2021-2022學年高一年級上冊學期物理人教版必修第一冊4.2 實驗 探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系課堂堂堂練-【含答案】

1、新高一20212021-2022學年度物理課堂堂堂練第四章 運動和力的關(guān)系第二節(jié) 實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系一、單選題1關(guān)于物理學的研究方法，以下說法正確的是（）A伽利略的斜面實驗應用了理想實驗的方法B在用實驗探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時，使用了極限分析法C用質(zhì)點代替有一定形狀與大小的物體，應用的是微元法D在利用速度時間圖像推導勻變速直線運動的位移公式時，應用了控制變量法2圖甲是用來探究加速度和合力之間關(guān)系的實驗裝置示意圖，圖乙是其俯視圖。兩個相同的小車，并排放在水平光滑板上，前端各系一條細繩，細繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤里放有砝碼打開夾子，小盤和砝碼牽引小車運動，合上

2、夾子，兩小車同時停止運動。下列說法正確的是（）A實驗中應使小車質(zhì)量不同、砝碼質(zhì)量相同B實驗中必須用到的測量儀器是秒表、刻度尺、天平C若將水平光滑板換為水平粗糙板、不會影響實驗探究的結(jié)果D若小盤和砝碼的總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，則小盤和砝碼的重力近似等于繩的拉力3物理學是研究物質(zhì)運動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學科，在物理學的探索和發(fā)現(xiàn)過程中科學家們運用了許多研究方法，例如：理想化模型法、控制變量法、極限思維法、等效法微元法、放大法等等。以下關(guān)于物理學研究方法的敘述中誤的是（）A在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，用質(zhì)點來代替物體的方法是理想化模型法B在探究加速度與力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系時，先保持質(zhì)量

3、不變研究加速度與力的關(guān)系再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，該實驗運用了控制變量法C根據(jù)速度定義式，當0時，就可以表示物體在t時刻的瞬時速度，該定義運用了極限思維法D在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運動，再把各小段位移相加，這里運用了等效法4如圖是用阻力補償法“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置，小車的前端固定有拉力傳感器，跨過定滑輪的輕繩一端固定于傳感器，另一端與裝有砝碼的托盤相連。實驗中保持小車質(zhì)量不變，改變砝碼的質(zhì)量，測出繩中拉力大小F與相應的加速度大小a，作出aF圖像，下列圖像中正確的是（）ABCD5實驗室用滑輪、小車、打點計時器、砂

4、桶、細線、紙帶等實驗器材組成右圖所示實驗裝置可以完成多個力學實驗，利用該裝置進行如下實驗時，以下說法正確的是（ ）A在“研究勻變速直線運動”時必須設(shè)法消除小車和木板間的摩擦阻力影響B(tài)在“研究勻變速直線運動”時必須使砂和砂桶總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量C在“探究加速度a與小車質(zhì)量M關(guān)系”時每次改變小車質(zhì)量之后不需要要重新平衡摩擦力D在“探究加速度a與力F關(guān)系”時要調(diào)整滑輪高度使連接小車的細線水平6某實驗小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，下列做法正確的是（）A實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源B調(diào)節(jié)滑輪的高度，使拉木塊的細繩與長木板保持平行C在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力

5、時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度來平衡木塊受到的滑動摩擦力7小明同學想利用圖示裝置驗證“物體質(zhì)量一定時，其加速度與所受的合力成正比”這一結(jié)論。她先將6個相同的鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車在木板上恰能勻速下滑?，F(xiàn)從小車中依次取n=1，2，3，4，5，6個鉤碼掛在細線右端，其余鉤碼仍留在小車內(nèi)，并正確完成了后續(xù)的實驗操作。設(shè)小車運動的加速度大小為a，不計滑輪輪軸的摩擦。下列說法正確的是（）A該實驗中細線對小車的拉力等于所懸掛鉤碼的總重力B利用該方案無法驗證“物體質(zhì)量一定時，其加速度與所受的合力成正比

6、”這一結(jié)論C該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)描繪的加速度a隨n的變化圖像應當是一條過原點的直線D若實驗中保持木板水平，則該同學描繪的加速度a隨n變化的圖像不是直線8關(guān)于如圖所示的幾個實驗圖形，下列說法正確的是（）A甲圖是卡文迪許測定引力常量的實驗B乙圖中玻璃管被抽成真空后，重的物體比輕的物體下落得快C丙圖中砝碼和砝碼盤所受的總重力等于小車所受的合外力D丁圖是伽利略說明“力不是維持物體運動狀態(tài)的原因”所用的實驗裝二、多選題9在“驗證牛頓運動定律”的實驗中，保持小車的質(zhì)量不變，改變所掛鉤碼的數(shù)量，多次重復測量。在某次實驗中根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)在坐標紙上畫出a-F關(guān)系的點跡，如下圖所示。經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)這些點跡存在一

7、些問題，產(chǎn)生這些問題的主要原因可能是（）A軌道與水平方向夾角太小，或沒有平衡摩擦力B軌道與水平方向夾角太大C所掛鉤碼的總質(zhì)量太大，造成上部點跡有向下彎曲趨勢D所用小車的質(zhì)量太大，造成上部點跡有向下彎曲趨勢10在“用阻力補償法探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，某組同學用如圖所示裝置，將木板一端墊高，以補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運動。他們采用控制變量的方法，來研究小車受的拉力不變的情況下，小車的加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系。下列措施中不需要和不正確的是（）（選填字母代號）。A每次改變小車的質(zhì)量后，都需要重新調(diào)節(jié)木板的傾斜度B實驗中通過增

8、減小車中的重物來改變小車的質(zhì)量C每次小車都必須從同一位置開始運動D實驗中應先接通打點計時器的電源，然后再釋放小車11某實驗小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。下列做法正確的是（ ）A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上C實驗時，先放開木塊再接通打點計時器的電源D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度12如圖是某些同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖像，下列說法中正確的是（）A形成圖甲的原因是補償阻力時長木板傾角過大B形成圖乙的原因是補償阻力時長木板傾角過小C形成圖丙的原因是所掛槽

9、碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量D形成圖丁的原因是所掛槽碼質(zhì)量與小車質(zhì)量相當三、填空題13在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中：(1)在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應保持_不變，分別改變施加在物體上的力F，測出相對應的加速度a。(2)本實驗采用的探究方法是_（填字母序號）A轉(zhuǎn)換法B、類比法C控制變量法D等效替換法14如圖甲為“用 DIS 研究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置。實驗中用回形針的重力大小代替小車所受拉力的大小 F，并通過 DIS 系統(tǒng)測得小車的加速度 a。某同學第一次將軌道水平放置進行實驗，作出 a-F 圖線；第二次將軌道傾斜放置（B 端墊高，軌道與水平面的傾角為） 進行實驗，作出 a-F

10、圖線。如圖乙所示圖線是在軌道_（選填“水平”、“傾斜”） 的情況下得到的，圖線縱截距最大可達到的值為_。15如圖所示為“用DIS實驗系統(tǒng)研究物體的加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置，該實驗需要使用_傳感器；實驗中應保持_不變。四、實驗題16某同學采用如圖裝置來驗證拉力一定時，物體加速度與質(zhì)量成反比。左右等高的水平桌面上都有一端帶滑輪的長木板，木板上都固定有打點計時器，質(zhì)量分別為m1和m2的兩個小滑塊通過一條細繩繞過各自長木板上的定滑輪相連，動滑輪下吊有沙桶，調(diào)整裝置使m1和m2在同一豎直平面內(nèi)，并使細線與長木板平行，兩個小滑塊都與穿過打點計時器限位孔的紙帶相連。（1）關(guān)于本次實驗，下列說法正確的是（

11、_）A實驗前平衡摩擦力需要去掉細線及動滑輪，分別墊高長木板一端B實驗前平衡摩擦力不需要去掉細線及動滑輪，分別墊高長木板一端C實驗中需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量D實驗中不需要滿足沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于滑塊質(zhì)量（2）連接細線，調(diào)整沙桶中沙子的質(zhì)量，接通兩個打點計時器的電源，然后從靜止釋放沙桶，同時得到對應的兩條紙帶，紙帶上相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點未畫出，實驗時使用的交流電的頻率為50Hz，其中乙紙帶如圖所示，通過紙帶計算加速度a2=_m/s2（保留三位有效數(shù)字）（3）由于甲計時器中墨粉盤使用時間過長，紙帶上未能打出清晰點跡，無法直接求得加速度a1?，F(xiàn)已知兩小車質(zhì)量分別為m1=200g、

12、m2=300g。若結(jié)論成立，可知a1=_m/s2（保留三位有效數(shù)字）17為探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，現(xiàn)提供如圖所示的實驗器材：（1）以下實驗操作正確的是_。A將木板遠離滑輪的一端適當墊高，使小車在不掛砝碼時恰能勻速運動B調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細線與木板平行C先釋放小車，再接通電源D在改變鉤碼的數(shù)量時，要使鉤碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量（2）圖乙是實險獲取的一條紙帶。已知相臨計數(shù)點間的時間間隔是0.1s，2、3、5、6計數(shù)點間的距離如圖，則小車的加速度為a=_m/s2（保留兩位有效數(shù)字）（3）研究小車的加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系，處理數(shù)據(jù)時應作出_圖像（填“a-M”或“a-”），從圖像可知:當作用力一

13、定時，物體的加速度與質(zhì)量成反比；（4）用圖甲的實驗裝置探究加速度與力的關(guān)系，以鉤碼的重力作為小車受到的合外力F，多次改變鉤碼的質(zhì)量，測得多組F、a。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖象如圖丙。圖象未經(jīng)過原點的原因可能是_A平衡摩擦力過度B平衡摩擦力不足假設(shè)a-F圖象的斜率為k，則小車的質(zhì)量M與斜率k之間的關(guān)系式為_。18某實驗小組利用頻率為50Hz的電火花計時器按如下裝置講行“探究加速度與合外力的關(guān)系”的實驗。（1）為了減小誤差，在平衡摩擦力后，每次實驗必須通過改變鉤碼的個數(shù)來改變小車所受合外力，獲取多組數(shù)據(jù)。若小車質(zhì)最為400g，實驗中每次所用的鉤碼總質(zhì)量范圍應選_組會比較合理。ABC（2）如圖是兩

14、位同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的圖象，下列說法中正確的是_。A甲同學在平衡摩擦力時長木板傾角過大B甲同學在平衡摩擦力時長木板傾角過小C乙同學在平衡摩擦力時長木板傾角過大D乙同學在平衡摩擦力時長木板傾角過?。?）某同學在正確操作實驗的情況下獲得了一條紙帶，在紙帶上取連續(xù)的六個點，如圖，自A點起，相鄰兩點間的距離分別為10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，則小車的加速度為_m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）五、解答題參考答案1A【詳解】A伽利略對自由落體運動的研究，以及理想斜面實驗探究力和運動的關(guān)系時，采用的是理想斜面實驗法和將實驗結(jié)論外推的方法，故A正確；B在用實驗探究加

15、速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時，由于涉及物理量較多，因此采用控制變量法進行實驗，故B錯誤；C用質(zhì)點代替有一定形狀與大小的物體，應用的是理想模型法，故C錯誤；D在利用速度時間圖像推導勻變速直線運動的位移公式時，采用極限思想，把時間軸無限分割，得出面積大小等于物體位移的結(jié)論，故D錯誤。故選A。2D【詳解】A實驗中要探究加速度和合力之間的關(guān)系，所以要控制小車質(zhì)量不變，變化合力，探究加速度隨合力的變化情況，故A錯誤；B實驗中需要使用刻度尺測量小車的位移，從而確定加速度之比；合外力之比可以通過砝碼和小盤的質(zhì)量比確定，所以需要測量砝碼和小盤的質(zhì)量；實驗中不需要測量時間，故B錯誤；C若將水平光滑板換為水平粗

16、糙板，則小車所受合力之比不再等于砝碼和小盤的總質(zhì)量之比，所以會影響實驗探究的結(jié)果，故C錯誤；D設(shè)繩子的拉力為，系統(tǒng)的加速度為，砝碼和小盤的質(zhì)量之和為，小車的質(zhì)量為，則有兩式分別乘以、后右側(cè)相等，解得當時，故D正確。故選D。3D【詳解】A在不需要考慮物體本身的大小和形狀時，用質(zhì)點來代替物體的方法是理想化模型法，故A正確；B在探究加速度與力、質(zhì)量三者之間的關(guān)系時，先保持質(zhì)量不變研究加速度與力的關(guān)系再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，該實驗運用了控制變量法，故B正確；C根據(jù)速度定義式，當0時，就可以表示物體在t時刻的瞬時速度，該定義運用了極限思維法，故C正確；D在推導勻變速直線運動位移公式時，把整個

17、運動過程劃分成很多小段，每一小段近似看作勻速直線運動，再把各小段位移相加，這里運用了微元法，故D錯誤。故選D。4C【詳解】平衡摩擦力后，用傳感器測得的繩子的拉力即為小車受到的合力，根據(jù)可知a-F圖像是過原點的直線。故選C。5C【詳解】A在“研究勻變速直線運動”時，只要保證小車做勻變速直線運動即可，所以不需要消除摩擦阻力的影響。A錯誤；B在“研究勻變速直線運動”時，不需要測量小車受到的拉力，所以不必滿足砂和砂桶總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量。B錯誤；C在“探究加速度a與小車質(zhì)量M關(guān)系”時每次改變小車質(zhì)量之后不需要要重新平衡摩擦力，因為利用的是小車自身的重力分力平衡摩擦力，質(zhì)量變化，二力仍然平衡。C正確；

18、D在“探究加速度a與力F關(guān)系”時要調(diào)整滑輪高度使連接小車的細線與長木板平行。因為長木板一端被墊高，所以長木板不是水平的。D錯誤。故選C。6B【詳解】A實驗時，先接通打點計時器的電源再放開木塊，選項A錯誤；B調(diào)節(jié)滑輪的高度，使拉木塊的細繩與長木板保持平行，選項B正確；C在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，應該不掛裝有砝碼的砝碼桶，只讓小車拖著紙帶在木板上勻速運動，選項C錯誤；D通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新平衡摩擦力，選項D錯誤。故選B。7C【詳解】A設(shè)鉤碼向下的加速度大小為a，繩子拉力大小為T，則由牛頓第二定律得：顯然T小于鉤碼總重力，故A錯誤；BC設(shè)每個鉤碼質(zhì)量為m，小車

19、質(zhì)量為M，由牛頓第二定律，對于小車有：對鉤碼有：聯(lián)立解得：可知a-n圖像為過原點的直線，并且驗證了“物體質(zhì)量一定時，其加速度與所受的合力成正比”這一結(jié)論，故B選項錯誤，C選項正確；D若保持木板水平，不平衡摩擦力，則需要考慮摩擦力對實驗的影響。設(shè)每個鉤碼質(zhì)量為m，小車質(zhì)量為M，當有n個鉤碼掛在右側(cè)時，小車及鉤碼系統(tǒng)由牛頓第二定律有：求得：可判斷a-n圖像為不過原點的直線，所以D選項錯誤；故選C。8D【詳解】A甲圖中是微小放大，來體現(xiàn)形變，故A錯誤；B乙圖中，玻璃管抽成真空后，重的物體與輕的物體下落的一樣，故B錯誤；C丙圖中，探究力、質(zhì)量與加速度的關(guān)系，當平衡摩擦力后，且砝碼和砝碼盤的質(zhì)量遠小于小

20、車的質(zhì)量時，砝碼受到的重力才等于小車的合外力，故C錯誤；D當斜面傾角越來越小時，伽利略外推出“力不是維持物體運動狀態(tài)的原因”的想法，故D正確。故選D。9AC【詳解】AB拉力不為零時，加速度仍為零，可能沒有平衡摩擦力，故A正確，B錯誤；CD造成上部點跡有向下彎曲趨勢，原因是沒有滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠遠小于小車質(zhì)量，故C正確，D錯誤。故選AC。10AC【詳解】A平衡摩擦力就是讓小車在無拉力的作用下做勻速直線運動，讓重力沿斜面的分力等于小車受到的摩擦力所以需要將木板不帶滑輪的一端適當墊高，在不掛重物的情況下使小車恰好做勻速運動，在實驗過程中，當每次改變重物的質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板的傾角，選項A沒

21、必要；B實驗中通過增減小車中的重物來改變小車的質(zhì)量，選項B正確；C每次小車沒必要必須從同一位置開始運動，選項C不需要；D實驗中應先接通打點計時器的電源，然后再釋放小車，選項D正確。故選AC。11AD【詳解】A調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引木塊的細繩與長木板保持平行，選項A正確；B在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時，應該不掛砝碼桶，只讓小車拖著紙帶在木板上做勻速運動即可，選項B錯誤；C實驗時，先接通打點計時器的電源再放開木塊，選項C錯誤；D平衡摩擦力時小車滿足的關(guān)系是兩邊可消掉m，則通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度，選項D正確。故選AD。12AD【詳解】A圖甲aF圖像中，

22、當F=0時，加速度a0，說明F=0時，小車受到的合力已不等于零，即補償阻力時長木板傾角過大，使小車重力沿斜面向下的分力大于阻力，A正確；B圖乙 時，m趨于無窮大，在有限的力F下有不為0的加速度，說明重力沿斜面向下的分力大于阻力，即補償阻力時長木板傾角過大，B錯誤；CD圖丙、丁中圖線彎曲的原因均是不滿足所掛槽碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，槽碼重力不近似等于小車所受合力， C錯誤D正確。故選AD。13質(zhì)量 C 【詳解】(1)1在探究物體的加速度與力的關(guān)系時，應保持質(zhì)量不變，分別改變施加在物體上的力F，測出相對應的加速度a，從而找到與的關(guān)系。(2)2本實驗中采取了控制一個變量找另外兩個變量之間的關(guān)系的方法，實驗采用的探究方法是控制變量法。14傾斜 【詳解】12由圖象乙可知，當F=0時，a0也就是說當繩子上沒有拉力時小車就有加速度，該同學實驗操作中平衡摩擦力過大，即傾角過大，平衡摩擦力時木板的右端墊得過高。所以圖線是在軌道傾斜的情況下得到的。沿斜面重力的分力為mgsin，F(xiàn)=0，根據(jù)牛頓第二定律知mgsin-f=ma知f=0時，加速度a最大為gsin。15位移 小車質(zhì)量 【詳解】1要測量加速度，需要測量物體的位移，所以該實驗需要使用位移傳感器。2影響加速度的因素有物體的質(zhì)量，以及物體受到的外力等因素，所以要研究力與加速度的關(guān)系，需要控制質(zhì)量恒定不變。16AD 1.19 1.79 【詳