4.2 探究加速度与力质量的关系 知识点题库
某同学用图1示的实验装置探究加速度与力的关系．他在气垫导轨旁安装了一个光电门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，力传感器可直接测出绳中拉力大小，传感器下方悬挂钩码．改变钩码数量，每次都从A处由静止释放滑块．已知滑块（含遮光条）总质量为M，导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为L．请回答下面相关问题．
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（1） 如图2，实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为d=cm．某次实验中，由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为t，由力传感器记录对应的细线拉力大小为F，则滑块运动的加速度大小a应表示为（用题干已知物理量和测得物理量字母表示）．
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（2） 下列实验要求中不必要的是A . 应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B . 应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些 C . 应将气垫导轨调节至水平 D . 应使细线与气垫导轨平行．
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1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）
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（1） 实验时，一定要进行的操作是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，先接通电源，再释放小车，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 . 为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
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（2） 该同学在实验中得到如图2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 m/s2（结果保留两位有效数字）．
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（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3a﹣F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．
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（1）
甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象为如图所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图象为图中的直线Ⅱ．直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大．明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释，其中可能正确的是．
（A）实验前甲同学没有平衡摩擦力
（B）甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
（C）实验前乙同学没有平衡摩擦力
（D）乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了
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（2）
在研究小车的加速度a和拉力F的关系时，由于始终没有满足M＞＞m的关系，结果应是下图中的图．
在“探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系”时，采用如图（a）所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．
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（1） 当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳子对小车的拉力大小近似等于盘和砝码的重力．
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（2） 某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是 ．A . 平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上； B . 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力； C . 实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源； D . 用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a=
求出．
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（3） 另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a﹣F关系图象分别如图（b）和图（c）所示，回答下列问题：
（b） 图上端不是直线的原因是：；
（c） 图不过原点的原因是：．
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（1） 在研究物体加速度与力的关系时，保持不变的物理量是 （只需填A或B）
A . 小车质量 B . 塑料桶和桶中砝码的质量 -
（2） 实验中，首先要平衡摩擦力，具体做法是 （只需填A或B）
A . 在塑料桶中添加砝码，使小车带着纸带匀速运动． B . 取下塑料桶，垫起滑板的一端，使小车带着纸带匀速运动．
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（1） 实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量，其原因是 ．A . 小车所受的拉力与钩码的重力无关 B . 小车所受的拉力等于钩码重力的一半 C . 小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
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（2） 图乙是实验中得到的某条纸带的一部分．已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，由纸带数据求出小车的加速度a=m/s2 ．
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（3） 根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图象，图丙图象中最符合本实验实际情况的是．
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（1） 为减小实验误差，甲同学在实验过程中，小车的质量要（填“＞”或“＜”）钩码的质量，乙同学在实验估测中，（填“需要”或“不需要”）满足这个条件
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（2） 甲、乙两位同学在实验中采用相同质量的小车，将甲、乙两位同学得到的实验数据在同一坐标系中作出a﹣F图象，如图丙所示图线①②，其中图线①是同学所作出的图象，图线②是同学所作出的图象．图象中随着F的增大，图线将发生弯曲．
①下列做法正确的有．
A．平衡摩擦力时，用细线一端挂空桶，另一端与小车相连，将木板适当倾斜，使小车在木板上近似做匀速直线运动
B．在砂及桶总质量远小于小车及里面钩码的总质量时，可以近似认为小车受到的拉力等于砂及桶的重力
C．应让砂及桶总质量远大于小车及里面钩码的总质量
D．每次改变砂及桶总质量之后，应重新平衡摩擦力
②有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力 F的关系，他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a﹣F图线，如图乙所示．图线（选填“A”或“B”）是在长木板水平情况下得到的；小车和长木板间的动摩擦因数μ=（g取10m/s2）．
| F/（N） | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 |
| a/（m/s2） | 0.11 | 0.19 | 0.29 | 0.40 | 0.51 |
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（1） 根据表中的数据在如图乙所示的坐标纸中作出
图象;
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（2） 图象的斜率的物理意义是
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（3） 图象(或延长线)与F轴的截距的物理意义是
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（4） 小车及车上砝码总质量为kg (结果保留两位有效数字).
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（1） 本实验(填“需要”或“不需要”)满足重物质量远远小于滑块与传感器的总质量。
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（2） 下列关于该同学应用上图装置进行实验时得出的a-F图线是。
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（3） 该同学在数据处理时未得出“质量一定时，加速度与所受拉力成正比关系”，原因是在实验前缺少一个重要环节是；根据(2)中他的实验图象可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=。(重力加速度g取10m/s2)
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（1） 利用此装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打出的一条纸带，其局部放大如下右图所示。则D点的读数是cm，D点的速度大小为m/s。
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（2） 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小车已平衡摩擦力的判断依据是_____A . 通过认真观察小车在长木板上的运动是匀速直线运动 B . 小车可在长木板上任意位置静止 C . 测量纸带上各打点之间的距离是均匀的
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（3） 在“探究功与速度变化的关系”的实验中，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，这样做的目的是_____A . 避免小车在运动过程中发生抖动 B . 可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C . 可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D . 可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
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（1） 关于该实验，下列说法正确的是 ．A . 拉小车的细线要与木板平行 B . 打点计时器要与6V直流电源连接 C . 沙桶和沙的质量要远小于小车和传感器的质量 D . 平衡摩擦力时，纸带要穿过打点计时器后连在小车上
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（2） 图乙中的两种穿纸带方法，你认为（选填“左”或“右”）边的打点效果好．
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（3） 实验中得到一条如图丙所示的纸带，图中相邻两计数点间还有4个点未画出，打点计时器所用电源的频率为50Hz．
由图中实验数据可知，打点计时器打下B点时小车的速度vB=m/s，小车的加速度a =m/s2 ． （结果保留两位有效数字）
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（4） 某同学根据测量数据作出的a-F图象如图丁所示．该直线不过坐标原点的原因可能是．
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（1） 图乙为上述实验中打出一条纸带，计数点A为小车刚释放时打下的第一个实验点，每两个计数点之间还有4个实验点没画出，打点计时器的所使用的交流电的频率为50Hz，则打出计数点C 时，小车的速度大小为m/s,小车的加速度为m/s2 (计算结果保留1位有效数字）
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（2） 根据实验数据画出了如图丙所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度，则横轴应该是：（____________）
A .
B . 
C . mg
D . F
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（3） 当沙与沙桶的总质量较大，导致a较大时，关于丙图的下列说法中正确是：（_________）A . 图线逐渐偏向纵轴 B . 图线逐渐偏向横轴 C . 图线仍保持原方向不变
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（1） 如图1所示是三个涉及纸带和打点计时器的实验装置图。
①以上三个实验中，摩擦力对实验结果没有影响的是（填“甲”、“乙”或“丙”）。
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
0
0.86
2.22
4.02
6.16
8.58
11.14
13.74
16.34
18.94
②小陈同学在实验操作正确的情况下得到一条如图2所示的纸带（图中数据点即打印点）。测得图中各点到A点的距离如上表（单位：cm），则该纸带是（填“甲”、“乙”或“丙”）实验中产生的。推算可得打“J”点时小车的速度是m/s（保留2位有效数字）。
③若在某个实验中，小波同学通过处理纸带上的数据点，在坐标纸上描点并拟合图线绘制了如图3所示的v-t图像，其对应的运动物体的加速度a的大小为m/s2（保留2位有效数字）。
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（2） 小张同学做“测定玻璃的折射率”实验。实验中所用玻璃砖有4个光学面A，B、C、D，如图4所示，其中A、C两面相互平行，对入射面和出射面的认识正确的是_______。
A．只能选用
A . C两面 B . 可以选用A，B两面 C . 不能选用B、D两面
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（1） 图甲中与小车相连的力传感器可以记录小车受到的拉力F大小，已知小车质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，该实验方案（填“需要”或“不需要”）满足m远小于M。
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（2） 在平衡摩擦力时，若所有的操作均无误，结果打出的纸带如图乙所示，应（填“减小”或“增大”）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹为止。
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（3） 若将图甲中的力传感器移除，改用绳（与长木板平行）直接连接砝码盘，图丙为小车质量一定时，根据实验数据描绘的小车加速度a与砝码盘和砝码的总质量m之间的
图像。在已经平衡摩擦力的情况下，则小车的质量M=kg。 
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（1） 在安装器材时，要调整小滑轮的高度，使拴小车的细绳与木板平行请选出你认为这样做的目的是__________（填字母代号）。A . 防止打点计时器在纸带上打出的点痕不清晰 B . 为达到在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 C . 防止小车在木板上运动过程中发生抖动 D . 为保证小车最终能够实现匀速直线运动
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（2） 实验中（填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码质量远小于小车质量。
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（3） 第一实验小组在实验中打出的纸带一部分如图乙所示用毫米刻度尺测量并在纸带上标出了部分段长度。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。由图数据可求得∶打点计时器在打A点时小车的瞬时速度大小为m/s；小车做匀加速运动的加速度大小为m/s2。（计算结果均保留三位有效数字）
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（4） 第二实验小组根据测量数据作出如图丙所示的a-F图像，该同学做实验时存在的问题是。
a、小桶内盛上适量细沙，用轻绳绕过滑轮连接在小车上，合理调整木板倾角，轻推小车，让小车沿木板匀速下滑；
b、取下轻绳和小桶，测出小桶和细沙的质量 
及小车质量 ；
c、取下细绳和小桶后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙（中间部分未画出）。 
为打下的第一点。已知打点计时器的打点频率为 
，重力加速度为 
，纸带上 
两点和 
两点的测量值分别为 
和 
。
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（1） 关于该实验以下说法正确的是：___________；A . 该实验需要满足
B . 该实验需要调整连接小车的轻绳与木板平行
C . 步骤a中，需要使用打点计时器，通过打点计时器打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动
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（2） 步骤c中小车所受的合外力为；
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（3） 需要验证的关系式为（用所测物理量的符号表示）。
实验时进行了如下的操作：
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（1） 平衡时遮光条与光电门相平齐；小华从托盘甲中取走一个钩码放在托盘乙中，将托盘甲向下拉至遮光条距离光电门h处，然后将装置由静止释放，遮光条经过光电门时的挡光时间为t，托盘甲经过光电门时的速度为，托盘甲的加速度大小为。（结果用d、h、t表示）
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（2） 将托盘甲中的钩码逐个地放到托盘乙中，保持（1）中的h不变，重复操作，记录取走的钩码数N和与之相对应的挡光时间t，将记录的实验数据描绘在图2中，当图线的斜率
时，即可证明物体的质量一定时，物体的加速度与合外力成正比。（用M、m、d、h、g表示）
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（1） 在平衡小车所受的阻力时，以下操作错误的是图（填“甲“或“乙“）；
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（2） 已知打点计时器所用交变电源的頻率为50Hz。该同学某次实验得到的纸带如图所示，A、B、C、D、E是5个连续的计数点。相邻两计数点间有四个点未画出，实验数据如表中所示，其中有一组数据读取不当，这组数据是（填A、B、C、D或E）。根据上述信息可得小车的加速度大小为m/s2（保留两位有效数字）；
计数点
A
B
C
D
E
位置坐标（cm）
4.50
5.50
7.30
9.90
13.3
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（3） 在探究加速度与力的关系时，该同学根据实验数据做出的a-F图像如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法正确的是____；
A . 不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足 B . 不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度 C . 图线BC段弯曲可能是悬挂物总质量未满足远小于小车质量的条件
