专题17 实验 探究加速度与物体受力、物体质量的关系——2022年高考物理一轮复习小题多维练（江苏专用）

2022年高考物理一轮复习小题多维练（江苏专用） 专题17 实验 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 （时间：30分钟） 1．用如图所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有滑轮的长木板放在实验桌上，木块的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有托盘和砝码。 （1）下列做法正确的是______（填字母代号）； A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度以平衡木块受到的滑动摩擦力时，需要挂上装有砝码的砝码桶 C．实验时，应先接通打点计时器的电源再放开木块 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度 （2）为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是木块和木块上砝码的总质量______（选填“远大于”“远小于”或“近似等于”） 砝码桶及桶内砝码的总质量； （3）丙同学用该装置在平衡摩擦力的过程中打了一条如图所示的纸带，已知纸带左端为连接小车处，则应将平板的倾角适当______（填“增大”或“减小”）些； （4）实验中保持托盘和砝码的总质量不变，改变木块和木块上砝码的总质量M，进行实验，打出纸带，算出相应的加速度a. 某小组在实验中作出 图像如图所示，图像斜率的物理意义是______；若图像纵截距为b，斜率为k，则托盘和砝码的总质量m=______（用字母 b、k 表示） 【答案】 AC 远大于 减小 托盘和砝码的总重力的倒数（意思相近即可） 【解析】 （1） A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行。可以保证细绳的拉力与长木板平行，平衡摩擦力后使拉力为木块的合力。故A正确； B．在调节木板倾斜度以平衡木块受到的滑动摩擦力时，不能挂上装有砝码的砝码桶。故B错误； C．实验时，应先接通打点计时器的电源再放开木块。故C正确； D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度。因为平衡摩擦力后，有 即 与质量无关。故D错误。 故选AC。 （2）对砝码桶及砝码与小车组成的系统，由牛顿第二定律可得 对木块，由牛顿第二定律可得 为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是木块和木块上砝码的总质量远大于砝码桶及桶内砝码的总质量； （3）从纸带上相邻点间的距离可以看成，木块做加速运动，说明重力的下滑分力大于摩擦力，需要将平板的倾角适当减小。以保证重力的下滑分力恰好等于摩擦力。 （4）由牛顿第二定律可得 整理得 图像斜率的物理意义是托盘和砝码的总重力的倒数。 若图像纵截距为b，斜率为k，则有 联立，可得托盘和砝码的总质量 m= 2．用图甲所示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和6块质量均为的铁片，重锤下端贴一遮光片（质量可忽略不计），用游标卡尺测得遮光片的宽度d如图乙所示，铁架台上安装有光电门，调整重锤的高度，使遮光片到光电门的距离为h，并由静止释放，读出遮光片通过光电门的挡光时间；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为、…，已知当地的重力加速度大小为g。 （1）用游标卡尺测得遮光片的宽度__________。 （2）当从定滑轮左侧取下第1块铁片放到右侧重锤时，重锤下落的加速度可表示为_____（用h、d、等字母符号表示），测得的重锤质量可表示为______（用a、g、等字母符号表示）。 【答案】 0.32 【解析】 （1）游标卡尺读数为 （2） 经过遮光片时的速度为 根据速度位移公式则有 解得 将一个铁片移到右边后，受力分析则有 解得 3．某实验小组探究小车的加速度与质量和合外力的关系时，用了图a所示的装置，设小车及砝码的质量为M，砂和砂桶的质量为m，则： （1）本实验采用的实验方法是________。 A．控制变量法 B．转换法 C．理想实验法 D．等效替代法 （2）下列操作与说法正确的是________。 A．实验时，先放开小车，后接通电源 B．平衡摩擦力时，应将砂桶用细绳绕过定滑轮系在小车上 C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 D．在满足m≪M时，绳拉力近似等于砂和砂桶的重力 （3）实验得到如图b所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T，B、C间距为s2，D、E间距为s4，则小车加速度的表达式a＝________（用T、s2、s4表示）。 【答案】 A CD 【解析】 （1）为了探究小车的加速度与质量和合外力之间的定量关系，可以在小车质量一定的情况下，探究小车的加速度与合外力的关系；再在小车受力一定的情况下，探究小车的加速度与其质量的关系；最后归纳出加速度与合外力、质量之间的关系，这样的物理方法称为控制变量法。