第三章 课时跟踪练15 探究加速度与力、质量的关系（Word练习）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（多选版 新教材 新高考）

课时跟踪练15　探究加速度与力、质量的关系 基础应用练 1．(2022·安徽合肥八中模拟)某同学用如图甲所示的装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码的重力作为小车受到的合外力，根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。 (1)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出，测出各计数点到A点的距离。已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值a＝________m/s2(结果保留2位有效数字)。 (2)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出a-F关系图线，如图丙所示。试分析：图线不通过坐标原点O的原因是__________________________________。 答案：(1)1.0　(2)没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够 解析：(1)由逐差法求解加速度，a＝，其中xAB＝3.90 cm，xBC＝4.90 cm，xCD＝5.90 cm，xDE＝6.90 cm，T＝0.1 s，则a＝1.0 m/s2。 (3)由a-F图像可知，当加速度为0时，外力F≠0，因此图线不过原点O的原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够。 2．(2020·浙江7月选考)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下： (i)挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； (ii)取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a； (iii )改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到a-F的关系。 (1)实验获得如图丙所示的纸带，计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小vd＝________m/s(保留2位有效数字)； (2)需要满足条件M≫m的方案是________(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作a-F图像时，把mg作为F值的是________(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)。 答案：(1)0.19　(2)甲　甲和乙 解析：(1)相邻两个计数点之间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打d点时小车的速度大小vd＝＝×10－2 m/s≈0.19 m/s。 (2)在题图甲中把托盘和砝码的重力视为小车受到的拉力，需要满足条件M≫m；在图乙中挂上托盘和砝码，使小车匀速向下运动，受力平衡，去掉托盘和砝码，小车所受的合外力F等于托盘和砝码的重力mg。所以需要满足条件M≫m的方案是甲；在作a-F图像时，把mg作为F值的是甲和乙。 素养提升练 3．(2021·全国甲卷)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sin α＝0.34，cos α＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示。 s1 s2 s3 s4 s5 5.87 cm 7.58 cm 9.31 cm 11.02 cm 12.74 cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为________。(结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80 m/s2) 答案：0.43　0.32 解析：由于s1的距离最短，测量误差最大，故舍去，根据逐差法有a＝，代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小a≈0.43 m/s2；对小铜块受力分析，根据牛顿第二定律有mg sin α－μmg cos α＝ma，代入数据解得μ≈0.32。 4．(2022·山东青岛二模)用如图甲所示的装置探究加速度、力和质量的关系，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上。小车上固定一定滑轮，细绳通过滑轮连接弹簧测力计和砂桶。 (1)实验时，一定要满足的条件或必要的操作是________。 A．平衡摩擦力 B．小车的质量远大于砂桶和砂的质量 (2)在实验中，有同学得到一条打点的纸带，取打点清晰部分做如下标记，如图乙所示，已知相邻计数点间还有4个点未画出，打点计时器的电源频率为50 Hz，则小车加速度的大小为a＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。 (3)在验证加速度与质量的关系时，在满足实验要求的情况下，改变小车上砝码