4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 同步练习 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 一、单选题 1．在探究加速度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.理论推导的方法 D.理想实验的方法 2．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了研究加速度与质量的关系，应保持不变的物理量是( ) A.速度 B.加速度 C.质量 D.力 3．下列描述能体现等效替代思想的是( ) A.瞬时速度概念的建立 B.质点模型的建立 C.探究合力与分力的关系 D.探究加速度与力、质量的关系 4．如果物体运动状态发生了变化，说明该物体的( ) A.速度方向一定发生了变化 B.速度大小一定发生了变化 C.加速度一定发生了变化 D.受到的合力一定不为0 5．某同学在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，在平衡摩擦力时把长木板不带滑轮的一端垫得过高，使得木板倾角偏大.则他所得到的图线是下列图中的（a是小车的加速度，F是细线作用于小车上的拉力）( ) A. B. C. D. 6．在“探究加速度与力，质量的关系”的实验中，保持物体受力不变，探究得到物体的加速度a与物体质量m之间的关系，下列关系正确的是( ) A. B. C. D. 7．用图示气垫导轨装置探究滑块（含挡光片）的加速度a与其质量M的关系，所有操作为正确。某次实验中滑块的质量为M时，测得它的加速度为；滑块质量变为时，测得它得加速度为，则( ) A. B. C. D. 8．为探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图所示的实验装置，其中M包括小车和与小车固定连接的滑轮的质量，钩码的总质量用m表示。弹簧测力计可测出细线中的拉力大小。则实验时，一定要进行正确操作的是( ) A.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 B.用天平测出钩码的总质量 C.为减小误差，实验中一定要保证m远小于M D.小车放在长木板上任意位置，先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 9．如图所示，倾角为θ的粗糙斜面固定在水平地面上，跨过轻质滑轮的轻质细绳左端与物块A连接，右端与物块B连接时，物块A恰好能沿斜面匀速下滑，仅将细绳右端的物块B换为物块C时.物块A恰好能沿斜面匀速上滑.已知物块A与斜面间的动摩擦因数为滑轮摩擦不计，物块B，C的质量之比为( ) A. B. C. D. 10．在探究加速度与力的关系的实验中，倾斜导轨上放有小车（已经平衡了摩擦力），若用沿导轨方向的力F作用在小车上，小车以大小为a的加速度运动。现改为通过平行导轨的细线挂着一个重量等于F的钩码牵引小车，如图所示。则小车运动的加速度( ) A.大于a B.小于a C.等于a D.上述三和情况都可能 二、填空题 11．在“探究加速度与力、质量的关系"的实验中,图1是某同学安装完毕的实验装置: (1)为简化实验,认为小车受到的合力等于沙和桶的重量。测量前必须对图1的装置进行的调节是(写出一条即可)。 (2)为探究小车加速度与力的关系应保持________不变;为探究小车加速度与质量的关系,应保持__________不变,(两空均选填“小车的质量”“沙和桶的总质量") (3)图2是在正确调节、操作后获得的一条纸带,A、B、C、D、E为计数点,相邻两计数点间还 (4)个点没有标出。已知打点计时器使用交流电的频率为50Hz,根据纸带的数据,可求得小车加速度的值为_______m/s2(结果保留两位有效数字) 12．某实验小组欲以如图所示实验装置“探究加速度与物体受力和质量的关系”。图中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器（未画出）相连，小车的质量为，小盘（及砝码）的质量为，重力加速度g取. （1）下列说法正确的是___________。 A.实验时先放开小车，再启动计时器 B.每次改变小车质量时，应重新补偿阻力 C.本实验中应满足远小于的条件 D.在用图像探究小车加速度与质量的关系时，应作图像 （2）实验中，得到一条打点的纸带，如图所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距已量出，则打点计时器打下F点时小车的瞬时速度的计算式为___________，小车加速度的计算式___________。 （3）某同学补偿阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力F的关系图像如图所示。若牛顿第二定律成立，则小车的质量为___________kg，小盘的质量为___________kg。 （4）实际上，在砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增大，将趋近于某一极限值，此极限值为___________。 参考答案 1．答案：A 解析：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的大小，故实验应用了控制变量法，A正确。 2．答案：D 解析：在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为了研究加速度与质量的关系，根据控制变量法，应保持不变的物理量是力，故ABC错误，D正确。 故选D。 3．答案：C 解析：A.为研究某一时刻或某一位置时的速度，我们采用了取时间非常小，即让时间趋向无穷小时的平均速度作为瞬时速度，即采用了极限思维法，故A错误； B.在不需要考虑物体本身的形状和大小时，用质点来代替物体的方法叫理想模型法，故B错误； C.探究合力与分力的关系是等效替代的思想，因为合力与分力的作用效果相同，故C正确； D.探究加速度与力、质量的关系，用的是控制变量法，故D错误。 故选C。 4．答案：D 解析：物体运动状态发生变化一定是它的速度发生了变化，可能是速度大小发生了变化，也可能是速度方向发生了变化，还可能是二者都发生了变化,既然物体运动速度发生了变化，即运动状态发生了变化,由牛顿第一定律知,物体所受合力一定不为0,物体具有加速度，但加速度不一定发生变化.故选项D正确。 5．答案：C 解析：当长木板倾角过大时，有，这时，即使不悬挂带砝码的小盘，小车也会产生加速度，由此可判断图像C正确. A.与结论不相符，选项A错误； B.与结论不相符，选项B错误； C.与结论相符，选项C正确； D.与结论不相符，选项D错误； 6．答案：C 解析：探究物体的加速度a与物体质量m的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出直线图形。因此当作出图象时，其是过原点的一条直线，那么可确定a与m成反比，而，，的图象均不是过原点的直线，故ABD错误，C正确； 故选：C。 7．答案：D 解析：当滑块的质量为M时，设绳子拉力为，以滑块M为对象，根据牛顿第二定律可得 以重物m为对象，根据牛顿第二定律可得 联立解得 当滑块的质量为时，设绳子拉力为，以滑块为对象，根据牛顿第二定律可得 以重物m为对象，根据牛顿第二定律可得 联立解得 D正确，ABC错误； 故选D。 8．答案：A 解析：A.该实验是用弹簧测力计测量绳子上的拉力，根据小车上所连接动滑轮的作用，可知需平衡摩擦力后，小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力即为弹簧测力计所测力大小的两倍，而平衡摩擦力的方法是将带滑轮的长木板右端垫高，故A正确； B.本实验中不需要测钩码的质量，因为通过弹簧测力计可直接读取绳子上拉力的大小，从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力的大小，故B错误； C.如果该实验装置没有测力仪器，那么就需要让钩码的重力来代替小车和与小车固定连接的滑轮所受到的合外力，而要让钩码的重力代替小车和与小车固定连接的滑轮所受的到合外力则必须满足m远小于M，而该实验中用到了弹簧测力计，可直接测得绳子上得拉力从而知道小车和与小车固定连接的滑轮所受到得合外力，因此该实验不需要保证m远小于M，故C错误； D.为了节约纸带，同时获得足够多得数据点，实验开始前小车要放在长木板上靠近打点计时器的位置，实验时还应先通电源，后放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，而该过程应重复几次，在打出的纸带中选择点迹清晰的一条纸带用作实验，故D错误。 故选A。 9．答案：B 解析：右端与物块B连接时，物块A恰好能沿斜面匀速下滑，根据受力平衡可得，右端与物块C连接时，物块A恰好能沿斜面匀速上滑，根据受力平衡可得，联立可得物块B、C的质量之比为，故选B。 10．答案：B 解析：根据牛顿第二定律，有 钩码牵引小车时，对钩码和小车整体，由牛顿第二定律得 解得 故选B。 11．答案：(1)调整滑轮的高度,使拉小车的细线与斜面平行;平衡摩擦力(调整斜面的倾角,轻推小车后小车可沿斜面匀速下滑).; (2)小车的质量;沙和桶的总质量; (3)0.60 12．答案：（1）C（2）；（3）2.0；0.06（4）10 解析：（1）A.实验时应先启动计时器，再放开小车，A项错误； B.每次改变小车质量时，不用重新补偿阻力，B项错误； C.实验要求应满足远小于，C正确； D.应作图像，D错误。 故选C。 （2）中间时刻的瞬时速度等于整段位移的平均速度，故 由逐差法 （3）由题图图线可知 即图线的斜率 可求解得 当时，，此时 所以 （4）当砝码重力越来越大时 即m无限大时，a趋向于g。 学科网（北京）股份有限公司 $$