2020-2021学年高一第一学期物理人教版2019必修第一册小节训练（18）4.2实验：探究加速度与力、质量的关系

2020-2021学年高一第一学期物理人教版2019必修第一册小节训练（18）实验：探究加速度与力、质量的关系
1.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，用该装置研究小车的加速度a与质量M的关系时，下列说法中错误的是(　　)
A.
实验时，应先接通电源，再释放小车
B.
打点计时器应接在学生电源的直流输出端
C.
在探究加速度a与质量M的关系时，应保证小车的合力大小不变
D.
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，作出图象
2.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,当保持力不变,研究加速度与质量的关系时,为了更直观地判断加速度a是否与质量m成反比,我们应作(
)
A.图象
B.图象
C.图象
D.图象
3.“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，下列说法正确的是(
)
A.打点计时器应使用低压直流电源
B.先接通电源，再释放小车
C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处
D.每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
4.实验探究加速度与力、质量的定量关系，下列认识正确的是(
)
A.和a三个物理量都有直接测量的工具
B.实验时为消除摩擦力对小车运动的影响，要将木板无滑轮的一端垫高，直到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来
C.实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的重力小
D.根据实验数据，得到的F不变时的图象是过原点的倾斜直线
5.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用如图所示的实验装置与方案，本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止、将测量两车的加速度转换为测量两车的位移，实验中不需要测量的物理量是(
)
A.小车运动的时间
B.小车通过的位移
C.盘和盘中砝码的总质量
D.车和车上重物的总质量
6.在如图所示的“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列说法中错误的是(
)
A.应尽量保证小车的总质量远小于砝码和砝码盘的总质量
B.应将木板右端适当垫高以平衡摩擦力
C.应保证牵引小车的细线与木板平行
D.应采用控制变量法分别研究加速度与质量及加速度与力的关系
7.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是(
)
A.将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将不带滑轮的木板一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
8.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了消除打点计时器和木板对小车阻力的影响，关于该操作环节，下列四种装置图中正确的是(
)
A.
B.
C.
D.
9.利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法中正确的是(
)
A.保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系
B.保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量之间的关系
C.先保持小车所受拉力不变，研究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
D.先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系
10.某同学在用如图所示的装置做“探究加速度与力的关系”的实验时，忘记平衡小车运动中所受的摩擦力了，其他操作、计算及作图均正确，他最后作出的关系图象可能是(
)
A.
B.
C.
D.
11.一个学习小组，在研究物体受力一定时加速度与质量m的关系时，得到如下表的实验数据.
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.38
0.30
0.26
0.21
0.18
0.15
0.076
0.075
0.078
0.074
0.072
0.075
5.0
4.0
3.3
2.9
2.5
2.0
据此，你能得出的结论是(
)
A.a与m成正比
B.a与m成反比
C.a可能与m平方成正比
D.a可能与m平方成反比
12.在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低.如图所示,在某路段汽车向左拐弯,司机左侧的路面比右侧的路面低一些.汽车的运动可看作是做半径为的在水平面内的圆周运动.设内外路面高度差为,路基的水平宽度为,路面的宽度为.已知重力加速度为.要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零,则汽车转弯时的车速应等于(?
?)
?
A.
B.
C.
D.
13.利用图示装置“探究加速度与力、质量的关系”,下列说法正确的是(
)
A.打点计时器应固定在靠近定滑轮的位置
B.需要用天平测出小车的质量
C.平衡摩擦力时,应将砝码盘用细绳系在小车上
D.细绳对小车的拉力大小等于砝码和砝码盘的总重力
14.关于探究加速度与力、质量的关系的实验,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,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,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系
D.先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系,再保持小车受力不变,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
15.关于“探究加速度与力、质量的关系”实验,下列说法中正确的是(???
)
A.本实验采用的方法是控制变量法
B.探究加速度与质量的关系时,应该改变拉力的大小
C.探究加速度与力的关系时,作图象应该用线段依次将各点连接起来
D.探究加速度与质量的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出图象
16.为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）
(1)下列实验步骤正确的是________。
A.用天平测出砂和砂桶的质量
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，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
E.实验中不需要砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为______。（结果保留两位有效数字）
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为______。
A.
B.
C.
D.k
17.某实验小组利用如图所示装置"探究加速度与物体受力的关系",已知小车的质量为
M,单个钩码的质量为m,打点计时器所接的交流电源的频率为50Hz,动滑轮质量不计,实验步骤如下:
①按图所示安装好实验装置,其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直;
②调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下匀速运动;
③挂上钩码,接通电源后,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求出小车的加速度;
④改变钩码的数量,重复步骤
③求得小车在不同合力作用下的加速度.
根据上述实验过程,回答以下问题:
(1)对于上述实验,下列说法正确的是_________(填选项前的字母).
A.钩码的质量应远小于小车的质量
B.实验过程中钩码处于超重状态
C.与小车相连的细线与长木板一定要平行
D.弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半
(2)实验中打出的一条纸带如图所示,图中相邻两计数点间还有4个点未画出,由该纸带可
求得小车的加速度a=_____m/s2(结果保留两位有效数字),
(3)若交流电的实际频率大于50Hz,则上述(2)中加速度a计算结果与实际值相比____________
(填"偏大""偏小"或"不变").
(4)若实验步骤②中,让长木板水平放置,没有做平衡摩擦力,其余实验步骤不变且操作正确,
读出弹簧测力计的示数F,处理纸带,得到滑块运动的加速度a;改变钩码个数,重复实验,
以弹簧测力计的示数F为纵坐标,以加速度a为横坐标,得到的图像是纵轴截距为b的一
条倾斜直线,如图所示.已知小车的质量为M,重力加速度为g,忽略滑轮与绳之间的摩擦
以及纸带与限位孔之间的摩擦,则小车和长木板之间的动摩擦因数μ=___________。
18.如图甲(侧视图只画了一个小车)所示的实验装置可以用来验证“牛顿第二定律”。两个相同的小车放在光滑水平桌面上；右端各系一条细绳，跨过定滑轮各挂一个相同的小盘，增减盘中的砝码可改变小车受到的合外力，增减车上的砝码可改变小车的质量。两车左端各系一条细线，用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上使小车静止(如图乙)。拿起黑板擦两车同时运动，在两车尚未碰到滑轮前，迅速按下黑板擦，两车立刻停止，测出两车在此过程中位移的大小。
图丙为某同学在验证“合外力不变加速度与质量成反比”时的某次实验记录，已测得小车1的总质量，小车2的总质量。由图可读出小车1的位移，小车2的位移_______，可以算出________(结果保留3位有效数字)；在实验误差允许的范围内，______(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
19.某研究性学习小组利用气垫导轨探究加速度与力的关系，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器，滑块上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。
(1)实验前，用刻度尺测量光电传感器间的距离；用游标卡尺测量遮光条的宽度，读数如图乙所示，则_____________mm；
(2)滑块用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码相连由图甲所示位置释放，滑块在细线的牵引下向左加速运动。遮光条经过光电传感器时，通过计算机可以得到如图丙所示的输出电压随时间变化的图象。若和L、已知，可计算滑块的加速度_____________（用所测物理量的符号表示）；
(3)为保证滑块在气垫导轨上运动时所受外力恒定，在实验前还应调节定滑轮高度，使细线与气垫导轨_____________。
参考答案
1.答案：B
解析：A.
实验时应先接通电源，然后再释放小车，故A正确；
B.
打点计时器应接在学生电源的交流输出端；故B错误；
C.
在探究加速度a与质量M的关系时，应保证小车的合力大小不变，故C正确；
D.
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,作出图象，得出的图象为直线，故D正确。
本题选错误的，故选：B。
2.答案：B
3.答案：B
解析：打点计时器应使用交流电源，故A错误；实验中要先接通电源，然后释放小车，故B正确；将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，故C错误；每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，故D错误．故选B
4.答案：C
解析：力F和质量M可直接用测力计和天平测量，但a不能直接测量，故选项A错误；若将小车一端垫高到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来，说明已平衡摩擦力过度了，故选项B错误；F不变时，a与M成反比，故其图象不是直线，图象是直线，故选项D错误；若重物对小车的拉力等于重物的重力，则重物所受合力为零，它就不会拉着小车加速运动了，故选项C正确．
5.答案：A
解析：本实验的特点是通过黑板擦控制两小车的启动与停止，即两小车同时启动、同时停止，所用时间完全相同，故不用测量小车运动的时间，将测量两车的加速度转换为测量两车的位移，即该实验需要测量两车的位移，在初速度为零的匀变速直线运动中有，若运动时间相等，则位移与加速度成正比，小车的加速度之比；要达到实验目的，还需测量的物理量是两组砝码和盘的总重量(质量)以及小车和车上重物的总质量，A正确，B、C、D错误．
6.答案：A
解析：“探究加速度与力、质量的关系”实验原理为，近似认为砝码重力为小车所受合力，所以需要平衡摩擦力，需要牵引小车的细线与木板平行，B、C正确；实验中使用控制变量法研究各量的关系，D正确；当小车的总质量远小于砝码和砝码盘的总质量时，细线拉力将远小于砝码和砝码盘的总重力，对实验将产生巨大误差，使实验失败，A错误．
7.答案：C
解析：为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，故选C.
8.答案：B
解析：需要挂上纸带，但是不能挂重物，把打点计时器所在的一端垫高，故B正确，A、C、D错误．
9.答案：D
解析：该实验采用的是控制变量法，即保持一个量不变，研究其他两个量之间的关系．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力的大小不变，探究加速度与力的关系时，应保持质量不变，最后归纳出加速度与力、质量的关系，A、B、C错误，D正确．
10.答案：A
解析：若未平衡摩擦力，则有拉力时，加速度仍然为0，故图象在横坐标上有截距，不能是通过原点的直线，故B、C、D错误，A正确．
11.答案：B
解析：观察表中的数据，根据作图法画出图象和图象，观察图象，看能否得出结论，如不能，再画出图象或图象，再观察即可．根据图象可知，是一条倾斜的直线，所以a与m成反比，故B正确．
12.答案：B
解析：设路面的斜角为θ,作出汽车的受力图,如图.
?
根据牛顿第二定律,得
又由数学知识得到
联立解得
?，
故选B.
13.答案：B
14.答案：D
解析：实验中有三个量同时变化,在研究过程中采用控制变量法.
15.答案：A
解析：本实验研究加速度与质量、力之间的关系,所以采用的方法是控制变量法,故A正确.
探究加速度与质量的关系时,应该控制力不变,故B错误.
探究加速度与力的关系时,作图象应该将点拟合成一条倾斜的直线.故C错误.
在研究两个变量之间的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出直线图形.探究加速度与质量的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出图象.故D错误.
故选A.
16.答案：（1）BDE
（2）1.3
（3）C
17.答案：（1）C;
（2）0.88;
（3）偏小;
（4）;
18.答案：;;等于
解析：
19.答案：(1)1.70
(2)
(3)平行