4.2探究加速度与力、质量的关系同步练习（Word版含答案）

4.2探究加速度与力、质量的关系同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）必修第一册
一、选择题（共15题）
1．某同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得偏低，使得倾角偏小，他所得的a -F关系图象可以用图所示的哪一个来表示(　　)
A． B． C． D．
2．北宋文学家欧阳修有句名言：任其事必图其效；欲责其效，必尽其方．这句话的意思是：承担任一工作，必定要考虑工作的成效，想要求得工作的成效，尽可能采用好的方式、方法。学习和研究物理问题更加需要科学思想方法的指引，对下面列举的物理研究过程采用的思想方法认识错误的是（　　）
A．瞬时速度概念的建立体现了等效替代的方法
B．质点概念的引入运用了理想化模型的方法
C．探究加速度与力、质量的关系的实验，采用了控制变量的方法
D．伽利略对自由落体运动进行系统研究．运用了实验和逻辑推理（包括数学演算）相结合的方法
3．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
4．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
5．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微元法
B．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
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
6．下列关于物理学研究方法的叙述中正确的是
A．在探究力的合成规律过程中主要运用了等效法
B．在验证牛顿第二定律实验时平衡摩擦力本质上是运用了理想模型法
C．当△t→0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
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，这里主要运用了极限思维法
7．关于“探究加速度与力、质量的关系”实验，下列说法中正确的是
A．本实验采用的方法是控制变量法
B．探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小
C．探究加速度与力的关系时，作a–F图象应该用线段依次将各点连接起来
D．探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a–M图象
8．某同学做探究加速度与力、质量的关系的实验中由于忘记平衡摩擦力，所得的a-F图像为图中的（　　）
A． B．
C． D．
9．小明用如图所示实验装置做“探究加速度和力的关系”实验时，重物和小车的质量分别用m和M表示．为把重物的重力当做小车受到的牵引力，应
A．将长木板的B端适当垫高，m比M小很多
B．将长木板的B端适当垫高，M比m小很多
C．将长木板的A端适当垫高，m比M小很多
D．将长木板的A端适当垫高，M比m小很多
10．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，实验装置如图，若小车及车内钩码总质量用M表示，盘内钩码总质量用m表示，要减小误差则M和m的关系是（　　）
A． B． C． D．没有要求
11．下列说法中不正确的是（ ）
A．根据速度定义式，当极小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限的思想方法
B．英国科学家牛顿在研究运动和力的关系时，提出了著名的斜面实验．该实验运用了理想实验的方法
C．在探究加速度、力、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，该实验运用了控制变量法
D．伽利略对自由落体运动的研究，采用了实验和逻辑推理相结合的研究方法
12．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
13．小明同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。释放小车时，实验装置如图甲所示，小芳指出了该装置的错误。小明多余的甚至错误的操作如下：
①电磁打点计时器接在直流电源上了
②小车质量没有远大于槽码质量
③小车离打点计时器过远
④没有平衡摩擦力
小芳的说法正确的是（　　）
A．①③ B．①②③ C．①③④ D．①②④
14．下面四幅图分别描述了研究自由落体运动、观察微小形变、探究平行四边形定则、探究牛顿第二定律的实验，其中用到控制变量法的是（　　）
A． B．
C． D．
15．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，用该装置研究小车加速度与质量的关系时，下列说法正确的是（ ）
A．先释放小车，再接通电源
B．牵引小车的细绳应与长木板保持平行
C．平衡摩擦力时要将重物和小车保持连接
D．每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力
二、填空题（共4题）
16．用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是其俯视图。两个相同的小车放在光滑水平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过定滑轮个挂一个相同的小盘，盘中可放砝码。两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹了，两小车同时停止。实验中可以通过在车中放砝码改变小车的质量。
(1)探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量_____（选填“相同”或“不相同”）的砝码；
(2)为使小车所受的拉力近似等于小盘和砝码的总重力，应使小盘和砝码的总质量_____（选填“远大于”或“远小于”）小车的质量；
(3)实验中，两小车的加速度之比______（选填“大于”、“等于”或“小于”）小车通过的位移之比。
17．（1）某同学用自己发明的新式游标卡尺测量小钢球的直径，新式卡尺将主尺上39mm在游标卡尺上均为成20等份．如图所示，则小钢球的直径为d=________cm．
（2）某实验小组利用拉力传感器和打点计时器“探究加速度与力的关系”．他们将拉力传感器固定在小车上记录小车静止时受到拉力的大小，按照下图进行实验，t=0时，小车处于如图所示的位置．
①该同学按图完成实验，请指出至少一处错误：_______________．
②若打点计时器使用的交流电频率为50Hz，计数点A、B、C、D、E每两个计数点间还有4个点未画出，则小车的加速度大小为__________．（结果保留两位有效数字）
18．（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）．
19．在用图所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系。
（1）除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有_______（选填选项前的字母）；
A．220V、50Hz的交流电源　　B．直流电源　　C．刻度尺　　D．秒表
（2）为了使细线对小车的拉力近似的等于小车所受的合外力，以下操作正确的是_______；
A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行
B．在平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上
C．在平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上
（3）得到了如图所示的一条纸带，小车加速度的大小a=_______m/s2（保留两位有效数字）；
（4）在本实验中认为细线的拉力F等于砝码和砝码盘的总重力，已知两位同学利用实验数据做出的a一F图像如图中的1、2所示；
①出现图线1的原因是_______；
②出现图线2的原因是_______
三、综合题（共4题）
20．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．
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．关于“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验，试设计一个不需测量加速度a具体数值的实验方案。
23．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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
2．A
3．C
4．B
5．B
6．A
7．A
8．D
9．A
10．A
11．B
12．D
13．A
14．D
15．B
16． 相同 远小于 等于
17． 1.035c 打点计时器的电源接了直流电；小车释放时离打点计时器太远；实验前未平衡摩擦阻力
18． 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
19． AC AB 3.2 平衡摩擦力时木板倾角太大 不再满足砝码、砝码盘质量远小于小车的质量
20．（1） ；（2） ；（3）
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．
根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式可知，在t相等时有
故可让两个小车同时做初速度为零的匀加速直线运动，通过其位移比即可知其加速度之比，将对加速度的测量转化为对位移x的测量。
23．(1)角度θ无须改变；(2)1：2
答案第1页，共2页