探究加速度与力质量的关系押题专练高考物理精校解析 Word版.docx
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探究加速度与力质量的关系押题专练高考物理精校解析Word版
押题专练
1．用电磁打点计时器、水平木板（包括定滑轮）、小车等器材做“研究小车加速度与质量的关系”的实验，如图是某学生做该实验时小车即将释放之前的实验装置图；该图中有4处错误，它们分别是：
（1）________________________________________________________________________；
（2）________________________________________________________________________；
（3）________________________________________________________________________；
（4）________________________________________________________________________。
答案 见解析
解析
（1）水平木板左端未适当垫高来平衡摩擦力。
（2）电源要用低压交流电源。
（3）小车应靠近打点计时器。
（4）连接沙桶的细线通过定滑轮后应与木板平行。
2．某物理兴趣小组利用图示实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。
（1）在平衡摩擦力后，要使细线的拉力可近似认为等于砝码盘及盘中砝码受到的总重力，小车的质量M和砝码盘及盘中砝码的总质量m应满足的条件是________。
（2）下列实验操作中，正确的是________。
（填正确选项前的字母）
A．调节定滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板表面保持平行
B．每次小车都要从同一位置开始运动
C．实验中应先放小车，然后再接通打点计时器的电源
D．平衡摩擦力后，通过增减小车上的砝码改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
答案
（1）M≫m（或m≪M）
（2）AD
3．某实验小组利用如图所示的装置进行验证：
当质量m一定时，加速度a与力F成正比的关系，其中F＝m2g，m＝m1＋m2（m1为小车及车内砝码的总质量，m2为桶及桶中砝码的总质量）。
具体做法是：
将小车从A处由静止释放，用速度传感器测出它运动到B处时的速度v，然后将小车内的一个砝码拿到小桶中，小车仍从A处由静止释放，测出它运动到B处时对应的速度，重复上述操作。
图中AB相距x。
（1）设加速度大小为a，则a与v及x间的关系式是______。
（2）如果实验操作无误，四位同学根据实验数据做出了下列图象，其中哪一个是正确的（ ）
（3）下列哪些措施能够减小本实验的误差________。
A．实验中必须保证m2≪m1
B．实验前要平衡摩擦力
C．细线在桌面上的部分应与长木板平行
D．图中AB之间的距离x尽量小些
答案
（1）v2＝2ax
（2）A （3）BC
解析
（1）小车做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动的速度位移公式得：
v2＝2ax。
（2）由
（1）可知：
v2＝2ax，由牛顿第二定律得：
a＝
，则：
v2＝
F，v2与F成正比，故选A。
（3）以系统为研究对象，加速度：
a＝
＝
，系统所受拉力等于m2g，不需要满足m2≪m1，故A错误；为使系统所受合力等于桶与桶中砝码的重力，实验需要平衡摩擦力，还需要细线在桌面上的部分与长木板平行，故B、C正确；为减小实验误差，图中A、B之间的距离x应尽量大些，故D错误；故选B、C。
4．如图所示为用光电门测定钢球下落时受到的阻力的实验装置。
直径为d、质量为m的钢球自由下落的过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。
用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。
测出两光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g。
（1）钢球下落的加速度大小a＝______________，钢球受到的空气平均阻力f＝__________________。
（2）本题“用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度”，但从严格意义上讲是不准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度________（填“>”或“<”）钢球球心通过光电门的瞬时速度。
答案
（1）
－
mg－
－
（2）<
5．
（1）如图甲所示为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。
①在“验证牛顿第二定律”的实验中，为了使小车受到合外力等于砝码和砝码盘的总重量，通常采用如下两个措施：
A．平衡摩擦力：
将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块，反复移动木块的位置，直到小车在砝码盘的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动；
B．在调整砝码多少的过程中，要保证砝码和砝码盘的总质量m远小于小车和砝码的总质量M。
以上哪一个措施中有何重大错误？
（说明错误点）____________________________________________________________。
②如图是上述实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，结合图乙给出的数据（单位：
cm），求出小车运动加速度的大小为________m/s2，并求出纸带中P点瞬时速度的大小为________m/s。
（结果均保留两位有效数字）
（2）某实验小组设计了如图a所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象。
他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条aF图线，如图b所示。
①图线________（填“甲”或“乙”）是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。
②滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝________kg，滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________。
答案
（1）①A有错误，平衡摩擦力时不能悬挂砝码盘 ②4.0 2.6
（2）①甲②0.50.2
中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的左端垫得过高。
所以图线甲是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的。
②根据F＝ma得a＝
。
所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数。
由图得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k＝2，所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝0.5kg；在水平轨道上F＝1N时，加速度a＝0，根据牛顿第二定律得F－μmg＝0，解得μ＝0.2。
6．如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。
他在气垫导轨上安装了一个光电门B。
滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝________mm。
（2）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是______________________。
（3）下列不必要的一项实验要求是________。
（填选项前的字母）
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节水平
D．应使细线与气垫导轨平行
（4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________
填“t2F”“
F”或“
F”
图象。
答案
（1）2.30
（2）遮光条到光电门的距离L （3）A（4）
F
解析
（1）由图知第6条刻度线与主尺对齐，d＝2mm＋6×0.05mm＝2.30mm。
（2）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光
7．某研究学习小组用图甲所示的装置探究加速度与合力的关系。
装置中的铝箱下端连接纸带，砂桶中可放置砂子以改变铝箱所受的外力大小，铝箱向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出。
现保持铝箱总质量m不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验，得到多组a、F值（F为力传感器的示数，等于悬挂滑轮绳子的拉力），不计滑轮的重力。
（1）某同学根据实验数据画出了图乙所示aF关系图像，则由该图像可得铝箱总质量m＝__________kg，重力加速度g＝__________m/s2。
（结果保留两位有效数字）
（2）当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，图线________。
A．偏向纵轴 B．偏向横轴
C．斜率逐渐减小D．斜率不变
解析：
（1）对铝箱分析，应有FT－mg＝ma，
对滑轮应有F＝2FT，
联立可解得a＝
＝
F－g，
可知图线的斜率k＝
＝
，解得m＝0.25kg，纵轴截距－g＝－9.8，解得g＝9.8m/s2。
（2）对于图线的斜率k＝
，当砂桶和砂的总质量较大，可知图线的斜率不变，故选D。
答案：
（1）0.25 9.8
（2）D
8．如图所示为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图，实验步骤如下：
①用天平测量物块和遮光条的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光条的宽度d＝0.950cm；用米尺测量两光电门之间的距离s；
②调整轻滑轮，使细线水平；
③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光条经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速度a；
④多次重复步骤③，求a的平均值
；
⑤根据上述实验数据求出物块与水平桌面间动摩擦因数μ。
回答下列问题：
（1）物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a＝____________；
（2）动摩擦因数μ可用M、m、
和重力加速度g表示为μ＝__________；
（3）如果滑轮略向下倾斜，使细线没有完全调节水平，由此测得的μ________（填“偏大”或“偏小”）；这一误差属于____________（填“偶然误差”或“系统误差”）。
答案：
（1）
（2）
（3）偏大 系统误差
9．某同学用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。
他在气垫导轨旁安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出细线中拉力大小，传感器下方悬挂钩码。
改变钩码数量，每次都从A处由静止释放滑块。
已知滑块（含遮光条）总质量为M，导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为L。
请回答下面相关问题。
（1）如图乙，实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为d＝________cm。
某次实验中，由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为t,由力传感器记录对应的细线拉力大小为F，则滑块运动的加速度大小a应表示为______（用题干已知物理量和测得物理量字母表示）。
（2）下列实验要求中不必要的是________。
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节至水平
D．应使细线与气垫导轨平行
光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B正确。
应将气垫导轨调节水平，才能使拉力等于合力，故C正确。
要保持细线方向与气垫导轨平行，拉力才等于合力，故D正确。
本题选择不必要的，故选A。
答案：
（1）0.950
（2）A
10．在“验证牛顿第二定律”的实验中，打出的纸带如图所示，相邻计数点间的时间间隔是T.
（1）测出纸带各相邻计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4，如图（a）所示，为使由实验数据计算的结果更精确一些，计算加速度平均值的公式应为a＝____________．
（2）在该实验中，为验证小车质量M不变时，a与F成正比，小车质量M、沙及沙桶的质量m分别选取下列四组值．
A．M＝500g，m分别为50g、70g、100g、125g
B．M＝500g，m分别为20g、30g、40g、50g
C．M＝200g，m分别为50g、70g、100g、125g
D．M＝200g，m分别为30g、40g、50g、60g
若其他操作都正确，那么在选用____组值测量时所画出的a－F图象较准确．
（3）有位同学通过测量，作出a－F图象，如图（b）所示．试分析：
①图象不通过原点的原因是_______________________．
②图象上部弯曲的原因是_________________________．
答案：
（1）
（2）B （3）①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够 ②未满足沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M
11．如图所示为“用DIS（位移传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系”的实验装置．
（1）在该实验中必须采用控制变量法，应保持__________不变，用钩码所受的重力作为______________，用DIS测小车的加速度．
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量．在某次实验中根据测得的多组数据可画出a－F关系图线（如图所示）．
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是_______________．
②此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是（ ）
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．所挂钩码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
解析：
（1）在研究加速度与力的关系时必须保持小车质量不变，才能找出二者的关系．
（2）①OA段在实验误差允许的范围内，图线是一条直线，因此可得出a与F成正比的关系．
②由实验的原理a＝
＝
可知AB段明显偏离直线是由于没有满足M车≫m钩造成的．
答案：
（1）小车的总质量（或小车的质量） 小车所受外力（或外力、合外力）
（2）①在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比
②C
12．某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．
实验步骤：
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；
③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；
实验数据如下表所示：
G/N
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
F/N
0.59
0.83
0.99
1.22
1.37
1.61
④如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端C处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；
⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点（未与滑轮碰撞），测量C、D间的距离s.
图乙
完成下列作图和填空：
（1）根据表中数据在给定坐标纸上作出F－G图线．
（2）由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________（保留2位有效数字）．
（3）滑块的最大速度v＝________（用h、s、μ和重力加速度g表示）．
解析：
（1）F－G图线如图所示．
答案：
（1）见解析图
（2）0.40（0.38～0.42均正确） （3）
13．某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：
小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s.
（1）该实验________（填“需要”或“不需要”）满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量．
（2）实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图所示，d＝________mm.
（3）某次实验过程：
力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的表达式是________________．
答案：
（1）不需要
（2）5.50
（3）F＝M
14．为验证物体所受合外力一定时，加速度与质量成反比，同学们设计了如图a所示的装置来进行实验．在自制的双层架子上固定带有刻度标记的木板，架子放在水平桌面上．实验操作步骤如下：
①适当调整装置，使装置不带滑轮的一端稍稍垫高一些．
②在两个托盘中放入砝码，并使两托盘质量（含砝码）相同，且远小于小车的质量．连接小车的细线跨过定滑轮与托盘相连．
③让两小车紧靠右边的挡板，小车前端在刻度尺上的读数如图a所示，并在甲车上放上砝码，同时释放两小车，当小车运动一段时间后，用手机对整个装置进行拍照．结合照片和小车的初始刻度标记，得到甲、乙两车运动的距离分别为s1、s2.
④在甲车上逐渐增加砝码个数，重复步骤③.
（1）本实验的原理是通过验证小车发生的位移与小车（含砝码）的质量成________关系，来验证合外力一定时加速度与质量成反比．
（2）实验前将装置不带滑轮端稍稍垫高一些的目的是_________
_____________________________________________________.
（3）某次拍到乙车的照片如图b所示，则它通过的位移是________cm.
（4）如果以
为横坐标，以甲车（含砝码）的质量m甲为纵坐标，作出的图线如图c所示，则该直线斜率代表的物理量是__________，其大小为______________．
（4）s1＝
a1t2，s2＝
a2t2，则
＝
＝
＝
，整理得m甲＝m乙
，由此可知图象中直线斜率代表的物理量是小车乙的质量；大小为m乙＝
kg＝0.2kg.
答案：
（1）反比
（2）消除小车与木板之间摩擦力造成的影响
（3）42.0
（4）小车乙的质量m乙 0.2kg
15．某同学用如图实49甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”。
图实49
（1）实验时，必须先平衡小车与木板之间的摩擦力。
该同学是这样操作的：
如图乙，将小车静止地放在水平长木板上，并连着已穿过打点计时器的纸带，调整木板右端的高度，接通电源，用手轻拨小车，让打点计时器在纸带上打出一系列________的点，说明小车在做________运动。
（2）如果该同学先如
（1）中的操作，平衡了摩擦力。
以砂和砂桶的重力为F，在小车质量M保持不变情况下，不断往桶里加砂，砂的质量最终达到
M，测小车加速度a，作aF的图像。
如图丙图线正确的是________。
（3）设纸带上计数点的间距为x1和x2。
如图丁为用米尺测量某一纸带上的x1、x2的情况，从图中可读出x1＝3.10cm，x2＝________cm,已知打点计时器的频率为50Hz，由此求得加速度的大小a＝________m/s2。
（3）根据图像可知，x2＝5.50cm，打点计时器的频率为50Hz，每5个点取一个计数点，则T＝0.1s，加速度的大小a＝
＝
m/s2＝2.40m/s2。
答案：
（1）点迹均匀 匀速
（2）C （3）5.50 2.40
16．在用图实410所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验中：
（1）甲同学在外力F一定的条件下，探究a与M的关系时，所得到的实验结果如下表：
外力F＝0.1N
次数n
1
2
3
4
5
质量M/g
100
140
180
200
240
加速度a/（m·s－2）
1.00
0.67
0.53
0.48
0.40
质量的倒数
/kg－1
10.00
7.14
5.56
4.17
图实410
①请你完善表中数据，并在图实411中给出的坐标纸上画出a
的图像；
图实411
②由图像可得到的结论是___________________________________________________。
（2）乙同学在探究加速度与外力关系的实验中得到的aF图像如图实412，则该图像中图线不过原点的原因是___________________________________________________________
________________________________________________________________________，
小车的质量为________kg（保留两位有效数字）。
图实412
答案：
（1）①
次数n
1
2
3
4
5
质量M/g
100
140
180
200
240
加速度a/（m·s－2）
1.00
0.67
0.53
0.48
0.40
质量的倒数
/kg－1
10.00
7.14
5.56
5.00
4.17
②在外力一定的情况下，物体的加速度与质量成反比
（2）木板倾角过大（或平衡摩擦力过度） 0.28（0.26～0.29均正确）
17.如图实413所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。
他在气垫导轨上安装了一个光电门B。
滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。
图实413
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图实414所示，则d＝________mm。
图实414
（2）实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是__________________；
（3）下列不必要的一项实验要求是________。
（请填写选项前对应的字母）
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节水平
D．应使细线与气垫导轨平行
（4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图像，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出________图像。
（选填“t2F”“
F”或“
F”）
（4）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：
v2＝2aL，
v＝
，a＝
，
＝2
L
所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出
F图像。
答案：
（1）2.30
（2）遮光条到光电门的距离L （3）A （4）
F
18．“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图实415（a）所示，实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F。
通过增加钩码的数量，多次测量，可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。
他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条aF图线。
如图（b）所示。
图实415
（1）图线________（选填“①”或“②”）是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；
（2）在轨道水平时，小车运动的阻力Ff＝________N；
（3）图（b）中，拉力F较大时，aF图线明显弯曲，产生误差，为避免此误差，可采取的措施是________。
A．调整轨道的倾角，在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动
B．在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码，使钩码的总质量始终远小于小车的总质量
C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替钩码的重力
D．更换实验中使用的钩码规格，采用质量较小的钩码进行上述实验
解析：
（1）在水平轨道上，由于受到摩擦力，拉力不为零时，
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