沪科版（2019）必修第一册 4.2 探究加速度与力、质量的关系 同步练习卷（1）（含答案）

沪科版（2019）必修第一册《4.2 探究加速度与力、质量的关系》2022年同步练习卷（1）
一 、单选题（本大题共15小题，共70分）
1.（4.5分）如图所示为某实验小组“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验装置．下列操作正确的是
A. 长木板一定要水平摆放
B. 在选取计数点时必须从纸带上第一个打点开始选取
C. 使用刻度尺测量长度时，要估读到分度值的下一位
D. 为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远大于小车的质量
2.（4.5分）某同学为了探究两个互成角度的力的合力随变化的关系，按如图甲所示的实验装置进行实验，把点与力的传感器相连接得到合力大小，如图乙所示为在计算机上显示的合力与变化的规律，则下列说法正确的是
A. 越大，合力越大 B. 合力一定大于任何一个分力
C. 这两个分力大小分别为和 D. 根据图乙无法求出两个分力的大小
3.（4.5分）图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图．两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上摩擦力很小，可以略去，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码．两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止．用刻度尺测出两小车通过的位移，则位移之比就等于它们的加速度之比．为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是
A. 使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量
B. 若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响
C. 位移之比等于加速度之比是因为小车的位移与加速度成正比
D. 可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验
4.（4.5分）如图所示，、两条直线是在、两地分别用竖直向上的力拉质量分别为和的两个物体得出的加速度与力之间的关系图线，分析图线可知
①比较两地的重力加速度，有
②比较两物体的质量，有
③比较两地的重力加速度，有
④比较两物体的质量，有
A. ③④ B. ①② C. ①④ D. ②③
5.（4.5分）在科学发展史上，很多科学家做出了杰出的贡献。他们在物理学的研究过程中应用了很多科学的思想方法，下列叙述正确的是
A. 安培首先提出用电场线描绘抽象的电场这种形象化的研究方法
B. 牛顿首次提出“提出假说，数学推理，实验验证，合理外推”的科学推理方法
C. 用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法
D. 场强表达式和加速度表达式都是利用比值法得到的定义式
6.（4.5分）利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列说法中正确的是
A. 小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出
B. 平衡摩擦力时，应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上
C. 改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力
D. 实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车
7.（4.5分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，下列做法正确的是
A. 平衡摩擦力的标准是：在小盘和所挂砝码牵引下，小车能拖着纸带沿长木板匀速运动
B. 每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C. 实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源
D. 小车运动的加速度可用天平测出小盘和所挂砝码的质量和以及小车质量，直接利用公式求出
8.（4.5分）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某组同学采用控制变量的方法来研究在小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系下列措施中不需要或不正确的是
①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力等于细绳对小车的拉力
②平衡摩擦力的方法是在塑料小盘中添加砝码，使小车能匀速滑动
③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
④实验中通过在小盘中增加砝码来改变小车受到的拉力
⑤实验中应先放开小车，然后再接通打点计时器的电源
A. ①③⑤ B. ②③⑤ C. ③④⑤ D. ②④⑤
9.（4.5分）根据速度定义式，当极短时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，由此可知，当极短时，就可以表示物体在时刻的瞬时加速度．上面用到的物理方法分别是
A. 控制变量法 微元法 B. 假设法 等效法
C. 微元法 类比法 D. 极限法 类比法
10.（4.5分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是
A. B.
C. D.
11.（5分）在保持小车质量不变，探究与的关系时，小车质量和小盘及砝码质量分别选取下列四组值。若其他操作都正确，要使所画出的图线较准确，应选用的一组测量值是
A. ，分别为 、 、 、
B. ，分别为 、 、 、
C. ，分别为 、 、 、
D. ，分别为 、 、 、
12.（5分）下列关于物理学思想方法的叙述错误的是
A. 探究加速度与力和质量关系的实验中运用了控制变量法
B. 加速度、磁感应强度的定义都运用了比值法
C. 光滑的水平面，轻质弹簧等运用了理想化模型法
D. 平均速度、合力、有效值等概念的建立运用了等效替代法
13.（5分）下列关于物理学思想方法的叙述错误的是
A. 探究加速度与力和质量关系的实验中运用了控制变量法
B. 加速度速度和功率的定义都运用了比值法
C. 力学中经常将物体看成质点，质点是理想化模型
D. 时的平均速度可看成瞬时速度运用了等效替代法
14.（5分）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置．下列说法中正确的是
A. 垫高长木板一端，调节倾角，直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动，以平衡小车运动中受到的摩擦力
B. 在探究加速度与外力的关系时，应该改变小车的质量
C. 在探究加速度与拉力的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出图象
D. 当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小
15.（5分）以下有关物理学史和所用物理学方法的叙述正确的是
A. 牛顿发现了万有引力定律并测出了引力常量的数值
B. 伽利略借助实验研究和逻辑推理得出了自由落体运动规律
C. 法拉第首先引入电场线和磁感线，并发现了电流的磁效应和电磁感应定律
D. “点电荷”、“总电阻”、“电场强度”概念的提出应用了等效替代的方法
二 、实验题（本大题共3小题，共30分）
16.（10分）某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与合外力的关系”的实验，长木板放在水平桌面上，当地的重力加速度为g。
(1)按图甲组装好实验仪器后直接做实验，某次实验打出的一条纸带如图乙所示，打点计时器所接交流电的频率为50Hz，可得小车加速度的大小为______m/；
(2)多次改变砝码盘中砝码的质量，重复实验，测得多组力传感器的示数F及对应的小车加速度a，作出a－F图像，则下列图像正确的是( )
A
B
C
D
(3)若(2)中可能图像的(横轴或纵轴)截距为b，斜率为k，为了平衡摩擦力，现将长木板右端适当垫高，平衡摩擦力后，长木板与水平面的夹角为θ，则tanθ＝______。
17.（10分）某小组通过测量两辆小车在相同时间内通过的位移来比较它们的加速度，进而探究加速度与力的关系，实验装置如图所示。将轨道分上下双层排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，能使小车同时立即停下来。通过改变槽码盘中的槽码来改变拉力的大小。小车与轨道间摩擦很小，可忽略不计

通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小是否可行？______选填“可行”或“不可行”。
已知两小车质量均为，实验数据如表中所示。
实验次数 小车 拉力 位移
甲
乙
甲
乙
甲
乙
分析表中数据，你能得到的结论是：______。
如果还要利用上述装置进行“探究加速度与质量的关系”实验，实验条件应调整为：______。
18.（10分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验，平衡摩擦力后，小车在槽码的作用下做加速运动，处理纸带可得到小车运动的加速度。保持槽码的质量不变的情况下，增加小车质量，可得到多组对应小车运动的加速度；
除了电火花计时器、小车、槽码、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.、的交流电源
B.电压可调的直流电源
C.刻度尺
D.天平附砝码
E.秒表
实验中得到的一条纸带如图乙所示，纸带上已量出某些点间的距离，相邻两点有个点未画出。已知打点计时器的工作频率为，则打下点时，小车的速度大小为__________，小车的加速度大小为__________。结果均保留两位有效数字
保持小车含车上砝码的质量不变，某同学研究加速度与拉力的关系时，得到图丙所示的图线，则该图线不过原点的原因是_______________。
答案和解析
1.【答案】C;
【解析】解：、在本实验中木板不一定要水平摆放，也可以倾斜放置，保持小车做匀变速运动即可，故错误；
、为了便于测量，从点迹清晰的点开始计时取点，并选取以后连续的点作为计数点，故错误；
、根据刻度尺的测量原理，使用刻度尺测量长度时，要估读到分度值的下一位，故正确；
、为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，故错误。
故选：。
根据实验目的可知长木板可以倾斜放置；根据实验要求，不一定从纸带上的第一个点开始选取计数点；利用刻度尺测量的原理可知，需要估读到分度值的下一位；在实验中，砂和砂桶的质量远小于小车的质量时，才能近似认为砂和砂桶的重力等于小车所受的合力。
在处理“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验时，要注意两个方面：一是平衡摩擦力；二是注意砂和砂桶的质量远小于小车的质量。
2.【答案】C;
【解析】解：根据乙图可知，随着两力角度的变化其合力先减小后增大，合力可以大于分力，也可以小于每个分力的大小，故错误；
设两个分力分别为，，则有，当时，，当时，。
联立解得，，故正确，错误。
故选：。
正确解答本题的关键是：根据甲图可结合平行四边形的知识可以求出合力分力之间的关系，根据乙图可以求出两个分力的大小。
只有通过具体实践，才能真正的理解具体实验操作细节的意义，因此平时同学们应该加强实验实践，而不是空洞的记忆实验。
3.【答案】C;
【解析】解：、盘和盘中砝码的质量远远小于小车的质量，绳对小车拉力大小近似等于盘和盘中砝码的重力。故A错误；
B、粗糙水平板有摩擦力，小车受到的合力不等于绳子的拉力，故B错误；
C、根据初速度为零的匀变速直线运动公式，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比就是加速度之比，所以可以通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系，故C正确；
D、实验的目的是探究加速度和力之间关系，即探究小车的加速度和小车受的合力之间关系，所以在两小车内放置相同质量的砝码进行实验，在两小盘内放置不同质量的砝码改变合力，故D错误。
故选：。
要求在什么情况下才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，需求出绳子的拉力，而要求绳子的拉力，应先以整体为研究对象求出整体的加速度，再以为研究对象求出绳子的拉力，通过比较绳对小车的拉力大小和盘和盘中砝码的重力的大小关系得出只有时才可以认为绳对小车拉力大小等于盘和盘中砝码的重力，根据初速度为零的匀变速直线运动特点可得出答案．
只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握．
4.【答案】D;
【解析】解：物体受拉力和重力，根据牛顿第二定律，有：
解得：①
根据①式可知图象中斜率表示，由图可知的斜率大于的斜率，所以
根据①式，图象的纵轴截距的绝对值表示当地的重力加速度，所以，故正确，错误。
故选：。
根据牛顿第二定律求出与力的关系式，通过图线的斜率和截距比较物体的质量和重力加速度的大小。
解决本题的关键搞清图线的斜率和截距表示的物理意义，结合牛顿第二定律进行求解。
5.【答案】C;
【解析】解：、年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，故错误；
、世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。这就是“提出假说，数学推理，实验验证，合理外推”的来历，故错误；
、用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法，故正确；
、场强表达式是比值法得到的定义式，加速度表达式不是比值法得到的定义式，故错误；
故选：。
法拉第首先提出用电场线和磁感线描绘抽象的电场和磁场这种形象化的研究方法；
伽利略首次提出“提出假说，数学推理，实验验证，合理外推”的科学推理方法；
理想模型是为了便于研究而建立的一种高度抽象的理想客体。实际的物体都是具有多种属性的，例如固体具有一定的形状、体积和内部结构，具有一定的质量等。但是，当我们针对某种目的，从某种角度对某一物体进行研究时，有许多对研究问题没有直接关系的属性和作用却可以忽略不计。当物体的体积和形状对我们研究的问题没有影响时，我们把物体看成质点，这显然是一种理想模型。
比值定义式是为了给一个物理量下定义，而选定的可以表达这个物理量的关系式，其他的物理量成比例地变化，不会影响被定义的量。比如电场强度、电容、电势、电阻的定义式。
此题主要考查点有两个方面：对物理史的了解，平时如果有这方面的阅读，不难作答。对物理思想的深入理解，如比值定义法和理想模型法，这点需要深思熟虑、见多识广才能把握。
6.【答案】D;
【解析】解：、小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出，不能由牛顿第二定律求出，故A错误；
B、在该实验中，我们认为绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故在平衡摩擦力时，细绳的另一端不能悬挂装砝码的砝码盘，故B错误．
C、由于平衡摩擦力之后有，故所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，故C错误．．
D、实验时应先接通电源然后再放开小车，可以提高纸带的利用效率，故D正确；
故选：．
探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：，可以约掉，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．
探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解答该题的关键．
7.【答案】B;
【解析】解：、平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，是小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动．故错误；
、每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力．故正确；
、实验时，应先放开小车，再接通打点计时器电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理．故错误．
、小车运动的加速度是利用打点计时器测量，如果用天平测出以及小车质量，直接用公式求出，这是在直接运用牛顿第二定律计算的，而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系．故错误；
故选：
探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．小车的加速度应根据打点计时器打出的纸带求出；平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：，可以约掉，只需要平衡一次摩擦力．操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车．
探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解答该题的关键．
8.【答案】B;
【解析】
此题主要考查探究加速度与力、质量的关系的使用，熟悉实验注意事项、实验数据处理分析，知道实验原理及注意事项即可正确解题；
探究加速度与力的关系实验时，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西．平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，即：，可以约掉，只需要平衡一次摩擦力，操作过程是先接通打点计时器的电源，再放开小车。小车的加速度应根据打出的纸带求出，释放小车时，小车应靠近打点计时器以使纸带上能打点的长度更大。

平衡摩擦力的主要目的是使小车重力沿板方向的分力与小车受到的摩擦力平衡，所以平衡摩擦力时不要挂小盘，有，质量可以约掉，整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和小盘中砝码的质量，还是改变小车及车中砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力，所以步骤②不正确，步骤③不需要；实验过程中通过改变小盘的砝码个数来改变小车受到的拉力，使用打点计时器时，应先接通打点计时器的电源，再释放小车，步骤⑤不正确，符合题意。
故选。
9.【答案】D;
【解析】解：当时间极短时，某段时间内的平均速度可以代替瞬时速度，某段时间内内的平均加速度表示瞬时加速度，该思想运用了极限法、类比法的思想方法．故D正确，、、C错误．
故选：．
当极短时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该物理方法为极限的思想方法．同理表示物体在时刻的瞬时加速度．
此题主要考查物理模型的使用，要注意明确极限思想法、类比法、控制变量法、微元法等重要的思想方法，在高中物理中经常用到．要理解并能很好地掌握．
10.【答案】B;
【解析】
平衡阻力的方法是：需要挂上纸带，但是不能挂重物，把打点计时器所在的一端垫高。
该题考察基本操作规范，要特别注意平衡阻力一定要连接纸带，因为纸带阻力也要消除掉。
依据平衡阻力的原理依靠重力来平衡，同时阻力包含纸带与打点计时器直接的摩擦，故操作为：需要挂上纸带，但是不能挂重物，把打点计时器所在的一端垫高。故正确，错误。
故选。
11.【答案】B;
【解析】解：实验时要求小车质量要远远大于砂及砂桶的质量，只有中与相差最大，
故选：。
实验时要求小车质量要远远大于砂及砂桶的质量，根据这个要求做出选择即可。
教科书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚。对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由。比如为什么要平衡摩擦力，为什么要让等。
12.【答案】B;
【解析】解：、在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量法，故A正确；
B、加速度不是比值定义法，故B错误；
C、光滑的水平面，轻质弹簧等运用了理想化模型法，实际生活中不存在，故C正确；
D、平均速度、合力、有效值等概念的建立运用了等效替代法，故D正确；
本题选错误的，
故选：。
解答本题应掌握：在探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量法；理解常见的比值定义得出的物理量；质点采用的是理想化的物理模型．
在学习物理知识的同时，我们还学习科学研究的方法，常用的方法有：控制变量法、等效替代法、理想实验法、类比法等等
13.【答案】D;
【解析】
试题分析：探究加速度与力和质量关系的实验中，先控制小车质量不变，改变外力探究外力与加速度的关系，后使外力不变，探究质量与加速度的关系，所以项错误；加速度的定义式，速度的定义式，功率的定义式都是比值定义，所以项错误；质点现实不存在是为了研究问题的方便对物体做了理想化的处理，所以项错误；平均速度，当时间时可以看成瞬时速度，运用了极限思想，所以项正确。
考点：此题主要考查了物理方法的理解
14.【答案】D;
【解析】解：、做该实验需要平衡摩擦力，所以在长木板不带定滑轮的一端下面垫一木块，反复移动木块的位置，让小车做匀速直线运动，托盘和砝码不能挂在小车上，故A错误；
B、在探究加速度与外力的关系时，应该保持小车的质量不变，故B错误；
C、在探究加速度与拉力的关系时，为了直观地判断两者间的关系，应作出图象，故C错误；
D、当托盘和砝码的总质量远小于小车的质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小，故D正确；
故选：。
探究加速度与力、质量的关系实验中，需要应用控制变量法；
常用图象法处理实验数据，图象为直线时最直观，最简单；
只有当托盘和砝码的质量远小于小车质量时，才可以近似认为细线对小车的拉力等于托盘与砝码的重力．
解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题．
15.【答案】B;
【解析】解：、牛顿发现了万有引力定律，卡文迪许用扭秤实验测出了万有引力常量，故错误；
、根据物理学史可知，伽利略借助斜面实验研究和逻辑推理得出了自由落体运动规律，故正确；
、法拉第首先引入电场线和磁感线，奥斯特发现了电流的磁效应，纽曼、韦伯发现了电磁感应定律，故错误；
、“点电荷”、“总电阻”、概念的提出应用了等效替代的方法，“电场强度”是比值定义法，故错误。
故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可，同时要了解伽利略“理想实验”的内容、方法、原理以及物理意义．
此题主要考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一．
16.【答案】(1)0.88 (2)B (3);
【解析】(1)由图乙可知，计数点之间的时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s，由逐差法得a＝＝0.88m/
(2)对小车由牛顿第二定律得F－f＝Ma，解得a＝－，可知a－F图像是一条倾斜的直线，a为0时，F不为0。故A、C、D错误，B正确。故选B。
(3)根据公式a＝－得
a＝－＝－μg，结合图可知k＝，b＝μg，平衡摩擦力后，小车匀速运动，由平衡条件得
Mgsinθ＝μMgcosθ，联立解得
tanθ＝＝
17.【答案】可行 质量一定时，加速度与拉力成正比 槽码盘中的槽码数相等（即拉力相等），通过改变小车中的槽码的多少来改变质量的大小;
【解析】解：可行，小车运动时间相等，根据
可得：
由表格数据可知，同组实验，在误差允许范围内，拉力之比与位移之比相同，则
还要利用上述装置进行“探究加速度与质量的关系”实验，要保持拉力不变，改变小车质量，故应保持槽码盘中的槽码不变，改变小车质量。
故答案为：可行；质量一定时，加速度与拉力成正比；槽码盘中的槽码数相等即拉力相等，通过改变小车中的槽码的多少来改变质量的大小
根据运动学公式判断方法是否可行；
根据表中数据的特点得出对应的实验结论；
根据实验原理调整实验条件。
此题主要考查了牛顿第二定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合牛顿第二定律即可完成分析。
18.【答案】； ； ； 小车含车上砝码的重力沿长木板的分力大于滑动摩擦力
;
【解析】
解：需要、的交流电源给电火花打点计时器供电，故正确，错误；
C.需要刻度尺测量点迹间距离，故正确；
D.需要天平附砝码测量小车质量，故正确；
E.打点计时器本身就是计时工具，不需要秒表，故错误。
故选；
相邻计数点间时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于全程平均速度得
根据逐差法可得
由图发现，拉力为零时，小车就有了加速度，说明小车含车上砝码的重力沿长木板的分力大于滑动摩擦力。