人教版（2019）高一物理必修第一册 4.2实验：探究加速度与力和质量的关系 巩固练习（带解析）

1、实验：探究加速度与力和质量的关系巩固练习一、单选题（每一小题只有一个正确答案）1. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于平衡摩擦力的说法中不正确的是()A. “平衡摩擦力”的本质就是想法让小车受到的摩擦力为零B. “平衡摩擦力”的本质就是使小车所受的重力在沿斜面方向的分力与所受到的摩擦阻力相平衡C. “平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳对小车施加的拉力D. “平衡摩擦力”是否成功，可由小车拖动后，由打点计时器打出的纸带上的点迹间距是否均匀而确定2. 在研究加速度a 和力F、质量m的关系时，应用的是()A. 控制变量的方法B. 等效替代的方法C. 理

2、论推导的方法D. 理想实验的方法3. 探究加速度与力、质量关系的实验中，在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于始终没有满足M>>m(m为砂桶及桶中砂的质量)的条件，结果得到的图象应是图中的哪一个()A. B. C. D. 4. 探究“加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示为了消除小车与水平面之间摩擦力的影响，应采取的做法是()A. 将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B. 将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动C. 使木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D. 使木板不带滑轮的一端适当垫高，在

3、不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上5. 在验证牛顿第二定律的实验中，若保持砂桶和砂子的总质量不变，改变小车内砝码的总质量时，利用纸带上的数据可以算出小车的速度，取其中两次实验的结果作出小车的速度图线，如图所示前后两次小车与砝码的总质量分别为M1和M2，则M1和M2的关系为()A. M1>M2B. M1<M2C. M1=M2D. 三者都可能6. 在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，下列做法中错误的是()A. 实验时，先接通打点计时器电源，再放开小车B. 小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出C. 平衡摩擦力时，装砝码的砝码盘不能用细绳通过定滑轮系在小车上D. 本实验采用的

4、实验方法是控制变量法7. 在验证牛顿第二定律关于作用力一定时加速度与质量成反比的实验中，以下做法正确的是：()A. 平衡摩擦力时，应将装砂的小捅用细绳通过定滑轮系在小车上B. 以小车的加速度a为纵轴，小车的质量M为横轴建立直角坐标系来处理数据C. 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D. 求小车加速度时，可用天平测出装砂小桶(或砝码)质量m以及小车的质量M.直接用公式a=mgM求出二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）8. 为了验证“加速度与物体质量成反比”的猜想，同学们采用图象法处理数据，下图是四个小组描绘出的不同图象，你觉得能够准确验证上述猜想的图象有()A. B. C. D.

5、9. 用如图1所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”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，乙同学画出的aF图象为图2中的直线.直线、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10. 如图所示的装置可以做许多力学实验，以下说法正确的是() A. 利用此装置测量物块与长木板之间的动摩擦因数时，需要调整长木板的倾斜度来平衡摩

6、擦力B. 利用此装置做研究匀变速的直线运动的实验时，不需要消除小车和木板间的摩擦阻力的影响C. 利用此装置探究“加速度与力、质量的关系”实验中，通过增减小车上砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度D. 利用此装置验证“系统机械能守恒”时，必须适当垫高木板左端以消除小车和木板间的摩擦阻力的影响E. 利用此装置探究“恒力做功与动能改变的关系”时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力平衡小车运动中所受阻力的影响11. 某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图中为实验装置简图他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法

7、带来的实验误差，你认为下列说法中正确的是()A. 实验时要平衡摩擦力B. 实验时不需要平衡摩擦力C. 钩码的重力要远小于小车的总重力D. 实验进行时应先释放小车再接通电源三、实验题12. 如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图钩码的质量为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.实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C.本实验m2应远小于m1D.在用图象探究加速度与质量关系时，应作a1m2图象(2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了

8、平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出aF图象，他可能作出图2中_ (选填“甲”、“乙”、“丙”)图线此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_ A.小车与轨道之间存在摩擦          B.导轨保持了水平状态C.砝码盘和砝码的总质量太大        D.所用小车的质量太大(3)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1m2a图象，如图3.设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距

9、为b，则小车与木板间的动摩擦因数= _ ，钩码的质量m1= _ 13. 利用图1所示装置可以做力学中的许多实验(1)以下说法正确的是_A.利用此装置“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力的影响B.利用此装置探究“小车的加速度与合外力的关系”：当小车与车中砝码的总质量远大于小桶及桶中砝码的总质量时，才可以认为绳对小车的拉力大小约等于小桶及桶中砝码的总重力C.利用此装置探究“小车的加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的aM关系图象不是直线，就可以确定加速度和质量成反比(2)如图所示的装置做“探究加速度与力的关系”的实验：小车搁置在水平放置的长木板上，纸带连接车尾并

10、穿过打点计时器，用来测小车的加速度a，小桶通过细线对小车施拉力F.某次实验得到的一条纸带如图2所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取一个点作为计数点，分别标为0、1、2、3、4.测得0、1两计数点间距离s1=30.0mm，3、4两计数点间距离s4=48.0mm，则小车的加速度为_m/s2.(结果取两位有效数字).在保持小车质量不变的情况下，改变对小车拉力F的大小，测得小车所受拉力F和加速度a的数据如下表：F/N0.200.300.400.500.60a/(ms2)0.100.210.290.410.50根据测得的数据，在图3中作出aF图象由图象可知，小车与长木板之间的最大静摩擦力大小为_N.(

11、结果取两位有效数字)若要使作出的aF图线过坐标原点，需要调整实验装置，可采取以下措施中的_A.增加小车的质量                B.减小小车的质量C.适当垫高长木板的右端           D.适当增加小桶内砝码质量14. 某学习小组利用图甲所示的气垫导轨实验装置及传感器研究滑块加速度a与质量M间的关系实验时选择了不可伸长的

12、轻质细绳和轻定滑轮，滑块的加速度可以由加速度传感器测量得到，拉力传感器可以测量细绳的拉力大小补充完整下列实验步骤： (1)实验前，接通气源，将滑块(不挂沙桶)置于气垫导轨上，轻推滑块，当加速度传感器为_ 时，说明气垫导轨已经水平(2)挂上沙桶，调整定滑轮位置，使导轨上方的细绳水平，释放在A处的滑块后记下拉力传感器的示数F1和加速度传感器的示数a1，用天平测得滑块(包括传感器)的质量M1；滑块上添加一个50g钩码并将滑块移到A处，增减沙桶中的沙子，释放滑块后使拉力传感器的示数为F2，并记下此时加速度传感器的示数a2； 回答下列问题：本实验采用_ 法来研究加速度与质量的关系本实验中，滑块的总质量M

13、 _ (选填“要求”或“不要求”)远大于沙桶的总质量m如图乙中各图象中能正确反映滑块加速度a与1M间的变化规律的是_ 15. 某课外兴趣小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与合外力、质量的关系：(1)下列关于该实验的说法，正确的是_(选填选项前的字母) A.实验开始时应先释放小车，再接通电源B.实验前应调节定滑轮的高度使细线与木板平行C.实验开始的时候，小车最好距离打点计时器近一点D.实验前要把木板不带滑轮的一端适当垫高平衡摩擦力(2)从实验中挑选出一条点迹清晰的纸带，用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz(相邻两个计数点间有四个点未画出) 从图乙中所给

14、的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1=_cm，计算打出C点时小车的速度vC=_m/s，该小车的加速度a=_m/s2(计算结果保留两位有效数字)(3)该小组在探究小车加速度a与小车质量M的关系中，作出了a1M的图线，如图丙所示，可求得小车受到的合外力大小为_N(计算结果保留两位有效数字)答案和解析1.A解：AB、平衡摩擦力的实质是小车(及车上砝码)的重力沿木板方向的分力与木板与小车间、纸带与计时器间、绳与滑轮间、滑轮与轴间等摩擦力平衡，故A不正确，B正确C、“平衡摩擦力”的目的就是要使小车所受的合力等于所挂砝码通过细绳对小车施加的拉力，故C正确D、恰好平衡摩擦力时，小车拖动纸带，不给小车提供拉力

15、，给小车一个初速度，小车做匀速直线运动，由打点计时器打出的纸带点迹间距应该是均匀的故D正确2.A解：由于涉及多个变量，探究加速度与力的关系时，控制质量不变而改变力的大小；探究加速度与质量的关系时，控制力不变而改变质量，实验应用了控制变量法；故A正确3.D在研究加速度跟小车质量M的关系时，保持m不变，改变小车质量M，在小车质量M远大于重物质量m时，即当满足Mm时，可以认为小车受到的拉力(合力)F=mg，此时加速度a与小车质量M成反比，与1M成正比，以1M横轴，a为纵轴，则a1M图象应是过原点的直线，当小车质量M不远大于重物质量m时，小车受到的拉力明显小于重物重力，a1M图象向下弯曲，故ABC错误

16、，D正确。4.C解：为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是，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，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力所以C正确，ABD错误5.B解：速度时间图象的斜率表示加速度，根据图象可知，a1>a2，保持砂桶和砂子的总质量不变，则合力不变，根据牛顿第二定律得：M=Fa，所以M1<M26.B解：A、在本实验中为了更稳定打点，并且增长纸带的有效长度，故应先打开电源，再放小车，故A正确；B、如果根据牛顿第二定律求解加速度，则失去了验证加速度与力和质量间关系的意义，故B错误；C、平衡摩擦力时，装

17、砝码的砝码盘不能用细绳通过定滑轮系在小车上，只能将小车和纸带相连后去平衡摩擦力，故C正确；D、本实验中需要控制小车的质量不变分析加速度和力的关系，同时控制小车受力不变，分析加速度与质量间的关系，故采用了控制变量法，故D正确7.C解：A、平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西故A错误B、由于小车的加速度与小车的质量成反比，所以要以小车的加速度a为纵轴，小车的质量的倒数1M为横轴建立直角坐标系来处理数据故B错误；C、平衡摩擦力时，是重力沿木板方向的分力等于摩擦力，设木板与水平面间的夹角是，有：mgsin=mgcos，可以约掉m，只需要平衡一次摩擦力故C正确D、小车的加速

18、度是通过打出来的纸带求解出的加速度，不是用a=mgM求出来的假设小车的加速度为a，拉力为F，则：对小车：F=Ma 对重物：Fmg=ma 联立解得：a=mgM+m，所以加速度不能用a=mgM求得，并且只有当M>>m时，忽略掉m，才有a=mgM，在F一定的情况下a才与M成反比，故：每次改变小车质量注意满足的是m远小于M.故D错误8.BC解：若加速度与物体质量成反比，在am图象中应该是双曲线，但是实验得出的各组数据是不是落在同一条双曲线上是不好判断的，但是a1m的关系是正比例函数，若画出a1m图象是过原点的倾斜的直线，则说明加速度与物体质量成反比，若画出1am图象是过原点的倾斜的直线，则

19、也能说明加速度与物体质量成反比，故BC正确，AD错误9.BC解：甲图象表明在小车的拉力为0时，小车的加速度大于0，说明合外力大于0，说明平衡摩擦力过度，即把长木板的末端抬得过高了故A错误，B正确乙图象说明在拉力大于0时，物体的加速度为0，说明合外力为0，即绳子的拉力被摩擦力平衡了，即没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，也就是没有将长木板的末端抬高或抬高不够故C正确，而D错误10.BCDE解：A、利用此装置测量物块与长木板之间的动摩擦因数时，不需要平衡摩擦力，否则无法探究物块与木板间的摩擦力，和摩擦因数，故A错误；B、利用此装置做研究匀变速的直线运动的实验时，只要小车做匀变速直线运动即可，不需要消除

20、小车和木板间的摩擦阻力的影响，故B正确；C、利用此装置探究“加速度与力、质量的关系”实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力后在实验过程中，通过增减小车上砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度，故C正确；D、只有重力或只有弹力做功时系统的机械能守恒，利用此装置验证“系统机械能守恒”时，必须适当垫高木板左端以消除小车和木板间的摩擦阻力的影响，故D正确；E、利用此装置探究“恒力做功与动能改变的关系”时，应平衡摩擦力，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力平衡小车运动中所受阻力的影响，故E正确；11.AC解：根据实验原理我们知道，为了让砝码的重力更加接近为小车的合外力，

21、本实验中需要平衡摩擦力和让砝码重力远远小于小车重力，实验时先接通电源后释放小车，故BD错误，AC正确12.(1)D；(2)丙；C；(3)bgk；1gk解：(1)A、小车与长木板间的粗糙情况与小车质量无关，所以在同一个实验中，每次改变小车质量，不需重新平衡摩擦力，故A错误B、实验时应先接通电源，后释放小车，故B错误C、根据牛顿第二定律得，a=m1gm1+m2，则绳子的拉力F=Ma=m1m2gm1+m2=m1g1+m1m2，当钩码的总质量远小于小车的质量时，绳子的拉力才等于钩码的重力，故C错误D、由牛顿第二定律可知a=1m2F，当F一定时，a与成正比1m2，所以作出a1m2图象，故D正确故选：D(

22、2)遗漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况故图线为丙当不满足m1<<m2时，随m1的增大物体的加速度a逐渐减小，故图象弯曲的原因是：所挂钩码的总质量太大，不满足钩码质量远小于小车的质量故C正确(3)根据牛顿第二定律可知，m1gm2g=m2a；结合1m2a图象，可得：可得：1m2=m1+1m1ga，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，因此钩码的质量m1=1gk，小车与木板间的动摩擦因数=bgk；13.(1)B；(2).0.60；.；0.10；C。解：(1)A、此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故A错误B、探究“小车的加速度与合外力的关系

23、”：当小车与车中砝码的总质量远大于小桶及桶中砝码的总质量时，才可以认为绳对小车的拉力大小约等于小桶及桶中砝码的总重力，故B正确C、曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种，所以若am图象是曲线，不能断定曲线是双曲线，即不能断定加速度与质量成反比，应画出a1m图象，故C错误故选：B(2).每隔五个打印点取一个计数点，所以2，3两计数点间的时间间隔为T=0.1s，根据匀变速直线运动的推论x=aT2，有：s4s1=3aT2，所以解得：a=0.0480.0300.03=0.60m/s2.在aF图象中根据所给的数据描点作图，如图所示：当拉力大于等于最大静摩擦时，物体开始运动，由上问所得aF图象可知当拉力等于0.10N时物体开始运动，故最大静摩擦力为0.10N若要使作出的aF图线过坐标原点即绳子的拉力就等于小车所受的合外力，故需要平衡摩擦力，其方法是适当垫高长木板的右端故C正确(1)利用图示小车纸带装置可以完成很多实验，在研究匀变速直线运动时不需要平衡摩擦力，在探究“小车的加速度与质量的关系”和探究“功与速度变化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，当小车与车中砝码的总质量远大于小