高一上學期物理人教版（2019）必修第一冊4.2探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系 同步練習同步講義

2021-2022人教版（2019）高一物理必修一4.2探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系一、單選題1．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2．關(guān)于物理學思想方法，下列說法中正確的是（）A．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，每一段近似看成勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里運用了等效替代法B．在研究加速度a和外力F，質(zhì)量m的關(guān)系時，主要應用了理想模型的方法C．“驗證力的平行四邊形定則”時，主要應用了理想實驗方法D．在定義“速度”、“加速度”、“密度”等物理量時，主要應用了比值法定義物理量3．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a－F圖像，下列圖像中正確的是（）A． B．C． D．4．下列說法中，不正確的是（）A．隨著科技的進步，牛頓第一定律可用實驗驗證B．探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗，運用的是控制變量法C．用質(zhì)點來代替有質(zhì)量的物體是采用了理想模型的方法D．加速度表達式a＝是利用比值法得到的定義式5．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6．下列表述不符合物理學史實或科學方法的是（）A．伽利略利用邏輯推理說明了重物與輕物下落得同樣快，并巧妙運用“沖淡”重力的斜面實驗結(jié)果合理外推得出了此結(jié)論B．亞里士多德認為，必須有力作用在物體上，物體才能運動：沒有力的作用，物體就要靜止在某一個地方C．力學中引入了質(zhì)點的概念，運用了理想化模型的方法，只有物體體積很小的情況下才能將物體視為質(zhì)點D．在探究加速度與力的關(guān)系時，保持小車質(zhì)量不變，通過改變槽碼的個數(shù)來改變小車所受的拉力，運用了控制變量的方法7．用如圖所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系時，補償阻力后，用槽碼的重力代替細線的拉力，通過分析可知，這種代替是有誤差的。若槽碼的質(zhì)量m與小車質(zhì)量M滿足M=10m，槽碼牽引小車加速運動時，細線的拉力大小與槽碼重力差值的絕對值為（重力加速度為g）（）

A． B． C． D．8．如圖所示小車打點計時器一電池是某同學利用教材提供的方案進行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，正要打開夾子時的情況，某同學指出了實驗時的幾個錯誤，其說法不正確的是（）

A．實驗前沒有平衡摩擦力B．拉小車的細線應平行于水平桌面C．實驗電源應為交流電源D．小車應靠近打點計時器且打點計時器應距左端較近二、多選題9．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，下列做法正確的是（）A．在用打點計時器打紙帶時，應該先接通打點計時器的電源，再放開小車B．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應該改變拉力F的大小C．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，為了直觀判斷兩者間的關(guān)系，應作出圖象D．在探究加速度與力的關(guān)系時，作a－F圖象應該用折線將所描的點依次連接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．在探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中，關(guān)于小車所受的合力敘述正確的是（）A．小車所受的合力就是所掛小盤和砝碼的重力B．小車所受的合力的大小等于托盤和砝碼通過細繩對小車施加的拉力C．只有平衡摩擦力之后，小車所受合力才等于細繩對小車的拉力D．只有平衡摩擦力之后，且當小車的質(zhì)量遠大于托盤和砝碼的總質(zhì)量時，小車所受合力的大小可認為等于托盤和砝碼的重力大小12．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)木板傾斜度三、實驗題13．某同學利用如圖所示的裝置探究物體的加速度a與所受合力F的關(guān)系。（1）打點計時器使用的電源是___________。A．交流電源B．直流電源（2）他用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是平衡摩擦力。具體操作是：把木板墊高后，小車放在木板上，在不掛小桶且打點計時器打點的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。正確平衡摩擦力后，改變小車的質(zhì)量再次實驗，是否需要重新平衡摩擦力？___________。（選填選項前的字母）A．需要B．不需要（3）實驗時保持小桶及砝碼的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，其目的是___________。A．小年所受的拉力近似等于小桶及砝碼的總重力B．保證小車運動的加速度不超過當?shù)刂亓铀俣龋?）某同學通過實驗得到如圖（b）所示的a-F圖像，造成這一結(jié)果的原因是：在平衡摩擦力時________。圖中a0表示的是_______時小車的加速度。（5）某同學得到如圖（c）示的紙帶。已知打點計時器電源頻率為50Hz。A、B、C、D、E、F、G是紙帶上7個連續(xù)的點，sDG_______cm，sAD=________cm。由此可算出小車的加速度a=___________m/s2.（保留兩位有效數(shù)字）。（6）“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，在探究加速度α和小車質(zhì)量M的關(guān)系時，由于沒有能夠始終滿足M>>m（m為沙桶和沙的總質(zhì)量）的條件，結(jié)果得到的a-1/M圖像應該是下圖中的（______）A．B．C．D．14．某實驗小組用細沙、天平和圖甲所示裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”實驗，已知打點計時器打點周期是。（1）完成下列實驗步驟中的填空：①平衡摩擦力：沙桶不裝細沙，調(diào)整木板右端的高度，用手輕撥小車，直到小車在細繩的拉動下紙帶上打出一系列間距___________（填“相等”“不相等”）的點。②用天平稱出一定質(zhì)量的細沙，裝入沙桶，按住小車，接通打點計時器電源，釋放小車，獲得帶有點列的紙帶，在紙帶上標出細沙質(zhì)量。③改交細沙的質(zhì)量，重復步驟②，得到多條紙帶。④利用每條紙帶上點跡清晰的部分，求出不同對應的加速度。圖乙是實驗小組處理其中一條紙帶的情況，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。可以求出此時小車的加速度是___________（保留兩位有效數(shù)字）⑤以為縱坐標，為橫坐標，在坐標紙上畫出圖線。如果力與加速度成正比，則圖線應該是___________。（2）完成下列填空：①實驗中滿足什么樣的條件就可以認為細繩拉小車的力等于沙的重力？請在答題卡的方框中寫出條件及簡要證明，令沙桶質(zhì)量為，小車質(zhì)量為___________。②實驗小組在實驗中做到了讓沙的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，但得到的圖線如圖丙，其原因可能是___________。15．為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，某同學設計了如圖所示的實驗裝置，其中小車的質(zhì)量為M，砂和砂桶的總質(zhì)量為m（滑輪質(zhì)量不計）。

（1）實驗時，下列步驟中不必要進行的有_________。A．用天平測出砂和砂桶的總質(zhì)量B．改變砂和砂桶的總質(zhì)量，打出幾條紙帶C．將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力D．為減小誤差，實驗中應保證砂和砂桶的總質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量ME．小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄力傳感器的示數(shù)（2）該同學在實驗中得到如圖所示的一條紙帶（相鄰兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出）。已知交流電的頻率為50Hz，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為__________m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

（3）以力傳感器的示數(shù)F為橫坐標，小車的加速度a為縱坐標，作出的a－F圖像是一條過原點的直線，直線與橫軸的夾角為θ，斜率為k，則小車的質(zhì)量為__________。A．tanθB．C．kD．參考答案1．D【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。2．D【詳解】A．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，每一段近似看成勻速直線運動，然后把各小段的位移相加，這里運用了微元法，故A錯誤；B．在研究加速度a和外力F，質(zhì)量m的關(guān)系時，主要應用了控制變量的方法，故B錯誤；C．“驗證力的平行四邊形定則”時，主要應用等效法，故C錯誤；D．在定義“速度”、“加速度”、“密度”等物理量時，主要應用了比值法定義物理量，故D正確。故選D。3．C【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。4．A【詳解】A．牛頓第一定律無法用實驗直接驗證，故A錯誤；B．在探究加速度、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．質(zhì)點是理想化物理模型，用質(zhì)點來代替有質(zhì)量的物體是采用了理想模型的方法，故C正確；D．加速度是描述速度變化快慢的物理量，與速度的變化量無關(guān)，表達式為a＝是利用比值法得到的定義式，故D正確。本題選不正確的，故選A。5．B【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。6．C【詳解】A．伽利略利用邏輯推理說明了重物與輕物下落得同樣快，并巧妙運用“沖淡”重力的斜面實驗結(jié)果合理外推得出了此結(jié)論，選項A正確，不符合題意；B．亞里士多德認為，必須有力作用在物體上，物體才能運動：沒有力的作用，物體就要靜止在某一個地方，選項B正確，不符合題意；C．力學中引入了質(zhì)點的概念，運用了理想化模型的方法，能否將物體視為質(zhì)點由所研究的問題決定，當物體的形狀和體積對所研究的問題無影響時可將物體視為質(zhì)點，所以并不是只有物體體積很小的情況下才能將物體視為質(zhì)點，選項C錯誤，符合題意；D．在探究加速度與力的關(guān)系時，保持小車質(zhì)量不變，通過改變槽碼的個數(shù)來改變小車所受的拉力，運用了控制變量的方法，選項D正確，不符合題意。故選C。7．B【詳解】對整體對小車解得則故選B。8．D【詳解】A．木板水平放置，實驗前沒有平衡摩擦力，故A正確；B．如果細線不保持水平，那么小車的合力就不等于繩子的拉力．小車的合力就不能正確測量，故B正確；C．電火花和電磁計時器都使用交流電源，故C正確；D．小車應靠近打點計時器且打點計時器應距左端較遠，這樣便于小車運動一段過程，從而能準確測量小車的加速度，減小誤差，故D錯誤。故選D。9．AC【詳解】A．實驗時應先接通電源，然后再放開小車，故A正確；B．在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，應該保持小車的拉力F不變，改變小車的質(zhì)量，故B錯誤；C．直觀的反映兩個量之間的關(guān)系，可以通過作圖來解決。但是只有作出一條直線，才可以直觀的反映兩個變量之間的關(guān)系。在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時，為了直觀判斷二者間的關(guān)系，應作出圖象，故C正確；D．在探究加速度與力的關(guān)系時，作a－F圖象應該用平滑的直線將所描的點依次連接，故D錯誤。故選AC。10．AC【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。11．CD【詳解】AD．已平衡摩擦力且滿足小車的質(zhì)量遠大于砂桶的質(zhì)量時，可認為小車所受合外力的大小等于砂桶重力，但不能說重力就是合力，A錯誤，D正確；BC．由于小車下滑必受摩擦力作用，平衡摩擦力實際是小車重力的下滑分力抵消摩擦力，所以只有平衡摩擦力后，可認為小車所受合力等于細繩的拉力，B錯誤，C正確。故選CD。12．AD【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。13．ABA傾角過大不加外力時3.902.100.20D【詳解】（1）[1]打點計時器使用交流電源，故選A；（2）[2]摩擦力被平衡時滿足只與角度有關(guān)與質(zhì)量無關(guān)，故不需要平衡，故選B；（3）[3]設沙和沙桶的質(zhì)量為m，小車和砝碼的質(zhì)量為M其實實際運動中是用沙和桶的重力來代替定力F但是沙和桶是有質(zhì)量的，且a為整個系統(tǒng)的加速度。因此mg=F=（M+m）a只有當m遠小于M時，才可以認為M+m近似等于M，這樣得出的結(jié)果才會符合F=Ma；故選A。（4）[4]當F=0時已產(chǎn)生加速度，故平衡摩擦力時傾角過大；[5]圖中a0表示的是不加外力時小車的加速度（5）[6][7][8]由紙帶可知sDG=3.90cmsAD=2.10cm；兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，則T=0.1s，由逐差法可得（6）[9]在研究加速度跟小車質(zhì)量M的關(guān)系時，保持m不變，改變小車質(zhì)量M，在小車質(zhì)量M遠大于重物質(zhì)量m時，可以認為小車受到的拉力（合力）F=mg，此時加速度a與小車質(zhì)量