教科版高中物理必修第一册 探究加速度与力、质量的关系 课时提升练（含解析）

教科版（2019）必修第一册4.2探究加速度与力、质量的关系课时提

升练（含解析）

一、单选题

1.用图示装置做“探究物体的加速度与力、质量的关系''的实验，下列操作中正确的是

A.rtl火花打点计时器选用8V交流电源

B.平衡摩擦力时将翻码盘通过细线挂在小车上

C.实验中，释放小车与接通打点计时器需同时进行

D.实验中改变小车的质量后，不需要重新平衡摩擦力

2.如图所示，在“探究加速度与力、质量的关系''实验中，锁定小车后，缓慢降低滑轮

高度使细绳与长木板平行（由实线移至虚线位置）的过程中，下列说法正确的是（）

A.小车受细绳的拉力变小B.小车受细绳的拉力不变

C.滑轮受细绳的作用力变小D.滑轮受细绳的作用力不变

3.某同学在用如图所示的装置做“探究加速度与力的关系''的实验时，忘记平衡小车运

动中所受的摩擦力了，其他操作、计算及作图均正确，他最后作出的尸关系图象可

能是（）

命

4.如图所示，A、B两个等量同种点电荷固定在同一水平线上，将一个质量为皿、电

荷量为q的带电小球。放在A、3连线的竖直平分线上某处时，小球恰好处于静止状

态，此时4、C连线与水平方向的夹角为仇已知重力加速度为g,小球可视为质点，

则下列判断正确的是（）

AB

A.点电荷B和小球。可能带异种电荷

B.点电荷人在小球C处产生的场强大小为〃吆

2qcos0

C.将小球C沿竖直方向下移一些再由静止释放，小球一定向下运动

D.将小球。沿竖直方向下移（不到A、8连线）的过程中，小球的电势能一定增大

二、多选题

5.在“验证牛顿运动定律”的实验中，以下做法错误的是（）

A.平衡摩擦力时，应将小盘用细绳通过定滑轮系在小车上

B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源

D.求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量加以及小车质量M,直接用公

式a=g求出

6.在高中物理力学实验中，下列说法中正确的是（）

A.利用打点计时器在“研究匀变速直线运动规律”的实验中，可以根据纸带上的点迹计

算物体运动的加速度

B.在“验证力的平行四边形定则”实验中，要使力的作用效果相同，只需橡皮条具有相

同的伸长量

C.在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要先平衡摩擦力

D.在“验证机械能守恒定律”的实验中，应选取密度大体积小的物体

三.实验题

7.如图甲所示，某兴趣小组在探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮

的长木板放在水平实验桌面上，小车的左端通过轻细绳跨过定滑轮与祛码盘相连，小

车的右端与穿过打点计时器的纸带相连，实验中认为祛码和盘的总重力近似等于绳的

拉力，已知重力加速度为g,打点计时器的工作频率为50Hz。

（1）实验主要步骤如下，下列做法正确的是____________（填字母代号）

A.实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源

B.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

C.把远离定滑轮一侧的木板垫高，调节木板的倾角，使小车在祛码和盘的牵引下做匀

速直线运动

D.每次通过增减小车上的祛码改变小车质量时，都需要重新调节木板倾角。

（2）甲同学在补偿阻力后，在保持小车质量不变的情况下，改变祛码盘中祛码的质量，

重复实验多次，作出了如图乙所示的。-尸图像，其中图线末端发生了弯曲，产生这种

现象的原因可能是o（填字母代号）

A.因为补偿阻力不足

（填“需要”或“不需要”）远小于小车质量。

z/yz/

9.小李同学设计了如图甲所示的方案来探究小车的加速度与所受合力的关系。

甲

（1）本实验涉及到最主要的思想方法是________o

A.控制变量法B.等效法C.放大法D.极限法

（2）关于实验操作，下列说法正确的是________o

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，在细线下端悬挂槽码，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阻力

D.实验时应先释放小车，后接通打点计时器电源

（3）小李处理实验数据后得到/关系如图乙所示，出现这种结果最可能的原因是

A.未平衡小车阻力B.平衡小车阻力过度

C.槽码的总质量太大D.释放小车过早

(4)小王同学受到小李同学的启发，关于本实验又设计了如图丙、丁所示的两种实验

方案，下列说法正确的是________(多选)。

A.图甲、丙、丁中的方案都需要平衡阻力

R.只有图甲中方案需要平衡阻力

C.只有图甲中方案必须满足小车的质量远大于重物的质量

D.图闪中方案力传感器的示数和图丁中方案弹簧测力计的示数均等于小车所受合力的

大小

10.某实验小组用图甲所示的装置探究“加速度与力和质量”的关系，打点计时器使用

的交流电频率为50Hz，纸带每5个点取一个计数点，A、B、C.。、E为选取的连续5

个计数点。已知重物质量为〃?，重力加速度为g,滑轮重力及绳与滑轮间的摩擦不

计。

打^^”器警

纸带.■导

单位•Cm

甲乙

（1）本实验中，重物的质量_________（选填“需要”或“不需要”）远小于小车的质

量。

（2）依据图乙纸带计算，小车做匀加速运动的加速度大小为。=m/s?（保

留两位有效数字）。

（3）若不计小车与水平面间的摩擦，则实验中弹簧秤读数应为尸=_________（用

〃?、4、g表示）。

（4）由干绳与滑轮间存在摩擦或存在空气阻力，实验中发现尸的计算值总是略

（选填“大于”或“小于”）弹簧秤的读数。

11.某兴趣小组“探究小车加速度与合外力的关系”的实验装置如下图。A为小车（质

量为M）,3为打点计时器，。为装有沙的沙桶（沙和沙桶的总质量为相），。为一

端带有定滑轮的长木板，电源频率为50Hz。

接电源

（1）下列实验操作中，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.每次实验，都要先放开小车，再接通打点计时器

C.平衡摩擦力时，应将沙桶用细绳通过定滑轮系在小车上

D.平衡摩擦力时，应将小车后面的纸带连接好

E.改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力

（2）为使细绳对小车的拉力尸近似等于沙和沙桶的总重力，需满足的条件是

（3）下图为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了

连续的5个计数点A、B、C、。、E,相邻2个计数点之间有4个点没有标出，测出各

计数点到A点之间的距离。则此次实验中小车运动的加速度大小〃=nVs2。

（结果保留两位有效数字）

单位：cm

（4）陈同学根据测量数据作出的。-/图线如图（a）所示，他实验中可能存在的问题

是________;李同学根据测量数据作出的尸图线如图（b）所示，图像末端发生弯

I川的原因是________。

12.某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系''的实验。

S廨T露火花计时器

（1）在下列测量工具中，本次实验需要用的测量仪器有0（选填测量仪器前的

字母）

A.天平B.刻度尺C.秒表

（2）为了使细绳的拉力等于小车所受的合外力，以下操作必要的是

A.在未挂砂和砂桶时，将木板的右端垫高以平衡摩擦力

B.在悬挂砂和砂桶后，将木板的右端垫高以平衡摩擦力

C.砂和砂桶的质量要远小于小车和祛码的质量

D.砂和砂桶的质量要远大于小车和破码的质量

（3）某小组同学保持砂和砂桶总质量机一定，探究加速度〃与小车以及车中的秩码

质量M的关系时，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是_____o

A.每次改变小车的质量时，重新平衡摩擦力

B.实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车

C.用天平测出机以及M,小车运动的加速度可直接用公式〃二些求出

M

D.根据实验数据描绘出〃图像是一条曲线，由此确定〃与M成反比

（4）该同学用打点计时器打出的纸带的一段如图乙所示，该纸带上相邻两个计数点间

还有4个点未标出，打点计时器使用交流电的频率是5（）Hz,则小车的加速度大小是

m/s2o（结果保留两位有效数字）

0ABC

<------67s------——f（单位:cm）

<1071--------------------

◄--------------15.06—■>

乙

（5）某小组同学保持小车以及车中的祛码质量M一定，探究加速度〃与所受外力E

的关系时，由于他们操作不当，这组同学得到的。-尸关系图像如图所示,

①图线不过原点的原因是

②图线上端弯曲的原因是

参考答案

1.答案：D

解析：A.电火花打点计时器选用220V交流电源，故A错误；

B.平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，小车沿木板运动，通过打点

计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，故B错误；

C.实验中，应先接通打点计时器，再释放小车，故C错误；

D.由于平衡摩擦力之后有

mgsin夕="mgcos0

故所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的

分力，改变小车质量后，不需要重新平衡摩擦力，故D正确。

故选D。

2.答案：C

解析：AB.缓慢降低滑轮高度使细绳与长木板平行（由实线移至虚线位置）的过程

中，细绳上的拉力大小始终等于重物的重力〃吆，但由于细绳拉小车力的方向改变，所

以小车受细绳的拉力大小不变，方向改变，故AB错误；

CD.设两细绳间的夹角为仇滑轮受细绳的作用力大小为

L”夕r8

F=2Tcos—=COS—

22

由于〃增大，贝hosg减小，故滑轮受细绳的作用力变小，故C正确，D错误。

2

故选C。

3.答案：A

解析：当未平衡摩擦力时，知有拉力时，加速度仍然为①故图象在横坐标上有微

距，不能是通过原点的直线，故BCD错误，A正确,

故选Ao

4.答案：D

解析：小球C处于静止状态，则人、B、C一定带同种电荷，A项错误；对小球C受力

分析可得“Esin6=〃吆，解得£=B项错误；将小球。沿竖直方向向下移动

2^sin0

到某一位置时，小球受到的电场力可能会增大，则合力方向竖直向上，小球向上运

动，C项错误；将小球C沿竖直方向下移一些（不到A、8连线）的过程中，电场力

做负功，小球的电势能一定增大，D项正确。故选D.

5.答案：ACD

解析：A.平衡摩擦力时，应让小车自由下滑，使其匀速运动，此时小盘不能与小车连

上，故A错误，符合题意；

B.每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，故B正确，不符合题意；

C.实验时，为充分利用纸带，先接通打点计时器电源，再释放小车，故C错误，符合

题意；

D.求小车运动的加速度时，可用天平测出小盘的质量加以及小车质量根据牛顿

第二定律

求出，故D错误，符合题意。

故选ACDo

6.答案：ACD

解析：A”研究匀变速直线运动规律”的实验中利用逐差法可求出加速度大小，故A正

确；

B.在“验证力的平行四边形定则”实验中，要使力的作用效果相同，橡皮条具有相同的

伸长量，且拉伸方向相同，故B错误；

C.“探究加速度与力、质量的关系”实验中，需要先平衡摩擦力，故C正确；

D.“验证机械能守恒定律”的实验中，应使物体所受重力远大于阻力，所以，应选取密

度大体积小的物体，故D正确。

故选ACDo

7.答案：（1）B

⑵D

kg

解析：（1）A.实验时，要先接通打点计时器的电源再放开小车。故A错误；B.为使小

车细绳的拉力就是小车受到的合力，应调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板

保持平行。故B正确；C.把远离定滑轮一侧的木板垫高，调节木板的倾角，使小车在

不受牵引力时做匀速直线运动，以此平衡摩擦力。故C错误；D.平衡摩擦力后，每次

通过增减小车上的祛码改变小车质量时，不需要重新调节木板倾角。故D错误。故选

Bo

（2）图线末端发生了弯曲，产生这种现象的原因可能是祛码和盘的总质量没有满足

“远小于小车质量”的要求。故选D。

（3）设小车质量为M根据牛顿第二定律有尸-=

整理，可得

M

结合题图可知=

解得〃=2

g

（4）设小车质量为M根据牛顿第二定律枸=

整理有工=_1〃+丝

MFF

结合题图可知4=,力=丝

FF

解得4=二

kg

8.答案：（1）D（2）ABC（3）A（4）需要；不需要

解析：（1）AB.电磁打点计时器，使用交流8V电源，故AB错误；

CD.电火花打点计时器，使用交流220V电源，故C错误，D正确。

故选D。

（2）AB.补偿阻力时，不能将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上，小车后面应固定一

条纸带，纸带穿过打点计时器，通过纸带上点迹的间距判断小车是否做匀速直线运

动，故AB正确；

C.为了充分利用纸带，小车释放前应靠近打点计时器，且先接通打点计时器的电源再

释放小车，故C正确；

D.补偿阻力时，有

Mgsin9=从Mgcos0

可得

tan0-f.i

可知改变小车质量后，不需要重新补偿阻力，故D错误。

故选ABCo

(3)以小车为对象，根据牛顿第二定律可得

T=Ma

以沙和沙桶为对象，根据牛顿第二定律可得

mg-T-ina

联立可得

M

则有

11..1

—=---MH---

amgg

故选Ao

(4)改用图中实验装置时，为了使小车受到的合力等于细线拉力，小车需要补偿阻

力；由于图中装置细线拉力可以通过弹簧测力计测徨，所以细线拉力不需要用钩码重

力代替，所以钩码质量不需要远小于小车质量。

9.答案：(1)A(2)A(3)B(4)AC

解析：(1)在探究小车的加速度与所受合力的关系的实验中采用了控制变量法。

故选A。

(2)A.为了保证小车所受拉力的方向始终不变，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，故A正确；

B.根据平衡摩擦力的原理，平衡摩擦力时，应取下小车前端悬挂槽码，使小车牵引穿

过打点计时器的纸带，将长木板不带滑轮的那端垫高，直到小车在木板上匀速运动为

止，故B错误；

C.根据平衡摩擦力的原理，小车匀速运动时Mgsin0=yMgcos0

解得//=tan0

可见，平衡摩擦力后斜面的倾角与小车质量无关，因此每次改变小车所受的拉力后不

需要重新平衡阻力，故C错误；

D.为了充分利用纸带，实验时应先接通打点计时器电源，再释放小车，故D错误。

故选Ao

（3）根据图乙可知，拉力尸=0时，加速度不为零，其原因可能是平衡小车阻力过

度，即长木板倾角过大。

故选B。

（4）AB.根据实验原理，图甲、丙、丁中的方案都需要平衡阻力，故A正确，B错

误；

C.在甲方案中，根据牛顿第二定律，对整体+

对小车尸=Ma

F二叫

联立解得一“

1H---

M

当MAm时，有F=mg

因此，在甲图中需要满足小车的质量远大于里物的质量；

图丙方案中，使用了力传感器测拉力，图丁方案中，使用了弹簧测力计测拉力，因此

不需要满足小车的质量远大于重物的质量，故C正确；

D.平衡摩擦力后，图丁方案中小车所受合力的大小等于弹簧测力计示数的2倍，故D

错误。

故选ACo

10.答案：（1）不需要（2）2.0（3）些一处（4）大于

24

解析•：（1）该实验绳子拉力可以利用弹簧秤直接测量得到，而不是将重物的重力近似

等于绳子的拉力，故该实验，重物的质量不需要远小于小车的质量。

（2）小车的加速度

2

(x3+x4)-(x,+x2)_[(8.61+10.61)-(4.61+6.59)]xl0-m

=2.0m/s2

4T2-4x0.0Is2

（3）由图可知，弹簧秤的示数等于绳子的拉力，且小车加速度为重物的2倍，则有

mg-2F=

贝1」/7=整一丝

24

（4）由于绳与滑轮间存在摩擦或存在空气阻力，故〃吆-29-/=〃2凶

故/7，=些_丝_/

242

故歹的计算值总是略大于弹簧秤的读数。

11.答案：（1）AD

（2）小车质量M远大于沙和沙桶的总质量相

（3）1.0

（4）平衡摩擦力过度；小车质量M未满足远大于沙和沙桶的总质量相

解析：（1）A.为使绳子拉力近似等于小车的合外力，调节滑轮的高度，使牵引小车的

细绳与长木板保持平行，故A正确；

B.为充分利用纸带，每次实验，都要先接通打点计时器，再放开小车，故B错发；

CD.摩擦力是通过小车重力沿木板方向的分力来平衡的，平衡摩擦力时不能将沙桶用

细绳通过定滑轮系在小车上，并且由于运动过程中纸带也会受到阻力，故平衡摩擦力

时，小车后面的纸带必须连接好，再通过纸带上的点间距判断小车是否做匀速直线运

动。故C错误，D正确；

E.设平衡摩擦力后木板的倾角为仇在沿木板方向根据平衡条件有

Mgsin夕=p/Mgcos0

两边M可以约去，即与小车质量无关，故改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦

力，故E错误。

故选ADo

（2）对小车，根据牛顿第二定律有

F=Ma

对沙和沙桶，根据牛顿第二定律有

mg-F=ma

联立解得

a=4~

M

绳子拉力为

F「=M一a=--M-mg=--mg-

M4-/77,.

1+---

M

可知当小车质量M远大于沙和沙桶的总质量〃?时，细绳对小车的拉力/近似等于沙和

沙桶的总重力。

（3）相邻两计数点的时间间隔为

T=5x0.02s=0.1s

根据逐差法求出小车运动的加速度大小为

XCE-_21.60—8.79—8.79

x102m/s2x1.0m/s2

(2方—(2x().I)2

（4）陈同学根据测量数据作出的图线如图（a）所示，由图可知，当合外力为零时,

小车已有沿斜面向下的加速度，他实验中可能存在的问题是平衡摩擦力过度、木板的

倾角过大或补偿阻力过度。

李同学根据测量数据作出的图线如图（b）所示，图像末端发生弯曲的原因是小

车质量M未满足远大于沙和沙桶的总质量

12.答案：(1)AB

（2）A

（3）B

（4）0.39

（5）①没有平衡摩擦力，或者平衡摩擦力过少②砂和砂桶的质量过大

解析：（1）A.实验目的是探究加速度与力、质量的关系，需要利用天平测量小车与砂

和砂桶的质量，故A正确；

B.实验中需要利用刻度尺测量纸带点迹之间的间距，故B正