4.2 探究加速度与力、质量的关系知识点题库

某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器的挂钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a－F图象。

（1）图象不过坐标原点的原因是；
（2）本实验中是否仍需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量(填 “是”或“否”)；
（3）由图象求出小车和传感器的总质量为kg。

回答下列问题：

（1）利用图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”实验，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的图象为图中的直线Ⅰ，乙同学画出的a﹣F图象为下图中的直线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．
（2）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了平衡摩擦力，需要在长木板的下面垫一木块（木块垫在没有滑轮的一端），反复移动木块的位置，直到测出小车所拖纸带上的各个相邻记数点之间的距离都为止．这时小车在斜面上所做的是运动，小车拖着纸带运动时受到的摩擦阻力恰好与小车的平衡．
（3）
图丙为“探究加速度与力、质量的关系”实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A，B，C，D，E，F，G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，各计数点间距离如图中所示，单位是cm．小车的加速度为 m/s²（保留三位有效数字）．

某同学设计了如图甲所示的装置来研究小车的加速度与所受合力的关系．将装有力传感器的小车放置于水平长木板上，缓慢向小桶中加入细砂，直到小车刚开始运动为止，记下传感器的最大示数F₀ ．再将小车放回原处并按住，继续向小桶中加入细砂，记下传感器的示数F₁ ．释放小车，记录小车运动时传感器的示数F₂ ．

（1）接通频率为50Hz的交流电源，释放小车，打出如图乙所示的纸带．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，则小车的加速度a=m/s² ．
（2）同一次实验中，F₁F₂（选填“＜”、“=”或“＞”）．
（3）改变小桶中砂的重力，多次重复实验，获得多组数据，描绘小车加速度a与F的关系如图丙．不计纸带与计时器间的摩擦．图象中F是实验中测得的

A . F₁ B . F₂ C . F₁﹣F₀ D . F₂﹣F₀
（4）关于该实验，下列说法中正确的是．

A . 小车和传感器的总质量应远大于小桶和砂的总质量 B . 实验中需要将长木板右端垫高 C . 实验中需要测出小车和传感器的总质量 D . 用加砂的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，可更方便地获取多组实验数据．

根据“探究加速度与力、质量的关系”的实验完成下面的题目．

（1）有关实验以及数据处理，下列说法正确的是．

A . 应使砂和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量，以减小实验误差 B . 可以用天平测出小桶和砂的总质量m及小车和砝码的总质量M；根据公式a= $\text{[math]}$ ，求出小车的加速度 C . 处理实验数据时采用描点法画图象，是为了减小误差 D . 处理实验数据时采用a﹣ $\text{[math]}$ 图象，是为了便于根据图线直观地作出判断
（2）
某学生在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大．他所得到的a﹣F关系可用图甲中的哪个表示？（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）．
（3）某学生将实验装置按如图乙所示安装好，准备接通电源后开始做实验．他的装置图中，明显的错误是（写出两条）．
（4）
图丙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为：x_AB=4.22cm、x_BC=4.65cm、x_CD=5.08cm、x_DE=5.49cm，x_EF=5.91cm，x_FG=6.34cm．已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a=m/s² ．（结果保留二位有效数字）．

在《探究加速度与力、质量的关系》实验中

（1）在实验中，以下做法正确的是

A . 平衡摩擦力时，应将重物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，后接通电源 D . “重物的质量远小于小车的质量”这一条件如不满足，对探究过程也不会产生影响
（2）
在这一实验中，有两位同学通过测量，分别作出a一F图象，如图中的A、B、C线所示；试分析：A线不通过坐标原点的原因是：；B线不通过坐标原点的原因是：．C线发生弯曲的原因是：．

在“用DIS研究加速度与力的关系、加速度与质量的关系”实验中，保持小车质量不变，改变小车所受的作用力，测得了下表所示的5组数据，并已在坐标平面上画出部分数据点，如图所示：

组别	1	2	3	4	5
F/N	0	1.1	2.2	3.3	4.4
a/m•s^﹣2	0	0.5	1.0	1.5	2.0

（1）在图中画出第4组数据对应的数据点，然后作出a﹣F的关系图线；
（2）由所作图线可以得到结论：在质量一定的情况下，加速度a与作用力F成比．

用图示1实验装置来验证牛顿第二定律：

（1）为消除摩擦力的影响，实验前平衡摩擦力的具体操作为：取下，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车能沿木板做运动．
（2）小车及车中砝码的质量用M表示，砂桶及砂的质量用m表示，当M与m的大小关系满足时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于砂桶及砂的重力．
（3）某次实验测得的数据如下表所示．根据这些数据在坐标图2中描点并作出a﹣ $\text{[math]}$ 图线，通过a﹣ $\text{[math]}$ 图线求得合外力大小为N（计算结果保留两位有效数字）．
$\text{[math]}$ /kg^﹣1
a/（m•s^﹣2）
4.0
1.2
3.6
1.1
2.0
0.6
1.4
0.4
1.0
0.3

用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律（交流电频率为50Hz）：

（1）如图乙所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出），将毫米刻度尺放在纸带上．
根据图乙可知，打下E点时小车的速度为m/s．小车的加速度为m/s² ．（计算结果均保留两位有效数字）
（2）另一同学在该实验中得到如下一组实验数据（表中F表示细线对小车的拉力，a表示小车的加速度）：
F/N
0.196
0.294
0.392
0.490
0.588
a/m•s^﹣2
0.25
0.58
0.90
1.20
1.53
①请在图丙所示的坐标系中画出a﹣F图线；
②根据图表分析，实验操作中存在的问题可能是（填字母序号）
A、没有平衡摩擦力
B、平衡摩擦力时木板倾角过小
C、平衡摩擦力时木板倾角过大
D、小车质量太大
E、砂桶和砂的质量太大．

用图（a）的装置“验证牛顿第二定律”时有两个“巧妙”的设计，一是要求小车的质量远大于砂和砂桶的质量之和；二是对小车要进行“平衡摩擦力”操作．回答下列问题：

（1）实验要求“小车质量远大于砂和砂桶质量之和”的目的是．
（2）对小车进行“平衡摩擦力”操作时，下列必须进行的是　　（填字母序号）．

A . 取下砂和砂桶 B . 在空砂桶的牵引下，轻推一下小车，小车能做匀速直线运动 C . 小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，打点计时器的电源应断开 D . 把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度
（3）在满足实验条件下，某同学得到了如图（b）的图线（M为小车和砝码的总质量），图线在纵轴上截距不为零的原因是．

某实验小组“探究小车加速度与所受合外力关系”的实验装置如图甲所示，长木板放置在水平桌面上，拉力传感器固定在小车上。他们多次改变钩码的个数，记录拉力传感器的读数F，并利用纸带数据求出加速度a。

（1）该实验（选填“需要”或“不需要”）满足钩码总质量远小于小车和传感器的总质量。
（2）如图乙所示为实验中得到的一条纸带，两计数点间还有四个点未画出，已知交流电频率为50Hz，可求出小车的加速度大小为m/s²（结果保留三位有效数字）。
（3）以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的 $\text{[math]}$ 图象如图丙所示，其中横轴截距为F₀ ，求得图线的斜率为k，若传感器的质量为m₀ ，则小车的质量为。

某学习小组利用如图所示的实验装置探究合外力与速度的关系．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及动滑轮将滑块与弹簧测力计相连．实验中改变动滑轮下悬挂的钩码个数，进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用速度传感器测出从同一位置P由静止开始释放的滑块经过速度传感器时的速度大小v，用天平测出滑块的质量m，用刻度尺测出P与速度传感器间的距离S，当地的重力加速度大小为g，滑轮的质量都很小．

（1）实验中钩码质量 (填“需要”或“不需要”)远小于滑块的质量．
（2）根据实验数据作出v²-F图象，下列图象中最符合实际情况的是．
（3）据实验已测得数据及v²-F图象，(填“能”或“不能”)测出滑块与长木板间的动摩擦因数．

某探究小组用长木板、小车、光电门等如图甲所示的装置探究加速度与质量的关系。

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（1）实验前先用游标卡尺测出安装在小车上遮光条的宽度d。光电门记录显示遮光条通过光电门所花时间为Δt，则小车通过光电门时的速度v=（用已知或测出的物理量字母表示）；
（2）保证砝码和砝码盘的总质量m远小于小车的质量M。调节好装置，木板保持水平，将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为Δt₁、Δt₂ ，测出两光电门间的距离为L，则小车的加速度a=（用已知或测出的物理量字母表示）；
（3）为了使加速度a的测量更准确，可采取下列哪些措施______。

A . 加大小车的质量M B . 适当减小遮光条的宽度d C . 适当减小砝码和砝码盘的总质量m D . 适当增大两光电门间的距离为L
（4）改变小车质量M，测出相应的加速度，并重复此步骤多次，根据实验数据描绘出来的a— $\text{[math]}$ 图如图乙所示，图线不经过坐标原点O的原因可能是。

某同学进行“探究加速度与物体受力的关系”的实验。将实验器材按图甲所示安装好。已知打点计时器的工作频率为50 Hz。请完成下列相关内容：

（1）该同学在进行平衡摩擦力的操作时，将木板垫高后，在（选填“挂”或“不挂”）小吊盘（含砝码）的情况下，轻推小车，让小车拖着纸带运动，得到了如图乙所示的纸带，则该同学平衡摩擦力时木板的倾角（选填“过大”“过小”或“适中”）。
（2）该同学按步骤（1）操作后，保持小车质量不变，通过改变小吊盘中砝码的质量来改变小车受到的合外力，得到了多组数据。
①根据实验数据作出了如下a-F图像，则符合该同学实验结果的是。

A． B． C．

②某次实验打出的纸带如图丙所示，其中每两个计数点之间有四个计时点未画出，则对应的小车加速度为m/s²；打点计时器打E点时，对应的小车速度为m/s。（计算结果保留两位有效数字）

如图是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置：

（1）下面列出了一些实验器材：电火花打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、槽码，除以上器材外，还需要的实验器材有________。

A . 天平（附砝码） B . 秒表 C . 刻度尺（最小刻度为mm） D . 低压交流电源
（2）某次实验的纸带实物照片如图所示，相邻点间的时间间隔为 $\text{[math]}$ ，用刻度尺测得 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。打下“C”点时小车的瞬时速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；小车的加速度 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（计算结果均保留2位有效数字）

某实验小组用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”的实验。

（1）实验中需要的操作或需要满足的条件描述正确的是________（填字母序号）

A . 钩码和纸带安装好，长木板一端垫高，启动打点计时器，平衡摩擦力 B . 小车的质量M必须远大于钩码质量m C . 实验前，需要调节定滑轮、弹簧测力计的高度，使弹簧测力计和定滑轮之间的细线水平 D . 实验时，将小车靠近打点计时器，接通电源，释放纸带
（2）实验时，打出的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，纸带上只测出了两组数据，图中长度单位是 $\text{[math]}$ ，由此可以算出小车运动的加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。因弹簧测力计的刻度模糊无法读数，已知此过程中所悬挂钩码的质量为100g，由此可推出此时弹簧测力计应显示的示数为N。（计算结果均保留两位有效数字，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ）
（3）改变钩码的质量，多次进行实验，测得多组弹簧测力计的示数F及小车的加速度a，作出 $\text{[math]}$ 图像，图像为一条过原点的直线，图像的斜率应等于。

为了验证“牛顿运动定律”，小红在实验室找到了有关仪器并进行了组装，开关闭合前实验装置如图甲所示。

（1）请指出该实验装置中存在的错误：①；②。
（2）小红所在的实验小组，通过讨论并改进了该实验装置。对实验的原理该小组同学共提出了以下观点：
①测量质量：用天平测出小车的质量M

②测量合外力：

A．摩擦力得到平衡后即可用沙桶所受的重力mg来代替小车所受的合外力

B．摩擦力得到平衡后还得满足小车的加速度足够小，才可用沙和桶所受的重力来代替小车所受的合外力

C．摩擦力得到平衡后，拉力传感器的读数与沙桶重力之和是小车所受的合外力。

③测量加速度：

D．根据a= $\text{[math]}$ 即可得出小车的加速度，其中M和m分别为小车和沙桶（含沙）的质量

E．计算出后面某些计数点的瞬时速度，画出v-t图象，量出长木板的倾角θ，由a=tanθ求出加速度

F．计算出后面某些计数点的瞬时速度，画出v-t图象，在图象。上找两个离得较远的点，由两点所对应的速度、时间用a= $\text{[math]}$ 计算出加速度

对以上观点中，测量合外力应选；计算加速度的方法中最为恰当的是（均选填字母序号）
（3）数据处理：
①探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持不变；为了直观地判断小车的加速度a与质量M的数量关系，应作（选填“a-M”或“a- $\text{[math]}$ ”）图象。

②该小组通过数据的处理作出了a-F图象，如图乙所示，你认为该图线不过原点的原因是。

某同学用如图（甲）所示装置测定小车在长木板上运动时所受阻力的大小。实验中所用交变电流的频率为 $\text{[math]}$ ，主要步骤如下：

a．安装好实验器材，保证长木板水平放置；

b．接通电源，释放小车，利用纸带测量出小车运动的加速度a；

c．改变钩码的个数（保证钩码的总质量m远小于小车的质量M），重复实验，得出同一小车多个加速度a的数值；

d．作出小车的加速度a与钩码的总重力 $\text{[math]}$ 的图像，分析图像得出实验结论。

（1）实验中使用的是电火花计时器，它的工作电源为V交流电源；
（2）图（乙）是某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示。则小车的加速度为 $\text{[math]}$ ，打P点时，小车的速度为 $\text{[math]}$ （结果均保留两位有效数字）；
（3）实验中获得的各数据点如图（丙）所示；

①请在图（丙）中作出 $\text{[math]}$ 图像；

②根据图像可知，小车运动过程中受到的阻力大小为N。

某实验小组做“探究加速度与力的关系”实验时，先采用如图甲所示的常规实验方案。处理数据时发现误差比较明显。该小组经过分析讨论，对实验方案进行了改进和优化，采用如图乙所示实验方案，具体实验操作步骤如下∶

A．挂上托盘和砝码，调整垫块位置，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；

B．取下托盘和砝码，用天平测出其总质量为m，查出并记录当地重力加速度g；

C．把小车放回木板上原位置，小车拖着纸带沿木板加速下滑，测出其下滑的加速度a；

D．改变砝码质量和垫块位置，多次测量m和a，通过作图可得到a—F的关系。

（1）比较甲、乙两实验方案，实验时需要满足条件M>>m的实验方案是（选填"甲"乙"或"甲和乙"）；
（2）采用乙实验方案，在作a—F关系时，小车受到的合外力F=；
（3）在一次实验操作中，获得如图丙所示的纸带，A、B、C、D、E为计数点，其中相邻两计数点间均有四个点未画出，所用交变电源的频率为50Hz，则在打下C点时小车的速度大小v_C=m/s，由纸带可求得小车运动的加速度a= m/s²（计算结果均保留两位有效数字）。

在高中力学实验中经常用到如图甲所示的实验装置，设小车质量为M，重物质量为m

（1）完成下列哪些实验可用该实验装置_______（填写选项前面的字母）

A . 研究平抛运动 B . 研究匀变速直线运动 C . 验证机械能守恒定律 D . 探究物体的加速度与合外力质量的关系
（2）在做探究“功与速度变化的关系”的实验中，某同学在平衡摩擦力之后，将重物重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总要比小车动能增量大一些，其原因可能是_______

A . M＞＞m B . M＜＜ m C . M= m D . M=2 m
（3）如图乙为探究“功与速度变化的关系”的实验中打出的一条纸带，现选取纸带中的B、E两点来探究功与速度变化的关系，已知打点计时器的打点频率为f，相邻两个计数点之间还有一个点未画出，重力加速度为g，图中已经注明了要测量的物理量，另外，小车的质量为M，所挂重物的质量为m，请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来：

“打点计时器”是力学实验中常见的仪器，如图所示的纸带是某次实验中打点计时器打出的，此实验最有可能是 ____

A . 探究小车速度随时间变化规律的实验 B . 探究加速度与力、质量的关系的实验 C . 验证机械能守恒定律的实验 D . 探究功与速度变化的关系实验

$\text{[math]}$ /kg^﹣1	a/（m•s^﹣2）
4.0	1.2
3.6	1.1
2.0	0.6
1.4	0.4
1.0	0.3

F/N	0.196	0.294	0.392	0.490	0.588
a/m•s^﹣2	0.25	0.58	0.90	1.20	1.53

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