2024年高考物理实验探究题专项训练：运动和力的关系

2024年高考物理实验探究题专项训练：运动和力的关系 1．某同学用如图甲所示的装置“验证牛顿第二定律”，打点计时器使用的交流电频率为50Hz，纸带每打5个点选一个计数点。已知重物的质量为m，重力加速度为g，滑轮重力不计。 (1)为了能完成该实验，下列操作正确的是（　　） A．保证小车的质量远大于重物的质量 B．调节滑轮的高度，使细线与长木板平行 C．实验开始时应先释放小车，后接通电源 D．将长木板左端垫高适当角度，以平衡长木板对小车的摩擦力 (2)由如图乙所示纸带，可求得小车的加速度大小为 m/s2。（保留两位有效数字） (3)若实验中弹簧测力计读数 ，则说明牛顿第二定律成立。（用字母m、g、a表示） 2．如图所示的实验装置可以用来研究加速度与合外力之间的关系，长木板一端放在水平面上，另一端用铁架台架起形成一个斜面，长木板最左端固定一个力传感器，细绳一端与力传感器相连另一端与小车相连，细绳与长木板平行，小车连同小车上固定的遮光片总质量为M，光电门固定在靠近长木板右端位置。 主要实验步骤如下： ①按照装置图把实验器材安放到位； ②用刻度尺测量小车到遮光片中心到光电门的距离x； ③读出小车静止时力传感器的示数，然后剪断系着小车的细绳，让小车从静止开始运动，记录小车位移为x时它上面的遮光片通过光电门的遮光时间； (1)用游标卡尺测出滑块上遮光片的宽度d如图所示，则 cm； (2)小车静止时力传感器示数为，细绳被剪断后，不计小车受到的摩擦阻力、空气阻力，则小车在长木板上运动时合外力 ；小车经过光电门时的瞬时速度 （用d、表示）。 (3)在本实验中，改变x的数据，遮光时间随之变化，做出图像如图，根据图像可求出加速度 （保留2位小数）。 (4)调整斜面倾角，测量多组以及对应的加速度a的数据，以力传感器示数为横坐标，以加速度a为纵坐标，如果所得的图像近似为一条 则表明在误差允许范围内，“在质量不变的情况下，物体的加速度与合外力成正比”是正确的。 3．某实验小组在没有天平的情况下，利用下列器材测量小车质量。器材包括小车、一端带有定滑轮的平直轨道、垫板、细线、打点计时器、纸带、频率为50Hz的交流电源、5个槽码（槽码的质量均为）。 （1）按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着5个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列 的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑。 （2）保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂4个槽码），由静止释放小车，让小车拖着纸带沿轨道下滑，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制图像如图，经数据处理后可得到相应的加速度 （结果保留2位有效数字）。 （3）依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤（2）。 （4）用n表示取下的槽码数，对应不同的n、和的值如下表所示。 n 2 3 4 5 0.5 0.33 0.25 0.20 （） 1.20 0.77 0.55 0.42 ①利用表中的数据在图丙中作出关系图线。 ②由关系图线可求出斜率为 。 ③小车质量 kg。（，结果保留2位有效数字） 4．实验小组在“探究加速度与力、质量的关系”时，用图甲所示的装置来进行；由水平放置的气垫导轨侧面的刻度尺可以测出光电门A、B之间的距离L以及遮光片的宽度d，遮光片通过光电门A、B的时间tA、tB可通过计时器（图中未标出）分别读出，滑块质量为M，钩码的质量为m，打开气垫导轨的气源，让滑块在钩码的重力作用下做匀加速直线运动，重力加速度为g，回答下列问题： (1)滑块的加速度a= （用L、tA、tB、d来表示）。 (2)保持钩码的质量m不变，改变滑块的质量M，且满足m远小于M，得出不同的M对应的加速度a，描绘出a-M函数关系图像如图乙，若图中标为阴影的两矩形的面积相等，则a与M成 （填“正比”或“反比”）。 (3)撤去光电门A，保持滑块的质量M不变，改变钩码的质量m，且满足m远小于M，滑块每次都从气垫导轨右边距光电门B为x的同一位置由静止释放，遮光片通过光电门B的时间为t，为了能更直观地看出滑块的加速度与所受合力的关系，应作出 （选填“”“”或“”）图像，若该图像的斜率为k，已知当地的重力加速度大小为g，则滑块的质量M= （用k、d、g、x表示）。 5．为测量小铜块与某轨道表面间的动摩擦因数，一同学将该轨道的一端放在水平桌面上，形成一倾角为的斜面，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄