粤教版物理必修1同步测试：第4章 第3节 探究加速度与力、质量的定量关系

第四章
力与运动
第三节
探究加速度与力、质量的定量关系
A级　抓基础
1．关于“验证牛顿运动定律”的实验，下列说法中符合实际的是(　　)
A．通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究，能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
B．通过保持小车质量不变，只改变小车的拉力的研究，就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
C．通过保持小车受力不变，只改变小车质量的研究，就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
D．先不改变小车质量，研究加速度与力的关系；再不改变受力，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系
解析：验证牛顿运动定律的实验，是利用控制变量法，探究加速度a与合外力F、物体质量m的关系，故D项正确．
答案：D
2．在本实验中，下列做法和理由正确的是(　　)
A．实验中用的电源是低压直流电源
B．可将装有沙子的小桶用钩码代替，这样做会使实验更加准确
C．实验结果不用a-m图象，而用a-图象，是为了方便根据图象直观地作出判断
D．小车运动的加速度可用天平测出小桶和沙的质量m以及小车的质量M后，直接用a＝求出
答案：C
3．在“验证牛顿运动定律”的实验中，研究加速度a与小车的质量M的关系时，由于没有注意始终满足M m的条件，结果得到的图象应是下图中的(　　)
解析：在本实验中绳中的张力F＝，则小车的加速度a＝＝，在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，若横轴为，则a图象应是过原点的直线，当满足M m时，m可以忽略不计，a≈，a-图象还可以满足图象是过原点的直线；当小车的质量较小、不满足M m时，图象便发生向下弯曲．故选D.
答案：D
4．(多选)甲、乙两同学用同一装置做实验，根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是(　　)
A．在图A中甲同学的原因是没有平衡摩擦力，乙同学是平衡摩擦力过度
B．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远大于沙和沙桶的质量
C．图B中甲图发生弯曲的原因是小车的质量没有远小于沙和沙桶的质量
D．图C中甲乙斜率不同的原因是小车上放的砝码质量不同
答案：BD
5．(多选)某实验小组利用如图所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h.关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是(　　)
A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大
B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变
C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变
D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小
解析：设气垫导轨长为x，则滑块的合力F合＝Mg，为了保持滑块所受的合力不变，所以M和h不能同时增大或减小．
答案：BC
6．(多选)如图所示，在探究加速度和力、质量的定量关系的实验中，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
答案：AD
B级　提能力
7．如图所示为一气垫导轨，导轨上安装有一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可测出绳子上的拉力大小．传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．
(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝2.25
mm.
(2)实验时，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t＝1.0×10－2s，则滑块经过光电门B时的瞬时速度为________m/s.
(3)若某同学用该实验装置探究加速度与力的关系，
①要求出滑块的加速度，还需要测量的物理量是________(文字说明并用相应的字母表示)．
②下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)．
A．滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节水平
D．应使细线与气垫导轨平行
解析：(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，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．
即v＝＝
m/s＝0.225
m/s.
(3)①根据运动学公式a＝得，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是遮光条到光电门的距离L.
②拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量的大小关系无关，故A错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B正确；应将气垫导轨调节水平，使拉力等于合力，故C正确；要保持拉线方向与木板平面平行，拉力才等于合力，故D正确．
答案：(2)0.225　(2)①遮光条到光电门的距离L　②A
8．在“探究加速度与力、质量的定量关系”的实验中，利用如图所示的装置．
(1)本实验采用的实验方法是________．
A．控制变量法　　　B．假设法　　　C．理想实验法
(2)下列说法中正确的是________．
A．在探究加速度与质量的关系时，应改变拉力的大小
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a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-图象
D．当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时，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
(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示(小车质量保持不变).
F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a/(m·s－2)
0.10
0.20
0.28
0.40
0.52
①根据表中的数据在图所示坐标系上作出a-F图象．
②图线不过原点的原因可能是___________________________．
解析：(1)实验采用了控制变量法，即先保证小车质量不变，探究加速度与合力的关系，再保证小车受到的合力不变，探究加速度与质量的关系．A对．
(2)探究a与m的关系时，保持F不变，改变m大小；探究a与F的关系时，保持m不变，改变F的大小，故A、B错．
a-关系图象为过原点的直线，作出这个图象更容易证明a与m成反比，C对．只有当小车的质量远大于托盘与砝码的总质量时，托盘与砝码的总重力才约等于小车受到的合力，D对．
(3)①作出的a-F图象如图所示．
②由a-F图象可知，当力F＜0.10
N时，小车没有动，说明此时没有平衡摩擦力或小车所受的摩擦力没有完全平衡掉
答案：见解析
9．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
(1)下列做法正确的是________(填字母代号)．
A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码盘通过定滑轮拴在小车上
C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源
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倾斜度
(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________(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)小车和小车上砝码的总质量．
(3)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，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，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a＝________
m/s2(结果保留两位有效数字)．
解析：(3)两计数点之间的时间间隔：
T＝0.02
s×5＝0.10
s，由Δs＝aT2得
a1＝
m/s2＝0.16
m/s2，
a2＝
m/s2＝0.15
m/s2，
a＝＝0.155
m/s2，取两位有效数字为：
a＝0.16
m/s2.
答案：(1)AD　(2)远小于　(3)0.16
10．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验．
(1)在实验中必须将长木板右端垫高，目的是________；当不挂钩码时小车能匀速运动，表明长木板右端高度已调好．
(2)为了减小误差，每次实验必须通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力，获取多组数据．若小车质量为400
g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选________组比较合理(填选项前的字母即可)．
A．10
g～40
g
B．200
g～400
g
C．1
000
g～2
000
g
(3)实验中打点计时器所使用的是________(选填“交流”或“直流”)电源．
答案：(1)平衡摩擦力　(2)A　(3)交流