2018年秋高一物理(人教版)必修1实验专题练习卷：探究加速度与力、质量的关系

探究加速度与力、质量的关系
1．探究加速度与力的关系装置如图1 所示。

带滑轮的长木板一端伸出桌面，另一端适当垫高，使木块连上纸带后恰好匀速下滑，细绳通过两滑轮分别与弹簧秤挂钩和沙桶连接，调节滑轮高度使细线恰好与木板平行。

按住木块，缓慢向沙桶中添加细沙，释放木块，记下弹簧秤的示数 F 及并通过计算求出相应纸带的加速度a，再改变沙桶质量…获取多组F，a 的数据。

（1）关于该实验的操作，以下说法正确的是______。

A．实验过程中，应先闭合打点计时器开关，再释放木块
B．添加细沙，比用钩码可以更方便地获取多组实验数据
C．每次添加细沙后，需测出沙及沙桶的质量
D．实验过程要确保沙及沙桶的质量远小于木块的质量
（2）某次打出的纸带如图2所示，选取A、B、C、D、E，5 个计数点（每两个计数点间还的 4 个点未画出），则打 B 点时的速度大小为_______m/s，木块的加速度大小为_______________ m/s2．（保留三位有效数字）2．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，某组同学用如图1所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受力的关系。

（1）图2是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为_________m/s，由纸带求出小车的加速度大小为a=__________m/s2。

图1 图2
（2）下列措施中不正确的是__________。

A．首先要平衡摩擦力，使小车受到合力就是细绳对小车的拉力
B．平衡摩擦力的方法就是在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
C．每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
D．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
（3）某组同学由实验得出数据，画出的的关系
图线，如图3所示，从图象中可以看出，作用在物体上
的恒力F=______N。

当小车的质量为5kg时，它的加速度为_______m/s2．
3．在做“探究加速度和力、质量的关系”的实验中，保持小车和砝码的总质量不变，测得小车的加速度a和拉力F 的数据如表所示
(1)根据表中的数据在坐标系上作出a-F图象________________．
(2)图象斜率的物理意义是____________________．
(3)小车和砝码的总质量为__________kg .
(4)图线(或延长线)与F轴截距的物理意义是_________________________．
4．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，A、B同学设计了如图甲所示的实验装置。

其中小车的质量为，
砂和砂桶的质量为，与小车相连的滑轮的质量为。

力传感器可测出轻绳中的拉力大小，重力加速度为。

实验时先平衡摩擦力．并调节轻绳与木板平行。

（1）同学以力传感器的示数为纵坐标，加速度为横坐标，画出的图象如图乙所示，求得图线的斜率为，则小车的质量____________________(用所给物理量的符号表示)。

（2）同学也以力传感器的示数为纵坐标，加速度为横坐标，画出的图象如图丙所示，图线不过原点的原因可能是________________________________(答一条即可)。

5．某同学用如图所示的装置测量物体间的动摩擦因素．气垫导轨（附有标尺）上某位置固定一光电门，调节导轨水平．在不给导轨充气的情况下，让滑块获得一个初速度，使其自右向左匀减速通过光电门，光电门记录下挡光片
（宽度为d）的挡光时间△t，滑块通过光电门后继续滑行的距离为x，重力加速度为g．
（1）已知挡光片的宽度d＝3cm，某次实验时挡光时间△t＝0.015s，用计算得2m/s，该结果是指____（填“平均”或“瞬时”）速度，它___（填“大于”、“等于”或“小于”）挡光片的中心线（图中虚线）经过细光束时的速度；
（2）在挡光片较窄的条件下，给滑块不同的初速度，测得多组△t和x，作出（△t）2－图象如图所示，图线的斜率为k，则滑块与导轨间的动摩擦因素μ＝_______（用d、g、k表示）．
6．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。

（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图乙所示。

计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离。

该小车的加速度a=___m/s2.(结果保留两位有效数字)
(2)平衡摩擦力后，拆去打点计时器。

在木板上的B点固定一个光电计时器，小车上固定一遮光片，如图丙所示。

将5个相同的砝码都放在小车上，挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，并且每次都控制小车从A点静止释放。

记录每一次光电计时器的示数。

本实验应取砝码盘及盘中砝码、小车（及车上挡光片、砝码）作为一个系统，即研究对象。

下列说法正确的是________。

A、需要保证砝码盘及盘中砝码的总质量远小于小车及车中砝码的总质量
B、不需要保证砝码盘及盘中砝码的总质量远小于小车及车中砝码的总质量
C、每次从小车上取走砝码后，需要重新平衡摩擦力
D、每次从小车上取走砝码后，不需要重新平衡摩擦力
(3)已知，每个砝码质量为m0，遮光片宽度为d，AB间距离为L，重力加速度为g；在某次实验中，光电计时器示数
为,则小车运动运动至B点的速度可表示为__________；
(4)处理数据时，某同学将盘中砝码的总重力记为F，并以F作为纵坐标，作为横坐标，描点作图，得到如图丁所示的图像。

该图线不过原点的原因是：____________________；已知图线的纵截距为-b，斜率为k，那么，砝码盘的质量为_________；小车及遮光片的总质量为________。

7．如图是研究“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。

请回答下列问题：
（1）为了消除小车与水平桌面之间摩擦力的影响应采取的做法是_________
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板
C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
（2）在实验中得到一条打点的纸带，如图2所示，已知相邻计数点的时间间隔为T，且间距S1、S2、S3、S4、S5、S6已量出，则小车加速度的表达式为_______________________。

（3）有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度与所受外力F的关系。

他们在轨道水平和倾斜两种情况下分別做了实验，得到两条图线线，如图3所示。

图线中在轨道倾斜情况下得到的是_____（填①或②），其图线没过坐标原点的原因是：______。

8．用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系，实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a.
（1）关于实验操作，下列说法正确的是________.
A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行
B．平衡摩擦力时，在细线下端悬挂钩码，使小车在细线的拉力作用下能匀速下滑
C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力
D．实验时应先释放小车，后接通打点计时器电源
（2）图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，
相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离。

已知所用电源的频率为50 Hz，打B点时小车的速度v B＝________ m/s，小车的加速度a＝________ m/s2.(结果均保留两位有效数字)
（3）改变细线下端钩码的个数，得到a－F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是________________________________________________________.
9．某学习小组利用图所示的气垫导轨实验装置及传感器研究滑块加速度与质量间的关系．实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，滑块的加速度可以由加速度传感器测量得到，拉力传感器可以测量细绳的拉力大小．补充完整下列实验步骤：
（1）实验前，接通电源，将滑块（不挂沙桶）置于气垫导轨上，轻推滑块，当加速度传感器为__________时，说明气垫导轨已经水平．
（2）挂上沙桶，调整定滑轮位置，使导轨上方的细绳水平，释放在A处的滑块后记下拉力传感器的示数和加速度传感的示数，用天平测得滑块（包括传感器）的质量；滑块上添加一个钩码并将滑块移到A处，增减沙桶中的沙子，释放滑块后使拉力传感器的示数为__________，并记下此时加速度传感器的示数；
回答下列问题：
①本实验采用__________法来研究加速度与质量的关系．
②本实验中，滑块的总质量__________（选填“要求”或“不要求”）远大于沙桶的总质量．
③下列各图象中能正确反映滑块加速度a与1/M间的变化规律的是__________．
A．
B．
C．
D．
10．某实验小组用如图所示的装置探究质量一定时加速度与力的关系．用铁架台将两块固定有定滑轮的木板架起，木板的右端固定了两个打点计时器，将两个质量相等的小车A、B放置在木板右端，用细线绕过滑轮组后与两小车相连．两条纸带穿过打点计时器后分别与小车连接在一起．将两个打点计时器接在同一个电源上，确保可将它们同时打开或关闭．实验时，甲同学将两小车按住，乙同学先在动滑轮下方挂上一个钩码，再接通电源使打点计时器开始工作．打点稳定后，甲将两辆小车同时释放．在小车撞到定滑轮前，乙断开电源，两打点计时器同时停止工作．取下两条纸带，通过分析处理纸带记录的信息，可以求出两小车的加速度，进而完成实验．
请回答以下问题：
(1)下图为小车A后面的纸带，纸带上的0、1、2、3、4、5、6为每隔4个打印点选取的计数点，相邻两计数点间的距离如图中标注，单位为cm.打点计时器所用电源的频率为50 Hz，则小车A的加速度a1＝____m/s2(结果保留两位有效数字)．同样测出车B的加速度a2，若a1∶a2近似等于____，就可说明质量一定的情况下，物体的加速度与其受到的合外力成正比．
(2)丙同学提出，不需测出两小车加速度的数值，只量出两条纸带上从第一个打印点到最后一个打印点间的距离x1、x2，也能完成实验探究．他的验证方法是________，理由是________．
(3)(多选)下列操作中，对减少实验误差有益的是（____）
A．换用质量大一些的钩码
B．换用质量大一些的小车
C．调整定滑轮的高度，使牵引小车的细线与木板平行
D．平衡小车运动时受到的摩擦力时，将细线与小车连接起来
11．在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，采用下图所示的装置。

(1)实验中，长木板不是直接放在水平实验台上，而是把后端略微垫高，这样做的目的是______________。

(2)若按正确的操作，打出如图所示的一条纸带。

O、A、B、C、D为依次选取的计数点，相邻计数点之间还有4个点没有画出，距离已在图中标示。

打点计时器所用的电源频率为50Hz。

则小车的加速度a=________m/s2；打点计时器打下计数点C时，小车的瞬时速度v=________m/s。

（结果要求保留3位有效数字）
(3)为了探究加速度与相关因素的关系，实验中用到了控制变量法。

在保持拉力F= 5 N不变时，某同学根据测出的数据，画出图线如下图中的右图。

但该同学未标注横坐标所对应的量及其单位，请你将它补上，该量应是_____。

由该图线得到的实验结论_________________________________________。

12．在进行力学实验时，需要依据不同的实验目的来分析实验原理．如图1所示的装置中，附有滑轮的长木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，利用这套装置可完成多个力学实验．
（1）某同学利用该装置研究小车的匀变速直线运动．实验中，必要的措施是______．
A．细线必须与长木板平行
B．先接通电源再释放小车
C．小车的质量远大于钩码的质量
D．平衡小车与长木板间的摩擦力
（2）若利用图示的装置探究“加速度与力、质量的关系”．下列做法正确的是______．
A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，需要将钩码桶通过定滑轮拴在小车上
C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
（3）为探究“恒力做功和物体动能变化间的关系”，也采用了该实验装置．
①实验时，该同学想用钩码的重力表示小车受到的合力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为在实验中应该采取的两项措施是______和______．
②如图2所示是实验中得到的一条纸带，其中A、B、C、D、E、F是连续的六个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，相邻计数点间的距离已在图中标出，测出小车的质量为M，钩码的总质量为m，重力加速度为g，从打B点到打E点的过程中，为达到实验目的，该同学应该寻找______和______之间的数值关系（用题中和图中的物理量符号表示）
13．在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中，采用如图所示的装置，小车及车中砝码的质量用M表示，砂及桶的的质量用m表示，小车加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出．
（1）我们已经知道，物体的加速度（a）同时跟合外力（F）和质量（M）两个因素有关。

要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是__________________法
（2）当M与m的大小关系满足_______________时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于砂及桶的重力．
（3）用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，这一操作的目的是为了_______________________
（4）探究加速度与质量的关系时，当改变小车的总质量时，________________（“需要”或“不需要”）重新进行第（3）问的操作
14．某同学做“探究加速度与力的关系”的实验，实验的探究对象是铝块(质量小于砂桶的)，在静止释放轻绳前，装置如图甲所示。

(1)该同学在实验操作中有两处明显错误，分别是____________和____________。

(2)纠错后开始实验：保持铝块的质量m不变，通过在砂桶中添加砝码来改变对铝块的拉力；每次释放轻绳，由力传感器可测得拉力的大小F，由纸带上打出的点可算出对应加速度的大小a；已知重力加速度为g。

该同学根据多组实验数据画出如图乙所示的一条过坐标原点的直线，他标注纵轴为加速度a，但忘记标注横轴，你认为横轴代表的物理量是________________(用所给的字母表示)。

(3)若把力传感器装在右侧轻绳上则实验的误差会更________(填“大”或“小”)。

(4)本装置是否要求砝码的质量远小于铝块的质量，________。

(填：“是”或“否”)
15．如图甲为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置．用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上相距L＝48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率．
甲
乙
(1)下表中记录了实验测得的几组数据，是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式a＝________，请将表中第3次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字)；
(2)由表中数据，在图乙坐标纸上作出a－F关系图线________；
(3)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图乙中已画出理论图线)，造成上述偏差的原因是______________________________________
参考答案
1．AB 0.230 0.930
2．0.264;0.50;BC;5;1;
3．小车和砝码总质量的倒数1小车受到的阻力为0.1N
4．2k-m0；平衡摩擦力过度
5．（1）平均小于（2）
6．0.16BD未计入砝码盘的重力（F=0时，砝码盘的重力依旧使系统加速运动）b/g
7． C ①倾斜角度过大，没有平衡好摩檫力
8． A 0.32 0.93 随所挂钩码质量m的增大，不能满足
9．0;; 控制变量;不要求;B;
10．0.48; ;比较x1∶x2是否近似等于1∶2;小车从静止开始运动，纸带上最初和最末两个打印点对应小车的运动时间相等，由x＝at2可知，x与a成正比，即距离之比等于加速度之比．AC;
2018年秋高一物理（人教版）必修1实验专题练习卷：探究加速度与力、质量的关系
11 / 11 11． 平衡摩擦力
当拉力F 不变时，a 与1/m 成正比。

(或a 与m 成反比)
12． AB AD 平衡摩擦力 小车质量应远远大于钩码质量 mg （△x 2+△x 3+△x 4）
13． 控制变量； M >>m ； 平衡摩擦力； 不需要；
14． 打点计时器错接在直流电源上 要打点的纸带留得太短 F －mg 大 否
15． (1) (2)如图
(3)没有完全平衡摩擦力或拉力传感器读数偏大。