4.2加速度与力、质量之间的关系基础巩固（Word版含答案）

4.2加速度与力、质量之间的关系基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．若已知两个物体间的某种力F与两物体间距离r的平方成反比，即F＝ （k是与r无关的常数），现设计实验验证该关系，实验后利用得到的数据作图，利用图象研究F与r的关系，下列四种坐标系应选用的最佳坐标系是（　　）
A． B．
C． D．
2．下列物理学习或研究中用到的方法与“曹冲称象”的方法相同的是（ ）
A．“质点”的概念
B．“瞬时速度”的概念
C．合力与分力的关系
D．研究加速度与合力、质量的关系
3．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，下列做法和理由正确的是(　　)
A．实验中所用电源为低压直流电源
B．实验中纸带和细绳应与长木板严格平行，使力作用在物体运动方向的直线上
C．实验时，先放开小车，后接通电源
D．“重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响
4．科学家们在物理学的发展过程中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
B．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
C．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．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
5．下列关于物理学思想方法的叙述错误的是
A．当物体的运动时间t趋于0时，t时间内的平均速度可看成瞬时速度运用了等效替代思想
B．在伽利略之前的学者们总是通过思辨性的论战决定谁是谁非，是他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法
C．力学中将物体看成质点运用了理想化模型法
D．探究加速度与力和质量关系的实验运用了控制变量法
6．在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。这样做的目的是（　　）
A．测量小车运动的加速度
B．平衡摩擦力
C．测量小车运动的速度
D．测量木板倾斜的角度
7．图（a）为“利用DIS研究小车加速度与力的关系”的实验装置，阻力忽略不计，得到a-F的关系如图（b）所示。则实验过程中需满足的条件为（　　）
A．小车质量较大且不变 B．小车质量较小且不变
C．钩码质量较大且不变 D．钩码质量较小且不变
8．研究外力一定时加速度与质量成反比例的结论时，下列说法中正确的是（ ）
A．平衡摩擦力时，应将装砂的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车质量时，要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．应使小车和砝码的总质量远大于悬挂的砂和小桶的总质量
9．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。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假设法。
B．根据速度定义式v＝，当Δt→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了放大法。
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，这里运用了控制变量法。
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。
10．在物理学的重大发现中，科学家们总结出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、科学假设法和建立物理模型法等．以下关于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运用了假设法
B．根据速度的定义式，当趋近于零时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了微元法
C．在实验探究加速度与力、质量的关系时，运用了控制变量法
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，然后将各小段位移相加，运用了极限思想法
11．如图是控制变量法“探究滑动摩擦力的相关因素”实验，下列研究也用到同样方法的是（　　）
A．建立“质点”的概念
B．将“重心”视为重力的作用点
C．建立“瞬时速度”的概念
D．探究加速度与力、质量的关系
12．某同学采用如图1所示的装置探究物体的加速度与所受合力的关系。用砂桶和砂的重力充当小车所受合力F；通过分析打点计时器打出的纸带，测量加速度。分别以合力F和加速度a作为横轴和纵轴，建立坐标系。根据实验中得到的数据描出如图2所示的点迹，结果跟教材中的结论不完全一致。该同学列举产生这种结果的可能原因如下：
(1)在平衡摩擦力时将木板右端垫得过高；
(2)没有平衡摩擦力或者在平衡摩擦力时将木板右端垫得过低；
(3)砂桶和砂的质量过大，不满足砂桶和砂的质量远小于小车质量的实验条件；
(4)测量小车的质量或者加速度时的偶然误差过大。
通过进一步分析，你认为比较合理的原因可能是（　　）
A．(1)和(4) B．(2)和(3) C．(1)和(3) D．(2)和(4)
13．在力学实验中经常使用如图所示装置，已知打点计时器所用交流电的频率为f， 小车的质量为M， 钩码的质量为m， 在利用该装置进行的实验中，下列说法正确的是（）
A．在“研究匀变速运动”的实验中，首先要平衡摩擦力
B．“探究功与速度变化的关系”的实验要满足M远大于m
C．“探究物体的加速度与力的关系”实验中，平衡摩擦力后，小车在运动中受到的合外力就等于钩码的重力mg
D．在实验中先让小车运动再闭合打点计时器
14．小明同学想利用图示装置验证“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论。她先将6个相同的钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车在木板上恰能匀速下滑。现从小车中依次取n=1，2，3，4，5，6个钩码挂在细线右端，其余钩码仍留在小车内，并正确完成了后续的实验操作。设小车运动的加速度大小为a，不计滑轮轮轴的摩擦。下列说法正确的是（　　）
A．该实验中细线对小车的拉力等于所悬挂钩码的总重力
B．利用该方案无法验证“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论
C．该同学根据实验数据描绘的加速度a随n的变化图像应当是一条过原点的直线
D．若实验中保持木板水平，则该同学描绘的加速度a随n变化的图像不是直线
15．某同学在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车所受拉力F的大小不变，改变小车的质量m，得到了不同m时的加速度大小a，并绘出了a﹣的图像，如图所示。图像的斜率表示（　　）
A．a B．F C．m D．
二、填空题（共4题）
16．在探究物理有关问题时，会采用一些研究方法。在研究力的合成时，采用了_________研究方法；在研究加速度与力和质量的关系时，采用了_________研究方法。
17．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______。
18．分析加速度a与质量m的定量关系；根据记录的数据，以a为纵坐标，以为横坐标，根据测量数据描点，然后作出a－图像，如图所示。若a－图像是一条过原点的直线，说明a与成______，即a与m成______。
19．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。
(1)如上右图所示为实验室常用的装置，该装置用的电源是___________
A．交流220V B．直流220V
C．交流8V D．直流8V
(2)关于此实验，下列说法正确的是___________
A．槽码牵引小车运动时，一定要让细线与水平桌面保持平行
B．槽码的质量要比小车的质量小很多
C．补偿阻力时小车的牵引细线上需要挂上槽码
D．在探究小车加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-m图象
(3)如图是某次实验得到的纸带，两计数点间还有四个点未画出，部分实验数据如图所示，小车加速度大小a=___________m/s2。（答案保留2位有效数字）
三、综合题（共4题）
20．质量相同的甲、乙两个物体，当它们受力的大小和方向都相同时，它们的运动状态是否相同？为什么？
21．试判断下列说法是否正确，并简述理由。
（1）物体的加速度越大，其速度越大。
（2）物体受到的合外力越大，其速度越大。
（3）物体受到的合外力越大，其加速度越大。
（4）物体在合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。
22．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。
23．一物体在3N的外力作用下，产生的加速度为2，它在9N的外力作用下，产生的加速度是多大？
参考答案
1．D
2．C
3．B
4．C
5．A
6．B
7．A
8．D
9．C
10．C
11．D
12．C
13．B
14．C
15．B
16．等效替代 控制变量
17．合外力 物体质量
18．正比 反比
19．A B 0.61~0.63
20．不一定相同。因为甲、乙两个物体质量相同，受力的大小和方向都相同，只能说明甲、乙两物体的加速度相同，不能说明它们的速度是否相同。而运动状态相同是指两物体速度相同，故两者运动状态不一定相同。例如竖直上抛的小球和同一小球做自由落体运动，忽略空气阻力，它们都只受重力作用，加速度相同，但运动状态不同，前者竖直向上做匀减速运动，后者竖直向下做匀加速运动。
21．(1)错误。物体的加速度大小与速度大小无必然关系。
(2)错误。当物体的质量一定时，物体受到的合外力越大，加速度越大，但速度不一定越大。
(3)正确。当物体的质量一定时，加速度与合外力成正比，物体受到的合外力越大，其加速度越大。
(4)错误。物体的速度增加还是减小，取决于加速度(合外力)的方向与初速度方向的关系，若加速度与初速度方向相同，物体做加速运动；若加速度与初速度方向相反，物体做减速运动。因为物体在合外力作用下做匀加速直线运动，故加速度与初速度同向，虽然合外力逐渐减小，但速度仍在增大。
22．(1)角度θ无须改变；(2)1：2
23．