二、探究加速度与力、质量的关系 训练-2024届高考物理一轮复习力学实验

二、探究加速度与力、质量的关系——2024届一轮复习高考物理力学实验训练 1.做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图1甲是教材中的实验方案；图1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，通过作图可得到的关系。 ①实验获得如图2所示的纸带，计数点间均有四个点未画出，则在打d点时小车的速度大小_______m/s（保留两位有效数字）； ②需要满足条件的方案是_______（选填“甲”“乙”或“甲和乙”）；在作图像时，把mg作为F值的是_______（选填“甲”“乙”或“甲和乙”）。 2.（1）甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图（a）（b）（c）所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律.已知他们使用的小车完全相同，小车的质量为M，重物的质量为m，试回答下列问题： ①必须平衡小车和长木板之间的摩擦力的实验小组是______. A.甲、乙、丙 B.甲、乙 C.甲、丙 ②实验时，必须满足“M远大于m”的实验小组是______. （2）小明同学采用图（b）实验装置探究质量一定时加速度与力的关系的实验时，以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出图像，求得图线的斜率为k，则小车的质量为______. A. B. C. D.k 3.某同学利用如图所示的装置探究小车加速度与其所受合外力之间的关系. （1）请补充完整下列实验步骤的相关内容： ①用天平测量砝码盘的质量、小车（含遮光片）的质量M并记录，用游标卡尺测量遮光片的宽度d并记录；按图示安装好实验装置，用刻度尺测量两光电门之间的距离s； ②在砝码盘中放入适量的砝码，适当调节长木板的倾角，直到轻推小车后遮光片先后经过光电门A和光电门B的遮光时间相等； ③取下细线和砝码盘，记下________（填写相应物理量及其符号）； ④使小车从靠近滑轮处由静止释放，分别记录遮光片遮挡光电门A和B的时间和； ⑤重新挂上细线和砝码盘，改变长木板的倾角和砝码盘中砝码的质量，重复②~④步骤. （2）若每次实验记录的数据在误差范围内都满足____________[用（1）问中记录的物理量符号表示，已知重力加速度为g]，则牛顿第二定律得到验证. （3）本实验的误差可能来源于下列哪些情况______. A.与小车端相连的细线和长木板不平行 B.长木板不光滑 C.两光电门间的距离过近 D.砝码盘的质量未能远大于小车的质量 4.为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，某同学设计了如图甲所示的实验装置，其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，滑轮的质量可以忽略。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。 （1）实验时，一定要进行的操作是_________。 A.用天平测出砂和砂桶的总质量 B.将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力 C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 D.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M （2）在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出打B点时小车的速度_________m/s，小车的加速度为_________。（结果保留3位有效数字） （3）在实验过程中小车的加速度_________（填“大于”“等于”或“小于”）砂和砂桶的加速度。 （4）以力传感器的示数F为横轴，小车的加速度a为纵轴，画出的图线是一条直线，如图丙所示，则小车的质量_________kg。（结果保留2位有效数字） 5.某实验小组利用图甲所示的装置探究物体加速度与所受合外力的关系。 实验步骤如下： ①调整长木板和滑轮，使长木板水平且细线平行于长木板； ②在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放物块，记录拉力传感器的读数，根据相对应的纸带，求出加速度； ③多次改变托盘中砝码的质量，重复步骤②，记录传感器的读数，求出加速度。 请回答下列问题： （1）图乙是某次实验得到的纸带，测出连续相邻计时点之间的间距为，若打点周期为T，则物块的加速度大小为________（用表示） （2）根据实验得到的数据，以拉力传感器的读数F为横坐标、物块的加速度a为纵坐标，画出图线如图丙所示，图线不通过原点的原因是_______；已知图线斜率为k，则物块和拉力传感器的总质量为_______（用k表示）。 （3）本实验托盘及盘内砝码的总质量_______（填“需要”或“不需要”）远小于物块和拉力传感器的总质量。 （4）根据该实验小组画出的图线，还可得到物块与长木板之间的动摩擦因数μ