4.2 探究加速度与力、质量的关系知识点题库

如图1所示，某同学用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

①为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动的理由是．

②连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图2所示的纸带．纸带上O点为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G．实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2kg．

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△E_k ，补填表中空格（结果保留至小数点后第四位）．

	O﹣B	O﹣C	O﹣D	O﹣E	O﹣F
W/J	0.0432	0.0572	0.0734	0.0915
△E_K/J	0.0430	0.0570	0.0734	0.0907

分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W=△E_k ，与理论推导结果一致．

在“探究加速度与力、质量的关系”时采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码质量为M ，砂桶及砂的质量为m。

（1）若已平衡摩擦力，在小车做匀加速直线运动过程中，绳的张力大小F_T＝，当M与m的大小满足时，才可认为绳子对小车的拉力大小等于砂和砂桶的重力。
（2）某同学在保持砂和砂桶质量m一定的条件下，探究小车加速度a与质量M的关系，其具体操作步骤如下，则做法合理的有（____）

A . 平衡摩擦力时，砂桶应用细线通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必须连好 B . 每次改变小车质量M时，都需要重新平衡摩擦力 C . 实验时，先接通计时器的电源，再放开小车 D . 用天平测出m及M ，直接用公式a＝ $\text{[math]}$ 求出小车运动的加速度

在探究“加速度与力、质量的关系”的实验中，打点计时器使用交流电频率为50Hz。

（1）在该实验中，下列说法正确的是（________）

A . 为了消除摩擦力的影响，需要调节斜面倾角，使小车在小盘（盘中不放砝码）的牵引下在斜面上匀速下滑 B . 在平衡摩擦力时，需要拿走小盘，纸带穿过打点计时器，并固定在小车的尾端，然后调节斜面倾角，轻推小车，使小车在斜面上匀速下滑 C . 每改变一次小车的质量，需要重新平衡一次摩擦力 D . 为了减小实验误差，小车的质量应比小盘（包括盘中的砝码）的质量大得多
（2）某同学实验得到纸带上选择了标为0－3的4个计数点，相邻的两个计数点间还有四个点没有画出。纸带旁并排放着带有最小刻度为毫米的刻度尺，零刻线与0点对齐。请你从图中读出有关数据，并计算：小车运动的加速度为 m/s² ，第2点对应的小车瞬时速度为m/s。
（3）某同学探究加速度与质量关系时画出 a--m图像是一条曲线，则他应该画图象。如果图象是一条，则说明加速度与质量成反比。

某同学在实验室利用图甲所示的装置探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”。图中长木板水平固定，小吊盘和盘中物块的质量之和m远小于滑块（含滑块上的砝码）的质量M。

（1）为减小实验误差，打点计时器应选用（填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）。
（2）该同学回到教室处理数据时才发现做实验时忘记了平衡摩擦力，也没有记下小吊盘和盘中物块的质量之和。图乙为实验中所得的滑块的加速度a与滑块（含滑块上的砝码）的质量的倒数 $\text{[math]}$ 的关系图象。取g=10m/s² ，根据图象可求出小吊盘和盘中物块的质量之和约为kg，滑块与长木板之间的动摩擦因数为。

小何同学用如图1所示的装置来探究加速度与力、质量的关系：

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（1）下列操作正确的是__________

A . 将小车静止释放，若能沿长木板下滑，说明已平衡摩擦力 B . 将100g的质量较大砝码放入小桶后，先接通电源再释放小车 C . 正确平衡摩擦后，每次改变小桶和砝码总质量，不需要重新平衡摩擦力
（2）图2为实验中获得的一条纸带，A、B、C、D、E为5个计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出，以A点为起点，量出到各点的距离已标在图上．由此求得小车的加速度大小为m/s²（结果保留2位有效数字）．
（3）小何同学还用此装置探究了做功与物体速度变化的关系：
①保持小桶中的砝码质量不变，通过改变位移来改变外力做功，此条件下，小车及车上钩码的总质量（选填“需要”或“不需要”）远远大于小桶和砝码的总质量m．

②为探究摩擦对实验结果的影响，进行对照实验，根据平衡摩擦前后两次实验数据描绘出v²—W的图象，如图所示，实线代表未平衡摩擦时的图线，虚线代表平衡摩擦后的图线，则正确的图线是.

A． B．

C． D．

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为 $\text{[math]}$ 的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t₁和t₂ ．

（1）用游标卡尺测量窄片K的宽度（如图）d=m（已知 $\text{[math]}$ >>d），光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t₁=2.50×10^-2s、t₂=1.25×10^-2s；
（2）用米尺测量两光电门的间距为l，则小车的加速度表达式a=（各量均用（1）（2）里的已知量的字母表示）；
（3）该实验中，为了把沙和沙桶拉车的力当作小车受的合外力，就必须平衡小车受到的摩擦力，正确的做法是；
（4）某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F，作出a-F图线．如图中的实线所示．试分析：图线不通过坐标原点O的原因是；曲线上部弯曲的原因是

在“探究加速度与力的关系”实验中，某小组设计了如图所示的实验装置．图中上下两层前端固定有光滑滑轮，两相同小车前端各系一条细线，细线跨过定滑轮并挂上一个砝码盘，盘中可放砝码，小车Ⅱ所挂砝码和砝码盘的总质量是小车Ⅰ所挂砝码和砝码盘总质量的两倍．将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力，两小车尾部各系一条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，按下装置两小车同时立即停止．某次实验时小车Ⅰ的位移为s₁ ，小车Ⅱ的位移为s₂ ．

（1）为了减小实验误差,下列说法正确的是（________）

A . 实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时需要挂上砝码盘和砝码 B . 实验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时不需要挂上砝码盘和砝码 C . 砝码盘和砝码的总质量应远大于小车的质量 D . 砝码盘和砝码的总质量应远小于小车的质量
（2）若实验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，则可得实验结论是：在质量一定的情况下，物体的加速度与所受到的合外力成(填“正比”或“反比”)
（3）由于实验中将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力的大小，因此s₁和s₂的大小关系是（________）

A . 2s₁>s₂ B . 2s₁=s₂ C . 2s₁<s₂

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

图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点的时间间隔用△t表示。在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”。

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⑴实验步骤如下：

①平衡小车所受的阻力：取下小吊盘，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点。

②按住小车，挂上小吊盘并在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入砝码。

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点迹的纸带，在纸带上标出小车中砝码的质量m。

④按住小车，改变小车中砝码的质量，重复步骤③。

⑤在每条纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s₁ ， s₂ ， ……。求出与不同m相对应的加速度a。

⑥以砝码的质量m为横坐标， $\text{[math]}$ 为纵坐标，在坐标纸上做出 $\text{[math]}$ 关系图线。

⑵完成下列填空：

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①设纸带上三个相邻计数点的间距为s₁、s₂、s₃ ，相邻计时点时间间隔为△t。a可用s₁、s₃和△t表示为a＝。

②图3为所得实验图线的示意图。若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为N，小车的质量为kg。

③本实验中，若小吊盘和盘中物块的质量之和m₀与小车和车中砝码质量(m＋M)之间关系满足m＋M＝2m₀ ，仍将小车受到的拉力当成m₀g，则加速度计算值为，此加速度的相对误差＝。

(相对误差＝ $\text{[math]}$ )

右图为“探究物体的加速度与所受合外力及质量的关系”的实验装置图。实验中小车质量用M表示，盘及盘中砝码质量用m表示，小车加速度a可用小车拖动的纸带计算。

（1）某同学采用正确的操作方法，顺利地完成了实验，下图为打出的一条纸带的一部分，从点迹清晰处，选定一个合适的点记为“0”点，每隔4个点（点迹没有画出）选取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为0.10s。编号分别为“1、2、3、4”，用刻度尺分别测量出每个计数点到“0”点的距离。根据数据可知打点计时器打下计数点2时，小车的瞬时速度v =m/s，小车的加速度大小为a=m/s²。(计算结果请保留两位有效数字)
（2）在“探究加速度与质量的关系”时，该同学保持托盘中砝码质量不变，改变小车质量M，得到小车加速度a随 $\text{[math]}$ 变化的关系图像，如图所示。根据图像可以得出的结论是。
（3）在“探究加速度与力的关系”时，该同学保持小车的质量M不变，通过改变托盘中砝码的质量来改变小车受到的拉力，根据实验数据作出了加速度a与拉力F的关系图像，如图所示。你认为该图像不通过原点的原因可能是；该图像上部弯曲的原因可能是。

某实验小组用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知重力加速度为g，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，滑轮足够光滑，力传感器可测出轻绳中的拉力大小。实验步骤如下：

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①按图所示，安装好实验器材，但不挂砝码盘；

②垫高长木板右侧，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；

③挂上砝码盘，调节木板左侧定滑轮，使牵引动滑轮的细线与木板平行；

④砝码盘中放入砝码，先通电，再放车，由打出的纸带求出小车的加速度并记录传感器示数；

⑤改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤④，求得小车在不同合力作用下的加速度。根据以上实验过程，回答以下问题：

（1）对于上述实验，下列说法正确的是___________。

A . 必须要测出砝码和砝码盘的总质量 B . 传感器的示数等于小车受到的合力 C . 小车向左加速时，砝码处于失重状态 D . 砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量
（2）如图（甲）是在实验中得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个计时点没有画出，如图（乙）是以传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图像。

①小车的加速度大小为m/s²；（结果保留两位有效数字）。

②若实验过程中，交流电的实际频率比50Hz稍大一些，则①中计算所得的小车加速度应比小车的实际加速度（选填“大”或“小”）。

③分析（乙）图时，该小组用量角器测得图线与横坐标的夹角为 $\text{[math]}$ ，通过计算式 $\text{[math]}$ 求得图线的斜率为k，则小车的质量为。

A． $\text{[math]}$ B． $\text{[math]}$ C． $\text{[math]}$ D． $\text{[math]}$

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置，其中M为带小滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m₀为小滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

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（1）实验时，不需要进行的操作是_________。

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 D . 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
（2）甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），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（结果保留三位有效数字）。
（3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的 $\text{[math]}$ 图像是一条直线，用量角器测得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 . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$
（4）乙同学根据测量数据做出如图所示的 $\text{[math]}$ 图线，该同学做实验时存在的问题是。

某同学设计了“探究加速度与物体受力，物体质量的关系”的实验，图甲为实验装置简图。

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（1）将长木板固定在水平实验台上，调节滑轮高度，使连接小车的细线与长木板平行，接通电源，释放小车，打出的一条纸带如图乙所示，选取纸带上一点为起始点O，后面每5个点取一个计数点，分别用字母A、B、C、D、E、F标出这些计数点，图中的数字分别为相邻两计数点间的位移。实验所用电源的频率为50Hz，打点计时器打B点时小车的速度 $\text{[math]}$ m/s，小车运动的加速度a= $\text{[math]}$ （结果保留2位有效数字）；
（2）图丙是探究加速度a与物体质量M的关系时，该同学根据实验数据在坐标系中所描的点，但尚未完成图象，请帮助该同学作出 $\text{[math]}$ 图象；
（3）图丁是探究加速度a与合力F的关系时，该同学根据实验数据作出的加速度a与合力F的关系图象，该图象没有通过坐标原点的原因可能为。

小谭同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

（1）一端固定有定滑轮的长木板放在水平桌面上，按照图甲安装好器材，图甲中电源插头应该插入________。

A . 4V～6V的正弦交流电源 B . 4V～6V的直流电源 C . 220V的直流电源 D . 220V的正弦交流电源
（2）往空砂桶里，逐渐加入砂子，当小车开始缓慢运动时，取下砂桶，在天平上称得砂和砂桶的质量为m₀ ，由此可知，小车受到的摩擦力为。
（3）在满足小车质量M远大于砂和砂桶质量m的条件下进行实验，根据实验得到的多组数据，即砂和砂桶的质量m和小车对应的加速度a，画出的图像如图乙所示，重力加速度大小为g，则图中b表示的物理量为，图像斜率为。

（1）在探究小车加速度与力关系的实验中，小刘和他的同学设计了如图甲所示的实验方案。将一端带有定滑轮的长木板置于水平桌面上，小车前端也安装有定滑轮，细绳一端系有砂桶，另一端通过两个滑轮与一拉力传感器相连，拉力传感器固定并可显示绳中拉力F的大小，改变桶中砂的质量进行多次实验。完成下列问题：

①实验时，下列操作或说法正确的是。

A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量

B．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，同时记录拉力传感器的示数

C．选用电磁打点计时器比选用电火花计时器实验误差小

D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

②实验中得到一条纸带，相邻计数点间有四个点未标出，各计数点到A点的距离如图乙所示。电源的频率为 $\text{[math]}$ ，则打点计时器打B点时砂桶的速度大小为 $\text{[math]}$ 。

③以拉力传感器的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的 $\text{[math]}$ 图像可能是。

A． B． C． D．

④若作出 $\text{[math]}$ 图线，求出其“斜率”为k，则小车的质量为。
（2）如图甲在做“验证碰撞中动量守恒定律”的实验时，小明在地上铺一张白纸，再在白纸上覆盖一张复写纸。先让入射球m₁多次从斜轨上的S位置静止释放，入射球m₁落地后通过复写纸在白纸的P位置附近留下标识为1-5号的印迹（如图乙）。然后，把被碰小球m₂静置于轨道的水平部分，再将入射球m₁从斜轨上的S位置由静止释放，与被碰球m₂相碰，并多次重复，分别在白纸的M、N位置附近留下多个印记，其中入射球m₁落地后反弹又在白纸的P位置附近留下标识为6-10号的印迹，如图所示。如果利用画圆法确定入射球碰撞前的落点，下列画出的四个圆最为合理的是_________。

A . A B . B C . C D . D

某实验小组利用如图甲所示的装置进行“探究加速度与合外力的关系”的实验，已知小车质量为M，重力加速度为g。

（1）实验中平衡摩擦力后，必须采用控制变量法，保持小车质量不变，若想用钩码的重力作为小车所受合外力，需满足；
（2）某次实验中打出的一条纸带如图乙所示，图中1、2、3、4、5为相邻计数点，且相邻计数点间的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，由该纸带可求得小车的加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；（结果保留3位有效数字）
（3）改变钩码的个数重复实验，得到加速度a与合外力F的关系如图丙所示，由图象直线部分OA，可得出的结论是。直线部分OA的斜率 $\text{[math]}$ （用M表示），图像后面出现弯曲的原因是。

“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器所用电源频率为50Hz，试回答下列问题.

（1）实验中在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G这些点的间距如图中标示，其中每相邻两点间还有个计时点未画出.根据测量结果计算：打C点时小车的速度大小为m/s；小车运动的加速度大小为m/s².（结果保留二位有效数字）
（2）在某次利用上述已调整好的装置进行实验时，保持砝码盘中砝码个数不变，小车自身的质量保持不变（已知小车的质量远大于砝码盘和盘中砝码的质量），在小车上加一个砝码，并测出此时小车的加速度a，调整小车上的砝码，进行多次实验，得到多组数据，以小车上砝码的质量m为横坐标，相应加速度的倒数 $\text{[math]}$ 为纵坐标，在坐标纸上作出如图丁所示的 $\text{[math]}$ -m关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律。
如果图中纵轴上的截距为b，图线的斜率为k，则小车的质量为。

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验，平衡摩擦力后，在保持沙和桶总质量不变的情况下，增加小车质量M，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为a；重做实验多次，得到多组数据。

（1）除了电火花计时器、小车、沙子和砂桶、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中必须使用的有____（选填选项前的字母）。

A . 220V、50Hz的交流电源 B . 刻度尺 C . 电压可调的直流电源 D . 天平（附砝码） E . 秒表
（2）以下实验操作正确的是（选填选项前的字母）。
A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行

B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将穿过打点计时器的纸带连在小车上

C．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将沙子和砂桶通过细线挂在小车上

D．若增大小车质量，需要重新平衡摩擦力
（3）在满足小车质量远大于沙子和砂桶质量后，某组同学实验得出数据，画出的a- $\text{[math]}$ 的关系图线如图乙所示。从图像中可以推算出，作用在小车上的恒力F=N。当小车的质量为4kg时，它的加速度为m/s²。

（1）下列实验都需要用到打点计时器，其中只要选一条较好的纸带就可以完成实验的是____

A . 探究小车速度随时间变化的规律 B . 探究加速度与力的关系 C . 探究功与速度变化的关系 D . 探究加速度与质量的关系
（2）小波和小宁同学进行“探究加速度与力的关打点计时器系”实验，装置如图甲所示。纸带小车在平衡摩擦力时，下列说法正确的是____

A . 不应在小车上挂上细线和小桶 B . 应该在小车后挂好纸带长木板 C . 缓慢调节长木板的倾斜角度，一直到小车开始下滑时，平衡摩擦力就完成了甲
（3）规范实验后打出的某条纸带，相邻计数点间的时间间隔是 $\text{[math]}$ ，测得数据如图乙所示，由此可以算出小车运动的加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （保留3位有效数字）。

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。

（1）如图所示为实验室常用的装置，该装置用的电源是____

A . 交流220V B . 直流220V C . 交流8V D . 直流8V
（2）关于此实验，下列说法正确的是____

A . 槽码牵引小车运动时，一定要让细线与水平桌面保持平行 B . 槽码的质量要比小车的质量小很多 C . 补偿阻力时小车的牵引细线上需要挂上槽码 D . 在探究小车加速度a与质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出a-m图象
（3）如图是某次实验得到的纸带，两计数点间还有四个点未画出，部分实验数据如图所示，小车加速度大小a=m/s²。（答案保留2位有效数字）

4.2 探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

4.2 探究加速度与力、质量的关系知识点题库