2025届高考物理一轮复习训练：第二十二讲实验：探究加速度与力、质量的关系

第二十二讲 实验：探究加速度与力、质量的关系 一、单项选择题 1．在探究加速度跟作用力的关系时，使物体的质量保持不变，在探究加速度跟质量的关系时，作用力保持不变，这种方法属于（　　） A．等效替代 B．类比方法 C．控制变量 D．建立模型 2．用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。下列说法正确的是（　　） A．本实验采用了控制变量法 B．打点计时器可以使用直流电源 C．实验时应先释放小车，后接通电源 D．本实验可以不平衡摩擦力 3．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，下列做法和理由正确的是(　　) A．实验中所用电源为低压直流电源 B．实验中纸带和细绳应与长木板严格平行，使力作用在物体运动方向的直线上 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 4．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，在探究加速度与力的关系时，下列说法正确的是（　　） A．电火花计时器应接低压交流电源 B．应将长木板的一侧垫高，以平衡小车受到的阻力 C．槽码质量应远大于小车质量 D．应在小车中增加砝码，多次实验 5．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是（ ） A．m远大于M B．m远小于M C．m略大于M D．m略小于M 6．实验“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示，用该装置研究小车的加速度a与质量M的关系时，下列说法中错误的是 A．实验时，应先接通电源，再释放小车 B．打点计时器应接在学生电源的直流输出端 C．在探究加速度a与质量M的关系时，应保证小车的合力大小不变 D．在探究加速度a与质量M的关系时，为了直观判断二者间的关系，作出a－图象 二、实验题 7．如图所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验中同时研究三个物理量间的关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是_______； A．小量放大法 B．控制变量法 C．等效替代法 (2)为了减少实验误差，小李进行了平衡摩擦的操作：取下槽码，小车接上纸带置于木板靠近打点计时器的一侧并将纸带穿过打点计时器，调节木板倾角，直至 （请填写剩余步骤）。 (3)在小车质量 （选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为 （选填“系统误差”或“偶然误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是 ； A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 8．如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)在小车质量 （选填“远大于”或“远小于”） 槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为 （选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是（ ）； A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车 B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器 C．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小 (2)经正确操作后获得一条如下图所示的纸带，建立以计数点O为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x₁、…、x₆。已知打点计时器的打点周期为 T，则打计数点5时小车速度的表达式 v= ；小车加速度的表达式是 。 A． B． C． 9．图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。 (1)有关本实验方案的操作和判断，下列说法正确的是 A．本实验方案中需要用到刻度尺、天平及秒表 B．长木板右侧适当垫高是为了补偿小车受到的阻力 C．在探究小车加速度与小车的总质量M 关系时，可以改变小车内钩码数量，重复实验，测定多组相关数据，再通过作出a-M的图像，得到a 与M 的反比关系 D．平衡阻力时，需要在砝码盘内放上适量的砝码，先打开电源，后释放小车，观察纸带上打出 的点迹是否均匀 (2)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz， 则小车的加速度大小为 m/s²  （结果保留3位有效数字）。 (3)实验得到的理想a-F图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情况。其中图线①的产生原因是不满足“钩码的总质量 （填“远小于”或“远大于”）小车质量”的条件；图线③的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过 （填“小”或“大”） 10．在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小张同学对教材上的实验方案做了改进，如图甲所示，调节桌面水平，用力传感器直接测细线的拉力，小车在水平拉力作用下，由静止开始做匀加速运动。 (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是______ A．必须测出砂和砂桶的质量，以其重力表示小车受到的合外力 B．一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C．应当先释放小车，再接通电源 D．要想探究加速度与相应力传感器示数的关系，需要多次改变砂和砂桶的总质量 (2)通过实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为、2、3、4是相邻计数点，相邻计数点之间还有四个计时点未标出，利用逐差法计算小车运动的加速度表达式为 （用表示）； (3)由实验得到力传感器示数与小车加速度的关系如图丙所示，由图丙中数据可知小车质量 kg（结果保留两位有效数字）。 11．用如图甲所示的装置探究加速度与力和质量的关系，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定。 (1)实验时，一定要进行的操作是________。 A．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 B．改变砂和砂桶质量，打出几条纸带 C．用天平测出砂和砂桶的质量 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 (2)将打点计时器接入频率为50Hz的交流电源上，某一次记录小车运动情况的纸带如图乙所示。图中A、B、C为相邻的计数点，两相邻计数点间有4个计时点未标出，则小车的加速度大小 ；B点的瞬时速度大小 m/s。（结果保留2位有效数字） (3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，以加速度a为纵坐标，画出的图像可能正确的是________。 A． B． C． D． (4)若测出的图像的斜率为k后，则小车的质量为 。 12．某中学实验小组为探究加速度与合力的关系，设计了如图甲所示的实验装置。 主要实验步骤如下： ①按图甲安装实验器材：质量为m的重物用轻绳挂在定滑轮上，重物与纸带相连，动滑轮右侧的轻绳上端与固定于天花板的力传感器相连，钩码和动滑轮的总质量为M，图中各段轻绳互相平行且沿竖直方向； ②接通打点计时器的电源，释放钩码，带动重物上升，在纸带上打出一系列点，记录此时传感器的读数F； ③改变钩码的质量，多次重复实验步骤②，利用纸带计算重物的加速度a，得到多组a、F数据。 请回答以下问题： (1)已知打点计时器的打点周期为0.02s，某次实验所得纸带如图乙所示，各点之间各有4个点未标出，则重物的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）。 (2)实验得到重物的加速度大小与力传感器示数的关系如图丙所示，图像的斜率为纵截距为，则重物质量 ，当时，重物的加速度大小为 。（本问结果均用或表示） 13．某同学用如图甲所示装置测量小车的质量，重力加速度取。 (1)在砂桶中放入适量细砂，接通电源，由静止释放小车，打出一条纸带。从比较清晰的点迹起，每5个点取1个计数点，在纸带上连续标出5个计数点，测出各计数点到点之间的距离，如图乙所示。电源频率为50Hz，则小车运动的加速度 。（结果保留2位有效数字） (2)（多选）关于该实验的操作，下列说法正确的是（　　） A．小车下滑时，位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行 B．实验中需要用天平测出砂和砂桶的质量，以其重力来表示绳中的拉力大小 C．一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 D．需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带，测出加速度与相应力传感器示数 (3)多次改变砂桶中砂的质量，重复实验，测得多组小车运动的加速度及对应的力传感器示数，以为纵坐标、为横坐标描点得到如图丙所示的图像。由图中数据可知，小车和动滑轮的总质量 kg。 14．（15分）某实验小组利用如图甲所示的装置，探究加速度与力的关系。 (1)该实验过程中操作正确的是______。 A．补偿阻力时小车不要连接纸带 B．先接通打点计时器电源，后释放小车 C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行 (2)图乙为某同学在实验中打出的纸带，计时器打点频率为50 Hz，相邻两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示。求得小车的加速度是 m/s2。（结果保留两位有效数字） (3)实验中根据得到的数据画出了a − F的图线，如图丙所示，从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是______。 A．补偿阻力时长木板的倾角偏大 B．处理纸带时去除了开始密集的点 C．砝码和砝码盘总质量没有远小于小车质量 (4)如图丁所示，将原小车换成带有力传感器的、等质量的小车，细线拉力F的大小可以从力传感器获得。从理论上分析，实验得到的a − F图线的斜率与（3）相比，将 （选填“变大”、“变小”或“不变”），理由是 。 15．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，使用了如图所示的实验装置。 (1)请判断以下做法正确的是______。 A．打点计时器不应固定在长木板的右端，而应固定在长木板左端靠近定滑轮的位置 B．每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力 C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D．在探究加速度与质量的关系时，作出图像可以更直观地判断出二者间的关系 (2)已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。下图是实验中打出的一段纸带，在打出的点中，从点开始每5个打点间隔取1个计数点，分别记为A、B、C、D、E，相邻计数点间的距离已在图中标出。打点计时器打下计数点时，小车的瞬时速度 ，小车的加速度 。（结果保留两位有效数字） (3)在探究加速度与力的关系时，某同学根据实验数据做出图像，如图所示，发现该图线不通过坐标原点且图线的BC段明显偏离直线，分析其可能产生的原因，下列说法中符合的一项是______。 A．未平衡摩擦力，所挂钩码的总质量太小 B．平衡摩擦力过度，所用小车的质量太小 C．未平衡摩擦力，所挂钩码的总质量太大 D．平衡摩擦力过度，所用小车的质量太大 (4)如图为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由 。 (5)小红同学在探究小车的加速度与所受合外力的关系时，设计并采用了如图所示的方案。其实验操作步骤如下： a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为，并让小车沿木板下滑，测出加速度； c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出图像。 ①该实验方案 满足条件（选填“需要”或“不需要”）； ②若小红同学实验操作规范，随砝码盘中砝码个数的增加，作出的图像最接近图中的 。 A． B． C． 16．某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究“加速度与质量的关系”。 (1)关于该实验的操作，正确的是______ A．实验时先将小车从图示位置释放，再接通电源 B．实验时定滑轮的高度没有要求 C．阻力补偿时需要挂槽码 D．阻力补偿后，每次在小车上增添砝码时不需要再次补偿阻力 (2)如图乙所示为某同学在实验中打出的部分纸带，纸带上已标出3个计数点A、B、C，相邻计数点间还有4个点未画出，电源频率为50Hz，则B点读数 cm，小车在B点的速度 m/s； (3)在该实验中，某同学已正确补偿阻力，且保证槽码的质量m不变，由实验数据作出了图线，则下列图线中正确的是______ A． B． C． D． (4)另一实验小组通过图丙的实验装置来探究加速度与质量间关系，将小车置于上下双层排列的轨道上，尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，此实验中实验人员认为可直接比较两小车的位移从而得到两车的加速度关系，你认为可行吗？若可行，说明理由：若不可行，说明改进措施。 ， 。 答案 题号 1 2 3 4 5 6 答案 C A B B B B 7．(1)B (2)轻推小车，纸带打出均匀且清晰的点 (3)远大于 系统误差 C 8．(1)远大于 系统误差 C (2) A 9．(1)B (2)2.86 (3)远小于 小 10．(1)D (2) (3)3.0 11．(1)AB (2)1.0 0.49 (3)A (4) 12．(1)1.80 (2) 13．(1)1.0 (2)AD (3)0.8 14．(1)B (2)0.51 (3)A (4)变大 将原小车换成带有力传感器的、等质量的小车后，a−F图线的斜率变为，大于（3）中a − F图线的斜率 15．(1)D (2) (3)C (4)略 (5)不需要 A 16．(1)D (2)8.45（8.43~8.47） 0.440（0.435~0.445） (3)B (4)可行 两车运动时间相等，由可知：加速度a之比等于位移x之比 试卷第12页，共12页 第10页，共10页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$