微练91 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系-【高考领航】2025年高考物理一轮复习微专题速练

微练91　实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1．利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系，下列说法正确的是(　　) A．保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，就可以探究加速度与力、质量的关系 B．保持小车质量不变，只改变小车的拉力，就可以探究加速度与力、质量的关系 C．先保持小车所受拉力不变，探究加速度与力的关系；再保持小车质量不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 D．先保持小车质量不变，探究加速度与力的关系；再保持小车所受拉力不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系 2．在探究“加速度与力、质量的关系”实验中： (1)需要用到的方法是______________(选填“控制变量法”或“理想实验法”)。 (2)实验过程中，为了平衡小车运动中受到的阻力。在不挂砝码盘的情况下，应该采用________(选填“A”“B”或“C”)方法。 A．逐步调节木板的倾斜程度，使静止的小车开始运动 B．逐步调节木板的倾斜程度，使小车在木板上保持静止 C．逐步调节木板的倾斜程度，使夹在小车后面的纸带上所打的点间隔均匀 3．某同学利用图甲所示DIS装置探究滑块加速度与合力的关系，同时测量滑块与轨道间的动摩擦因数。重物通过光滑的定滑轮用细线拉滑块，在滑块和细线左端之间固定一力传感器，位移传感器(接收器)固定在轨道一端，位移传感器(发射器)随滑块一起沿水平轨道运动。实验中，保持滑块(包括位移传感器的发射器和力传感器)的质量M不变，改变重物的质量m，重复实验若干次，得到滑块的加速度a与力传感器的示数F的关系如图乙所示。 　 甲　　　　　　　　　　乙 (1)本实验________(选填“需要”或“不需要”)满足滑块(包括位移传感器的发射器和力传感器)的质量远大于重物的质量。 (2)滑块(包括位移传感器的发射器和力传感器)的质量为________ kg；取g＝10 m/s2，空气阻力不计，滑块与轨道间的动摩擦因数为________。 4．某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力的关系”实验。小车的质量为M，当地重力加速度为g。 甲 (1)按实验要求进行正确操作，某次实验得到的纸带如图乙所示，图中A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点间的时间间隔为T，A、B间的距离为x1、A、C间的距离为x2，则小车的加速度为a＝________。 乙 (2)改变挂盘中砝码的质量重复实验，得到多组挂盘中砝码的质量m及对应的小车加速度a，若挂盘的质量为m0，以为纵轴，为横轴作出-图像，若图像是一条倾斜直线，则图像在纵轴上的截距为________，图像的斜率为________，则表明小车的加速度与合外力成正比。 5．某研究性学习小组为“探究加速度与力、质量的关系”独立设计了如图甲所示的实验装置。已知小车质量为m1，砝码和盘的质量为m2，除了装置图中所给的器材外，另外备有垫木、复写纸、电键及导线若干。 甲 乙　　　　　　　　　　　　　丙　　　 (1)除了上面涉及的实验器材外，本次实验还缺少的器材有_______________ _________________________________________________________。 (2)保持m1不变，改变m2的大小，小明同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图像如图乙所示，该图线不通过坐标原点，最可能的原因是______________________________。 (3)如图丙所示为某次实验得到的一条纸带，相邻计数点间还有四个点没有画出。AB、CD计数点之间的距离已测出，由于疏漏B、C两计数点之间的距离忘记了标注，根据纸带上现有的数据情况，可计算出小车运动的加速度为________m/s2。(交流电的频率为50 Hz，结果保留两位有效数字) 6．小明同学利用图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。 图1 (1)(多选)对于该实验，下列说法正确的是______。 A．每次改变小车质量后，都需重新平衡阻力 B．为了减小实验误差，槽码的质量应远小于小车质量 C．处理数据时，在纸带上必须连续5个计时点选取一个计数点 D．平衡阻力时，应取下细线与槽码，而小车后面的纸带需穿过限位孔 (2)用该实验装置还能完成的实验是________。 A．探究平抛运动的特点 B．探究小车速度随时间变化的规律 C．验证机械能守恒定律 D．探究两个互成角度的力的合成规律 7．为了探究加速度与力的关系，某实验小组使用如图所示的装置进行实验。其中两个光电门A、B分别与两个数字计时器相连。力传感器可以测出上端绳子上的拉力，平衡好摩擦力后，在沙桶中逐次添加沙子，测得多组数据。 甲 (1)下列说法中正确的是________。 A．平衡摩擦力时，在沙桶中逐渐添加沙子，直至物块通过两光电门的时间相等； B．实验中，不需要让物块每次都从同一位置释放； C．实验中，应保证沙和沙桶的质量远小于物块和遮光片的质量。 (2)一次测量中，记录下物块通过光电门的遮光时间分别为tA、tB，以及在两个光电门之间的运动时间t，用游标卡尺测得遮光片的宽度为d，则物块运动的加速度为________(用t、tA、tB、d表示)； (3)测得多组数据后绘制出如图乙所示的图像，图像不过原点的原因是________________。 乙 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微练91　实验：探究加速度与物体受力、 物体质量的关系 1．D　保持小车所受拉力不变，只改变小车的质量，只能探究加速度与质量的关系，故A错误；保持小车质量不变，只改变小车的拉力，只能探究加速度与力的关系，故B错误；先保持小车质量不变，探究加速度与力的关系，再保持小车所受拉力不变，探究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系，这是利用控制变量法研究加速度与力和质量的关系，故C错误，D正确。 2．解析：(1)在探究“加速度与力、质量的关系”实验中，需要用控制变量法来研究加速度与力、质量之间的关系。 (2)在平衡摩擦力的时候，需要把纸带装好，通过逐步调节木板的倾斜程度，使夹在小车后面的纸带上所打的点间隔均匀。故选C。 答案：(1)控制变量法　(2) C 3．解析：(1)本实验中细线的拉力可以通过力传感器直接测出，因此不需要满足滑块(包括位移传感器的发射器和力传感器)的质量远大于重物的质量。 (2)取滑块为研究对象，由牛顿第二定律可得 F－μmg＝ma 变形可得a＝F－μg 分析图像的斜率可得 ＝·＝ 可得m＝2.0 kg 当F＝1.0 N，a＝0代入加速度的表达式 a＝F－μg 解得μ＝0.05。 答案：(1)不需要　(2)2.0　0.05 4．解析：(1)利用逐差法可知Δx＝aT2，根据图乙数据代入解得a＝。 (2)如果小车的加速度与合外力成正比，则FT＝Ma，同样，对于砝码和砝码盘有(m＋m0)g－FT＝(m＋m0)a，解得＝·＋，因此作 -图像，如果图像是一条倾斜直线，图像在纵轴上的截距为，图像的斜率为，则表明小车的加速度与合外力成正比。 答案：(1)　(2)　 5．解析：(1)由题意可知，打点计时器需要交流电源，打出纸带需要刻度尺来测量长度。 (2)从图像可以看出当有了一定的拉力F时，小车的加速度仍然是零，说明摩擦力还没有平衡掉，或者是平衡摩擦力了，但是平衡的还不够，没有完全平衡掉摩擦力。 (3)打点计时器频率为50 Hz，相邻计数点间还有四个点没有画出，所以相邻计数点的时间间隔为T＝5× s＝0.1 s。根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2得a＝＝＝0.52 m/s2。 答案：(1)交流电源(或学生电源)和刻度尺　(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够　(3)0.52 6．解析：(1)平衡摩擦力之后，不挂重物时小车受力满足mg sin θ＝μmg cos θ，每次改变小车质量后，不挂重物时小车仍能受力平衡，不需要重新平衡阻力，故A错误；为了减小实验误差，槽码的质量应远小于小车质量，故B正确；处理数据时，为了方便测量和计算，在纸带上可以连续5个计时点选取一个计数点，但不是必须连续5个计时点选取一个计数点，故C错误；平衡阻力时，应取下细线与槽码，而小车后面的纸带需穿过限位孔，故D正确。 (2)用该实验装置还能完成的实验是探究小车速度随时间变化的规律，故B正确，ACD错误。 答案：(1)BD　(2)B 7．解析：(1)先拿下沙桶，然后将带滑轮的长木板右端垫高，直至物块通过两光电门的时间相等以平衡摩擦力，故A错误；实验中，不需要让物块每次都从同一位置释放；实验中，力传感器可以测出物块所受拉力，不需要沙和沙桶的质量远小于物块和遮光片的质量，C错误。 (2)物块经过光电门A、B的速度分别为vA＝、vB＝，根据运动学公式a＝，联立可得a＝。 (3)当绳子拉力为零时，加速度不为零，可知图像不过原点的原因是平衡摩擦力时，斜面倾角过大。 答案：(1)B　(2) 　(3)平衡摩擦力时，斜面倾角过大 学科网（北京）股份有限公司 $$