考点9 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【金版教程】2024高考物理一轮总复习首选用卷全书word（新教材）

金版教程 高考总复习首选用卷 物理 考点9　实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 题组一　基础与经典题 1．利用如图1所示装置进行“探究合力一定时物体的加速度与质量之间的关系”的实验。 (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)保持小桶质量m和其他条件不变，只改变小车质量M，多次实验测出相应加速度大小a，记录在下列表格中： 次数 1 2 3 4 5 6 质量M /kg 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 加速度a /(m·s－2) 0.39 0.32 X 0.24 0.22 0.19 质量倒数/kg－1 4.0 3.3 2.9 2.5 2.2 2.0 其中，在第3次实验中，忘记了记录加速度X的数值，该次实验的部分纸带如图2所示，O、A、B、C、D、E、F为7个连续的计数点，相邻两计数点间还有四个实际打点未画出，打点计时器的打点频率为50 Hz，测得A、B、C、D、E、F与O点间距分别为0.50 cm、1.27 cm、2.34 cm、3.67 cm、5.30 cm、7.20 cm。可计算加速度的数值X＝________。 (3)在如图3所示坐标纸上，根据表格数据描点，并作出图线，得出实验结论：________________________________________。 答案　(1)A　(2)0.28 (3)图见解析　在实验误差允许范围内，当物体所受合力一定时，物体的加速度与物体质量倒数成正比(或物体的加速度与物体质量成反比) 解析　(1)本实验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，这样的物理方法称为控制变量法，故选A。 (2)由题知，相邻两计数点间的时间间隔Δt＝0.1 s，O、C两点间距x1＝2.34 cm，C、F两点间距x2＝7.20 cm－2.34 cm＝4.86 cm，由运动学规律Δx＝aT2有：x2－x1＝a·(3Δt)2，故加速度a的数值X＝0.28。 (3)所作图线如下。由图线可知，在实验误差允许范围内，当物体所受合力一定时，物体的加速度与物体质量倒数成正比(或物体的加速度与物体质量成反比)。 2．实验小组的同学们在做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验时，采用如图甲所示的实验装置，让重物(砝码和托盘)通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。 (1)为了减小误差，实验前需要做好以下两项准备： ①调整垫片的位置，使小车在不受拉力作用时能拖动纸带在木板上做匀速直线运动。这样做是为了消除阻力的影响，使小车所受合力F等于________________； ②挑选合适的重物(砝码和托盘)，使小车质量M远大于重物(砝码和托盘)质量m。这样做是为了使小车匀加速运动时，小车所受拉力近似等于________________________。 (2)实验过程中，下列操作正确且必要的是________。 A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B．先放开小车再接通打点计时器的电源 C．改变小车质量时，重新调节垫片的位置 (3)正确操作后，甲同学挑选出的一条纸带如图乙所示，图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点，两个相邻的计数点之间的时间间隔均为0.10 s。现测出AB＝2.20 cm，AC＝6.40 cm，AD＝12.58 cm，AE＝20.80 cm，则打C点时小车的速度大小为________ m/s。(结果保留两位有效数字) (4)甲、乙两同学各自保持其小车质量不变，改变重物质量，进行实验。他们根据各自测得的实验数据画出了如图丙所示的加速度与物体所受合力关系的a­F图像，但他们得到了两条不同的图线，其原因是他们选取的________不同；他们可以得到的相同结论是：________________________________________。 答案　(1)①细绳对小车的拉力　②重物的重力mg (2)A　(3)0.52 (4)小车质量　当物体的质量一定时，物体的加速度与其所受合力成正比 解析　(1)①调整垫片的位置，使小车在不受拉力作用时能拖动纸带在木板上做匀速直线运动。这样做是为了消除阻力的影响，使小车所受合力F等于细绳对小车的拉力。 ②消除阻力的影响后，对小车有：T＝Ma，对重物有：mg－T＝ma，小车所受的合力为：F＝T＝Ma＝＝，当m≪M时，F＝T≈mg。 (2)为了使细绳的拉力等于小车所受的合力，需调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，故A正确；实验