专题04 探究加速度与物体受力、物体质量的关系——备战2022年高考物理实验专题最后一练（全国通用）

专题04 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 ★高考真题★ 1．（2021·湖南·高考真题）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量垫块厚度，示数如图（b）所示，___________； （2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； （3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； （4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数和滑块对应的加速度； （5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表： 1 2 3 4 5 6 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线___________。 如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是___________（保留三位有效数字）。 【答案】      1.02          0.342 【解析】 （1）垫块的厚度为 h=1cm+2×0.1mm=1.02cm （5）绘制图线如图； 根据 可知a与n成正比关系，则根据图像可知，斜率 解得 a=0.342m/s2 2．（2021·北京·高考真题）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如： （1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为_______mm。 （2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度vC = ________m/s（结果保留小数点后两位）。 （3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由。（ ） 【答案】      31.4     0.44     见解析 【解析】 （1）根据游标卡尺的读数规则有 （2）每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为 匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有 （3）设绳的拉力为T，小车运动的加速度为a。对桶和砂，有 对小车，有 得 小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力F，即 可见，只有桶和砂的总质量m比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力mg等于使小车做匀加速直线运动的合力F。 3．（2020·浙江·高考真题）在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中 （1）都是通过分析纸带上的点来测量物理量，下列说法正确的是______ A．都需要分析打点计时器打下的第一个点       B．都不需要分析打点计时器打下的第一个点 C．一条纸带都只能获得一组数据       D．一条纸带都能获得多组数据 （2）如图是两条纸带的一部分，A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出。其中图_____（填“甲”或“乙”）所示的是用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”的实验纸带。“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小车的加速度大小a=_____m/s2（保留2位有效数字）。 （3）在用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中，平衡阻力后，小车与橡皮筋组成的系统在橡皮筋恢复形变前机械能_____（填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】      BC     甲     0.40     不守恒 【解析】 （1）AB．在“探究加速度与力、质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验中均不需要打下的第一个点，前者主要利用纸带求解加速度，后者主要研究两点间的动能的变化，无需从第一个点进行研究。故A错误，B正确； CD．牛顿第二定律实验探究一条纸带只能求解一个加速度，找到加速度a与质量m和合外力F的一组对应关系；动能定理探究也是从一条纸带上选择两个点作为一组数据进行过程分析，故C正确，D错误。 （2）甲图中纸带后边是匀速直线运动，说明甲图应为用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验； 对乙纸带采用逐差法求解加速度： （3）小车与橡皮筋在运动过程中，除了斜面的摩擦力外还会受到空气的阻力作用，故平衡摩擦力运动过程中机械能不守恒。 4．（2020·全国·高考真题）一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。 令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0=0.59