专题07 探究物体的加速度与质量、所受合外力的关系及创新实验-2023版高考物理一轮复习全国百所名校名题分类汇编

专题07 实验：探究物体的加速度与质量、所受合外力的关系及创新实验 1.（2022届浙江省Z20名校联盟高三（下）第三次联考物理试题）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用游标卡尺测量一块垫块厚度h，示数如图（b）所示，__________； ②接通气泵，将滑块轻放在阻力可以忽略的气垫导轨上，调节导轨至水平； ③在右支点下放入垫块（垫块均相同），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n和滑块对应的加速度a； ⑤加速度a与垫块个数n的关系正确的是（ ） A. a正比与 B. a正比与n C. a正比与 【答案】 ①. ②. B 【解析】①[1]游标卡尺读数为 10mm+0.1mm×2=10.2mm=1.02cm ⑤[2]设气垫导轨长度为L，因为很小，则有 滑块释放后向下加速运动，有牛顿第二定律 联立得 可见：加速度与n成正比，故选B。 2.（2022届四川省成都市石室中学高三（下）三诊复习物理试题（一））某实验小组用如图甲所示装置做“探究物体的加速度与质量、所受合外力的关系”的实验。 （1）安装好实验装置后，首先平衡摩擦力。将长木板的右端适当垫高，不挂砝码盘时轻推小车，若打点计时器在纸带上打出的点越来越密集，则应将长木板下的小垫块向__________（选填“左”或“右”）移些。重复调整小垫块的位置，直到打点计时器在纸带上打出的点间距相等时，说明摩擦力已平衡； （2）图乙为保持小车质量M不变，研究a与F的关系时打出的一条纸带。A-G为7个计数点，每两个相邻计数点间还有4个点未标出。测得x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.34cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.25cm。已知电源的频率为50Hz，则a=__________m/s2（结果保留三位有效数字）； （3）可以判断打下C点时，小车已经运动了__________s（结果保留两位有效数字）； （4）若小组中甲、乙两同学先后研究a与F的关系时，其中一位同学在小车中添加了砝码。两同学各自得到的a-F图像分别如图丙中的b、c所示，则小车中所加砝码质量是小车质量的__________倍。 （5）之后，保持F不变，研究a与M的关系（m为砝码盘与盘中砝码的总质量）。在绘出a−图线后，发现在较大时图线发生了明显的弯曲，为使作出的图线为直线，下列正确的做法是___________。 A．改作a-（M+m）图线 B改作a-图线 C.改作a-图线 D.改作a-图线 【答案】 ①. 左 ②. 0.638 ③. 1.3s ④. ⑤. C 【解析】(1)[1]将长木板的右端适当垫高，不挂砝码盘时轻推小车，若打点计时器在纸带上打出的点越来越密集，说明小车做减速运动，则应将长木板下的小垫块向左移动，使木板倾角变大一些； (2)[2]每两个相邻计数点间还有4个点未标出，则计数周期为 根据逐差法可得 (3)[3]打下C点时，小车的速度为 打下C点时，小车已经运动了 (4)[4]由图像可知，图线的斜率为 则有 则小车中所加砝码质量是小车质量的 (5)[5]图线在较大时发生了明显的弯曲，说明不满足托盘和砝码的质量远小于小车质量，此时应该把托盘和砝码与小车看成一个整体，有 应做出a-图线，故ABD错误，C正确。故选C。 3.(2022届安徽省黄山市高三（上）第一次质量检测物理试题)小兰同学想利用图甲中的装置测定小车和砝码盘的质量。除图示器材以外，该同学还有N=5个砝码，每个砝码标有质量为0.020kg，为了测得小车质量M和砝码盘质量m，该同学设计实验步骤如下：（g=10） （1）将5个砝码全部放入小车中，在长木板右下方垫上适当厚度的小物块，在不挂砝码盘时使小车可以在木板上匀速下滑。 （2）将n（依次取n＝1，2，3，4，5）个砝码依次放入砝码盘中，其余N－n个砝码仍留在小车内；用手按住小车并使细绳与木板平行。接通电源后释放小车，纸带经数据处理后可得到相应的加速度a。 （3）当n=3时打出的纸带如图乙所示，并在其上取了A、B、、、五个计数点（每相邻两个计数点间还有打点计时器打下的四个点没有画出），打点计时器电源频率是。车运动的加速度大小________。（计算结果保留2位有效数字） （4）以每次所取的砝码数n为横坐标，小车加速度a为纵坐标作出a-n的函数图像，获得该图像的斜率k=0.5，纵轴的截距为b=2.5。由以上数据可得小车质量M=______kg和砝码盘质量m=_______kg。 【答案】 ①. 0.40 ②. 0.2 ③. 0.1 【解析】（3）[1]由题知，相邻计数点