4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 闯关练 2025-2026学年物理高一年级人教版（2019）必修第一册
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| 名称 | 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 闯关练 2025-2026学年物理高一年级人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 732.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-11-06 17:20:10 | ||
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文档简介
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4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 闯关练 2025-2026学年物理高一年级人教版（2019）必修第一册
一、单选题
1．为探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，其中M包括小车和与小车固定连接的滑轮的质量，钩码的总质量用m表示。弹簧测力计可测出细线中的拉力大小。则实验时，一定要进行正确操作的是（ ）
A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．用天平测出钩码的总质量
C．为减小误差，实验中一定要保证m远小于M
D．小车放在长木板上任意位置，先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
2．探究加速度与力、质量的关系实验所采用的科学方法是（ ）
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法 D．理想模型法
3．如图所示是小刚同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，正要打开夹子时的情况，小强同学指出实验存在下列几处错误，其中不正确的是（ ）
A．该实验前没有平衡摩擦力
B．拉小车的细线应平行桌面
C．实验电源应为交流电源
D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较近
4．在“探究加速度a与力F、质量m关系”的实验中，某实验小组得到了四条a－F图线，其中可能没有平衡摩擦力的是（ ）
A． B．
C． D．
5．探究加速度与力、质量关系的实验中，与实验不符的是（ ）
A．实验中采用了控制变量法
B．小车的质量可用天平测量
C．实验中力不是物体所受的合力
D．数据分析可用图像法
二、多选题
6．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙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，m0为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。实验时，一定要进行的操作是（ ）
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，以平衡摩擦力
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
7．在研究“加速度与外力的关系”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,坐标纸上画出关系的点迹如图乙所示。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是（ ）
A．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力
B．轨道与水平方向夹角太大
C．所用的小车总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
D．所挂的钩码质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
8．某同学用下面实验装置做实验，则做法合理的有（ ）
A．用此装置探究小车做匀变速直线运动规律时必须平衡摩擦力
B．用此装置探究小车合外力一定，质量和加速度关系时必须先平衡摩擦力，但再次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先接通计时器的电源，再放开小车
D．用此装置探究小车做匀变速直线运动规律时，需要砂和砂桶的质量必须远小于小车质量
9．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：甲、乙两个实验小组在探究加速度与力的关系时得到如图所示的甲、乙两个关系图像，关于甲、乙两组实验结果的分析，正确的是（ ）
A．甲小组过多地平衡了摩擦力
B．甲小组未平衡或未完全平衡摩擦力
C．乙小组过多地平衡了摩擦力
D．乙小组未平衡或未完全平衡摩擦力
三、实验题
10．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：
（1）为使小车所受合力等于细线的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力，具体的操作是 。
A．将木板的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C． 将木板的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
（2）要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是钩码的质量要 （填“等于”“远小于”或“远大于”）小车的质量。
11．在“探究加速度与质量的关系”的实验中。
（1）备有器材：A．带有定滑轮的长木板；B．电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C．细绳、小车、砝码；D．装有细砂的砂桶；E.垫片；F.毫米刻度尺。还缺少的一件器材是 。
（2）在本实验中，保持力不变，探究加速度与质量的关系。这种研究方法叫做
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想化方法
（3）同学甲根据实验数据画出如图1所示图线，而同学乙根据实验数据画出了如图2所示图线，从图线可知同学乙实验操作过程中可能存在的问题是： 。
12．某实验小组利用如图甲所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：
（1）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；
（2）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；
（3）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；
（4）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（3），记录数据如下表：
n 1 2 3 4 5 6
0.087 0.180 0.260 0.425 0.519
根据表中数据在图乙上描点，绘制图线 。
如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是 （保留三位有效数字）。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
答案 A C D A C BC AD BC AD
1．A
【详解】A．该实验是用弹簧测力计测量绳子上的拉力，根据小车上所连接动滑轮的作用，可知需平衡摩擦力后，小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力即为弹簧测力计所测力大小的两倍，而平衡摩擦力的方法是将带滑轮的长木板右端垫高，故A正确；
B．本实验中不需要测钩码的质量，因为通过弹簧测力计可直接读取绳子上拉力的大小，从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力的大小，故B错误；
C．如果该实验装置没有测力仪器，那么就需要让钩码的重力来代替小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力，而要让钩码的重力代替小车和与小车固定连接的滑轮所受的到合外力则必须满足m远小于M，而该实验中用到了弹簧测力计，可直接测得绳子上得拉力从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到得合外力，因此该实验不需要保证m远小于M，故C错误；
D．为了节约纸带，同时获得足够多得数据点，实验开始前小车要放在长木板上靠近打点计时器的位置，实验时还应先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，而该过程应重复几次，在打出的纸带中选择点迹清晰的一条纸带用作实验，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】探究加速度与力、质量的关系时，先控制小车质量不变，探究小车加速度与小车合力之间的关系；再控制小车合力不变，探究小车加速度与小车质量之间的关系．本实验所采用的科学方法是控制变量法。
故选C。
3．D
【详解】A．木板水平放置，实验前没有平衡摩擦力，A正确，不符合题意；
B．如果细线不平行于桌面，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量，B正确，不符合题意；
C．电火花计时器和电磁打点计时器都使用交流电源，C正确，不符合题意；
D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远，这样便于小车运动距离大一些，能在纸带上多打一些点，有效利用纸带的长度，能比较准确地测量小车的加速度，减小误差，D错误，符合题意。
故选D。
4．A
【详解】在探究加速度与力、质量的关系时，应平衡摩擦力，如果没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于拉力，a-F图像在F轴上有截距。
故选A。
5．C
【详解】A．探究加速度与力、质量关系的实验中采用了控制变量法，选项A正确，不符合题意；
B．小车的质量可用天平测量，选项B正确，不符合题意；
C．实验中力是物体所受的合力，选项C错误，符合题意；
D．数据分析可用图像法，以减小实验误差，选项D正确，不符合题意。
故选C。
6．BC
【详解】AD．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M，故AD错误；
B．该题用弹簧测力计测出的是拉力，为了使测出的拉力即为小车受到的合外力，因此需要将带滑轮的长木板右端垫高来平衡摩擦力，故B正确；
C．为充分利用纸带，小车应该靠近打点计时器，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，故C正确。
故选BC。
7．AD
【详解】AB．拉力不为零时，加速度仍为零，可能没有平衡摩擦力，故A正确，B错误；
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，故D正确，C错误。
故选AD。
8．BC
【详解】AD．用此装置做研究小车做匀变速直线运动规律时，不需要平衡摩擦力，也不需要砂和砂桶的质量远小于小车质量。但必须设法保证小车所受合外力为恒力，使小车做匀变速直线运动，故A错误，D错误；
B．用此装置探究小车合外力一定，质量和加速度关系时必须先平衡摩擦力，但再次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，B正确；
C．实验时，先接通计时器的电源，再放开小车，故C正确；
故选BC。
【点睛】
9．AD
【详解】AB．甲图中当拉力不为零时，小车却有了加速度，说明甲小组过多地平衡了摩擦力，A正确，B错误；
CD．乙图中只有当拉力达到一定值时，小车才有加速，而在没有达到这个拉力值前，则小车没有加速度，说明乙小组未平衡或未完全平衡摩擦力，C错误，D正确。
故选AD。
10． C 远小于
【详解】[1]为使小车所受合力等于细线的拉力，应将木板的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力平衡，使小车所受的合力等于细线的拉力；
故选C；
[2]要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是钩码的质量要远小于小车的质量，以达到用钩码总重力代替小车所受拉力的目的。
11． 天平 A 平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力
【详解】[1]（1）本实验还要研究加速度与小车质量的关系，需要测量不同质量的小车的加速度，从实验装置图及所列的器材中可以看出，实验中还需要天平；
[2]（2）在本实验中，保持力不变，探究加速度与质量的关系。这种研究方法叫做控制变量法，故A正确，BC错误。
故A正确。
[3](3) 从图线可知，图线不通过坐标原点，当F为某一值时，加速度为零，知平衡摩擦力不足或者未平衡摩擦力。
12． 0.346/0.347/0.348
【详解】（4）[1]根据表中实验数据描点并绘制图像如图所示
[2]设两个支点间的距离为L，则垫上n个垫块后，气垫导轨的倾角满足
根据牛顿第二定律知
代入得
如果表中第4组数据是正确的，根据图像斜率可得
可得第4组数据对应的加速度为
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4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 闯关练 2025-2026学年物理高一年级人教版（2019）必修第一册
一、单选题
1．为探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，其中M包括小车和与小车固定连接的滑轮的质量，钩码的总质量用m表示。弹簧测力计可测出细线中的拉力大小。则实验时，一定要进行正确操作的是（ ）
A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
B．用天平测出钩码的总质量
C．为减小误差，实验中一定要保证m远小于M
D．小车放在长木板上任意位置，先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
2．探究加速度与力、质量的关系实验所采用的科学方法是（ ）
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法 D．理想模型法
3．如图所示是小刚同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，正要打开夹子时的情况，小强同学指出实验存在下列几处错误，其中不正确的是（ ）
A．该实验前没有平衡摩擦力
B．拉小车的细线应平行桌面
C．实验电源应为交流电源
D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较近
4．在“探究加速度a与力F、质量m关系”的实验中，某实验小组得到了四条a－F图线，其中可能没有平衡摩擦力的是（ ）
A． B．
C． D．
5．探究加速度与力、质量关系的实验中，与实验不符的是（ ）
A．实验中采用了控制变量法
B．小车的质量可用天平测量
C．实验中力不是物体所受的合力
D．数据分析可用图像法
二、多选题
6．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙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，m0为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。实验时，一定要进行的操作是（ ）
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，以平衡摩擦力
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
7．在研究“加速度与外力的关系”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,坐标纸上画出关系的点迹如图乙所示。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是（ ）
A．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力
B．轨道与水平方向夹角太大
C．所用的小车总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
D．所挂的钩码质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
8．某同学用下面实验装置做实验，则做法合理的有（ ）
A．用此装置探究小车做匀变速直线运动规律时必须平衡摩擦力
B．用此装置探究小车合外力一定，质量和加速度关系时必须先平衡摩擦力，但再次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先接通计时器的电源，再放开小车
D．用此装置探究小车做匀变速直线运动规律时，需要砂和砂桶的质量必须远小于小车质量
9．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：甲、乙两个实验小组在探究加速度与力的关系时得到如图所示的甲、乙两个关系图像，关于甲、乙两组实验结果的分析，正确的是（ ）
A．甲小组过多地平衡了摩擦力
B．甲小组未平衡或未完全平衡摩擦力
C．乙小组过多地平衡了摩擦力
D．乙小组未平衡或未完全平衡摩擦力
三、实验题
10．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：
（1）为使小车所受合力等于细线的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力，具体的操作是 。
A．将木板的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C． 将木板的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
（2）要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是钩码的质量要 （填“等于”“远小于”或“远大于”）小车的质量。
11．在“探究加速度与质量的关系”的实验中。
（1）备有器材：A．带有定滑轮的长木板；B．电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C．细绳、小车、砝码；D．装有细砂的砂桶；E.垫片；F.毫米刻度尺。还缺少的一件器材是 。
（2）在本实验中，保持力不变，探究加速度与质量的关系。这种研究方法叫做
A．控制变量法 B．等效替代法 C．理想化方法
（3）同学甲根据实验数据画出如图1所示图线，而同学乙根据实验数据画出了如图2所示图线，从图线可知同学乙实验操作过程中可能存在的问题是： 。
12．某实验小组利用如图甲所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：
（1）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；
（2）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；
（3）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；
（4）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（3），记录数据如下表：
n 1 2 3 4 5 6
0.087 0.180 0.260 0.425 0.519
根据表中数据在图乙上描点，绘制图线 。
如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是 （保留三位有效数字）。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
答案 A C D A C BC AD BC AD
1．A
【详解】A．该实验是用弹簧测力计测量绳子上的拉力，根据小车上所连接动滑轮的作用，可知需平衡摩擦力后，小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力即为弹簧测力计所测力大小的两倍，而平衡摩擦力的方法是将带滑轮的长木板右端垫高，故A正确；
B．本实验中不需要测钩码的质量，因为通过弹簧测力计可直接读取绳子上拉力的大小，从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力的大小，故B错误；
C．如果该实验装置没有测力仪器，那么就需要让钩码的重力来代替小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力，而要让钩码的重力代替小车和与小车固定连接的滑轮所受的到合外力则必须满足m远小于M，而该实验中用到了弹簧测力计，可直接测得绳子上得拉力从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到得合外力，因此该实验不需要保证m远小于M，故C错误；
D．为了节约纸带，同时获得足够多得数据点，实验开始前小车要放在长木板上靠近打点计时器的位置，实验时还应先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，而该过程应重复几次，在打出的纸带中选择点迹清晰的一条纸带用作实验，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】探究加速度与力、质量的关系时，先控制小车质量不变，探究小车加速度与小车合力之间的关系；再控制小车合力不变，探究小车加速度与小车质量之间的关系．本实验所采用的科学方法是控制变量法。
故选C。
3．D
【详解】A．木板水平放置，实验前没有平衡摩擦力，A正确，不符合题意；
B．如果细线不平行于桌面，那么小车的合力就不等于绳子的拉力，小车的合力就不能正确测量，B正确，不符合题意；
C．电火花计时器和电磁打点计时器都使用交流电源，C正确，不符合题意；
D．小车应靠近打点计时器且打点计时器应距左端较远，这样便于小车运动距离大一些，能在纸带上多打一些点，有效利用纸带的长度，能比较准确地测量小车的加速度，减小误差，D错误，符合题意。
故选D。
4．A
【详解】在探究加速度与力、质量的关系时，应平衡摩擦力，如果没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车受到的合力小于拉力，a-F图像在F轴上有截距。
故选A。
5．C
【详解】A．探究加速度与力、质量关系的实验中采用了控制变量法，选项A正确，不符合题意；
B．小车的质量可用天平测量，选项B正确，不符合题意；
C．实验中力是物体所受的合力，选项C错误，符合题意；
D．数据分析可用图像法，以减小实验误差，选项D正确，不符合题意。
故选C。
6．BC
【详解】AD．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M，故AD错误；
B．该题用弹簧测力计测出的是拉力，为了使测出的拉力即为小车受到的合外力，因此需要将带滑轮的长木板右端垫高来平衡摩擦力，故B正确；
C．为充分利用纸带，小车应该靠近打点计时器，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，故C正确。
故选BC。
7．AD
【详解】AB．拉力不为零时，加速度仍为零，可能没有平衡摩擦力，故A正确，B错误；
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，故D正确，C错误。
故选AD。
8．BC
【详解】AD．用此装置做研究小车做匀变速直线运动规律时，不需要平衡摩擦力，也不需要砂和砂桶的质量远小于小车质量。但必须设法保证小车所受合外力为恒力，使小车做匀变速直线运动，故A错误，D错误；
B．用此装置探究小车合外力一定，质量和加速度关系时必须先平衡摩擦力，但再次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，B正确；
C．实验时，先接通计时器的电源，再放开小车，故C正确；
故选BC。
【点睛】
9．AD
【详解】AB．甲图中当拉力不为零时，小车却有了加速度，说明甲小组过多地平衡了摩擦力，A正确，B错误；
CD．乙图中只有当拉力达到一定值时，小车才有加速，而在没有达到这个拉力值前，则小车没有加速度，说明乙小组未平衡或未完全平衡摩擦力，C错误，D正确。
故选AD。
10． C 远小于
【详解】[1]为使小车所受合力等于细线的拉力，应将木板的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力平衡，使小车所受的合力等于细线的拉力；
故选C；
[2]要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是钩码的质量要远小于小车的质量，以达到用钩码总重力代替小车所受拉力的目的。
11． 天平 A 平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力
【详解】[1]（1）本实验还要研究加速度与小车质量的关系，需要测量不同质量的小车的加速度，从实验装置图及所列的器材中可以看出，实验中还需要天平；
[2]（2）在本实验中，保持力不变，探究加速度与质量的关系。这种研究方法叫做控制变量法，故A正确，BC错误。
故A正确。
[3](3) 从图线可知，图线不通过坐标原点，当F为某一值时，加速度为零，知平衡摩擦力不足或者未平衡摩擦力。
12． 0.346/0.347/0.348
【详解】（4）[1]根据表中实验数据描点并绘制图像如图所示
[2]设两个支点间的距离为L，则垫上n个垫块后，气垫导轨的倾角满足
根据牛顿第二定律知
代入得
如果表中第4组数据是正确的，根据图像斜率可得
可得第4组数据对应的加速度为
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