专题4 实验：探究加速度与力、质量的关系-【实验攻略】备战2024年高考物理实验3年真题1年模拟汇编

专题1 专题4 实验：探究加速度与力、质量的关系 1．（2022·山东·统考高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： （1）弹簧的劲度系数为 N/m。 （2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为 kg。 （3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为 kg。 2．（2021·湖南·高考真题）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量垫块厚度，示数如图（b）所示， ； （2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； （3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； （4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数和滑块对应的加速度； （5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表： 1 2 3 4 5 6 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线 。 如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是 （保留三位有效数字）。 3．（2021·北京·高考真题）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如： （1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为 mm。 （2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度vC = m/s（结果保留小数点后两位）。 （3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的理由。( ) 4．（2023上·天津北辰·高三统考期中）在“探究加速度与力的关系”实验中，某同学利用图甲中的力传感器测出细线的拉力，通过改变钩码的个数改变细线拉力。 （1）该同学在实验过程中， （填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量远大于钩码的质量”这一条件。 （2）该同学在实验过程中，若没有进行平衡摩擦力的操作，则由实验结果画出的图像如图乙。如果该图线及其延长线（图中未画出）与横轴和纵轴截距的绝对值分别为a、b，则可求出小车运动中受到的阻力大小为 （用a、b和重力加速度g表示），小车质量为 。 5．（2023上·四川眉山·高三校考期中）某同学“探究小球加速度与合外力的关系”的实验装置如图所示，他用无线力传感器来测量绳子的拉力。他将无线力传感器和小车固定在一起，将细绳的一端挂一小球，另一端系在传感器的挂钩上，调整细绳与木板平行。 （1）则在改进后的实验中以下步骤是否还有必要？ ①把木板的右端垫高以补偿阻力 （选填“有必要”或“没必要”）。 ②控制小球的质量远小于小车（含传感器）的总质量 。（选填“有必要”或“没必要”）。 （2）实验中打出的其中一条纸带如下图，电源的频率为50Hz，由该纸带可求得小球的加速度 （结果保留三位有效数字） （3）本实验中，保持绳端所挂小球质量不变，先按住小车，记下传感器读数为；而后在小车上陆续放置钩码，让小车运动，从而得到绳子的不同拉力大小与小球相应的加速度大小，作出图像。则下面图像中正确的是 。 A．B．C．D． （4）某同学利用如图甲所示的装置探究“小车的加速度与所受合外力的关系”，具体实验步骤如下： A．按照图甲安装好实验装置，挂上沙桶（含少量沙子）； B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小