4.2 实验：探究加速度和力与质量的关系—【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册习题

4.2探究加速度和力与质量的关系
一、选择题
1.一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间的关系的图象是（?? ）
A:?B:?C:?D:?
2.如图，桌面上有一上表面光滑的木块，木块上有一小球，推动木块，小球将落在桌面上的(　 　)
A.?A点????B.?B点????C.?O点????D.?无法确定
3.如图所示,甲运动员在球场上得到篮球之后,甲、乙以相同的速度并排向同一方向奔跑,甲运动员要将球传给乙运动员,不计空气阻力,问他应将球向什么方向抛出(? ?)
A.?抛出方向与奔跑方向相同,如图中箭头1所指的方向
B.?抛出方向指向乙的前方,如图中箭头2所指的方向
C.抛出方向指向乙,如图中箭头3所指的方向
D.抛出方向指向乙的后方,如图中箭头4所指的方向
4.如图所示（俯视图），以速度v匀速行驶的列车车厢内有一光滑水平桌面，桌面上的A处有一小球。若车厢中的旅客突然发现小球沿图中虚线由A向B运动，则由此可判断列车（ ）
A.减速行驶，向南转弯
B.减速行驶，向北转弯
C.加速行驶，向南转弯
D.加速行驶，向北转弯
5.A是用绳拴在车厢底部的氢气球，B是用绳挂在车厢顶部的金属球，开始时它们和车厢一起向右做匀速直线运动，若突然刹车使车厢做匀减速运动，则下列图中能正确表示刹车期间车内情况的是（ ?）
A:?B:?C:?D:?
6.人站在地面上，竖直向上提起质量为1kg的物体，物体获得的加速度为4m/s2，则此过程中，人对物体的作用力大小是（g=10m/s2）( )
A． 14N B． 12N C． 8N D． 4N
7.静止在光滑水平面上的物体,受到一个水平拉力的作用,当力刚开始作用的瞬间,下列说法正确的是( ??)
A、物体同时获得速度和加速度 B、物体立即获得速度,但加速度仍为零
C、物体立即获得加速度,但速度仍为零 D、物体的速度和加速度都仍为零
8.（多选）一个质量为m的物体,放在水平桌面上,受到水平拉力F的作用,产生的加速度为a,物体受到的摩擦力为f.当水平拉力变为2F时,有( ??)
A.物体的加速度变为2a B.物体的加速度的大小增加F/m
C.物体受到的摩擦力仍为f D.物体受到的摩擦力大于f
9.(多选)如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在这段时间内小车可能是(　　)
A.向右做加速运动
B．向右做减速运动
C．向左做加速运动
D．向左做减速运动
10.（多选）一质量为m＝1 kg的物体在水平恒力F作用下水平运动，1 s末撤去恒力F，其v－t图象如图所示，则恒力F和物体所受阻力Ff的大小是(　　)
A.F＝8 N
B．F＝9 N
C．Ff＝2 N
D．Ff＝3 N
11. （多选）经过对加速度与物体的质量和合外力的关系的探究学习，已经知道物体的加速度a与物体所受的力F及物体的质量m满足关系式a∝F，a∝.如果在光滑的水平面上有一质量为m的物体受到水平力F的作用，从静止开始在t时间内移动了x距离．要使距离变为4x，可采用以下哪一种方法(　　)
A．将水平恒力增为4F B．将物体的质量减为原来的一半
C．将作用时间增为2t D．将作用时间增为4t
12．一个小孩从滑梯上滑下的运动可看做匀加速直线运动。第一次小孩单独从滑梯上滑下，加速度为a1。第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触)，加速度为a2。则(　　)
A．a1＝a2 B．a1a2 D．无法判断
13.如图，鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是（? ）
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
14．A、B两物体以相同的初速度在一水平面上滑动,两个物体与水平面间的动摩擦因数相同，且,则它们能滑动的最大距离和的关系为(?? )
A. B. C. D.
15. 如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端．B与小车平板间的动摩擦因数为μ，若某时刻观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对物块B产生的作用力的大小和方向为(　　)
A．mg，竖直向上 B．mgtan θ，水平向右
C．mg，斜向右上方 D．mg，斜向左上方
16. 如图所示，在与水平方向成θ角、大小为F的力作用下，质量为m的物块沿竖直墙壁加速下滑，已知物块与墙壁的动摩擦因数为μ．则下滑过程中物块的加速度大小为（　　）
A. B.
C. D. a=g -
17.如图所示，在光滑的水平桌面上有A、B两个滑块，滑块A的质量m1=2Kg，滑块B的质量m2=5Kg。A受到水平向右的力F1=12N，B受到水平向左的的力F2=7N，A、B之间的轻弹簧处于压缩状态，在某瞬间A的加速度大小为5m/s2，方向水平向右，则该瞬间B的加速度大小为（?? ）
A:?1m/s2 B:?2m/s2 C:?3m/s2 D:?4m/s2
18. 如图所示，车内绳AB与绳BC拴住一小球，BC水平，车由原来的静止状态变为向右加速直线运动，小球仍处于图中所示的位置，则(　)
A．AB绳、BC绳拉力都变大
B．AB绳拉力变大，BC绳拉力变小
C．AB绳拉力变大，BC绳拉力不变
D．AB绳拉力不变，BC绳拉力变大
19.（多选）如图所示,当小车水平向右加速运动时,物块M相对车厢静止于其后竖直壁上,当车的加速度a增大时?(?? ??)
A.车厢壁对物块的压力增大 B.物块所受静摩擦力增大
C.物块仍相对于车厢静止 D.车厢对物块的作用力方向不变
20. (多选)如图所示，在光滑水平面上有一物块受水平恒力F的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，当物块与弹簧接触并将弹簧压至最短的过程中，下列说法正确的是（ ）
A． 物块接触弹簧后即做减速运动
B．物块接触弹簧后先加速后减速
C． 当弹簧最短时，物块有向左的加速度
D． 当物块的速度最大时，它受的合力为零
二、实验题
1.在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中，某学习小组设计了如图所示的实验装置。图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前端系上细线，细线跨过滑轮并挂上砝码盘，将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力，两小车尾部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同时开始运动，并同时停止。
（1）本实验可通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小，请写出比较的依据__________________。
（2）在安装实验装置时，应调整滑轮的高度，使_______；在实验时，为减小误差，应使砝码盘和砝码的总质量_____小车的质量（选填“远大于”、“远小于”或“等于”）。
（3）在一次实验中获得数据如上表所示：（小车Ⅰ、Ⅱ的质量m均为200g）通过分析，可知表中第_____次实验数据存在明显错误，应舍弃。（x与F成正比）
2.某实验小组利用图中所示的装置探究加速度与力、质量的关系．
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平行
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
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为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．
③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图所示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲______m乙，μ甲______μ乙．(“大于”、“小于”或“等于”)(提示：F-μmg=ma)
3研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器，P为小桶(内有砂子)，M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板.
(1)要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还需要的实验仪器是( )(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”).
(2)按上述方案做实验，是否要求砂桶和砂子的总质量远小于小车的质量？_________
(3)已知交流电源的频率为50 Hz，某次实验得到的纸带如图所示，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，则计时器打点D时，纸带的速度大小vD＝_________m/s，由该纸带可求得小车的加速度a＝ m/ s2 。(结果均保留两位有效数字)
4.为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验,其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题：
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其他仪器的情况下,如何判定调节是否水平?答:____________________
(2)若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________。
A．m＝5 g B．m＝15 g C．m＝40 g D．m＝400 g
(3)在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，求得的加速度的表达式为________________．(用Δt1，Δt2，D，x表示)
5.某实验小组利用如图甲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．（每次改变质量就要改变倾角大小，保证合力不变。）
(1)做实验时，将滑块从如图所示位置由静止释放，由数字计时器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d.则滑块经过光电门1时的速度表达式v1＝________；滑块加速度的表达式a＝________(以上表达式均用已知字母表示)．
(2)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(见图甲)．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________．(填选项字母)
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
＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10 m/s2)
1-5C C C A B 6-10 A C BC AD BD
11-15 AC A B C C 16-20 D A D AC BCD
实验1、 小车匀速下滑 远小于 3
2、AD 远小于 小于 大于
3、刻度尺、天平 否 0.69或0.68 0.90
4、取下牵引砝码，M放在任意位置都不动；或取下牵引砝码，轻推滑行器M，数字计时器记录每一个光电门的光束被挡的时间Δt都相等 D
5、 BC