人教版（2019）必修第一册《4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系》2021年同步练习卷（13）

• 1．图（a）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片的总质量M、重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；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片经过光电门A和光电门B所用的时间Δt_A和Δt_B，求出加速度a；
  ④多次重复步骤③，求a的平均值

  a

  ；
  ⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
  
  回答下列为题：
  （1）测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）的示数如图（b）所示，其读数为

  cm。
  （2）物块的加速度a可用d、s、Δt_A和Δt_B表示为a=

  。
  （3）动摩擦因数μ可用M、m、

  a

  和重力加速度g表示为μ=

  。
  （4）如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于

  （填“偶然误差”或“系统误差”）。
  组卷：1786引用：79难度：0.5

  解析

• 2．为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图1所示的实验装置。其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m₀为滑轮的质量，滑轮大小不计且光滑。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。
  （1）实验时，一定要进行的操作是

  。
  A．用天平测出砂和砂桶的质量
  B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力
  C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数
  D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
  （2）甲同学在实验中得到如图2所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为

  m/s²（结果保留三位有效数字）。
  （3）甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a-F图象是一条直线（图3），图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k,则小车的质量为

  。
  A．

  1

  tanθ

  
  B．

  1

  tanθ

  -m₀
  C．

  2

  k

  -m₀
  D．

  2

  m

  
  
  组卷：717引用：12难度：0.7

  解析

• 3．如图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，遮光条的宽度为d,滑块与遮光条的总质量为M，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，钩码的质量为m,每次滑块都从A处由静止释放。
  
  （1）实验时，接通气源，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,已知A位置到光电门的距离为L，用d、t、L表示滑块运动的加速度a=

  ；
  （2）下列不必要的一项实验要求是

  。
  A．应使滑块与遮光条的总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
  （3）改变钩码的质量，记录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

  图象。（选填“t²-F”“

  1

  t

  -F”或“

  1

  t

  2

  -F”），则图线的斜率为

  （用d、t、L、M表示）。
  （4）有一位同学想测得在断开气源的情况下，滑块与导轨之间的动摩擦因数，他调整气垫导轨水平，断开气源时，测得滑块在轨道上运动的加速度为a₁，；此时钩码的质量为m₀；不改变钩码的质量，接通气源，测得滑块在轨道上运动的加速度为a₂，用a₁、a₂、m₀、M表示滑块与导轨间的动摩擦因数μ=

  。
  组卷：84引用：3难度：0.5

  解析

• 9．图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M．实验中用砂和砂桶的总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。
  
  （1）实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是

  。
  A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
  B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
  C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
  （2）实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是

  。
  A．M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
  B．M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
  C．M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
  D．M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
  （3）图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为：s_AB=14.22cm、s_BC=14.85cm、s_CD=15.49cm、s_DE=16.13cm、s_EF=16.78cm、s_FG=17.42cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz,则小车的加速度a=

  m/s²（结果保留两位有效数字）。
  组卷：63引用：2难度：0.6

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• 10．某物理课外小组利用如图甲所示的装置完成“探究小车的加速度与其所受合外力F之间的关系”实验。
  
  （1）请补充完整下列实验步骤的相关内容：
  ①用天平测量砝码盘的质量m₀：用游标卡尺测量遮光片的宽度d,游标卡尺的示数如图乙所示，则其读数为

  cm；
  ②按图甲所示安装好实验装置，用米尺测量两光电门之间的距离s；
  ③在砝码盘中放入适量的砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车，遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等；
  ④取下细线和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
  ⑤让小车从靠近滑轮处由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间Δt_A和Δt_B；
  ⑥重新挂上细线和砝码盘，改变砝码盘中砝码的质量和长木板的倾角，重复③～⑤步骤。
  （2）步骤⑤中，小车从光电门A下滑至光电门B的过程中所受合外力为

  ，小车的加速度为

  （用上述步骤中的物理量表示，重力加速度为g）。
  （3）本实验中，以下操作或要求是为了减小实验误差的是

  。
  A．尽量减小两光电门间的距离s
  B．尽量增大遮光片的d
  C．调整滑轮，使细线与长木板平行
  D．砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量
  组卷：29引用：4难度：0.6

  解析