同步课时精练（十七）5.2科学探究：加速度与力质量关系（后附解析）

同步课时精练（十七）5.2 科学探究：加速度与力 质量关系（后附解析）
一、单选题
1．某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，把实验的数据记录在下表中。为探究加速度与质量的关系，他应选择并进行分析的数据组别是（　　）
组别 物理量 1 2 3 4 5 6 7
0.29 0.14 0.29 0.19 0.29 0.29 0.34
0.86 0.36 0.61 0.36 0.41 0.36 0.36
0.34 0.39 0.48 0.53 0.71 0.81 0.94
A．1、2、3、4 B．1、3、5、6 C．2、4、6、7 D．1、3、4、6
2．数字0.0010有几位有效数字
A．1 B．2 C．3 D．4
3．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
4．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
5．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
6．图甲为某次探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系实验装置图。保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量。根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，如图乙所示，图中直线没有通过原点，下列说法不正确的是（　　）
A．要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是控制变量法
B．要研究这三个物理量之间的定量关系，需采用的思想方法是等效替换法
C．物体的质量为0.7千克
D．直线没有通过原点，说明实验前未平衡摩擦力
7．在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后根据测得的数据作出如图所示的a-F图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因是（　　）
A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大
B．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大
C．未平衡摩擦力时，或所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大
D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大
8．用阻力补偿法来探究加速度与力、质量的关系的实验装置如图所示，图中的小车质量大约为200g，则下列说法正确的是（ ）

A．电磁打点计时器要用4节干电池作为电源
B．实验中小车中增加钩码，改变小车质量，务必重新平衡阻力
C．为了保证实验精度，滑轮下细线悬挂槽码的总质量越大越好
D．槽码和槽码盘的总质量比小车的质量小得多时，拉小车的力才约等于槽码和槽码盘所受的总重力
9．如图（甲）所示为某同学研究物体加速度与力和质量关系的实验装置示意图，图（乙）是该装置的俯视图。两个相同的小车，放在水平桌面上，前端各系一条轻细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细绳用黑板擦固定，抬起黑板擦，小盘和砝码牵引小车同时开始做匀加速直线运动，按下黑板擦，两小车同时停止运动。实验中平衡摩擦力后，可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的合力，也可以通过增减小车中的砝码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如下表所示，则下列说法中不正确的是（　　）
实验次数 小车1总质量m1/g 小车2总质量m2/g 小车1受合力F1/N 小车2受合力F2/N 小车1位移x1/cm 小车2位移x2/cm
1 500 500 0.10 0.20 20.1 39.8
2 500 500 0.10 0.30 15.2 44.5
3 500 500 0.20 0.30 19.8 30.8
4 250 500 0.10 0.10 39.7 20.0
5 300 400 0.10 0.10 20.3 15.1
6 300 500 0.10 0.10 30.0 18.0
A．研究小车的加速度与合外力的关系可以利用第1、2、3三次实验数据
B．研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用第2、3、6三次实验数据
C．同时释放后两小车均做匀加速直线运动
D．可以通过比较两个小车的位移来比较两个小车加速度大小
二、多选题
10．在“验证牛顿运动定律”的实验中，以下做法错误的是（ ）
A．平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源
D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量m′以及小车质量M，直接用公式a=g求出
11．“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
12．⑴在“验证牛顿运动定律”的实验中，保持小车的质量不变，改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据在坐标纸上画出a—F关系的点迹，如下图所示．经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生这些问题的主要原因可能是（ ）
A．轨道与水平方向夹角太大
B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力
C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
三、解答题
13．请你分析：探究牛顿第二定律实验中如何平衡摩擦力？应该要注意什么地方？
14．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： ）
15．在用图甲所示的装置探究小车的加速度与力的关系时，认为小车所受合力等于槽码的重量。
（1）下列操作正确的是 ；
A．调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行
B．为使细线的拉力等于小车受到的合力，木板应保持水平
C．补偿阻力时，应在细线的下端悬挂槽码，使小车在细线的牵引下匀速运动
D．细线下端悬挂槽码的质量应远大于小车的质量
（2）实验中，当槽码的重力为时得到的纸带如图乙所示。图中为计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出。已知打点计时器使用交流电的频率为，可求得小车的加速度大小为 （结果保留两位小数）；
（3）多次改变槽码的重力，测出对应小车的加速度并描绘在图丙中，将（2）中的数据描绘在图丙中，连同已描出的点绘出小车的图像 ；
（4）由图丙中的图线可得到的结论是，当小车的质量保持不变时，小车的加速度和力 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
解析：“探究加速度与力、质量的关系”实验时，需要用到控制变量法，故为探究加速度与质量的关系，需要控制合外力相同，改变物体的质量，观察加速度与质量的关系，满足条件的为序号1、3、5、6，故B正确，ACD错误。
答案：B。
2．B
思路：有效数字的计算方法是：从左边第一个不是0的数字起，后面所有的数字都是有效数字．
解析：0.0010有1、及1后面的0，一共有2位有效数字，故B正确，ACD错误．答案：B．
点拨：本题主要考查了有效数字的计算方法，熟记有效数字的定义是解题的关键．
3．A
解析：研究加速度a和合力F的关系时，要保证小车的质量M不变；为了使得钩码的重力等于小车的拉力，则要求小车的质量远大于钩码的质量，即小车的质量较大且不变。
答案：A。
4．D
解析：A中采用了理想模型法；B中采用控制变量法；C中采用了微元法；D中是极限思维法；
答案：D.
5．B
解析：在验证牛顿第二定律的实验中，首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力近似等于细绳对小车的拉力，实验中通过在小盘中增加砝码来改变小车受到的拉力；
平衡摩擦力的方法是把长木板的一端垫高，不挂砝码，使小车能够匀速下滑，使小车所受重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，平衡好以后，改变拉小车的拉力后不用再调整；
为使纸带上打下尽量多的点，应先打开计时器的电源，再放小车。
故②③⑤不需要或不正确。
答案：B。
6．B
解析：AB．实验中要研究多个变量之间的定量关系，需要采取控制变量法，A正确，B错误；
D．结合图线可知，当时，加速度为零，说明实验前未平衡摩擦力，D正确；
C．在摩擦力为，且滑块质量保持不变的情况下，根据牛顿第二定律可得
整理得
可知，在图中，斜率与质量的关系为
解得
C正确；
本题选择错误选项，答案：B。
7．C
解析：由题图知，增大F的大小，一开始a始终为零，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时，所垫木板太低，没完全平衡掉摩擦力；
对砂和小桶（设质量为m），由牛顿第二定律
对小车（设质量为M）
可得
当满足M远大于m时，随着m的增大，分母不变，小车加速度与F成正比，当不满足这个条件时，随着m的增大，a与F不成正比关系，斜率减小，图线出现弯曲，说明不能满足小车及砝码的质量远远大于砂和小桶的质量，ABD错误，C正确。
答案：C。
8．D
解析：A．电磁打点计时器使用交流电源，而干电池是直流电源，故A错误；
B．实验中小车中增加钩码，改变小车质量，不必重新平衡阻力，故B错误；
C．为了保证实验精度，滑轮下细线悬挂槽码的总质量不是越大越好，故C错误；
D．槽码和槽码盘的总质量远小于小车的质量时，槽码和槽码盘所受的总重力约等于拉小车的力，故D正确。
答案：D。
9．B
解析：A．研究小车的加速度与合外力的关系必须使小车的质量不变，符合条件的是实验1、2、3次，故A正确；
B．研究小车的加速度与小车总质量的关系必须使拉力相同，符合条件的是实验田4、5、6次，故B错误；
C．同时释放后两小车的合外力都不改变，所以同时释放后两小车均做匀加速直线运动，C正确；
D．由于两个小车运动的时间相等，根据运动学公式
可知，可以通过比较两个小车的位移来比较两个小车加速度大小，D正确。
答案：B。
10．ACD
解析：A．平衡摩擦力时，应让小车自由下滑，使其匀速运动，此时小盘不能与小车连上，故A错误，符合题意；
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B正确，不符合题意；
C．实验时，为充分利用纸带，先接通打点计时器电源，再释放小车，故C错误，符合题意；
D．求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量m′以及小车质量M，根据牛顿第二定律
求出，故D错误，符合题意。
答案：ACD。
11．ACD
解析：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．
12．BC
解析：AB.如果轨道倾角太大，图象在纵轴上的截距大于0；在没有或忘记平衡摩擦力的情况下，在横轴的截距大于0；拉力不为零时，加速度仍为零，可能没有平衡摩擦力，选项A错误，选项B正确；
CD.造成上部点迹有向下弯曲趋势，原因是没有满足所挂钩码的总质量远远小于小车质量，选项C正确、选项D错误。
答案：BC。
13．见解析
解析：将长木板无滑轮一端适当垫高，使小车在不受拉力的时候沿斜面作匀速直线运动。平衡摩擦力时要注意小车不能挂砝码。
14．见解析
解析：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
15． A 0.47 见解析 成正比
解析：（1）[1]A．调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行有利于减小误差，A项正确；
B．为使细线的拉力等于小车受到的合力，应该平衡摩擦力，木板适当倾斜，B项错误；
C．补偿阻力时，细线下不应挂槽码，使小车做匀速运动，C项错误；
D．细线下端悬挂槽码的质量应远小于小车的质量，D项错误。
答案：A。
（2）[2]由题知，计数点之间的时间间隔为，由
得小车运动的加速度为
（3）[3]将，描绘在图丙中，连接后延长至交于坐标轴得
（4）[4] 由图丙中的图线可得到的结论是，当小车的质量保持不变时，小车的加速度和力成正比。
答案第1页，共2页
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