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2026-2027学年高中物理鲁科版必修一课时作业 5.2 科学探究：加速度与力、质量的关系
一、单选题
1．图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图，图乙是其俯视图。两个相同的小车，放在比较光滑的水平板上（摩擦力很小，可以略去），前端各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里可放砝码，两个小车后端各系一条细线，细线用夹子固定。打开夹子，小盘和砝码牵引小车运动，闭合夹子，两小车同时停止运动，再用刻度尺测出两小车通过的位移。为了探究加速度大小和力大小之间的关系，下列说法中正确的是( )
A.使小盘和砝码的总质量尽可能等于小车质量
B.若将小车放在粗糙水平板上，对实验结果没有影响
C.两小车的位移之比等于加速度之比
D.可在两小盘内放置相同质量的砝码，在两小车内放置不同质量的砝码进行实验
2．关于“探究加速度与力、质量的关系”实验，下列说法中正确的是( )
A.本实验采用的方法是控制变量法
B.探究加速度与质量的关系时，应该改变拉力的大小
C.探究加速度与力的关系时，作图象应该用线段依次将各点连接起来
D.探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出图象
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，他最后作出的关系图象可能是( )
A. B.
C. D.
4．某小组用如图所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。下列说法正确的是( )
A.电火花计时器应接直流电源
B.实验前应把长木板的一端垫起适当高度，以补偿小车运动时所受阻力的影响
C.实验中槽码质量应远远大于小车质量
D.实验时应先释放小车，再启动电火花计时器
5．“探究小车加速度与质量的关系”实验装置如图所示，平衡摩擦力时应( )
A.在钩码盘的牵引下使小车匀速运动 B.将长木板的A端适当垫高
C.将长木板的B端适当垫高 D.在钩码盘的牵引下使小车加速运动
6．图a是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置图。甲、乙两名同学用该装置得到加速度a与拉力F的关系如图b所示。下列分析正确的是( )
A.细绳拉力始终等于槽码的重力 B.甲同学平衡了摩擦力
C.乙同学平衡了摩擦力 D.乙同学实验中长木板倾角过大
7．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.电火花打点计时器选用8 V交流电源
B.平衡摩擦力时将砝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
8．“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示.实验中，为使小车运动时所受的拉力近似等于盘和重物的总重力，则盘和重物的总质量m与小车的质量M应满足的关系是( )
A.m远大于M B.m远小于M C.m略大于M D.m略小于M
9．下列实验中主要用到的科学方法与“探究加速度与力、质量的关系”所用科学方法不同的是( )
A.探究两个互成角度的力的合成规律
B.探究影响电荷间相互作用力的因素
C.研究影响平行板电容器电容大小的因素
D.探究感应电流产生的条件
10．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m、电荷量为q的带电小球C放在A、B连线的竖直平分线上某处时，小球恰好处于静止状态，此时A、C连线与水平方向的夹角为θ，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( )
A.点电荷B和小球C可能带异种电荷
B.点电荷A在小球C处产生的场强大小为
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C沿竖直方向下移（不到A、B连线）的过程中，小球的电势能一定增大
11．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.电火花打点计时器选用4-6V交流电源
B.平衡摩擦力时将砝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
12．用图示实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，小车的质量为M，托盘和砝码的总质量为m，平衡摩擦力后进行实验( )
A.要保证m远小于M B.小车所受的合外力等于
C.在小车中增加砝码，重复实验 D.在托盘中增加砝码，重复实验
二、多选题
13．某同学在探究加速度与力、质量的关系实验中，在保证小车质量不变的情况下，测出了多次改变拉力F大小时小车所对应加速度的大小，并根据测得的数据作出的图象如图所示。关于该同学所用的研究方法及得到的结论，下列说法正确的是( )
A.该同学在实验中应用了类比的方法
B.该同学在实验中应用了控制变量的方法
C.实验得到的结论是：在小车质量不变的情况下a与F成正比
D.实验得到的结论是：在小车质量不变的情况下a与F成反比
14．下列说法正确的是( )
A.“探究平抛运动的特点”的实验中，斜槽必须光滑
B.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，测力计外壳与纸面间的摩擦力会使测力计示数变大
C.“探究小车速度随时间的变化规律”的实验中，纸带上点越密集，说明小车运动得越慢
D.“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，调节滑轮高度使细绳与木板平行
15．下列有关物理问题的思想与方法说法中，正确的是( )
A.探究加速度与力、质量的关系实验中使用了控制变量的方法
B.伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，采用等效替代法
C.库仑扭秤实验中通过测量平面镜反射光线在标尺上的偏移量，计算金属丝的扭转角，采用了放大的思想
D.研究一段弯曲的导线在磁场中受到安培力时，将其分为很多小段的直导线的处理方法，采用了割补思维法
16．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以及小车质量M，直接用公式求出
三、实验题
17．某同学采用如图所示的装置探究“质量一定时，物体运动的加速度与它所受合外力的关系”。器材如下：倾角可以调节的光滑斜面、带有遮光片的小车、光电计时器（配有两个光电门）。
（1）在斜面上处固定两个光电门（图中未画出），用刻度尺测出两光电门之间的距离x及两光电门的高度差h；
（2）让小车自处从静止开始下滑到处，记下小车通过两个光电门之间所用的时间t，则小车的加速度________________；
（3）改变h，重复上述测量；
（4）对于实验数据的处理，下列说法正确的是()
A.实验中不需要测量小车的质量
B.以h为横坐标，为纵坐标，根据实验数据作图，如能得到一条过原点的直线，可得出“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受合外力成正比”这一规律
C.若考虑斜面的摩擦力，可以调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑，测量此时两光电门的高度差，之后用（）代替h
18．某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，使用的器材有：直导轨、小车、光电门、数字毫秒计、遮光条、天平、钩码、刻度尺、游标卡尺、定滑轮、细绳等。实验装置如图所示，光电门1、2分别固定在导轨A、B处，遮光条安装在小车上，连接小车两端的细绳分别跨过左右定滑轮，各悬挂10个质量均为的钩码，定滑轮间的细绳与导轨平行。重力加速度大小为g。实验步骤如下：
ⅰ.用天平测量小车和遮光条的总质量m，用刻度尺测量A、B间的距离s，用游标卡尺测量遮光条的宽度d。
ⅱ.调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等。
ⅲ.从左侧细绳取下n个钩码挂到右侧细绳，再从导轨左端静止释放小车，用数字毫秒计测量遮光条经过光电门1、2的遮光时间。
回答下列问题：
（1）步骤ⅱ操作的主要目的是____________________。
（2）由牛顿第二定律，小车的加速度大小________________（用和n表示）。
（3）步骤ⅲ中测得的小车加速度大小________________（用和表示）。
（4）该同学根据测出的多组a、n值，作出图像。若该图像近似是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成________________。
（5）若图像明显不过原点，原因可能是________________（单选，填标号）。
A.步骤ⅲ中小车没有从静止释放
B.步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当
C.钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量
四、计算题
19．某同学在做“探究加速度与力的关系”和“探究加速度与质量的关系”实验时，把两个实验的数据都记录在表3中。数据是按加速度的大小排列的，两个实验的数据混在一起，而且有两个加速度数据模糊不清（表3中空格）。请你把这些数据分拆填入表4和表5中，如果模糊的加速度数据是正确的，其数值应该是多少？请填在表3中。
表3 实验记录
0.29 0.86 0.34
0.14 0.36 0.39
0.29 0.61 0.48
0.19 0.36 0.53
0.24 0.36 0.67
0.29 0.41 0.71
0.29 0.36 0.81
0.29 0.31 0.94
0.34 0.36 0.94
表4 探究加速度与力的关系（条件：）
0.14 0.19 0.24 0.29 0.34
0.39 0.53 0.81 0.94
表5 探究加速度与质量的关系（条件：）
0.86 0.61 0.41 0.36 0.31
0.34 0.48 0.71 0.81
20．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量。（滑轮质量不计）
(1)下列实验步骤正确的是________________。
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，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
D.改变砂和砂桶的质量，打出几条纸带
E.实验中不需要砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），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____________。（结果保留两位有效数字）
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度为纵坐标，画出的图象是一条直线，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. B. C. D.k
21．如图甲所示为某实验小组“探究物体加速度与所受合外力关系”的实验装置。他们调整长木板和滑轮，使长木板水平放置且细线平行于长木板;在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物块，多次改变托盘中砝码的质量，记录传感器的读数F，求出加速度a。
请回答下列问题:
(1)实验中得到如图乙所示的一条纸带，已知交流电频率为50 Hz的交流电，两计数点间还有四个点没有画出，根据纸带可求出物块的加速度为______________。(结果保留三位有效数字)
(2)以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图象是一条直线如图丙所示，求得图线的斜率为k，横轴截距 ，则物块（含传感器）的质量为______________。若已知重力加速度为g，物块与长木板动摩擦因数为μ＝________________。
(3)该实验需不需要满足钩码质量远远小于物块和传感器的总质量________(填“需要”或“不需要”)
参考答案
1．答案：C
解析：A.盘和盘中砝码的质量远远小于小车的质量，绳对小车拉力大小才近似等于盘和盘中砝码的重力，故A错误；
B.若粗糙水平板有摩擦力，则小车受到的合力不等于绳子的拉力，对实验结果会有影响，故B错误；
C.根据初速度为零的匀变速直线运动公式，用刻度尺测量两小车通过的位移，两车的位移之比就是加速度之比，所以通过比较位移就能得知加速度大小与力大小之间的关系，故C正确；
D.实验中通过在两小盘内放置不同质量的砝码来改变小车所受合力，故D错误。
故选C。
2．答案：A
解析：本实验采用的方法是控制变量法，A对；探究加速度与质量的关系时，应该保持拉力的大小不变，B错；探究加速度与力的关系时，作图象应该用平滑的直线连接，C错；探究加速度与质量的关系时，为了直观判断二者间的关系，应作出图象，D错；故选A.
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0，故图象在横坐标上有截距，不能是通过原点的直线，故BCD错误，A正确。
故选A。
4．答案：B
解析：A.电火花计时器应接220 V交流电源，选项A错误；
B.实验前应把长木板的一端垫起适当高度，以补偿小车运动时所受阻力的影响，即平衡摩擦力，选项B正确；
C.实验中槽码质量应远远小于小车质量，这样可认为小车受到的拉力近似等于槽码的重力，选项C错误；
D.实验时应先启动电火花计时器，再释放小车，选项D错误。
故选B。
5．答案：C
解析：平衡摩擦力时，使得重力沿斜面方向的分力等于摩擦力，所以应将木板的B端适当垫高，不悬挂砝码，轻推小车，使小车拖着纸带能够做匀速直线运动，摩擦力得到平衡。故选C。
6．答案：B
解析：A.对槽码进行分析有若已经平衡了摩擦力，对小车进行分析有解得可知，细绳拉力始终小于槽码的重力，只有当时才可以近似认为，故A错误；B.根据图b可知，甲图像经过了坐标原点，表明甲同学平衡了摩擦力，故B正确；CD.根据图b可知，乙图像在拉力较小时，加速度仍然为0，表明乙没有平衡摩擦力，或者平衡摩擦力过小，即乙同学实验中长木板倾角过小，故CD错误。故选B。
7．答案：D
解析：A.电火花打点计时器选用220 V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
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。
8．答案：B
解析：以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有：，解得：，以M为研究对象，得绳子的拉力为：，显然要有，必有，即只有时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.故选B.
9．答案：A
解析：“探究加速度与力、质量的关系”实验和“探究影响电荷间相互作用力的因素”、“研究影响平行板电容器电容大小的因素”、“探究感应电流产生的条件”实验均采用了控制变量的科学方法，而“探究两个互成角度的力的合成规律”采用的等效替代法，故采用的科学方法不同的是A实验。
10．答案：D
解析：小球C处于静止状态，则A、B、C一定带同种电荷，A项错误；对小球C受力分析可得，解得，B项错误；将小球C沿竖直方向向下移动到某一位置时，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、B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.
11．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，改变小车质量即改变拉小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，故D正确。故选D。
12．答案：D
解析：A.由于力传感器的存在，无需满足m远小于M，故A错误；B.对砝码及托盘根据牛顿第二定律有小车所受合力为故B错误；CD.探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，应保持小车质量不变，在托盘中增加砝码，重复实验，故C错误，D正确；故选D。
13．答案：BC
解析：本实验利用控制变量法，在探究加速度与力、质量的关系实验中，在控制小车质量不变的情况下，多次改变拉力F大小时，从而测出小车所对应加速度的大小，作出图像，通过图像可得出结论：在小车质量m不变的情况下，小车a与F成正比，故选BC。
14．答案：CD
解析：A．＂探究平抛运动的特点＂实验中，只要保证小球离开斜槽时具有相同的水平速度，不需要斜槽光滑，故A错误；
B．＂探究两个互成角度的力的合成规律＂实验中，只需要让弹簧与外壳间没有摩擦即可，测力计外壳与纸面间的摩擦力不会使测力计示数变
大，故B错误；
C．＂探究小车速度随时间的变化规律＂的实验中，纸带上点越密集，相同时间内小车运动的距离越短，小车运动得越慢。故C正确；
D．＂探究加速度与力、质量的关系＂的实验中，为了使细线的拉力等于小车受到的合力，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D正确。
故选CD。
15．答案：AC
解析：A.探究加速度与力的关系时，我们控制小车质量不变；探究加速度与质量的关系时我们控制小车受的合力不变，所以实验使用了控制变量的方法，A正确；
B.伽利略通过“斜面实验”来研究落体运动规律，采用逻辑推理法，B错；
C.库仑扭秤实验中金属丝扭转的角度较小，不便直接测量，通过放大后可测量，C正确；
D.研究一段弯曲的导线在磁场中受到安培力时，将其分为很多小段的直导线的处理方法，采用了微元的思维方法，D错误。
故选AC。
16．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以及小车质量M，根据牛顿第二定律
求出，故D错误，符合题意。
故选ACD。
17．答案：；AB
解析：小车做初速度为0的匀加速运动，根据匀变速运动公式有
所以
AB.在实验过程中小车所受合外力为
代入加速度的表达式，可以得到
所以不需要测量小车的质量，若做的图像，应该是一条过原点的直线，故AB正确；
C.设当小车匀速运动时的斜面倾角为，有
当斜面的倾角调节后，此时的摩擦力为
与平衡时的摩擦力f不相等，所以合力，故C错误。
故选AB。
18．答案：（1）平衡摩擦力（意思对即可）（2）（3）（4）正比（5）B
解析：（1）该实验用细绳对小车的拉力的合力表示小车所受的合外力，则步骤ⅱ操作的目的是平衡摩擦力。
（2）对钩码和小车分别由牛顿第二定律有，，，联立可得，解得。
（3）由于极短时间内的平均速度可表示瞬时速度，则小车经过光电门1、2的速度分别为，对小车从光电门1到光电门2过程，由速度位移公式有，联立得。
（4）若图像近似是一条通过原点的直线，即a与n成正比，则验证了牛顿第二定律，即质量一定时，物体的加速度与所受合外力成正比。
（5）若图像明显不过原点，则时存在加速度，所以原因可能是步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当，B正确，AC错误。
19．答案：见解析
解析：解：表4：探究加速度与力的关系，需保证质量不变，取多组数据，故小车质量取，有5组数据，填入表4中，由已知表格数据知：m一定时，比值约为，故当时，。
表5：探究加速度与质量的关系，需保证合力（拉力）不变，取多组数据，故，有5组数据，填入表5中，由已知数据知：
F一定时，，可得当时，。
20．答案：（1）BDE
（2）1.3
（3）C
解析：
21．答案：2．00; m=1/k;;不需要
解析：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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