精品解析：3.5 实验四　探究加速度与力、质量的关系 （练）-2024届高考物理一轮复习

第三章　牛顿运动定律 实验四　探究加速度与力、质量的关系课时作业 1. 如图甲所示，在“探究加速度与物体受力关系”的实验中，垫高长木板的一端， 调节斜面倾角大小，小车前端不挂砂桶、没有拉力作用时，小车匀速下滑。 （1）小车平衡摩擦力后，为使桶和砂的总重力约等于小车的合外力，应该满足的条件是_____。 （2）保持小车质量一定，细线的一端系在小车上， 另一端系一砂桶， 细线跨过滑轮，小车在拉力作用下做匀加速运动，分别测得不同拉力时小车加速度a的数据如下表所示。其中F=0.15N时得到如图乙所示的纸带，测量A、B、C点的坐标分别为xA=0、xB=5.09cm、xC= 10.78cm；已知相邻计数点之间的时间间隔是0.1s。则小车加速度大小为____m/s2（结果保留2位有效数字）。 F/N 0.10 0.15 0.18 0.22 0.25 a/m·s-2 0.39 0.72 0.88 0.98 （3）请根据多次实验数据描点，在图中规范作出a-F图像。（ ） （4）通过观察和分析a-F图像，可以得出小车的质量为______kg （结果保留2位有效数字）。 2. 小明利用如图甲所示实验装置探究加速度与力的关系，滑块放在长木板上，长木板置于水平桌面上，砂桶通过滑轮与细线拉滑块，在细线上接有一个微型力传感器，通过力传感器可以直接读出细线的拉力大小F。保持滑块质量不变，在砂桶中添加少量细砂来改变力传感器的示数F，利用打点计时器打出的纸带求出对应拉力F时的加速度a，从而得到如图乙所示的图像。 ①关于该实验，下列说法正确的是___________。 A．需要略微垫起长木板左端来平衡摩擦力 B．砂桶和砂的总质量应远小于滑块的质量 C．需要让细线与长木板保持平行 ②实验中打出的一条纸带如图丙所示，打点计时器打点的周期，在纸带上依次标上1、2、3、4、5、6，7等计数点，相邻两个计数点之间还有四个点没有画出来，测得、、、、、。利用以上数据可知，打该纸带时滑块的加速度大小___________。（结果保留三位有效数字） ③图乙中直线的延长线没有经过原点的原因是___________（任写一条即可），由图乙可知滑块的质量___________（结果保留两位有效数字）。 3. 某同学利用气垫导轨、光电门和力传感器等器材，做“探究加速度与物体所受合力关系”实验，装置如图甲所示。 （1）实验前先用螺旋测微器测出遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度_____。 （2）关于实验要点，下列说法正确的是_______。 A.调整旋钮，使气垫导轨水平 B.调节定滑轮，使连接滑块细线与气垫导轨平行 C.每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量 D.每次实验，将钩码的重力作为滑块受到的合外力 （3）调节好装置，接通气源，从图甲所示位置由静止释放滑块，滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为，测出两光电门间距离为，则滑块运动的加速度______（用所测物理量的符号表示）。 （4）改变悬挂钩码的质量，进行多次实验，测出多组滑块运动的加速度及力传感器的示数，若作出的图像如图丙所示，则图像不过原点的原因可能是__________。（写出一条即可） （2023·湖南省长郡中学模拟） 4. 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______。（填选项字母） 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远小于小车总质量M的条件 （2）按甲同学设计装置完成实验，并根据实验得到的数据，画出小车的图像如图所示，从图像中可以得出，当小车的质量为0.5kg时，它的加速度为______。（保留1位小数） （3）若乙、丙、丁三位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，则乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为______。 5. 为了探究牛顿第二定律，某同学设计了如下实验方案： A．实验装置如图甲所示，一端系在滑块上的轻质细绳通过转轴光滑的轻质滑轮，另一端挂一质量为m的钩码。用垫块将长木板固定滑轮的一端垫起，调整长木板的倾角，直至轻推滑块后，滑块沿长木板向下做匀速直线运动，不计细绳与定滑轮的摩擦。 B．保持长木板的倾角不变，取下细绳和钩码，连接纸带，接通打点计时器的电源，然后让滑块沿长木板滑下，打点计时器打下的纸带如图乙所示（不计纸带与打点计时器间的阻力）。