4.2 探究加速度与力、质量的关系 同步练习-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

4.2 探究加速度与力、质量的关系 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．（25-26高三上·安徽六安·阶段练习）在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想模型法、控制变量法、极限思想法、类比法和科学假说法、建立物理模型法等等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（　　） A．用小车探究加速度与力、质量的关系时，所用的物理方法是控制变量法 B．用橡皮筋探究合力与分力的关系时，采用的物理方法是等效替代法 C．伽利略在研究自由落体运动时，所用的物理方法是理想实验法 D．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，再把各小段位移相加，采用的物理方法是微元法 2．（24-25高一上·浙江宁波·阶段练习）在物理学的重大发现中，科学家们创造出了许多物理学研究方法和思路，下列体现了“等效替代”思想的是（　　） A．如图1，在研究雄鹰的运动轨迹时，把雄鹰看作一个有质量的点 B．如图2，探究桌面微小形变时，用平面镜反射到墙面上的光点位置变化反映桌面形变 C．如图3，把物体各部分受到的重力看作集中作用在重心 D．如图4，在探究加速度与力、质量的关系时，用两个做初速度为零的匀变速直线运动物体在相同时间内位移之比来表示这两个物体运动的加速度之比 3．（23-24高一上·江苏扬州·期末）某学习小组用如图所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”，下列操作正确的是（　　） A．固定打点计时器时应调节图中P B．打点计时器通过Q与电源相连 C．当细绳与木板不平行时应调节图中R使细绳与木板平行 D．阻力补偿时应调节图中S使小车能匀速下滑 4．（23-24高二下·全国·课后作业）与实验中“将油酸分子看成是球形”采用的方法相同的是（　　） A．引入“质点”的概念 B．“瞬时速度”的定义 C．验证“平行四边形定则”的实验 D．探究“加速度与力或质量的关系”的实验 5．（22-23高三上·天津东丽·阶段练习）在探究加速度与力、质量关系的实验中，某同学设计了如图所示的实验装置。力传感器可测出轻绳中的拉力大小；两个滑轮均为轻质的、可自由转动的滑轮（转轴处的摩擦阻力很小，可忽略）；打点计时器接交流电源。实验中保持小车质量不变，改变砂桶中砂的质量，释放小车，读取力传感器的读数，并根据打出的纸带计算出相应的小车加速度。实验得到多组（）数据，作图得到图像（在横轴，在纵轴）。下列说法正确的是（　　）    A．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 B．实验中需要用天平测出砂和砂桶的质量 C．若图像的斜率为，则可知小车的质量为 D．若所用交流电的实际频率低于，则加速度的测量值偏大 6．（23-24高一上·河南开封·期末）在物理学的发展过程中，物理学家们提出了许多研究方法，下列说法正确的是（    ） A．在实验探究加速度与物体质量、合力的关系时，运用了类比法 B．借助激光笔及平面镜观察桌面的微小形变的实验中，运用了控制变量法 C．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是一种理想模型法 D．当极短时，可以表示物体在某时刻或某位置的瞬时速度，体现的是等效思想 7．（23-24高三上·江苏扬州·期中）用图示实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，小车的质量为，托盘和砝码的总质量为，平衡摩擦力后进行实验（　　）    A．要保证远小于 B．小车所受的合外力等于 C．在小车中增加砝码，重复实验 D．在托盘中增加砝码，重复实验 8．（2023·福建福州·一模）下列关于物理学研究方法的叙述正确的是（　　） A．在探究加速度与力、质量的关系时，采用了“理想实验法” B．用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了“理想模型法” C．伽利略对自由落体运动规律的研究，采用了类比的思想方法 D．在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法” 二、多选题 9．（21-22高一上·上海·课后作业）如图为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。某实验小组改变所挂钩码的数量，多次重复测量，绘出如图所示的图像。引起误差的主要原因是（　　） A．所用小车的质量太大 B．小车与轨道之间存在摩擦 C．钩码的质量没有始终远小于小车的质量 D．先点击“记录数据”，后释放小车 10．（24-25高三上·北京·阶段练习）图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。两个质量相等的小车，放在水平桌面上，前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码。两个小车通过细线用夹子固定，打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，合上夹子，两小车同时停止。实验中可以通过在小盘中增减砝码来改变小车所受的拉力。为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列做法中正确的是（　　） A．使小盘和砝码的总质量尽可能远大于小车质量 B．用刻度尺测量两小车的位移，通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系 C．在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验 D．在两小盘内放置不同质量的砝码，在两小车内放置相同质量的砝码进行实验 三、实验题 11．（24-25高三上·天津和平·阶段练习）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。图中木板右端垫高的目的是___________。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50 Hz，则小车的加速度大小为___________m/s2（结果保留3位有效数字） 12．（21-22高一下·浙江嘉兴·开学考试）（1）如图1所示的装置即可以做实验A“研究匀变速直线运动速度与时间关系”，又可以做实验B“探究加速度和力及质量的关系”，以上两个实验中必须平衡摩擦力的实验是____（选填“实验A”、“实验B”）。 （2）如图2是纸带穿过打点计时器的两种穿法，比较合理的穿法是____（选填“甲”或“乙”）    （3）在“探究加速度和力及质量的关系”实验中打出的一条纸带的部分实验数据如图3所示，相邻两个计数点间还有四个点未画出。所用电源频率为50Hz，由该纸带可求小车的加速度大小a＝______m/s2。（保留两位有效数字）    四、解答题 13．（21-22高一上·福建莆田·课后作业）如果数字9.5cm和9.50cm是用刻度尺测量长度时记录的数据，其含义有什么不同？ （23-24高三上·上海浦东新·阶段练习）探究加速度与合外力F之间的关系 14．如图此实验使用的是________传感器；采用该传感器的目的是________________ 15．若测得小车、配重片和发射器的总质量为360g，则跨过滑轮的细绳下悬挂的钩码质量范围最适合用（    ） A．1-25g B．100-200g C．180-360g D．大于360g 16．各组同学均得到一条几乎通过原点的直线，现将各组的图像画在同一个坐标系内。各组的实验图像并不重合，原因是因为________不同；有一位同学的图线不过坐标原点，请分析可能的原因________________。 17．另一位同学不使用位移传感器，而是在A点固定一个光电门传感器，改变钩码的数目，记录钩码的总质量m。由静止释放小车，测出小车过A时的瞬时速度v，由实验数据得到图，验证加速度与合外力的关系。实验中每次释放小车的位置________。（选填“必须相同”或“可以不同”），原因是________________________。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 《4.2 探究加速度与力、质量的关系� 同步练习-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C A A D C D D BC BD 1．C 【详解】A．探究加速度与力、质量的关系时需分别控制变量，属于控制变量法，故A正确，不符合题意； B．用橡皮筋的等效伸长表示合力与分力的效果，属于等效替代法，故B正确，不符合题意； C．伽利略通过斜面实验结合逻辑推理（外推至倾角90°），属于极限思想法，而非单纯的理想实验法，故C错误，符合题意； D．将变速运动分解为无数小段匀速运动相加，属于微元法，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．C 【详解】A．在研究雄鹰的运动轨迹时，把雄鹰看作一个有质量的点，用质点来代替物体的方法叫理想化模型法，A不符合题意； B．借助平面镜观察桌面的微小形变的实验中，运用的是微小形变放大法，B不符合题意； C．物体各部分都受到重力的作用，从作用效果上来说，可以认为与作用在物体上一点的作用效果等效，这一点就叫做重心，使用的是等效替代法，C符合题意； D．在探究加速度与力、质量的关系时，用两个做初速度为零的匀变速直线运动物体在相同时间内位移之比来表示这两个物体运动的加速度之比，采用的是转换法，D不符合题意。 故选C。 3．A 【详解】A．固定打点计时器时应调节图中P，故A正确； B．图中为电火花打点计时器，应通过导线一端的插头与220V的交流电源相连，故B错误； C．当细绳与木板不平行时应调节图中S使细绳与木板平行，故C错误； D．阻力补偿时应调节图中R使小车能匀速下滑，故D错误。 故选A。 4．A 【详解】“将油酸分子看成是球形”采用了理想模型法， A．引入“质点”的概念采用了理想模型法，故A符合题意； B．“瞬时速度”的定义采用了极限思想，故B不符合题意； C．验证“平行四边形定则”的实验采用了等效替代法，故C不符合题意； D．探究“加速度与力或质量的关系”的实验采用了控制变量法，故D不符合题意。 故选A。 5．D 【详解】AB．因为有力传感器测出小车所受的拉力，则实验中不需要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量，也不需要用天平测出砂和砂桶的质量，选项AB错误； C．根据牛顿第二定律有 整理得 则图像的斜率 解得小车的质量 选项C错误； D．若所用交流电的实际频率低于，则实际打点周期大，根据可知实际小车加速度比测量值偏小，即加速度的测量值偏大，选项D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．在实验探究加速度与物体质量、合力的关系时，运用了控制变量法，故A错误； B．借助激光笔及平面镜观察桌面的微小形变的实验中，运用了放大法，B错误； C．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是一种理想模型法，故C正确； D．当极短时，可以表示物体在某时刻或某位置的瞬时速度，体现的是极限思想法，故D错误。 故选C。 7．D 【详解】A．由于力传感器的存在，无需满足远小于，故A错误； B．对砝码及托盘根据牛顿第二定律有 小车所受合力为 2T<2mg 故B错误； CD．探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，应保持小车质量不变，在托盘中增加砝码，重复实验，故C错误，D正确； 故选D。 8．D 【详解】A．在探究加速度与力、质量的关系时，采用了控制变量法，选项A错误； B．用速度—时间图像推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了微元法，选项B错误； C．伽利略在研究自由落体运动时采用了逻辑推理、实验和数学结合的方法，选项C错误； D．在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法”，选项D正确。 故选D。 9．BC 【详解】由图象乙可知，当F从0开始逐渐增大时，加速度并未直接产生，也就是说当绳子上有拉力时小车依然没有加速度，原因可能是平衡摩擦力时轨道倾角过小，摩擦力未被完全平衡。后面图像弯曲，本实验是在小车质量远大于钩码的质量时，用钩码的重力代替绳子的拉力F，随着钩码质量的增加，小车质量不再满足远大于钩码的质量，a-F图象明显偏离直线，故BC正确AD错误。 故选BC。 10．BD 【详解】A．小盘和盘中砝码的总质量远远小于小车的质量，绳对小车拉力大小等于盘和盘中砝码的重力。故A错误； B．根据初速度为零的匀变速直线运动公式 用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比就是加速度之比，所以可以通过比较位移来得知加速度大小与力大小之间的关系。故B正确； CD．实验的目的是探究加速度和力之间关系，即探究小车的加速度和小车受的合力之间关系，所以在两小车内放置相同质量的砝码进行实验，在两小盘内放置不同质量的砝码改变合力。故C错误；D正确。 故选BD。 11． 平衡摩擦力 2.86 【详解】[1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力 [2]小车的加速度大小 12． 实验B 乙 0.39 【详解】（1）[1]实验A“研究匀变速直线运动速度与时间关系”的实验不需要平衡摩擦力，当所挂重物质量一定时，系统所受合外力为 系统可以得到恒定的加速度做匀变速直线运动，而用该装置做实验B“探究加速度和力及质量的关系”则必须平衡摩擦力，需要让所挂重物的重力来提供小车所受到的合外力，当然必须满足重物的质量远小于小车的质量。 （2）[2]应让纸带穿过限位孔，放在墨粉纸的下面。 故选乙。 （3）[3]根据位移差公式可得 其中 代入数据可得 13．有效数字的位数不同，表明测量的准确度不同 【详解】有效数字的位数不同，表明测量的准确程度不同。9.5cm有两位有效数字，说明所用刻度尺的最小分度是厘米，其中9cm是准确的，0.5cm是估读的、不可靠的。9.50cm有三位有效数字，说明所用刻度尺的最小分度是毫米，其中9.5cm是准确的，末位的“0”是估读的，是不可靠数字。 14． 位移 测量位移 15．A 16． 研究对象质量 平衡摩擦力过度 17． 必须相同 见解析 【解析】14．[1][2]如图此实验使用的是位移传感器；采用该传感器的目的是测量位移。 15．[3]本实验是用细绳下悬挂钩码的重力近似代替小车所受到的拉力，所以需要满足钩码的质量远小于小车、配重片和发射器的总质量。 故选A。 16．[4][5]各组的实验图像并不重合，原因是因为研究对象质量不同；有一位同学的图线不过坐标原点，可能的原因是平衡摩擦力过度。 17．[6][7]当小车总质量一定，改变钩码质量重复实验，释放小车的位置必须相同。设小车质量M，小车加速度 小车由静止释放，做初速度为零的匀加速直线运动，设小车释放位置到光电门的距离为x,由匀变速直线运动的速度-位移公式得 v2=2ax 解得 当不变时图线是一条过原点的直线，可得出在力M一定时，加速度与合外力成正比，因此需要控制x不变，实验中每次释放小车的位置必须相同。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $