《【点石成金系列】2022-2023学年高中物理讲义（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（解析版）

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4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系同步练习

一、实验题

1．（2022·湖南·宁乡一中高三期中）探究“加速度与物体受力、物体质量关系”的实验装置如图甲所示。小车

后面固定一条纸带穿过电火花计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内

的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。

（1）实验准备了如图所示的器材和配套的电源、导线、天平。若要完成该实验，必需的实验器材还有________

___。

（2）关于本次实验，下列说法正确的是___________。

A．平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码

B．细线必须与长木板平行

C．先释放小车再接通电源

D．实验中所挂钩码质量要远小于小车质量

（3）通过实验得到乙图所示的纸带，纸带上

为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 0.1s 的相邻计数

点

A、B、C、D、E、F、G

。此实验测得的小车的加速度

为___________

m/s2

（保留 3位有效数字）。

【答案】œœœœ 刻度尺œœœœ B

0.986

【详解】[1]实验需要记录小车随时间的位移大小，故需要刻度尺测量位移；

[2]A．平衡摩擦力时，不能在动滑轮上挂上钩码，小车系上纸带平衡摩擦力，A错误；

B．细线必须与长木板平行，以确保细线的拉力即为小车所受到的合外力，B正确；

C．实验时应当先接通电源再释放小车，C错误；

D．本实验直接由拉力传感器读出小车所受的拉力即合外力，故不需要所挂钩码质量要远小于小车质量，D错

误。

故选 B。

[3]根据逐差法测得小车的加速度为

a=xDG−xAD

(3T)2=66.77−36.70−

(

36.70−15.50

)

9×10−2×10−2m/s2=0.986 m/s2

2．（2022·福建龙岩·高三期中）学校物理兴趣小组用图甲装置探究物体质量一定时加速度与力的关系，其中桌

面与细线已调至水平。

（1）关于本实验，下列说法正确的是_________。

A．必须用天平测出砂和砂桶的质量

B．砂和砂桶的总质量必须远小于小车的质量

C．应当先释放小车，再接通电源

D．需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带

（2）经正确操作，得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器所接交流电源的频率为 50Hz，相邻两计数点之间

还有四个计时点未画出，则小车运动的加速度大小为_________

m/s2

，（结果保留两位有效数字）

（3）若小车的加速度大小 a与力传感器示数 F的关系如图丙所示，则小车的质量为_________kg（结果保留两

位有效数字）

【答案】œœœœ D2.42.9##2.8##3.0

【详解】（1）[1]A．绳子的拉力可以由力传感器测出来，不需要测出砂和砂桶的质量，A错误；

B．绳子的拉力可以由力传感器测出来，不需要保证砂和砂桶的总质量必须远小于小车的质量，B错误；

C．应当先接通电源，再释放小车，C错误；

D．多次测量数据，需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带，D正确。

故选 D。

（2）[2]由逐差法可得小车运动的加速度大小

a=xBD−xOA

(

)

2=28.81−2×9.61

4×0.01 ×10−2m/s2=2.3975 m/s2≈2.4 m/s2

（3）[3]对小车受力分析，由牛顿第二定律

2F−f=Ma

可得

a=2

MF−f

由图像可知

k=2

M=4.5−0

7−0.5

解得

M=2.9 kg

3．（2022·广东·饶平县第二中学高一开学考试）用图甲所示装置“探究小车加速度与力、质量的关系”。请

思考并完成相关内容：

（1）实验时平衡摩擦力操作如下：将小车静止放在水平长木板右端，连接已穿过打点计时器的纸带，且取下砝

码和砝码盘，调整长木板右端的高度，接通打点计时器的电源，轻拨小车，使打点计时器在纸带上打出一系列_

______的点，说明小车已经平衡摩擦力；

（2）图乙为某次实验得到的纸带，已知所用电源的频率为 50Hz。根据纸带可求出打出 B点时小车的速度为___

____m/s；小车的加速度大小为______m/s2；（结果均保留两位有效数字）

（3）小薇同学研究小车质量一定的情况下加速度 a与合外力 F的关系，得到了如图丙中①所示的 a-F图线，主

要原因是______；

（4）小丹同学研究小车质量一定的情况下加速度 a与砝码重力F（忘记测量砝码盘的质量，但其他操作均正

确）的关系，得到的 a-F图线应该是图丙中的______（填“①”“②”或“③”）。

【答案】œœœœ 点距均匀œœœœ 1.63.2未平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足œœœœ ③

【详解】（1）[1]轻拨小车，使打点计时器在纸带上打出一系列点距均匀的点，说明此时小车沿长木板向下做

匀速直线运动，即已经平衡摩擦力。

（2）[2]相邻两计数点间的时间间隔为

T=1

f=1

50 s=0.02s

小车做匀加速直线运动，某段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度，所以打出 B点时小车的

速度为

vB=xAC

4T=

(

6.19+6.70

)

×10−2

4×0.02 m/s ≈1.6 m/s

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