4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系课堂堂堂练—word版含答案— 2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
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| 名称 | 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系课堂堂堂练—word版含答案— 2021-2022学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 450.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-08-03 06:23:33 | ||
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文档简介
新高一2021
2021-2022学年度物理课堂堂堂练
第四章
运动和力的关系
第二节
实验：探究加速度与力、质量的关系
一、单选题
1．关于物理学的研究方法，以下说法正确的是（ ）
A．伽利略的斜面实验应用了理想实验的方法
B．在用实验探究加速度、力和质量三者之间的关系时，使用了极限分析法
C．用质点代替有一定形状与大小的物体，应用的是微元法
D．在利用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，应用了控制变量法
2．图甲是用来探究加速度和合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，并排放在水平光滑板上，前端各系一条细绳，细绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有砝码打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止运动。下列说法正确的是（ ）
A．实验中应使小车质量不同、砝码质量相同
B．实验中必须用到的测量仪器是秒表、刻度尺、天平
C．若将水平光滑板换为水平粗糙板、不会影响实验探究的结果
D．若小盘和砝码的总质量远小于小车质量，则小盘和砝码的重力近似等于绳的拉力
3．物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中科学家们运用了许多研究方法，例如：理想化模型法、控制变量法、极限思维法、等效法微元法、放大法等等。以下关于物理学研究方法的叙述中误的是（ ）
A．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是理想化模型法
B．在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，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，该实验运用了控制变量法
C．根据速度定义式，当→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，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，再把各小段位移相加，这里运用了等效法
4．如图是用阻力补偿法“探究加速度与力的关系”的实验装置，小车的前端固定有拉力传感器，跨过定滑轮的轻绳一端固定于传感器，另一端与装有砝码的托盘相连。实验中保持小车质量不变，改变砝码的质量，测出绳中拉力大小F与相应的加速度大小a，作出a－F图像，下列图像中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．实验室用滑轮、小车、打点计时器、砂桶、细线、纸带等实验器材组成右图所示实验装置可以完成多个力学实验，利用该装置进行如下实验时，以下说法正确的是（
）
A．在“研究匀变速直线运动”时必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力影响
B．在“研究匀变速直线运动”时必须使砂和砂桶总质量远小于小车的质量
C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后不需要要重新平衡摩擦力
D．在“探究加速度a与力F关系”时要调整滑轮高度使连接小车的细线水平
6．某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列做法正确的是（ ）
A．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
B．调节滑轮的高度，使拉木块的细绳与长木板保持平行
C．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
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度来平衡木块受到的滑动摩擦力
7．小明同学想利用图示装置验证“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论。她先将6个相同的钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车在木板上恰能匀速下滑。现从小车中依次取n=1，2，3，4，5，6个钩码挂在细线右端，其余钩码仍留在小车内，并正确完成了后续的实验操作。设小车运动的加速度大小为a，不计滑轮轮轴的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．该实验中细线对小车的拉力等于所悬挂钩码的总重力
B．利用该方案无法验证“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论
C．该同学根据实验数据描绘的加速度a随n的变化图像应当是一条过原点的直线
D．若实验中保持木板水平，则该同学描绘的加速度a随n变化的图像不是直线
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
二、多选题
9．在“验证牛顿运动定律”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在坐标纸上画出a-F关系的点迹，如下图所示。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（ ）
A．轨道与水平方向夹角太小，或没有平衡摩擦力
B．轨道与水平方向夹角太大
C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
10．在“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验中，某组同学用如图所示装置，将木板一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。他们采用控制变量的方法，来研究小车受的拉力不变的情况下，小车的加速度与小车质量的关系。下列措施中不需要和不正确的是（ ）（选填字母代号）。
A．每次改变小车的质量后，都需要重新调节木板的倾斜度
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量
C．每次小车都必须从同一位置开始运动
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车
11．某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
下列做法正确的是（
）
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
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
12．如图是某些同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．形成图甲的原因是补偿阻力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是补偿阻力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是所挂槽码质量远小于小车质量
D．形成图丁的原因是所挂槽码质量与小车质量相当
三、填空题
13．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：
(1)在探究物体的加速度与力的关系时，应保持______不变，分别改变施加在物体上的力F，测出相对应的加速度a。
(2)本实验采用的探究方法是______（填字母序号）
A．转换法B、类比法C．控制变量法D．等效替换法
14．如图甲为“用
DIS
研究加速度与力的关系”的实验装置。实验中用回形针的重力大小代替小车所受拉力的大小
F，并通过
DIS
系统测得小车的加速度
a。某同学第一次将轨道水平放置进行实验，作出
a-F
图线；第二次将轨道倾斜放置（B
端垫高，轨道与水平面的倾角为θ）
进行实验，作出
a-F
图线。如图乙所示图线是在轨道___________（选填“水平”、“倾斜”）
的情况下得到的，图线纵截距最大可达到的值为______。
15．如图所示为“用DIS实验系统研究物体的加速度与力的关系”的实验装置，该实验需要使用______传感器；实验中应保持_______不变。
四、实验题
16．某同学采用如图装置来验证拉力一定时，物体加速度与质量成反比。左右等高的水平桌面上都有一端带滑轮的长木板，木板上都固定有打点计时器，质量分别为m1和m2的两个小滑块通过一条细绳绕过各自长木板上的定滑轮相连，动滑轮下吊有沙桶，调整装置使m1和m2在同一竖直平面内，并使细线与长木板平行，两个小滑块都与穿过打点计时器限位孔的纸带相连。
（1）关于本次实验，下列说法正确的是（______）
A．实验前平衡摩擦力需要去掉细线及动滑轮，分别垫高长木板一端
B．实验前平衡摩擦力不需要去掉细线及动滑轮，分别垫高长木板一端
C．实验中需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量
D．实验中不需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量
（2）连接细线，调整沙桶中沙子的质量，接通两个打点计时器的电源，然后从静止释放沙桶，同时得到对应的两条纸带，纸带上相邻两个计数点间还有4个点未画出，实验时使用的交流电的频率为50Hz，其中乙纸带如图所示，
通过纸带计算加速度a2=___________m/s2（保留三位有效数字）
（3）由于甲计时器中墨粉盘使用时间过长，纸带上未能打出清晰点迹，无法直接求得加速度a1。现已知两小车质量分别为m1=200g、m2=300g。若结论成立，可知a1=___________m/s2（保留三位有效数字）
17．为探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示的实验器材：
（1）以下实验操作正确的是________。
A．将木板远离滑轮的一端适当垫高，使小车在不挂砝码时恰能匀速运动
B．调节滑轮的高度，使细线与木板平行
C．先释放小车，再接通电源
D．在改变钩码的数量时，要使钩码的质量远小于小车的质量
（2）图乙是实险获取的一条纸带。已知相临计数点间的时间间隔是0.1s，2、3、5、6计数点间的距离如图，则小车的加速度为a=________m/s2（保留两位有效数字）
（3）研究小车的加速度a与质量M的关系，处理数据时应作出________图像（填“a-M”或“a-”），从图像可知:当作用力一定时，物体的加速度与质量成反比；
（4）用图甲的实验装置探究加速度与力的关系，以钩码的重力作为小车受到的合外力F，多次改变钩码的质量，测得多组F、a。根据实验数据作出的a-F图象如图丙。
①图象未经过原点的原因可能是_______
A．平衡摩擦力过度 B．平衡摩擦力不足
②假设a-F图象的斜率为k，则小车的质量M与斜率k之间的关系式为________。
18．某实验小组利用频率为50Hz的电火花计时器按如下装置讲行“探究加速度与合外力的关系”的实验。
（1）为了减小误差，在平衡摩擦力后，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。若小车质最为400g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选_______组会比较合理。
A． B． C．
（2）如图是两位同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是______。
A．甲同学在平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．甲同学在平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．乙同学在平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．乙同学在平衡摩擦力时长木板倾角过小
（3）某同学在正确操作实验的情况下获得了一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则小车的加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字）
五、解答题
试卷第2页，总2页
试卷第1页，总1页
参考答案
1．A
【详解】
A．伽利略对自由落体运动的研究，以及理想斜面实验探究力和运动的关系时，采用的是理想斜面实验法和将实验结论外推的方法，故A正确；
B．在用实验探究加速度、力和质量三者之间的关系时，由于涉及物理量较多，因此采用控制变量法进行实验，故B错误；
C．用质点代替有一定形状与大小的物体，应用的是理想模型法，故C错误；
D．在利用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，采用极限思想，把时间轴无限分割，得出面积大小等于物体位移的结论，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．实验中要探究加速度和合力之间的关系，所以要控制小车质量不变，变化合力，探究加速度随合力的变化情况，故A错误；
B．实验中需要使用刻度尺测量小车的位移，从而确定加速度之比；合外力之比可以通过砝码和小盘的质量比确定，所以需要测量砝码和小盘的质量；实验中不需要测量时间，故B错误；
C．若将水平光滑板换为水平粗糙板，则小车所受合力之比不再等于砝码和小盘的总质量之比，所以会影响实验探究的结果，故C错误；
D．设绳子的拉力为，系统的加速度为，砝码和小盘的质量之和为，小车的质量为，则有
两式分别乘以、后右侧相等，解得
当时，，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．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是理想化模型法，故A正确；
B．在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，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，该实验运用了控制变量法，故B正确；
C．根据速度定义式，当→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故C正确；
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，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，再把各小段位移相加，这里运用了微元法，故D错误。
故选D。
4．C
【详解】
平衡摩擦力后，用传感器测得的绳子的拉力即为小车受到的合力，根据
可知a-F图像是过原点的直线。
故选C。
5．C
【详解】
A．在“研究匀变速直线运动”时，只要保证小车做匀变速直线运动即可，所以不需要消除摩擦阻力的影响。A错误；
B．在“研究匀变速直线运动”时，不需要测量小车受到的拉力，所以不必满足砂和砂桶总质量远小于小车的质量。B错误；
C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后不需要要重新平衡摩擦力，因为利用的是小车自身的重力分力平衡摩擦力，质量变化，二力仍然平衡。C正确；
D．在“探究加速度a与力F关系”时要调整滑轮高度使连接小车的细线与长木板平行。因为长木板一端被垫高，所以长木板不是水平的。D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项A错误；
B．调节滑轮的高度，使拉木块的细绳与长木板保持平行，选项B正确；
C．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该不挂装有砝码的砝码桶，只让小车拖着纸带在木板上匀速运动，选项C错误；
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．设钩码向下的加速度大小为a，绳子拉力大小为T，则由牛顿第二定律得：
显然T小于钩码总重力，故A错误；
BC．设每个钩码质量为m，小车质量为M，由牛顿第二定律，对于小车有：
对钩码有：
联立解得：
可知a-n图像为过原点的直线，并且验证了“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论，故B选项错误，C选项正确；
D．若保持木板水平，不平衡摩擦力，则需要考虑摩擦力对实验的影响。设每个钩码质量为m，小车质量为M，当有n个钩码挂在右侧时，小车及钩码系统由牛顿第二定律有：
求得：
可判断a-n图像为不过原点的直线，所以D选项错误；
故选C。
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．AC
【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C正确，D错误。
故选AC。
10．AC
【详解】
A．平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．所以需要将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂重物的情况下使小车恰好做匀速运动，在实验过程中，当每次改变重物的质量时，不需要重新调节木板的倾角，选项A没必要；
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量，选项B正确；
C．每次小车没必要必须从同一位置开始运动，选项C不需要；
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，选项D正确。
故选AC。
11．AD
【详解】
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，选项A正确；
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该不挂砝码桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动即可，选项B错误；
C．实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项C错误；
D．平衡摩擦力时小车满足的关系是
两边可消掉m，则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，选项D正确。
故选AD。
12．AD
【详解】
A．图甲a?F图像中，当F=0时，加速度a≠0，说明F=0时，小车受到的合力已不等于零，即补偿阻力时长木板倾角过大，使小车重力沿斜面向下的分力大于阻力，A正确；
B．图乙
时，m趋于无穷大，在有限的力F下有不为0的加速度，说明重力沿斜面向下的分力大于阻力，即补偿阻力时长木板倾角过大，B错误；
CD．图丙、丁中图线弯曲的原因均是不满足所挂槽码质量远小于小车质量，槽码重力不近似等于小车所受合力，
C错误D正确。
故选AD。
13．质量
C
【详解】
(1)[1]在探究物体的加速度与力的关系时，应保持质量不变，分别改变施加在物体上的力F，测出相对应的加速度a，从而找到与的关系。
(2)[2]本实验中采取了控制一个变量找另外两个变量之间的关系的方法，实验采用的探究方法是控制变量法。
14．倾斜
【详解】
[1][2]．由图象乙可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高。所以图线是在轨道倾斜的情况下得到的。沿斜面重力的分力为mgsinθ，F=0，根据牛顿第二定律知
mgsinθ-f=ma
知f=0时，加速度a最大为gsinθ。
15．位移
小车质量
【详解】
[1]要测量加速度，需要测量物体的位移，所以该实验需要使用位移传感器。
[2]影响加速度的因素有物体的质量，以及物体受到的外力等因素，所以要研究力与加速度的关系，需要控制质量恒定不变。
16．AD
1.19
1.79
【详解】
（1）[1]AB．实验前平衡摩擦力需要只留下滑块、纸袋和打点计时器，使其打出点迹均匀即可，选项A正确，B错误；
CD．沙桶对绳子的拉力提供左右两边相等的拉力，这个拉力不需要知道具体数值，所以不需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量，选项C错误，D正确。
故选AD。
（2）[2]由逐差法
（3）[3]根据本牛顿第二定律拉力相等
解得
a1=1.79
m/s2
17．AB
0.50
a-
A
M=
【详解】
（1）[1]A．平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力。所以平衡时应为: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A正确；
B．为了减小误差，调节滑轮的高度，使细线与木板平行，故B正确；
C．应接通电源，再释放小车，故C错误；
D．以小车和钩码整体作为研究对象，则不需要使钩码的质量远小于小车的质量，故D错误。
（2）[2]2、3计数点中间时刻的瞬时速度为
5、6计数点中间时刻的瞬时速度为
则加速度为
（3）[3]由牛顿第二定律
可知a与M成反比，可得出物体加速度与质量的倒数成正比，处理数据时应作出a-图像；
（4）①[4]由图可知，当力F为零时，小车也有加速度，由此可判断图象未经过原点的原因可能是平衡摩擦力过度，故选A；
②[5]由
可知图像的斜率
整理得
18．A
AD
5.0
【详解】
（1）[1]本实验要求钩码质量远小于小车质量，才能认为钩码重力等于小车所受合外力，因此选用单个钩码质量应尽可能小一些，才会使多个钩码的质量仍远小于小车质量。
故选A。
（2）[2]AB．由a—F图像可知，甲同学还没有拉力时就产生加速度，说明在平衡摩擦力时长木板倾角过大，A正确，B错误；
CD．在图像中，当拉力一定时，过小，也就是M过大时，根本没有加速度。说明在平衡摩擦力时长木板倾角过小，C错误，D正确。
故选AD。
（3）[3]根据
其中时间间隔
代入数据可得
答案第1页，总2页
2021-2022学年度物理课堂堂堂练
第四章
运动和力的关系
第二节
实验：探究加速度与力、质量的关系
一、单选题
1．关于物理学的研究方法，以下说法正确的是（ ）
A．伽利略的斜面实验应用了理想实验的方法
B．在用实验探究加速度、力和质量三者之间的关系时，使用了极限分析法
C．用质点代替有一定形状与大小的物体，应用的是微元法
D．在利用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，应用了控制变量法
2．图甲是用来探究加速度和合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，并排放在水平光滑板上，前端各系一条细绳，细绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里放有砝码打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止运动。下列说法正确的是（ ）
A．实验中应使小车质量不同、砝码质量相同
B．实验中必须用到的测量仪器是秒表、刻度尺、天平
C．若将水平光滑板换为水平粗糙板、不会影响实验探究的结果
D．若小盘和砝码的总质量远小于小车质量，则小盘和砝码的重力近似等于绳的拉力
3．物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科，在物理学的探索和发现过程中科学家们运用了许多研究方法，例如：理想化模型法、控制变量法、极限思维法、等效法微元法、放大法等等。以下关于物理学研究方法的叙述中误的是（ ）
A．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是理想化模型法
B．在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，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，该实验运用了控制变量法
C．根据速度定义式，当→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，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，再把各小段位移相加，这里运用了等效法
4．如图是用阻力补偿法“探究加速度与力的关系”的实验装置，小车的前端固定有拉力传感器，跨过定滑轮的轻绳一端固定于传感器，另一端与装有砝码的托盘相连。实验中保持小车质量不变，改变砝码的质量，测出绳中拉力大小F与相应的加速度大小a，作出a－F图像，下列图像中正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
5．实验室用滑轮、小车、打点计时器、砂桶、细线、纸带等实验器材组成右图所示实验装置可以完成多个力学实验，利用该装置进行如下实验时，以下说法正确的是（
）
A．在“研究匀变速直线运动”时必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力影响
B．在“研究匀变速直线运动”时必须使砂和砂桶总质量远小于小车的质量
C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后不需要要重新平衡摩擦力
D．在“探究加速度a与力F关系”时要调整滑轮高度使连接小车的细线水平
6．某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列做法正确的是（ ）
A．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
B．调节滑轮的高度，使拉木块的细绳与长木板保持平行
C．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
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度来平衡木块受到的滑动摩擦力
7．小明同学想利用图示装置验证“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论。她先将6个相同的钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车在木板上恰能匀速下滑。现从小车中依次取n=1，2，3，4，5，6个钩码挂在细线右端，其余钩码仍留在小车内，并正确完成了后续的实验操作。设小车运动的加速度大小为a，不计滑轮轮轴的摩擦。下列说法正确的是（ ）
A．该实验中细线对小车的拉力等于所悬挂钩码的总重力
B．利用该方案无法验证“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论
C．该同学根据实验数据描绘的加速度a随n的变化图像应当是一条过原点的直线
D．若实验中保持木板水平，则该同学描绘的加速度a随n变化的图像不是直线
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
二、多选题
9．在“验证牛顿运动定律”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在坐标纸上画出a-F关系的点迹，如下图所示。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（ ）
A．轨道与水平方向夹角太小，或没有平衡摩擦力
B．轨道与水平方向夹角太大
C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲趋势
10．在“用阻力补偿法探究加速度与力、质量的关系”实验中，某组同学用如图所示装置，将木板一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动。他们采用控制变量的方法，来研究小车受的拉力不变的情况下，小车的加速度与小车质量的关系。下列措施中不需要和不正确的是（ ）（选填字母代号）。
A．每次改变小车的质量后，都需要重新调节木板的倾斜度
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量
C．每次小车都必须从同一位置开始运动
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车
11．某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
下列做法正确的是（
）
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
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
12．如图是某些同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．形成图甲的原因是补偿阻力时长木板倾角过大
B．形成图乙的原因是补偿阻力时长木板倾角过小
C．形成图丙的原因是所挂槽码质量远小于小车质量
D．形成图丁的原因是所挂槽码质量与小车质量相当
三、填空题
13．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中：
(1)在探究物体的加速度与力的关系时，应保持______不变，分别改变施加在物体上的力F，测出相对应的加速度a。
(2)本实验采用的探究方法是______（填字母序号）
A．转换法B、类比法C．控制变量法D．等效替换法
14．如图甲为“用
DIS
研究加速度与力的关系”的实验装置。实验中用回形针的重力大小代替小车所受拉力的大小
F，并通过
DIS
系统测得小车的加速度
a。某同学第一次将轨道水平放置进行实验，作出
a-F
图线；第二次将轨道倾斜放置（B
端垫高，轨道与水平面的倾角为θ）
进行实验，作出
a-F
图线。如图乙所示图线是在轨道___________（选填“水平”、“倾斜”）
的情况下得到的，图线纵截距最大可达到的值为______。
15．如图所示为“用DIS实验系统研究物体的加速度与力的关系”的实验装置，该实验需要使用______传感器；实验中应保持_______不变。
四、实验题
16．某同学采用如图装置来验证拉力一定时，物体加速度与质量成反比。左右等高的水平桌面上都有一端带滑轮的长木板，木板上都固定有打点计时器，质量分别为m1和m2的两个小滑块通过一条细绳绕过各自长木板上的定滑轮相连，动滑轮下吊有沙桶，调整装置使m1和m2在同一竖直平面内，并使细线与长木板平行，两个小滑块都与穿过打点计时器限位孔的纸带相连。
（1）关于本次实验，下列说法正确的是（______）
A．实验前平衡摩擦力需要去掉细线及动滑轮，分别垫高长木板一端
B．实验前平衡摩擦力不需要去掉细线及动滑轮，分别垫高长木板一端
C．实验中需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量
D．实验中不需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量
（2）连接细线，调整沙桶中沙子的质量，接通两个打点计时器的电源，然后从静止释放沙桶，同时得到对应的两条纸带，纸带上相邻两个计数点间还有4个点未画出，实验时使用的交流电的频率为50Hz，其中乙纸带如图所示，
通过纸带计算加速度a2=___________m/s2（保留三位有效数字）
（3）由于甲计时器中墨粉盘使用时间过长，纸带上未能打出清晰点迹，无法直接求得加速度a1。现已知两小车质量分别为m1=200g、m2=300g。若结论成立，可知a1=___________m/s2（保留三位有效数字）
17．为探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示的实验器材：
（1）以下实验操作正确的是________。
A．将木板远离滑轮的一端适当垫高，使小车在不挂砝码时恰能匀速运动
B．调节滑轮的高度，使细线与木板平行
C．先释放小车，再接通电源
D．在改变钩码的数量时，要使钩码的质量远小于小车的质量
（2）图乙是实险获取的一条纸带。已知相临计数点间的时间间隔是0.1s，2、3、5、6计数点间的距离如图，则小车的加速度为a=________m/s2（保留两位有效数字）
（3）研究小车的加速度a与质量M的关系，处理数据时应作出________图像（填“a-M”或“a-”），从图像可知:当作用力一定时，物体的加速度与质量成反比；
（4）用图甲的实验装置探究加速度与力的关系，以钩码的重力作为小车受到的合外力F，多次改变钩码的质量，测得多组F、a。根据实验数据作出的a-F图象如图丙。
①图象未经过原点的原因可能是_______
A．平衡摩擦力过度 B．平衡摩擦力不足
②假设a-F图象的斜率为k，则小车的质量M与斜率k之间的关系式为________。
18．某实验小组利用频率为50Hz的电火花计时器按如下装置讲行“探究加速度与合外力的关系”的实验。
（1）为了减小误差，在平衡摩擦力后，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。若小车质最为400g，实验中每次所用的钩码总质量范围应选_______组会比较合理。
A． B． C．
（2）如图是两位同学根据实验数据画出的图象，下列说法中正确的是______。
A．甲同学在平衡摩擦力时长木板倾角过大
B．甲同学在平衡摩擦力时长木板倾角过小
C．乙同学在平衡摩擦力时长木板倾角过大
D．乙同学在平衡摩擦力时长木板倾角过小
（3）某同学在正确操作实验的情况下获得了一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则小车的加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字）
五、解答题
试卷第2页，总2页
试卷第1页，总1页
参考答案
1．A
【详解】
A．伽利略对自由落体运动的研究，以及理想斜面实验探究力和运动的关系时，采用的是理想斜面实验法和将实验结论外推的方法，故A正确；
B．在用实验探究加速度、力和质量三者之间的关系时，由于涉及物理量较多，因此采用控制变量法进行实验，故B错误；
C．用质点代替有一定形状与大小的物体，应用的是理想模型法，故C错误；
D．在利用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，采用极限思想，把时间轴无限分割，得出面积大小等于物体位移的结论，故D错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．实验中要探究加速度和合力之间的关系，所以要控制小车质量不变，变化合力，探究加速度随合力的变化情况，故A错误；
B．实验中需要使用刻度尺测量小车的位移，从而确定加速度之比；合外力之比可以通过砝码和小盘的质量比确定，所以需要测量砝码和小盘的质量；实验中不需要测量时间，故B错误；
C．若将水平光滑板换为水平粗糙板，则小车所受合力之比不再等于砝码和小盘的总质量之比，所以会影响实验探究的结果，故C错误；
D．设绳子的拉力为，系统的加速度为，砝码和小盘的质量之和为，小车的质量为，则有
两式分别乘以、后右侧相等，解得
当时，，故D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．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是理想化模型法，故A正确；
B．在探究加速度与力、质量三者之间的关系时，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，该实验运用了控制变量法，故B正确；
C．根据速度定义式，当→0时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义运用了极限思维法，故C正确；
D．在推导匀变速直线运动位移公式时，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，再把各小段位移相加，这里运用了微元法，故D错误。
故选D。
4．C
【详解】
平衡摩擦力后，用传感器测得的绳子的拉力即为小车受到的合力，根据
可知a-F图像是过原点的直线。
故选C。
5．C
【详解】
A．在“研究匀变速直线运动”时，只要保证小车做匀变速直线运动即可，所以不需要消除摩擦阻力的影响。A错误；
B．在“研究匀变速直线运动”时，不需要测量小车受到的拉力，所以不必满足砂和砂桶总质量远小于小车的质量。B错误；
C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后不需要要重新平衡摩擦力，因为利用的是小车自身的重力分力平衡摩擦力，质量变化，二力仍然平衡。C正确；
D．在“探究加速度a与力F关系”时要调整滑轮高度使连接小车的细线与长木板平行。因为长木板一端被垫高，所以长木板不是水平的。D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项A错误；
B．调节滑轮的高度，使拉木块的细绳与长木板保持平行，选项B正确；
C．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该不挂装有砝码的砝码桶，只让小车拖着纸带在木板上匀速运动，选项C错误；
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项D错误。
故选B。
7．C
【详解】
A．设钩码向下的加速度大小为a，绳子拉力大小为T，则由牛顿第二定律得：
显然T小于钩码总重力，故A错误；
BC．设每个钩码质量为m，小车质量为M，由牛顿第二定律，对于小车有：
对钩码有：
联立解得：
可知a-n图像为过原点的直线，并且验证了“物体质量一定时，其加速度与所受的合力成正比”这一结论，故B选项错误，C选项正确；
D．若保持木板水平，不平衡摩擦力，则需要考虑摩擦力对实验的影响。设每个钩码质量为m，小车质量为M，当有n个钩码挂在右侧时，小车及钩码系统由牛顿第二定律有：
求得：
可判断a-n图像为不过原点的直线，所以D选项错误；
故选C。
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．AC
【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C正确，D错误。
故选AC。
10．AC
【详解】
A．平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力．所以需要将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂重物的情况下使小车恰好做匀速运动，在实验过程中，当每次改变重物的质量时，不需要重新调节木板的倾角，选项A没必要；
B．实验中通过增减小车中的重物来改变小车的质量，选项B正确；
C．每次小车没必要必须从同一位置开始运动，选项C不需要；
D．实验中应先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，选项D正确。
故选AC。
11．AD
【详解】
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，选项A正确；
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该不挂砝码桶，只让小车拖着纸带在木板上做匀速运动即可，选项B错误；
C．实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项C错误；
D．平衡摩擦力时小车满足的关系是
两边可消掉m，则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，选项D正确。
故选AD。
12．AD
【详解】
A．图甲a?F图像中，当F=0时，加速度a≠0，说明F=0时，小车受到的合力已不等于零，即补偿阻力时长木板倾角过大，使小车重力沿斜面向下的分力大于阻力，A正确；
B．图乙
时，m趋于无穷大，在有限的力F下有不为0的加速度，说明重力沿斜面向下的分力大于阻力，即补偿阻力时长木板倾角过大，B错误；
CD．图丙、丁中图线弯曲的原因均是不满足所挂槽码质量远小于小车质量，槽码重力不近似等于小车所受合力，
C错误D正确。
故选AD。
13．质量
C
【详解】
(1)[1]在探究物体的加速度与力的关系时，应保持质量不变，分别改变施加在物体上的力F，测出相对应的加速度a，从而找到与的关系。
(2)[2]本实验中采取了控制一个变量找另外两个变量之间的关系的方法，实验采用的探究方法是控制变量法。
14．倾斜
【详解】
[1][2]．由图象乙可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高。所以图线是在轨道倾斜的情况下得到的。沿斜面重力的分力为mgsinθ，F=0，根据牛顿第二定律知
mgsinθ-f=ma
知f=0时，加速度a最大为gsinθ。
15．位移
小车质量
【详解】
[1]要测量加速度，需要测量物体的位移，所以该实验需要使用位移传感器。
[2]影响加速度的因素有物体的质量，以及物体受到的外力等因素，所以要研究力与加速度的关系，需要控制质量恒定不变。
16．AD
1.19
1.79
【详解】
（1）[1]AB．实验前平衡摩擦力需要只留下滑块、纸袋和打点计时器，使其打出点迹均匀即可，选项A正确，B错误；
CD．沙桶对绳子的拉力提供左右两边相等的拉力，这个拉力不需要知道具体数值，所以不需要满足沙和沙桶的总质量远小于滑块质量，选项C错误，D正确。
故选AD。
（2）[2]由逐差法
（3）[3]根据本牛顿第二定律拉力相等
解得
a1=1.79
m/s2
17．AB
0.50
a-
A
M=
【详解】
（1）[1]A．平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力。所以平衡时应为: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A正确；
B．为了减小误差，调节滑轮的高度，使细线与木板平行，故B正确；
C．应接通电源，再释放小车，故C错误；
D．以小车和钩码整体作为研究对象，则不需要使钩码的质量远小于小车的质量，故D错误。
（2）[2]2、3计数点中间时刻的瞬时速度为
5、6计数点中间时刻的瞬时速度为
则加速度为
（3）[3]由牛顿第二定律
可知a与M成反比，可得出物体加速度与质量的倒数成正比，处理数据时应作出a-图像；
（4）①[4]由图可知，当力F为零时，小车也有加速度，由此可判断图象未经过原点的原因可能是平衡摩擦力过度，故选A；
②[5]由
可知图像的斜率
整理得
18．A
AD
5.0
【详解】
（1）[1]本实验要求钩码质量远小于小车质量，才能认为钩码重力等于小车所受合外力，因此选用单个钩码质量应尽可能小一些，才会使多个钩码的质量仍远小于小车质量。
故选A。
（2）[2]AB．由a—F图像可知，甲同学还没有拉力时就产生加速度，说明在平衡摩擦力时长木板倾角过大，A正确，B错误；
CD．在图像中，当拉力一定时，过小，也就是M过大时，根本没有加速度。说明在平衡摩擦力时长木板倾角过小，C错误，D正确。
故选AD。
（3）[3]根据
其中时间间隔
代入数据可得
答案第1页，总2页