人教版（2019） 必修 第一册 4.2实验：探究加速度与力、质量的关系同步练习（含解析）

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4.2　实验：探究加速度与力、质量的关系
一、单选题
1.如图所示，在“研究加速度与力、质量的关系”的实验中，若1、2两个相同的小车所受拉力分别为F1、F2，车中所放砝码的质量分别为m1、m2，打开夹子后经过相同的时间两车的位移分别为x1、x2，则在实验误差允许的范围内，有(　　)
A. 当m1＝m2、F1＝2F2时，x1＝2x2 B. 当m1＝m2、F1＝2F2时，x2＝2x1
C. 当F1＝F2、m1＝2m2时，x1＝2x2 D. 当F1＝F2、m1＝2m2时，x2＝2x1
2.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。实验中平衡阻力后,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上的砝码来改变小车的总质量。该同学记录的实验数据如表所示,则下列说法中不正确的是 (　　)
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. 研究小车的加速度与小车总质量的关系可以利用第4、5、6三次实验数据
D. 可以通过比较两个小车的位移来比较两个小车的加速度大小
二、多选题
3.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是(　　)
A. 在补偿阻力时，应将槽码通过定滑轮用细绳拴在小车上
B. 连接槽码和小车的细绳应与长木板平行
C. 补偿阻力后，长木板的位置不能移动，每次改变小车质量时，应重新补偿阻力
D. 小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源，再释放小车
4.(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,下列说法正确的是 (　　)
A. 在平衡阻力时,应将槽码通过定滑轮用细绳拴在小车上
B. 连接槽码和小车的细绳应与长木板平行
C. 平衡阻力后,长木板的位置不能移动,每次改变小车质量时,应重新平衡阻力
D. 小车释放前应靠近打点计时器,且应先启动电源,再释放小车
5.(多选)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法正确的是(　　)
A. 在补偿阻力时，应将槽码通过定滑轮用细绳拴在小车上
B. 连接槽码和小车的细绳应与长木板平行
C. 补偿阻力后，长木板的位置不能移动，每次改变小车质量时，应重新补偿阻力
D. 小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源，再释放小车
三、实验题
6.某实验小组利用图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)下列实验操作中的做法,正确的是　　　　。
A.实验时,先放开小车再接通打点计时器的电源
B.调节左侧滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
C.在将木板右端垫高以平衡小车受到的阻力时,应将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上
D.通过增减小车上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板的倾角
(2)为使砝码盘及盘内砝码的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力,应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量　　　　小车和小车上砝码的总质量(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)。
(3)某次实验时,该小组通过所记录的实验数据,描点作图,得到如图乙所示的图像,发现a-图线不经过原点,则可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.某同学用图甲所示装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车质量不变,用槽码所受的重力作为小车受到的合力,实验所用打点计时器的电源频率为50 Hz。
(1)该同学挑选出的纸带如图乙所示。图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点,相邻计数点间有四个点未画出,其中A、B两点的测量数据如图,从刻度尺读出A、B两点间距离为　　　　cm,利用图乙所给数据,计数点C对应小车的瞬时速度为　　　　m/s,整个运动过程中小车的加速度为　　　　m/s2(结果保留至小数点后2位)。
(2)实验时改变所挂槽码的质量,分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据作出图丙所示的a-F关系图线,图线不通过坐标原点O的原因是　　　　　　　　(选填“平衡阻力过度”或“平衡阻力不足”),曲线上部弯曲的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
8.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系,甲、乙两同学设计了如图(a)所示的实验装置,其中M为小车的质量,m为砂和砂桶的总质量,滑轮固定在车上,质量为m0=0.1 kg。力传感器可测出轻绳上的拉力F的大小,不计滑轮与轻绳之间的摩擦。
(a)
(1)实验时,一定要进行的操作是　　　　(填写选项前的字母)。
A.用天平测出砂和砂桶的总质量
B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡阻力
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录力传感器的示数
D.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M
(2)甲同学在实验中得到如图(b)所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电,根据纸带可求出打点计时器打下标号为2的点时小车的速度为　　　　m/s,小车的加速度为　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。
(b)
(c)
(3)乙同学根据测量数据作出如图(c)所示的a-F图线,该同学做实验时存在的问题是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
9.为了探究加速度与力、质量的关系,甲、乙、丙三位同学分别设计了如图甲、乙、丙所示的实验装置,小车总质量用M表示(乙图中M包括小车与力传感器,丙图中M包括小车和与小车固连的定滑轮),槽码总质量用m表示。
(1)为便于测量合外力的大小,并得到小车总质量一定时,小车的加速度与所受合外力成正比的结论,下列说法正确的是　　　　。
A.三组实验中只有甲需要平衡阻力
B.三组实验都需要平衡阻力
C.三组实验中只有甲需要满足所挂槽码的总质量m远小于小车的总质量M的条件
D.三组实验都需要满足所挂槽码的总质量m远小于小车的总质量M的条件
(2)图丁是用图甲装置中打点计时器所打的纸带的一部分,O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点,则OD间的距离为　　　　cm。图戊是根据实验数据绘出的x-t2图线(x为各计数点至同一起点的距离),则加速度大小a=　　　　m/s2(保留3位有效数字)。
(3)若乙、丙两位同学发现某次测量中力传感器示数是弹簧测力计示数的2倍,通过计算得到小车加速度均为a,则乙、丙两位同学实验时所用小车总质量之比为　　　　。
10.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。
(1)如图乙是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点,电源频率为50 Hz,打下计数点3时小车速度为　　　　m/s(保留3位有效数字)。
(2)下列说法正确的是　　　　(多选)。
A.改变小车总质量,需要重新平衡阻力
B.将打点计时器接到输出电压为8 V的交流电源上
C.调节滑轮高度,使牵引小车的细线跟长木板保持平行
D.小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车
(3)改用如图丙所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平,滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1、Δt2,测得两个光电门间距为x,用游标卡尺测量遮光条宽度d,结果如图丁所示,其读数d=　　　　 mm,则滑块加速度a=　　　　(用题中所给物理量符号表示)。
11.为了探究加速度与力、质量的关系，现提供如图甲所示的装置：A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长木板，实验中认为细绳对小车的拉力F等于砝码和小桶的总重力。请思考探究思路并回答下列问题。
(1)为了消除小车与长木板之间的摩擦力的影响，应采取什么措施？_________________________________________________________________。
(2)在探究加速度与质量的关系时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m的数据如下表所示：
根据上述实验数据，用计算机绘制出的a－m图像如图乙所示。
通过对图乙的观察，可猜想在拉力F一定的情况下，a与m的关系可能是a∝
m－1，a∝m－2，a∝m－3，…，为了验证猜想，请在图丙中作出最能直观地反映a与m之间关系的图像。
12.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置，其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，滑轮固定在车上，质量为m0＝0.1 kg。力传感器可测出轻绳上的拉力F的大小，不计滑轮与轻绳之间的摩擦。
(1)实验时，一定要进行的操作是________。(填写选项前的字母)
A.用天平测出砂和砂桶的总质量
B.将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力
C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
D.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M
(2)甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出打点计时器打下标号为2的点时小车的速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2(结果保留3位有效数字)。
(3)乙同学根据测量数据作出如图所示的a－F图线，该同学做实验时存在的问题是__________________________________________________________________。
13.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某同学使用了如图2所示的装置，木板放在水平桌面上，打点计时器打点频率为50 Hz.
图2
(1)实验中得到如图3所示的一段纸带，每五个点取一个计数点，测得AB＝7.65 cm，BC＝10.17 cm，则实验测出小车的加速度大小为________ m/s2.
图3
(2)若直接按题中所示装置进行实验，以沙和沙桶的总重力产生的拉力F为横坐标，通过纸带分析得到的加速度a为纵坐标，以下画出的a－F图像合理的是________．
(3)实验中，沙和沙桶的总重力________(填“大于”“小于”或“等于”)绳子对小车的拉力，为了让沙和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力，应让沙和沙桶的总质量________(填“远大于”或“远小于”)小车的质量．
(4)若第(2)问中四个图像中的图线(B、C图线中的直线部分)的斜率为k，则小车的质量M＝________.
14.某实验小组要做“探究小车的加速度与合外力的关系”的实验，采用的实验装置如图4所示．
图4
(1)本实验首先要补偿摩擦阻力，其目的是________．
A．为了实验时细线的拉力近似等于所挂钩码的重力
B．为了实验时小车所受的合外力等于细线的拉力
C．为了实验时小车所受的合外力等于所挂钩码的重力
(2)本实验________(填“需要”或“不需要”)钩码的质量远小于小车的质量．
(3)若忘记补偿摩擦阻力直接进行实验得到的a－F图像合理的是________．
15.某实验小组欲以如图5所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”．图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器(未画出)相连，小车的质量为m1，小盘(及砝码)的质量为m2，重力加速度g取10 m/s2.
图5
(1)下列说法正确的是________．
A．实验时先放开小车，再启动打点计时器
B．每次改变小车质量时，应重新补偿阻力
C．本实验中应满足m2远小于m1的条件
D．在用图像探究小车加速度与质量的关系时，应作a－m1图像
(2)实验中，得到一条打点的纸带，如图6所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为vF＝________，小车加速度的计算式a＝________.
图6
(3)某同学补偿阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的关系图像如图7所示．若牛顿第二定律成立，则小车的质量为_____ kg，小盘的质量为________ kg.
图7
(4)实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为________ m/s2.
16.某实验小组利用如图8所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”．
图8
(1)下列做法正确的是________．(填字母代号)
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度补偿木块受到的阻力时，将装有槽码的槽码桶通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先释放木块，再启动打点计时器
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
(2)为使槽码桶及桶内槽码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是槽码桶及桶内槽码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．(选填“远大于”“远小于”或“近似等于”)
(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套如图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有补偿阻力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到如图9所示甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙．(选填“大于”“小于”或“等于”)
图9
17.某同学设计了如下实验方案用来做“探究加速度与力、质量的关系”的实验：
①如图10甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，将滑块通过细绳与带夹子的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过固定的打点计时器．调整木板倾角，直到向下轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动．
②如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近定滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使滑块由静止开始加速运动．打点计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源，打出的纸带如图丙所示，A、B、C、D、E是纸带上的五个计数点．
图10
(1)图乙中滑块下滑的加速度为________ m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)若重锤质量为m，滑块质量为M，重力加速度为g，则滑块加速下滑时受到的合力大小为________．
(3)某同学在保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变滑块所受合力F，由实验数据作出的a－F图像如图11所示，则滑块的质量为________ kg.(结果保留两位有效数字)
图11
18.在研究拉力F一定时,小车的加速度a与小车(含砝码)质量M的关系的实验中,某同学安装的实验装置和设计的实验步骤如下:
A.用天平称出小车和槽码的质量
B.按图安装好实验器材
C.把细绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码
D.将电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上,启动电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量
E.保持槽码的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验
F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值
G.作a-M关系图像,并由图像确定a与M的关系
(1)请改正实验装置图中的错误:
①电磁打点计时器位置　　　　;②小车位置　　　　;③滑轮位置应使　　　　　　　　　。
(2)该同学漏掉的重要实验步骤是　　　　,该步骤应排在步骤　　　　之后。
(3)在上述步骤中,有错误的是步骤　　　,应把　　　　　　　　改为　　　　　　。
(4)在上述步骤中,处理不恰当的是步骤　　　　,应把　　　　　　改为　　　　　　。
19.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。
(1)在平衡小车受到的阻力的过程中,打出了一条纸带如图乙所示。取计数点A、B、C、D、E,且相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,计数点间的距离如图乙所示,电源的频率为50 Hz。该小车的加速度a=　　　　 m/s2。(保留两位小数)
(2)平衡阻力后,将5个相同的砝码都放在小车上,挂上砝码盘,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表:
请根据实验数据在如图丙所示坐标系中作出a-F关系图像。
(3)本实验已正确平衡了阻力,根据提供的实验数据作出的a-F图线不通过原点,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
20.某同学用如图所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。气垫导轨上滑块的质量为M(可以添加配重片),钩码的质量为m,两光电门中心的间距为L,滑块上固定一宽度为d的挡光片(挡光片、滑轮、细线的质量忽略不计),滑块通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1和Δt2,在钩码的牵引下,滑块从气垫导轨的右端开始向左加速运动。
(1)实验中,滑块经过光电门1时的速度为　　　　　　,滑块加速度的大小为　　　　　　。
(2)为了研究在外力一定时加速度与质量的关系,可以改变　　　　(选填“滑块”或“钩码”)的质量,多次重复操作,获得多组加速度a与质量M的数据,用这些数据绘出的图像可能是下列图中的　　　　。
(3)在上述实验中,计算加速度时以挡光片经过光电门时的平均速度替代了瞬时速度,采用这种方法,加速度的测量值比真实值　　　　(选填“大”或“小”)。
21.某同学在探究“物体的加速度与合外力的关系”的实验中，用不同质量的两个小车分别做实验，根据测得的数据作出如图所示的a－F图线，图线与纵轴有交点的原因可能是____________________；图线与横轴有交点的原因可能是__________________________．
22.某同学用如图所示的实验装置探究小车的加速度a与质量m的关系．所用交变电源的频率为50 Hz.
(1)下图是他某次实验得到的纸带，相邻两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示．则小车的加速度为________．
(2)保持小车所受的拉力不变，改变小车质量m，分别测得不同质量时小车加速度a的数据如表所示．请在下图的坐标系中作出a－图像．根据a－图像可以得到的实验结论是________________________________________________________________________．
23.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示．
(1)在补偿小车受到的阻力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．打点计时器打点的时间间隔为0.02 s，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量并标出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度a＝________ m/s2.
(2)补偿阻力后，将5个相同的槽码都放在小车上．挂上槽码盘，然后每次从小车上取一个槽码添加到槽码盘中，测量小车的加速度．小车的加速度a与槽码盘中槽码总重力F的实验数据如下表：
请根据实验数据在如图所示坐标系中作出a－F关系图像．
(3)本实验已正确补偿了阻力，根据提供的实验数据作出的a－F图线不通过原点，主要原因是__________________________________________．
24.某同学设计了用配重补偿阻力来探究加速度与力、质量关系的实验方案，所用装置如图甲所示．
实验室另外配备的实验器材还有刻度尺、测力计和若干槽码，已知当地重力加速度大小为g，实验过程中始终保持槽码的质量远小于小车的质量．实验步骤如下：
①按图乙安装器材，向右缓慢拉动长木板，读出测力计的示数F；
②取下测力计，将测力计竖直悬挂，在测力计挂钩上挂上槽码、挂钩和沙袋，在沙袋中添加沙子，直至测力计的示数等于F；
③将步骤②中称重为F的槽码、挂钩、沙袋和沙子作为配重，按图甲安装好实验器材；用刻度尺测出遮光条宽度d；
④保持小车及所挂配重的质量不变，在槽码挂钩上加挂1个槽码，由静止释放小车，通过数字计时器记录遮光条通过光电门1的时间Δt1，通过光电门2的时间Δt2，以及遮光条开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t，计算出小车运动的加速度a；
⑤在槽码挂钩上依次增加槽码，每次增加1个，测出对应的加速度a.
某次实验数据如下表．
回答下列问题：
(1)用刻度尺测量小车上遮光条的宽度如图丙所示，遮光条的宽度d＝________×10－3 m.
(2)用步骤③、④中测得的物理量字母表示小车运动的加速度的表达式是a＝________.
(3)在图丁所示坐标系中作出a－G图像，由图像计算出图线的斜率k＝________ kg－1.(结果保留3位有效数字)
(4)用该实验装置能不能完成探究“保持小车(含配重)受力不变的情况下，加速度与小车质量的关系”？________(填“能”或“不能”)．若能，请说明还应测量的物理量并简要说明实验思路；若不能，请说明理由．________________________________________________.
4.2　实验：探究加速度与力、质量的关系
答案解析
1.【答案】A
【解析】两小车相同，当m1＝m2时，若F1＝2F2，则a1＝2a2，由x＝at2得x1＝2x2，A正确，B错误；若m1＝2m2，由于两小车的质量未知，故无法确定两车加砝码后的质量关系，进而两小车的加速度关系也就不清楚，因此无法判定两车的位移关系，C、D错误。
2.【答案】B
【解析】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,符合条件的是第1、2、3次实验,A正确;研究小车的加速度与小车总质量的关系必须使拉力相同,符合条件的是第4、5、6次实验,B错误,C正确;由于两个小车同时开始做匀加速直线运动,且两个小车运动的时间相等,根据x=at2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。
3.【答案】BD
【解析】在补偿阻力时，应将细绳从小车上拿去，垫高长木板远离滑轮的一端，让小车的重力沿木板方向的分力与小车受到的阻力平衡，故A错误；若连接槽码和小车的细绳与长木板不保持平行，则绳子拉力的一个分力等于小车所受的外力，这样导致误差增大，故B正确；补偿阻力后长木板的位置不能移动，但每次改变小车的质量时，小车的重力沿木板方向的分力和小车受到的阻力仍能平衡，不需要重新补偿阻力，故C错误；实验时，若先放开小车，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，而且刚接通电源时打点不稳定，因此要求小车释放前靠近打点计时器，且应先接通电源，再释放小车，故D正确。
4.【答案】BD
【解析】在补偿阻力时,应将细绳从小车上拿去,垫高长木板远离定滑轮的一端,让小车的重力沿木板方向的分力与小车受到的阻力平衡,故A错误;若连接槽码和小车的细绳与长木板不平行,则细绳拉力的一个分力等于小车所受的外力,这样导致误差增大,故B正确;补偿阻力后长木板的位置不能移动,但每次改变小车的质量时,小车的重力沿木板方向的分力和小车受到的阻力仍能抵消,不需要重新补偿阻力,故C错误;实验时,若先放开小车,再启动打点计时器电源,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,而且刚启动电源时打点不稳定,因此要求小车释放前应靠近打点计时器,且应先启动电源,再释放小车,故D正确。
5.【答案】BD
【解析】在补偿阻力时，应将细绳从小车上拿去，垫高长木板远离定滑轮的一端，让小车的重力沿木板方向的分力与小车受到的阻力平衡，故A错误；若连接槽码和小车的细绳与长木板不保持平行，则绳子拉力的一个分力等于小车所受的外力，这样导致误差增大，故B正确；补偿阻力后长木板的位置不能移动，但每次改变小车的质量时，小车的重力沿木板方向的分力和小车受到的阻力仍能抵消，不需要重新补偿阻力，故C错误；实验时，若先放开小车，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，而且刚接通电源时打点不稳定，因此要求小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电源，再释放小车，故D正确．
6.【答案】(1)BD　(2)远小于　(3)未平衡阻力,或平衡阻力不够
【解析】(1)为了避免纸带上出现大量的空白段落,实验时,应先接通打点计时器的电源再放开小车,故A错误;为了使细绳拉力等于小车所受外力的合力,实验时,应调节左侧滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行,故B正确;在将木板右端垫高以平衡小车受到的阻力时,不需将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上,故C错误;平衡阻力时有Mgsin θ=μMgcos θ,可知,小车质量左右两侧可以消去,即通过增减小车上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板的倾角,故D正确。
(2)对小车及小车上砝码有T=Ma,对砝码盘及盘内砝码有mg-T=ma,可得T==,当m M时有T≈mg,即应满足的条件是砝码盘及盘内砝码的总质量远小于小车和小车上砝码的总质量。
(3)图像横坐标的截距不等于0,表明当砝码盘与盘中砝码总质量很小时,小车的加速度为0,即小车仍然处于静止状态,可知,图线不经过原点可能的原因是未平衡阻力,或平衡阻力不够。
7.【答案】(1)3.40　0.54　1.36　(2)平衡阻力过度　槽码质量增大,不再满足槽码的质量远小于小车的质量
【解析】(1)刻度尺的分度值是1 mm,根据刻度尺读数规则可知,A、B两点间的距离为3.40 cm,电源频率为50 Hz,相邻两个计数点之间还有四个点没有标出,则打点周期T=0.1 s,根据匀变速直线运动中中间时刻速度等于这个过程的平均速度可得
vC== m/s≈0.54 m/s,
根据Δx=aT2,得a==
m/s2≈1.36 m/s2,故小车加速度为1.36 m/s2。
(2)图线不通过坐标原点O,力F为零时,加速度仍然存在,说明平衡阻力过度。曲线上部弯曲的原因是随着力F的增大,即槽码质量的增大,不再满足槽码的质量远小于小车的质量。
8.【答案】(1)BC　(2)0.396　0.380
(3)没有平衡阻力或者平衡阻力不够
【解析】(1)本题中轻绳上的拉力可以由力传感器测出,因此不需要用天平测出砂和砂桶的总质量,也不需要使砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,A、D错误;实验时需将长木板右端垫高,以平衡阻力,B正确;实验时,小车应靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,并记录力传感器的示数,C正确。
(2)相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度可得
v2=m/s=0.396 m/s
根据Δx=aT2,可得小车的加速度
a=m/s2
=0.380 m/s2。
(3)由图(c)可知,当a=0时,F不等于0,故乙同学没有平衡阻力或者平衡阻力不够。
9.【答案】(1)BC　(2)1.20　0.933　(3)1∶1
【解析】(1)为便于测量合外力的大小,认为甲中槽码的重力即为合外力,而乙中力传感器的示数等于合外力,丙中的合外力则是弹簧测力计示数的2倍。因此它们都必须平衡阻力,三组实验中只有甲需要满足所挂槽码的总质量m远小于小车的总质量M的条件,B、C正确,A、D错误。
(2)由题图丁可知,OD间的距离为2.20 cm-1.00 cm=1.20 cm;小车做初速度为零的匀加速直线运动,则x=at2,由题图戊可知,k=a,则a=2k=2× m/s2≈0.933 m/s2。
(3)若力传感器示数是弹簧测力计示数的2倍,则题图乙、丙中两小车所受拉力大小相等,加速度与质量成反比,则两车总质量之比为1∶1。
10.【答案】(1)0.391(0.390~0.392)　(2)CD　(3)10.00　
【解析】(1)由题图可知,打下相邻两计数点的时间为T=0.02×5 s=0.1 s,打下计数点2和4时小车的位移为x24=(16.71-8.89)×10-2 m=7.82×10-2 m,打下计数点3时小车的速度为v3== m/s=0.391 m/s。
(2)根据平衡阻力的原理可得mgsin θ=μmgcos θ,有gsin θ=μgcos θ,可知改变小车质量不需要重新平衡阻力,故A错误;电火花计时器所用电源为220 V的交流电源,故B错误;为保证细线对小车的拉力是恒力,则细线与长木板保持平行,故C正确;为了保证打出的纸带足够长,则小车应尽量靠近打点计时器,并应先接通电源,后释放小车,故D正确。
(3)由题图丁可知,遮光条的宽度为d=10 mm+0×0.05 mm=10.00 mm;滑块经过光电门1、2的瞬时速度分别为v1=,v2=,由-=2ax可得,滑块加速度a==。
11.【答案】(1)把木板的右端(或安装电火花计时器的那端)适当垫高，以补偿阻力
(2)如图所示
12.【答案】(1)BC　(2)0.396　0.380　(3)没有补偿阻力或者补偿阻力不够
【解析】(1)本题中轻绳上的拉力可以由力传感器测出，因此不需要用天平测出砂和砂桶的总质量，也不需要使砂和砂桶的总质量远小于小车的质量，A、D错误；实验时需将长木板右端垫高，以补偿阻力，B正确；实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，并记录力传感器的示数，C正确。
(2)相邻两计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度可得v2＝m/s＝0.396 m/s，根据Δx＝aT2，运用逐差法可得小车的加速度a＝m/s2＝0.380 m/s2。
(3)由像可知，当a＝0时，F不等于0，故乙同学没有补偿阻力或者补偿阻力不够。
13.【答案】(1)2.52　(2)C　(3)大于　远小于　(4)
【解析】(1)小车的加速度大小为
a＝＝ m/s2＝2.52 m/s2.
(2)若直接按题图所示装置进行实验，没有补偿摩擦阻力，则当力F达到某一值时小车才有加速度，可知画出的a－F图像合理的是C.
(3)实验中，我们认为绳子拉力的大小等于沙和沙桶(其总质量为m)的总重力的大小，而实际上绳子的拉力FT＝mg－ma，故绳子的拉力小于沙和沙桶的总重力．为了让沙和沙桶的总重力大小更接近绳子对小车的拉力大小，应让沙和沙桶的总质量远小于小车的质量．
(4)由牛顿第二定律得a＝＝·F，则斜率k＝，小车的质量M＝.
14.【答案】(1)B　(2)不需要　(3)B
【解析】(1)为了让实验时小车所受的合外力等于细线的拉力，需要将小车重力沿木板的分力与摩擦力相平衡，故B正确．
(2)使用力传感器可以直接测量拉力的大小，不需要钩码的质量远小于小车的质量．
(3)由牛顿第二定律得F－Ff＝Ma，a＝F－，选项B正确，F为测得细线拉力的真实值，图像不会发生弯曲．
15.【答案】(1)C　(2)　 (3)2.0　0.06　(4)10
【解析】(1)实验时应先启动打点计时器，再放开小车，A项错；每次改变小车质量时，不用重新补偿阻力，B项错；实验要求m2 m1，C项对；D项中应作a－图像，D错．
(2)某段位移中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度，
故vF＝＝，
由逐差法知a＝.
(3)由题图a－F图线可知：a＝＋0.3，
即图线的斜率k＝，可求解得m1≈2.0 kg.当F＝0时，a＝0.3 m/s2，此时a＝＝，所以m0＝0.06 kg.
(4)当砝码重力越来越大时，a＝，即m无限大时，a趋向于g.
16.【答案】(1)AD　(2)远小于　(3)小于　大于
【解析】(1)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，补偿阻力时木块不通过定滑轮挂槽码桶，而要连上纸带，并且改变质量时不需要重新补偿阻力；在实验时应先启动打点计时器，再释放木块，故选项A、D正确，B、C错误．
(2)设木块和木块上砝码总质量为M、槽码桶及桶内的槽码总质量为m，以整体为研究对象，
则mg＝(M＋m)a
以后者为研究对象
则mg－FT＝ma
联立解得：FT＝mg－
要使FT近似等于mg，需使＝近似等于零，即M m
(3)对质量为m0的木块由牛顿第二定律得：
F－μm0g＝m0a，即a＝F－μg.
上式与题图结合可知：＞，μ甲g＞μ乙g.
即m甲＜m乙，μ甲＞μ乙．
17.【答案】(1)3.9　(2)mg　(3)1.0(0.9～1.1均可)
【解析】(1)充分利用纸带中数据，用逐差法可得
a＝≈3.9 m/s2.
(2)滑块通过细绳与带夹子的重锤相连，滑块匀速下滑，说明滑块重力沿斜面向下的分力和摩擦力之差等于重锤的重力大小，取下细绳和重锤，滑块加速下滑受到的合力大小为mg.
(3)a－F图线的斜率表示滑块质量的倒数，可得到滑块的质量约为1.0 kg.
18.【答案】(1)①应靠右端　②应靠近打点计时器　
③细绳平行于木板　(2)补偿阻力　B　(3)D　6 V电压的蓄电池　8 V电压的交变电源　
(4)G　作a-M关系图像　作a- 关系图像
【解析】(1)①电磁打点计时器应固定在长木板无滑轮的一端,应靠近右端;②释放小车时,小车应靠近打点计时器;③连接小车的细绳应平行于木板,故应调节滑轮位置使细绳平行于木板。
(2)实验前应补偿阻力,使小车所受重力沿木板方向的分力与小车所受阻力平衡,故应垫高长木板右端以补偿阻力。实验中把槽码的重力看成与小车所受拉力大小相等,没有考虑阻力,故必须补偿阻力且应排在步骤B之后。
(3)步骤D中电磁打点计时器接在6 V电压的蓄电池上将无法工作,必须接在8 V电压的交变电源上。
(4)步骤G中作a-M关系图像,得到的是曲线,很难进行正确的判断,必须“化曲为直”,改作a- 关系图像。
19.【答案】(1)2.36　(2)见解析图
(3)计算F时忘记加入砝码盘的重力
【解析】(1)由题意可知相邻计数点间的时间间隔
T=5T0=0.1 s
加速度:a==
= m/s2≈2.36 m/s2
(2)a-F图像如图所示。
(3)补偿阻力后,a-F图像仍不通过原点,是由于在计算F时忘记加入砝码盘的重力,使作出的图像向左平移。
20.【答案】(1)　[-]　(2)滑块　B　(3)大
【解析】(1)依据滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度,有v1=,v2=
由-=2ax得a=[-]。
(2)为了研究在外力一定时加速度与质量的关系,可以改变滑块的质量。加速度a与质量M成反比,所以a与成正比。故选B。
(3)因为真实速度为挡光片前边缘到达光电门中心时的瞬时速度,但测量的速度为此瞬间之后的瞬时速度,因为滑块做加速运动,显然测量的速度偏大,所以加速度的测量值比真实值大。
21.【答案】补偿阻力过度　未补偿阻力或补偿阻力不足
【解析】图线与纵轴有交点，即当绳子上没有拉力时小车有加速度，说明小车受到的阻力小于重力沿斜面向下的分力，实验前补偿阻力过度．图线与横轴有交点，即当绳子上有拉力时小车没有加速度，说明小车受到的阻力大于重力沿斜面向下的分力，实验前未补偿阻力或补偿阻力不足．
22.【答案】见解析
【解析】(1)由题意可知，相邻计数点时间间隔T＝0.1 s，由Δx＝aT2得
a＝
＝×10－2 m/s2
＝0.51 m/s2.
(2)如图所示．
结论：F一定时，a－图像是一条过原点的倾斜直线，即F一定时，a与m成反比．
23.【答案】(1)0.16　(2)见解析图　(3)计算F时忘记加入槽码盘的重力
【解析】(1)由题意可知相邻计数点间的时间间隔
T＝5T0＝0.1 s.
由题图乙可知Δx＝0.16 cm＝1.6×10－3 m，
由Δx＝aT2可得a＝0.16 m/s2.
(2)a－F图像如图所示．
(3)补偿阻力后，a－F图像仍不通过原点，是由于在计算F时忘记加入槽码盘的重力，使作出的图像向左平移．
24.【答案】(1)3.0　(2)　(3)见解析图　1.63　(4)能　理由见解析
【解析】(1)毫米刻度尺的最小刻度为1 mm，
则遮光条的宽度d＝3.0 mm＝3.0×10－3 m.
(2)通过光电门1的速度为v1＝
通过光电门2的速度为v2＝
小车运动的加速度为a＝＝
(3)作出a－G图像如图所示
由图像计算出图线的斜率为k＝＝ kg－1≈1.63 kg－1
(4)能．需要用弹簧测力计测量小车的重力．思路：①用弹簧测力计测出小车重力，除以当地重力加速度g得出小车的质量；②在小车上叠放槽码以改变小车质量，再重新调整配重，这样就改变了小车(含配重)的总质量M，然后在槽码挂钩上挂适量个数的槽码，测出加速度a；③重复步骤②(但要保持步骤②中所挂槽码个数不变)，得到多组(a、M)数据，作出a－图像进行判断．
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