4.2 探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

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）

如图1所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50H_Z交流电．小车的质量为m₁ ， 小桶（及砝码）的质量为m₂ ．

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的装置．则下列说法中正确的是 （   ）

实验小组利用图1来探究：“探究加速度与力、质量的关系”．

①实验中使用的电火花计时器，应接电源．

A．交流4﹣﹣﹣6V       B．交流220V

②在的实验中，得到一条打点的纸带，如图3所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距x₁、x₂、x₃、x₄、x₅、x₆已量出，则：小车加速度的表达式为a=．

③消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，可用小吊盘的总重力代替小车所受的拉力，则：小吊盘的m与小车总质量M之间应满足的关系为．

④在实验中，甲、乙两位同学根据实验数据画出如图2所示的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象分别为图中的直线Ⅰ和直线Ⅱ，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．

在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置图进行实验：

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50 Hz，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：

“用DS研究加速度与力的关系”的实验装置如图(a)所示。实验中通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a-F图线，如图(b)所示。

张博同学用图甲、乙的实验装置探究加速度与合外力的关系，小车总质量用M表示，钩码总质量用m表示。该同学先按图甲将木板有定滑轮的端垫起，调整木板倾角，使小车恰好带着钩码和纸带一起沿木板向下匀速运动，再保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，然后接通电源释放小车，使之由静止开始加速下滑并在纸带上打点，如图乙所示。不考虑细绳质量、滑轮及纸带的摩擦。重力加速度g已知，试回答下列问题

                                 

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（部分）。两个质量相等的小车，放在光滑的水平桌面上，前端各系一条细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车后端也各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按在桌子上，使小车静止。抬起黑板擦，两个小车同时开始运动，按下黑板擦，两小车同时停下来。

某次实验时，测得两小车的位移之比为2:1，由此可知两小车的加速度之比为。在满足的条件下，可以认为小盘和砝码的重力等于小车受到的拉力。

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后面拉动的纸带经打点计时器打出的点计算得到．

如图所示，图1为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，钩码的质量为m₁ ， 小车和砝码的质量为m₂ ， 重力加速度为g．

①下列说法正确的是

A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力

B．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行

C．为减小误差，本实验一定要保证m₁ ， 远小于m₂

D．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

②实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的 图象如图2，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数u=

③从实验中打出的纸带上选取5个计数点，如图所示，相邻计数点间的时间间隔是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是m/s² ．

用图甲所示装置探究物体的加速度与力、质量的关系。实验前已经调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，已经平衡了摩擦力。g=9.8m/s²。

用图甲所示的装置进行探究加速度与力、质量之间的关系实验，图乙是其俯视图。两个相同的小车放在平板上，车左端各系一条细绳，绳跨过过定滑轮各挂一个相同的小盘。实验中可以通过增减车中的砝码改变小车的质量，通过增减盘中的砝码改变拉力。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，合上夹子，辆小车同时停止。

某同学利用图（a）所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码质量m的对应关系图，如图（b）所示。实验中小车（含发射器）的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到，回答下列问题：

某兴趣小组在探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，滑块的右端通过轻细绳跨过定滑轮与砝码盘相连，滑块的左端与穿过打点计时器（未画出）的纸带相连，如图甲所示。已知重力加速度为g，打点计时器的工作频率为50Hz。

为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，小王设计了如图甲所示的实验装置，其中小车（含滑轮）的质量为M，砂和砂桶的质量为m，力传感器可测出轻绳的拉力大小。

用图甲装置研究“小车（含拉力传感器）质量一定时，加速度与合外力的关系”，实验步骤如下：

①细绳一端绕在电动机上，另一端系在拉力传感器上，将小车放在长板的P位置，调整细绳与长板平行，启动电动机，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数；

②撤去细绳，让小车从P位置由静止开始下滑，设小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的图像，并求出小车的加速度a；

③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组F、a数据：

完成下列相关实验内容：

某同学借助力传感器、光电门等器材完成“探究加速度与力、质量关系”实验。如图所示，他将光电门A、B固定在带滑轮木板上的不同位置，带遮光条的滑块左端与力传感器固定在一起，通过细线跨过定滑轮与沙桶相连，光电门及配套的计时器（图中未画出）和力传感器都与电脑连接。

某同学利用如图所示的装置验证牛顿第二定律。质量均为M的滑块a、b用绕过光滑轻质定滑轮的轻绳连接，滑块b上装有质量不计、宽度为d的遮光片，测出滑块b由静止释放时光电门距遮光片的高h，保持h不变，依次在滑块a下面悬挂n个质量均为m的钩码（图中未画出），并记录遮光片通过光电门的遮光时间t及对应的n。