人教版（2019）高一物理必修第一册4.2探究加速度与力、质量的关系同步练习（含答案）

人教版（2019）高中物理必修第一册第四章运动和力的关系2探究加速度与力、质量的关系同步练习
第I卷（选择题）
1．下列说法中不正确的是（ ）
A．根据速度定义式false ，当false非常非常小时，false就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法．
B．在探究加速度、力和质量三者之间关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了控制变量法．
C．在推导匀变速直线运动的位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法．
D．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫假设法
2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学组装了如图所示的装置．下列说法中正确的是(　　)
A．小车释放时应靠近定滑轮
B．平衡摩擦力时应将砝码盘与小车相连
C．电磁打点计时器应使用低于6V的直流电源供电
D．砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
3．下列关于“探究加速度与力、质量的关系”实验的说法中，正确的是
A．在探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小
B．在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a－false图象
C．在探究加速度与力的关系时，只需测量一次，记录一组数据即可
D．在探究加速度与力的关系时，作a－F图象应该用折线将所描的点依次连接
4．某学生做“验证牛顿第二定律”的实验在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大．他所得到的a-F关系可用下列哪根图线表示？图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力．_______
A． B．
C． D．
5．在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，我们用实验研究了小车“在质量一定的情况下，加速度和作用力的关系”；又研究了“在作用力一定的情况下，加速度和质量之间的关系”。这种研究物理问题的科学方法是（　　）
A．控制变量法 B．建立理想模型的方法
C．等效替代法 D．类比法
6．图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上（摩擦力很小，可以略去），前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车后端各系一条细线，细线后端用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止。用刻度尺测出两小车通过的位移，则位移之比就等于它们的加速度之比。为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量
B．若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响
C．位移之比等于加速度之比是因为小车的位移与加速度成正比
D．可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验
7．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为小车的质量，m为钩码的质量，为了保证力传感器的读数为小车所受的合外力，关于实验操作需要进行的是（　　）
A．在未挂钩码时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力
B．在悬挂钩码后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力
C．所挂钩码的质量尽量大一些
D．所挂钩码的质量尽量小一些
8．关于如图所示的几个实验图形，下列说法正确的是（　　）
A．甲图是卡文迪许测定引力常量的实验
B．乙图中玻璃管被抽成真空后，重的物体比轻的物体下落得快
C．丙图中砝码和砝码盘所受的总重力等于小车所受的合外力
D．丁图是伽利略说明“力不是维持物体运动状态的原因”所用的实验装置
9．图（a）为“利用DIS研究小车加速度与力的关系”的实验装置，阻力忽略不计，得到a-F的关系如图（b）所示。则实验过程中需满足的条件为（　　）
A．小车质量较大且不变 B．小车质量较小且不变
C．钩码质量较大且不变 D．钩码质量较小且不变
10．在“探究加速度与力、质量之间关系”的实验中，实验室提供了以下器材：电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是（ ）
A．刻度尺 B．交流电源 C．钩码 D．弹簧测力计
11．在“探究加速度与力、质量关系”的实验中，得到如图甲、乙所示的两个实验图像，关于这两个图像的描述，下列说法正确的是（ ）

A．甲图是描述加速度与质量关系的图像 B．乙图是描述加速度与力关系的图像
C．乙图是描述加速度与质量的倒数关系的图像 D．甲图是描述加速度与力关系的图像
12．用图所示装置做“验证牛顿运动定律”的实验，在平衡摩擦力的过程中，下列操作正确的是
A．移动木块，使挂砂桶的小车在斜面上匀速运动
B．移动木块，使不挂砂桶的小车在斜面上匀速运动
C．移动木块，使挂砂桶的小车在斜面上静止
D．移动木块，使不挂砂桶的小车在斜面上静止
第II卷（非选择题）
13．如图甲所示，木块A和长木板B叠放在水平地面上，假定木板与地面之间、木板和木板之间的最大静摩擦力都和滑动摩擦力相等，用一水平力F作用于B，A、B的加速度与F的关系如图乙所示，重力加速度g取false；，求：
(1)A、B间的动摩擦因数false，B与地面间的动摩擦因数false；
(2) A的质量m，B的质量M．
14．放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图所示，重力加速度g＝10m/s2，求：
（1）物块在运动过程中受到的滑动摩擦力小；
（2）物块在3﹣6s中的加速度大小；
（3）物块质量是多少？
15．某同学在实验室探究圆周运动向心力和速度之间的关系，他利用双线来稳固小球在平直平面内做圆周运动而不易偏离竖直面，如图所示，他用两根长为false的细线系一质量为m=1kg的小球，两线上各连接一个力电传感器来测量细线的拉力（图中未画出），细线的另一端系于水平横杆上的A、B两点，A、B两点相距也为false．若小球上升到圆周最高点时力电传感器的示数都恰好为零．（重力加速度false），求：
（1）小球到达圆周最低点时的速度？
（2）小球运动到圆周最低点时，每个力电传感器的示数为多少？
16．用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系，图乙是其俯视图．两个相同的小车放在光滑水平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过定滑轮个挂一个相同的小盘，盘中可放砝码．两个小车右端通过细线用夹子固定，打开夹子，小车在小盘和砝码的牵引下运动，合上夹了，两小车同时停止．实验中可以通过在车中放砝码改变小车的质量．
（1）探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量 （选填“相同”或“不相同”）的砝码；
（2）为使小车所受的拉力近似等于小盘和砝码的总重力，应使小盘和砝码的总质量 （选填“远大于”或“远小于”）小车的质量；
（3）实验中，两小车的加速度之比 （选填“大于”、“等于”或“小于”）小车通过的位移之比．
17．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，实验装置如图1所示，
（1）为了探究加速度与力的关系，应保持 不变；为了直观地判断加速度a与力F的数量关系，应作出 图象（选填“a﹣F”或“”）．
（2）实验中，某同学通过实验装置作出了如图2所示的图线，分析图线不过原点的原因是 ，图线上部弯曲的原因是 ．
18．质量为m的物体静止放置在平板上，平板倾角θ从0°缓慢增大到90°，如图A．所示，物体所受摩擦力f与θ的关系如图B．所示，己知最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，则θ1值为___，物体与板间的动摩擦因数为___。
19．两位同学分别在甲、乙两地用竖直向上的力F拉质量为mA和mB的两个物体，得出反映物体加速度a与拉力F之间的关系的两条直线A和B，如图所示，两条直线与F轴交于同一点，若不计空气阻力影响，则由图线可知mA______mB（填“＞”、“=”或“＜”），甲、乙两地的重力加速度g甲______g乙（填“＞”、“=”或“＜”）。
参考答案
1．D
【详解】
A．速度的定义false，表示平均速度，当false时，表示物体在t时刻的瞬时速度，是采用数学上极限思想方法．故A正确．
B．在探究加速度、力和质量三者之间关系时，采用的是控制变量法．故B正确．
C．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成无数小段，采用的是数学上微元法．故C正确．
D．用质点来代替物体的方法是理想化物理模型的方法．故D错误．
本题选择错误的，故选D
2．D
【详解】A、为了提高纸带的使用率，释放小车前小车要靠近打点计时器即远离滑轮一端，故A错误；
B、实验前应先平衡摩擦力，平衡摩擦力时不应挂砝码盘，故B错误；
C、打点计时器须使用交流电源，不能使用直流电源，故C错误；
D、根据牛顿第二定律得：设砝码的质量为m，小车的质量为M，则对砝码分析：false对小车M分析：false， 解得：false，当false时，即当重物重力要远小于小车的重力，绳子的拉力才近似等于重物的总重力，故应保证砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量，故D正确．
点睛：本题考查验证加速度与力和质是的关系，解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项．
3．B
【详解】
A.探究加速度与质量的关系时，应该控制力不变，故A错误．
B.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a-1/m图象，故B正确；
C.在探究加速度与力的关系时，需测量至少5次，记录五组数据，画出图象，根据图象探究关系．故C错误．
D.探究加速度与力的关系时，作a-F图象应该将点拟合成一条倾斜的直线．故D错误．故选B．
4．C
【详解】
把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，那么小车的重力沿斜面分力就会大于摩擦力，在没有绳子拉力时，小车已有了加速度．
故选C．
5．A
【详解】
在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时，由于变量较多，因此采用了“控制变量法”进行研究，分别控制一个物理量不变，看另外两个物理量之间的关系。
故选A。
6．C
【详解】
A．盘和盘中砝码的质量远远小于小车的质量，绳对小车拉力大小才等于盘和盘中砝码的重力，故A错误；
B．粗糙水平板有摩擦力，小车受到的合力不等于绳子的拉力，故B错误；
C．根据初速度为零的匀变速直线运动公式false，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比就是加速度之比，所以通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系，故C正确；
D．实验通过在两小盘内放置不同质量的砝码改变合力，故D错误。
故选C。
7．A
【详解】
AB．为了保证力传感器的读数为小车所受到的合外力，故在未挂钩码时，需要将木板的右端垫高以平衡摩擦力；悬挂后，则不需要再次平衡摩擦力，故A正确，B错误；
CD．平衡摩擦力后，由于力传感器能直接读出小车所受合外力的大小，故所挂钩码的质量不需要尽量小一些，也不需要尽量大一些，故CD错误；
故选A。
8．D
【详解】
A．甲图中是微小放大，来体现形变，故A错误；
B．乙图中，玻璃管抽成真空后，重的物体与轻的物体下落的一样，故B错误；
C．丙图中，探究力、质量与加速度的关系，当平衡摩擦力后，且砝码和砝码盘的质量远小于小车的质量时，砝码受到的重力才等于小车的合外力，故C错误；
D．当斜面倾角越来越小时，伽利略外推出“力不是维持物体运动状态的原因”的想法，故D正确。
故选D。
9．A
【详解】
研究加速度a和合力F的关系时，要保证小车的质量M不变；为了使得钩码的重力等于小车的拉力，则要求小车的质量远大于钩码的质量，即小车的质量较大且不变。
故选A。
10．D
【详解】
在本实验中不需要测量力的大小，因此不需要弹簧测力计，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
11．D
【详解】
加速度与力成正比，与质量成反比，与质量的倒数成正比。实验得到的false图线是过原点的直线，false图线是双曲线，false图线是过原点的直线，所以D正确，A、B、C错误。
故选D。
12．B
【详解】
在平衡摩擦力时不应挂砂桶，但是要挂纸带，调节斜面的倾角，即移动木块，给小车一个初速度，使小车做匀速直线运动即可，故选项B正确，A、C、D错误．
13．(1)A、B间的动摩擦因数为0.4，B与地面间的动摩擦因数为0.2；(2)A的质量是0.5kg，B的质量是1kg．
【详解】
当false时此时系统相对静止，有：false
隔离A可得：false
则有：false
以A与B为系统作为研究对象，当false时此时系刚好静止时有：false
整体有：false
当false时A与B发生相对滑动，隔离B有：false
联立解得：false，false，false
14．（1）4N；（2）2m/s2；（3）1kg．
【详解】
（1）在6﹣9s内物体匀速运动，则物体所受滑动摩擦力f＝F＝4N
（2）由于v﹣t图象的斜率就是物体的加速度，则：false
（3）在3﹣6s内根据牛顿第二定律得：F﹣f＝ma
解得：m＝1kg
15．（1） false；（2）false
【详解】
（1）设小球在圆周最高点的速度为false，在圆周最低点的速度为false，圆周运动的半径为false，由题意可得
false①
其中
false②
两式联立可得
false③
小球从圆周最高点向最低点运动过程中，由动能定理可得
false④
解得
false⑤
（2）设小球运动到圆周最低点时细线受到的拉力为false，受力分析如图所示
小球所受细线的拉力和重力的合力提供圆周运动的向心力
则有
false⑥
代入数据可得
false⑦
16．（1）相同；（2）远小于；（3）等于
【详解】试题分析：（1）本实验是控制变量法的实验，探究“加速度与质量之间的关系”时，要保证拉力不变，则应在小盘中放质量相同的砝码．
（2）让小车的质量m1远远大于小盘和砝码的质量m2，因为：际上绳子的拉力F=Ma=m2g1+m2m1，故应该是m2＜＜m1，即实验中应满足小盘和砝码的质量远小于小车的质量；
（3）根据初速度为零的匀变速直线运动公式x=12at2，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比等于加速度之比．
17．（1）质量，a﹣F；（2）平衡摩擦力时木板倾角太大；没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量．
【详解】解：（1）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了探究加速度与力的关系，应该保持质量不变，根据牛顿第二定律可知a=，为了直观地判断加速度a与力F的数量关系，应作出a﹣F图象．
（2）由图乙可知，开始物体所受拉力为零时，却产生了加速度，故操作过程中平衡摩擦力时木板倾角过大，随着外力F的增大，砂和砂筒的质量越来越大，最后出现了不满足远小于小车质量的情况，因此图线出现了偏折现象．
故答案为（1）质量，a﹣F；（2）平衡摩擦力时木板倾角太大；没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量．
18．30° false
【详解】
［1］由图可知，0～θ1物体静止，当倾角为θ1时
false
则
false
［2］当false=false1时
false
代入数据，物体与板间的动摩擦因数
false
19．＜ ＞
【详解】
根据牛顿第二定律，有：false
解得：false
故a-F图象的斜率表示false，纵轴截距表示；
从图象看，A图象的斜率大，故对应的质量小，即mA＜mB；
纵轴截距表示-g，故g甲＞g乙