实验特训4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【抢先一步】2023-2024学年新高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

实验特训4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（解析版） 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 实验题 材料一： 1．在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M，重物质量用m表示。      （1）为便于测量合力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结论，下列说法正确的是 。 A．四组实验中只有甲需要平衡摩擦力 B．四组实验都需要平衡摩擦力 C．四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件 D．四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件 （2）若乙和丁两位同学发现某次测量中两弹簧测力计读数相同，并通过计算得出小车加速度均为（g为当地重力加速度），则乙、丁同学所用重物质量之比为 。 【答案】 BC/CB 【详解】（1）[1]AB．四组实验中长木板都是水平放置，都需要平衡摩擦力，A错误，B正确； CD．四组实验中，乙、丁都能用弹簧测力计测量绳的拉力，丙用力的传感器测量绳的拉力，只有甲不能测量绳的拉力，用重物的重力替代绳的拉力，需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件，C正确，D错误。 故选BC。 （2）[2]设乙、丁的弹簧测力计示数为，由牛顿第二定律得，对乙中重物 对丁中重物 联立解得 故乙、丁同学所用重物质量之比为。 材料二： 2．某物理学习小组用放在水平桌面上、带有定滑轮的气垫导轨来探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图甲所示。    （1）学习小组认为在一定条件下可视为滑块所受的合力等于砝码的重力大小，为了满足这个条件，下列操作中正确的是 。 A．不系牵引细线，接通气泵的电源，调节导轨的支脚，使滑块恰好不会沿导轨左右滑动 B．在挂砝码后，调节定滑轮的高度，使牵引细线与导轨平行 C．实验过程应使砝码的质量远大于滑块的质量 （2）探究加速度与力的关系时，该小组得到的实验数据如下表，根据表格的数据，请你在图乙中作出滑块的加速度a与其受力F的a-F图像（重力加速度g=10m/s2） ，根据图像可以得出结论： 。 实验次数 1 2 3 4 5 砝码质量m/g 5 10 15 20 25 加速度（a/m·s-2） 0.14 0.40 0.42 0.56 0.69   （3）探究加速度与质量的关系时，该小组提出来不需要计算加速度具体的值，每改变一次M后，滑块都从同一位置由静止释放，测出挡光片的遮光时间Δt，只要作出某个图像是一条过原点的直线，就能说明加速度与质量成反比，这个图像可能是 图像。 A．     B．     C．    D． 【答案】 AB/BA    在误差允许的范围内，当质量一定时，滑块的加速度与其合力成正比 C 【详解】（1）[1]若认为滑块所受的合力等于砝码的重力大小，则需要将气垫导轨调水平消除滑块自身重力分力影响，由于气垫导轨基本可以消除摩擦阻力，所以不用平衡摩擦力，拉力还应平行于导轨，且钩码质量远小于滑块质量才能将拉力近似为钩码重力。 故选AB； （2）[2]滑块受到的合力，各次合力大小依次为，作出图像如下（舍去第二组偏差较大的数据）    [3]根据图像可知，在误差允许的范围内，当质量一定时，滑块的加速度与其合力成正比。 （3）[4]由公式 可得 故只要作出图像是一条过原点的直线，就能说明加速度与质量成反比。 故选C。 材料三： 3．气垫导轨是力学实验的重要装置之一。如图甲所示，气垫导轨水平放置，绕过定滑轮的细线，一端连接数目不同的同种钩码（图甲中只画出了一个），另一端与滑块（上面有遮光条）连接。由于滑块的速度不太大，因此便于验证规律或者测量物理量。    （1）某次实验中，用螺旋测微器测量遮光条的宽度，若测量结果如图乙所示，则此次测量螺旋测微器的示数为 mm。 （2）某同学利用本装置验证牛顿第二定律。已知所挂钩码的质量为m，滑块和遮光条的总质量为M，当地的重力加速度大小为g，若牛顿第二定律成立，则滑块的加速度大小的表达式为 （用M、m和g表示）。 （3）改变所挂钩码的个数，根据多组m及测得的对应加速度a，以为横轴、为纵轴，通过描点连线得到图像，若图线在纵轴上的截距为b，则当地的重力加速度大小可表示为 （用b表示）。 【答案】 1.195（1.193~1.197） 【详解】（1）[1]螺旋测微器的示数为 （2）[2]对钩码与滑块（含遮光条）组成