小系统误差就得多次测量取平均值
8．人类在探索自然规律过程中总结了许多科学方法,如控制变量法．比值定义法．极限法．理想模型法等.在下列研究中,可以用极限法的是(　　)
A．利用质点来替代实际物体
B．研究瞬时速度
C．研究胡克定律
D．探究加速度与力、质量的关系
9．如图（a）为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。某实验小组改变所挂钩码的数量，多次重复测量，绘出如图（b）所示的图像。引起误差的主要原因是（　　）
A．小车与轨道之间存在摩擦 B．先点击“记录数据”，后释放小车
C．所挂钩码的总质量太大 D．所用小车的质量太大
10．下列说法正确的是（ ）
①子弹击中目标时的速度属于瞬时速度。
②滑动摩擦力可以是阻力，静摩擦力可以是动力。
③合力可能大于每一个分力，也可能小于每一个分力，还可能大于一个分力而小于另一个分力。
④牛顿第一定律、牛顿第二定律均能用实验验证。
⑤物体在外力作用下做匀加速直线运动，当合外力逐渐减小时，物体的速度逐渐减小。
A．①②③ B．①②④
C．①③④ D．③④⑤
11．物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法如：理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是
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是微元法
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，这里运用了假设法
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，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法
D．根据速度定义式，当Δt→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
12．在探究“加速度与物体受力的关系”实验中,我们首先保持砝码质量不变研究小车质量和加速度的关系,再保持小车质量不变研究砝码和加速度的关系最终得到 F = ma ,从科学研究的方法来说,这属于( )
A．等效替代 B．控制变量
C．科学假说 D．数学归纳
13．下列说法正确的是
A．古希腊杰出思想家亚里士多德在对待“力与运动的关系”问题上，认为“维持物体运动不需要力”
B．1638年意大利物理学家伽利略论证重物体不会比轻物体下落得快
C．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的
D．在“探究牛顿第二定律”的实验时，所采用到的主要研究方法是转换法
14．学习物理除了知识的学习外，还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法，如图所示的是我们学习过的几个实验，其中研究物理问题的思想与方法相同的是（ ）
A．①② B．②③ C．②④ D．①④
15．物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法如：理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假说法和建立物理模型法等。以下关于物理学研究方法的叙述中正确的是（　　）
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是微元法
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，这里运用了控制变量法
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，再把各小段位移相加，这里运用了理想模型法
D．根据速度定义式，当时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义运用了理想实验法
二、填空题（共3题）
16．科学研究中，把测量值与真实值之差称为绝对误差，绝对误差与真实值的比值称为相对误差。相对误差通常表示成百分比形式。测量的相对误差不仅与所用测量工具有关，也与被测量的物理量大小有关。当用同一种工具测量时，被测量的数值越大，测量结果的相对误差就越小。若要求测量的相对误差不超过5%，则用该尺测量的长度小于___________m时就不再符合要求。
17．（1）某位同学在做验证牛顿第二定律实验时，实验前必须进行的操作步骤是_________________．
（2）正确操作后通过测量，作出a—F图线，如图中的实线所示．试分析：图线上部弯曲的原因是________；
（3）打点计时器使用的交流电频率f =50Hz，如图是某同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出，写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a=_________（用英文字母表示）；根据纸带所提供的数据，算得小车的加速度大小为a=_______m/s2（结果保留两位有效数字）．
18．探究加速度与力、质量的关系实验中结论加速度正比于______，加速度反比于______。
三、综合题（共4题）
19．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，把两个实验的数据都记录在表1中。数据是按加速度的大小排列的，两个实验的数据混在一起，而且有两个加速度数据模糊不清（表1中空格）。请你把这些数据分拆填入表2和表3中，如果模糊的加速度数据是正确的，其数值应该是多少？请填在表1中。
表1 实验记录
F/N m/kg a/（m·s ）
0.29 0.86 0.34
0.14 0.36 0.39
0.29 0.61 0.48
0.19 0.36 0.53
0.24 0.36
0.29 0.41 0.71
0.29 0.36 0.81
0.29 0.31
0.34 0.36 0.94
表2探究加速度与力的关系（条件： ）
表3探究加速度与质量的关系（条件： ）
20．如图1所示，一小车放于平直木板上（木板一端固定一个定滑轮），木板被垫高一定角度θ，该角度下，小车恰能做匀速直线运动（假设小车所受摩擦力与小车对木板的正压力成正比，比例系数为μ），小车总质量为M。
(1)请推导θ与μ应满足的定量关系；并分析说明若增大小车质量，仍使小车做匀速直线运动，角度θ是否需要重新调整；
(2)如图2所示，将小车上栓一根质量不计，且不可伸长的细绳，细绳通过滑轮（滑轮与细绳之间摩擦不计）下挂一个砝码盘（内放砝码），在木板上某位置静止释放小车后，小车做匀加速直线运动。已知砝码盘及砝码的总质量为m，求：当m=M，小车所受细绳拉力与砝码盘及砝码总重力的比值。
21．实验中用抬高平板一端的方法来平衡摩擦力。当小车质量改变时，是否需要重新调整平板的倾斜程度？为什么？
22．某实验小组采用如图所示的装置验证牛顿第二定律,打点计时器工作频率为50Hz.验证实验的部分步骤如下:
a.将木板的左端垫起,以平衡小车的摩擦力;
b.在小车中放入砝码,纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;
c.将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点,断开电源;
d.改变钩码或小车中砝码的质量,更换纸带,重复b、c的操作．设某次实验钩码质量为m、砝码和小车总质量为M,重力加速度为g．根据试验数据应用牛顿第二定律求
(1)小车的加速度a;
(2)细线对小车的拉力F
(3)若使细线对小车的拉力F近似等于钩码的重力,推导M,m所满足的条件．
参考答案
1．A
2．C
3．D
4．B
5．A
6．C
7．B
8．B
9．A
10．A
11．D
12．B
13．B
14．D
15．B
16．0.200
17．平衡摩擦力； 没有满足小车质量M远大于砂和砂桶的质量m 0.60
18．合外力 物体质量
19．
由牛顿第二定律可知加速度
故表格1中第一个空格应填
表格1中第二个空格应填
在探究加速度与力的关系时，应保证质量不变，由表格1可知，m=0.36kg，故表2中所填数据如下
表2探究加速度与力的关系（条件：0.36kg）
0.14 0.19 0.24 0.29 0.34
0.39 0.53 0.67 0.81 0.94
在探究加速度与质量的关系时，应保证力不变，由表1可知，F=0.29N，故表3中所填数据如下
表3探究加速度与质量的关系（条件：0.29N）
0.86 0.61 0.41 0.36 0.31
0.34 0.48 0.71 0.81 0.94
20．(1)角度θ无须改变；(2)1：2
21．不需要，
抬高一端后，设平板的倾斜角为，若此时小车处于平衡状态，则
即使小车质量发生改变，方程两边小车质量消去，仍处于平衡状态，因此不需要重新调整平板的倾斜程度。
22．（1） ；（2） ；（3）