4.2探究加速度与力、质量的关系（练习）-2022-2023学年高一物理高频考点强化训练（人教版2019必修第一册）

人教版必修一第四章第2节 加速度与质量、力的关系 【同步练习-解析】 一、单选题 1．在验证牛顿第二定律的实验中，用改变砂的质量的办法来改变对小车的作用力F，用打点计时器测出小车的加速度a，得出若干组F和a的数据。然后根据测得的数据作出如图所示的a-F图线，发现图线既不过原点，又不是直线，原因是（　　） A．没有平衡摩擦力，且小车质量较大 B．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大 C．未平衡摩擦力时，或所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大 D．平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大 【答案】C 【解析】 由题图知，增大F的大小，一开始a始终为零，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时，所垫木板太低，没完全平衡掉摩擦力； 对砂和小桶（设质量为m），由牛顿第二定律 对小车（设质量为M） 可得 当满足M远大于m时，随着m的增大，分母不变，小车加速度与F成正比，当不满足这个条件时，随着m的增大，a与F不成正比关系，斜率减小，图线出现弯曲，说明不能满足小车及砝码的质量远远大于砂和小桶的质量，ABD错误，C正确。 2．在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，将具有加速度测量功能的智能手机固定在小车上，改装成如图1所示的装置来测量小车加速度。小车的质量，槽码的质量。小车由静止释放，设小车前进的方向为正方向，通过手机软件测得加速度随时间变化图像如图2所示，其中减速过程中加速度超过了手机的显示范围。关于此实验的分析，下列说法正确的是（　　） A．放手机与不放手机相比，小车加速过程中的加速度较大 B．放手机与不放手机相比，小车加速过程中细线对小车的拉力较小 C．小车与制动器碰撞前的速度大小约为 D．此手机的质量约为 【答案】D 【解析】 A．对小车和槽码的整体，由牛顿第二定律可知 因放上手机后，M变大，则加速度减小，即放手机后，小车加速过程中的加速度较小，选项A错误； B．对小车分析可知 则放上手机后，M变大，则T变大，选项B错误； C．由a-t图像可知，图像的“面积”的与速度的变化量，则小车与制动器碰撞前的速度大小约为 选项C错误； D．由图像可知，加速阶段的加速度为a=0.6m/s2，，带入 可得 选项D正确。 3．如图为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，砂和砂桶的总质量为m，小车（含车内砝码）总质量为M，实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，小车运动加速度用a表示。在探究加速度与小车受力关系的过程中，要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是（　　） A．M＝100g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g B．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g C．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40g D．M＝100g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40g 【答案】C 【解析】 平衡摩擦力后，根据牛顿第二定律可知，对小车 T=Ma 对整体 解得 要使细线的拉力近似等于小车的牵引力，则需满足 M>>m 则题中C组最合理。 4．在探究加速度与小车质量关系的过程中，应保持砂和砂桶的总质量不变，通过增减小车中砝码改变小车质量M，实验测出几组a、M数据，下列图线能直观合理且正确反映a-M关系的是（　　） A．B．C．D． 【答案】C 【解析】 由牛顿第二定律得 可知应为一条直线，F为直线的斜率，对砂和砂桶由牛顿第二定律得 可见当M质量减小加速度增大时斜率将逐渐减小，且M越小越明显，故图像应为开始时近似直线后逐渐向下弯曲，C正确； 5．如图为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，砂和砂桶的总质量为m，小车（含车内砝码）总质量为M，实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小，小车运动加速度用a表示。实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是（　　） A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 C．将长木板带有定滑轮的一端垫起适当的高度，让小车连着已经