版物理新教材人教版同步练习探究加速度与力质量的关系（解析版）

2019版物理新教材人教版必修一同步练习：探究加速度与力、质量的关系（word解析版)1．在物理学的发展过程中，科学家们采用了许多物理学的研究方法，下列关于物理学研究方法的说法中，正确的有（）A．质点体现了等效替代的思想B．利用速度-时间图像求位移运用了微元法C．探究加速度与力和质量的关系采用了控制变量法D．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，能用实验直接验证2．在探究加速度与力的关系时，保持小车的质量（M）一定，某同学选用如图甲所示的设计和器材来完成实验：(1)在实验的安装与操作过程，下列操作或要求必须的是_________(填序号)A．使导轨有适当的倾角以平衡小车所受摩擦力B．调节导轨水平C．调节细线，使细线平行于导轨D．增加m时，必须满足M远大于mE．先接通打点计时器的电源，再释放小车(2)图乙是实验获得的一条纸带中的一部分：0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个点未标出，打点计时器频率为50Hz，计数点间的距离如图所示，则根据图中数据可计算小车的加速度a=__________m/s2。（结果保留3位有效数字）3．为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示的实验装置：（1）以下实验操作正确的是___A.将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动B.调节滑轮的高度，使细线与木板平行C.先接通电源后释放小车D.实验中小车的加速度越大越好（2）在实验中，得到一条如图乙所示的纸带，己知相邻计数点间的时间间隔为，且间距已量出分别，则小车的加速度a=___（结果保留两位有效数字）.（3）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与所受拉力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条’图线，如图丙所示，图线___是在轨道倾斜情况下得到的（填“①"或“②”）；小车及车中袪码的总质量______kg（结果保留两位有效数字）.4．如图甲所示是张明同学在“探究加速度与物体受力的关系”时所用的创新实验装置，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，所使用的电火花打点计时器打点的时间间隔是．实验步骤如下：A．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：B．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；C．挂上砝码盘，放开小车后，再接通电源，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；D．改变砝码盘中砝码的质量，依次重复步骤B和C进行多次实验，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）实验步骤中有两处明显的错误，请指出实验步骤的序号并加以改正：______．（2）如图乙所示的纸带是完成实验步骤后，张明同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点，相邻计数点间有4个点迹未画出．经过测量，测得O到A、B、C、D、E、F点的距离如图乙所示，则打点计时器打下E点的速度大小是______m/s，物体运动的加速度是______m/s2（结果保留两位有效数字）（3）下列关于小车所受合外力的大小说法正确的是______（不计细线与滑轮之间的摩擦）A．等于砝码和砝码盘所受重力大小的一半B．等于砝码和菇码盘所受重力大小C．等于砝码和砝码盘所受重力大小减去弹簧测力计的示数D．等于弹簧测力计的示数．5．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图甲所示的实验装置．其中带滑轮的小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m.(滑轮质量不计)（1）下列实验步骤中时，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．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）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带(两相邻计数点间还有四个点)，测得：x1＝cm，x2＝cm，x3＝cm，x4＝cm，x5＝cm，x6＝cm.小车加速度的大小是________m/s2.已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电(结果保留两位有效数字)．（3）以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，作出的a－F图象是一条直线，如图丙所示，图线与横轴的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为________．A．B．C．kD.6．在滑块（含滑块上的砝码）的质量未知的情况下，某同学利用图甲所示装置探究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”，并测量滑块与木板间的动摩擦因数。图中长木板水平固定，小吊盘和盘中物块的质量之和远小于滑块（含滑块上的砝码）的质量。（1）为减小实验误差，打点计时器应选用___（选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”）。（2）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M的倒数的关系图象，由图乙可知，在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量成_____（选填“正”或“反”）比；取g＝10m/s2，则滑块与木板间的动摩擦因数为_____。7．在探究“加速度与力和质量的关系”实验时，某老师对传统实验进行了改进，其实验操作如下：①如图所示，先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角θ，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m；②保持平板倾角θ不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动，通过纸带测量其加速度a；③保持小车质量M不变，多次改变沙和沙桶的总质量m，每次重复①②两步操作，得到小车加速度与合力的关系；④多次改变小车的质量，进行适当的操作，得到小车加速度和质量的关系．（1）在上述实验操作过程中，以下说法正确的是_________A．可以用6V以下的直流电源给打点计时器供电B．应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源C．要保持细绳与平板平行D．应让小车从远离定滑轮处开始运动（2）在操作④中，每次改变小车质量后，_________（选填“需要”或“不需要”）重新调节平板的倾角．（3）实验中，某同学在坐标纸上画出四张关系图线．其中_________图是正确.A．B.C．D．（4）在操作②中，小车所受的合力大小________mg（填“大于”或“等于”或“小于”）,实验中________(填“需要”或“不需要”)满足沙和沙桶的总质量远小于小车质量.8．如图甲所示为某实验小组“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置。他们调整长木板和滑轮，使长木板水平放置且细线平行于长木板；在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物块，多次改变托盘中砝码的质量，记录传感器的读数F，求出加速度a。请回答下列问题：(1)实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知交流电频率为50Hz的交流电，两计数点间还有四个点没有画出，根据纸带可求出物块的加速度为_______m/s2。(结果保留三位有效数字)。(2)以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a－F图象是一条直线如图丙所示，求得图线的斜率为k，横轴截距为F0，若传感器的质量为m0，则物块的质量为____。若已知重力加速度为g，物块与长木板动摩擦因数为μ＝________。(3)该实验需不需要满足钩码质量远远小于物块和传感器的总质量？_____。(填“需要”或“不需要”)9．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a﹣图象（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出a﹣F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．钩码的总质量太大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﹣a图象，如图3．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μ=_____．10．如图所示为探究“拉力恒定时，加速度与质量之间关系”的实验装置，实验时忽略小车所受导轨对它的摩擦力，在倾斜导轨的B处有一时间传感器，能记录小车从倾斜导轨A处下滑到B处的时间。实验步骤如下：(1)安装好实验器材，用刻度尺测出A、B之间的距离s；(2)将小车置于A处，用弹簧秤沿导轨向上拉着小车并保持静止，读出此时的拉力F；(3)去掉弹簧秤，让小车自A处静止释放，传感器开始计时，小车通过B后，记下时间传感器测得小车从A运动到B的时间t；(4)再将小车置于A处，往小车中增加钩码，设所加钩码的总质量为m。为保持小车与钩码的合外力F不变，可采用如下方法：用弹簧秤沿导轨向上拉着小车静止，调节导轨倾角的旋钮使导轨与水平面之间的夹角适当变小，直到弹簧秤的读数显示F为止。然后重复步骤(3)；(5)多次往小车中增加钩码，然后重复步骤(4)；(6)利用实验中所测得的数据在坐标纸上建立坐标系，以m为横坐标，以__________为纵坐标，描点之后作出一条直线便于研究。测得直线的斜率为k，纵截距为b，则小车所受的合外力为__________，小车的质量为__________参考答案1．BC【解析】【详解】A.质点是采用的是理想模型法，故A错误；B.速度一时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时，取时间很短，则当作匀速直线运动，从而从通过“微元”分析整体，使用了微元法，故B正确；C.在探究加速度与力、质量三者关系的实验中，应用了控制变量法，控制其中一个量不变，确定另两量的关系，故C正确；D.牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不能用实验直接验证，故D错误。2．BCE【解析】【详解】(1)[1]本实验下面是气垫导轨，所以只需要调节导轨水平，保持拉线方向与木板平行，就能使拉力等于合力；又因为拉力是通过拉力传感器测的，就不需要满足M远大于m；打点计时器的使用规范就是要先接通电源再释放小车，故选BCE.(2)[2]根据推论：运用逐差法得：3．(1)BC；(2)；(3)①，【解析】【详解】（1）[1]A.平衡摩擦力就是让小车在无拉力的作用下做匀速直线运动，让重力沿斜面的分力等于小车受到的摩擦力。所以平衡时应为：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.故A错误.

B.为了使绳子拉力代替小车受到的合力，需要调节滑轮的高度，使细线与木板平行.故B正确.

C.使用打点计时器时，为了有效利用纸带，应先接通电源后释放小车.故C正确.

D.试验中小车的加速度不是越大越好，加速度太大，纸带打的点太少，不利于测量.故D错误.（2）[2]由匀变速运动的规律得：s4-s1=3a1T2

s5-s2=3a2T2

s6-s3=3a3T2联立并代入数据解得：（3）[3]由图象可知，当F=0时，a≠0．也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高。所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的。[4]根据F=ma得a-F图象的斜率由a-F图象得图象斜率k=，所以m=4．C项中“放开小车后，再接通电源”应改为“接通电源后，再放开小车”，D项中“依次重复步骤B和C进行多次实验”应改为“依次重复步骤C进行多次实验”D【解析】【详解】(1)[1]C项中“放开小车后，再接通电源”应改为“接通电源后，再放开小车”；D项中“依次重复步骤B和C进行多次实验”应改为“依次重复步骤C进行多次实验”.(2)[2][3]匀变速直线运动中间时刻的速度等于这段的平均速度，所以：根据匀变速直线运动推论有：运用逐差法对OD段分析得：然后根据匀变速直线运动速度与时间关系可得：(3)[4]同一根绳子，拉力相等，则小车所受合外力的大小等于弹簧测力计的示数，故D正确.5．BCD【解析】【详解】（1）[1].AD．本题拉力可以由弹簧测力计测出,不需要用天平测出砂和砂桶的质量,也就不需要使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量，故AD错误B．该题是弹簧测力计测出拉力,从而表示小车受到的合外力,将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力,故B正确C．打点计时器运用时,都是先接通电源,待打点稳定后再释放纸带,该实验探究加速度与力和质量的关系,要记录弹簧测力计的示数,故C正确（2）[2].利用逐差法可知（3）[3]弹簧测力计的示数,即在图线的斜率为k,则,故小车质量为,又因图线的倾角为θ,则k=tanθ故小车质量亦可为,6．电火花计时器反【解析】【详解】（1）［1］电磁打点计时器工作时是振针打在复写纸上把点迹印在纸带上，电火花计时器工作时是火花把墨粉纸上的墨粉融化在纸带上，物体带动纸带运动时，用电火花计时器打点阻力较小，所以为减小实验误差，打点计时器应选用电火花计时器。（2）［2］在小吊盘和盘中物块的质量之和远小于滑块（含滑块上的砝码）的质量条件下，对滑块F-Mg=Ma滑块的加速度a=-g向右平移纵坐标轴，等于去除摩擦力的影响，在外力一定的条件下，可以得到物体的加速度与其质量M的倒数成正比，即物体的加速度与其质量M成反比。［3］由乙图知，图线的纵轴截距大小为g=2，则滑块与木板间的动摩擦因数为=7．C需要A等于不需要【解析】【详解】（1）[1].打点计时器使用交流电源，故A错误．实验时应先接通电源，再释放小车，故B错误．实验时应保持细绳与平板平行，故C正确．要让小车从靠近定滑轮处开始运动，故D错误．（2）[2].因在操作①中满足：，则在操作④中，每次改变小车质量M后，需要重新调节平板的倾角θ．（3）[3].在合力不变的条件下，加速度与质量成反比，所以图象是过原点的倾斜的直线，故A正确，BCD错误；（4）[4].因在操作①中满足，则在操作②中，小车所受的合力大小；即小车所受的合力大小等于mg；[5].由于小车所受的合力等于悬挂的沙和沙桶的重力，则不需要满足沙和沙桶的质