2024届高考物理一轮复习专题练习3.4实验：探究加速度与力、质量的关系

3.4实验：探究加速度与力、质量的关系专题练习 实验题： 1.某实验小组采用如图甲所示的实验装置，研究小车质量不变时，其加速度a与所受合力F的关系． (1)在补偿阻力这步操作中，______(选填“需要”或“不需要”)通过细绳把砂桶挂在小车上． (2)实验中得到的一条纸带如图乙所示，相邻的两计数点之间还有 4 个点未画出，用毫米刻度尺测量出来的数据已在图中标出．已知打点计时器的打点周期为 0.02 s，则该小车运动的加速度大小为________ m/s2(计算结果保留两位有效数字)． (3)该实验小组把砂和砂桶的总重力当成小车的合力F，根据实验得出的数据，采用图像法处理数据，画出a－F图像如图丙所示，发现图线上端弯曲，其原因可能是_________________________________________. (4)关于本实验存在的误差，以下说法正确的是________． A．在图乙中，每个测量数据均存在偶然误差 B．把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差 C．实验中用图像法处理数据可以减少系统误差 2.用图甲所示装置探究物体的加速度与力、质量的关系。实验前已经调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，已经平衡了摩擦力。g＝9.8 m/s2。 (1)实验时保持小车(含车中砝码)的质量M不变，用打点计时器测出小车运动的加速度a。 图乙为悬挂一个钩码后实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点间的距离如图乙所示。已知所用电源的频率为50 Hz，则小车的加速度大小a＝________m/s2。若悬挂钩码的质量为50 g，把悬挂的钩码和小车(含车中砝码)看成一个整体，则小车(含车中砝码)的质量M＝________kg。(结果均保留2位有效数字) (2)实验时保持悬挂钩码的质量m不变，在小车上增加砝码，改变小车的质量，得到对应的加速度，若用加速度作为纵轴，小车(含车中砝码)的质量用M表示，为得到线性图像，则横轴代表的物理量为________。 A．小车(含车中砝码)的质量M B．小车(含车中砝码)的质量与悬挂钩码的质量之和m＋M C．小车(含车中砝码)的质量与悬挂钩码的质量之和的倒数 D．悬挂钩码质量的倒数 3.“探究加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示。 (1)实验的五个步骤如下： a．将纸带穿过打点计时器并将一端固定在小车上； b．把细线的一端固定在小车上，另一端通过定滑轮与小桶相连； c．平衡摩擦力，让小车做匀速直线运动； d．接通电源后释放小车，小车在细线拉动下运动，测出小桶(和沙)的重力mg，作为细线对小车的拉力F，利用纸带测量出小车的加速度a； e．更换纸带，改变小桶内沙的质量，重复步骤d的操作。 按照实验原理，这五个步骤的先后顺序应该为：________________(将序号排序)。 (2)实验中打出的某一条纸带如图乙所示。相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，由此可以算出小车运动的加速度是________m/s2。 (3)利用测得的数据，可得到小车质量M一定时，运动的加速度a和所受拉力F(F＝mg，m为沙和小桶质量，g为重力加速度)的关系图像(如图丙所示)。拉力F较大时，a－F图线明显弯曲，产生误差。若不断增加小桶中沙的质量，a－F图像中各点连成的曲线将不断延伸，那么加速度a的趋向值为________(用题中出现物理量表示)。为避免上述误差可采取的措施是________。 A．每次增加桶内沙子的质量时，增幅小一点 B．测小车的加速度时，利用速度传感器代替纸带和打点计时器 C．将无线力传感器捆绑在小车上，再将细线连在力传感器上，用力传感器读数代替沙和小桶的重力 D．在增加桶内沙子质量的同时，在小车上增加砝码，确保沙和小桶的总质量始终远小于小车和砝码的总质量 4.某实验小组“探究小车加速度与所受合外力关系”的实验装置如图甲所示，长木板放置在水平桌面上，拉力传感器固定在小车上。他们多次改变钩码的个数，记录拉力传感器的读数F，并利用纸带数据求出加速度a。 (1)该实验________(选填“需要”或“不需要”)满足钩码总质量远小于小车和传感器的总质量。 (2)图乙为实验中得到的一条纸带，两计数点间还有四个点未画出，已知交流电频率为50 Hz，可求出小车的加速度大小为________m/s2(结果保留3位有效数字)。 (3)以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a－F图像如图丙所示，其中横轴截距为F0，求得图线的斜率为k，若传感器的质量为m0，则小车的质量为________________。 5. 如图甲所示为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置． (1)实验中，