实验抢分专练(第三章 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系)-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习教用课件

实验抢分专练　 (40分钟　34分) 实验抢分专练(四)　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1.(8分)图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。 1 2 3 4 (1)有关本实验方案的操作和判断,下列说法正确的是___。(2分)  A.本实验方案中需要用到刻度尺、天平及秒表 B.长木板右侧适当垫高是为了补偿小车受到的阻力 C.在探究小车加速度与小车的总质量M的关系时,可以改变小车内钩码数量,重复实验,测定多组相关数据,再通过作出a-M的图像,得到a与M的正比关系 D.平衡阻力时,需要在砝码盘内放上适量的砝码,先打开电源,后释放小车,观察纸带上打出的点迹是否均匀 B 1 2 3 4 【解析】(1)本实验方案中需要用到刻度尺来测量位移;需要测出小车质量,故需要天平;因打点计时器本身就具有计时功能,故不需要秒表,故A错误;为保证小车所受的合力为绳子的拉力,故长木板右侧适当垫高,补偿小车受到的阻力,故B正确;探究小车加速度与小车的总质量M的关系时,可以改变小车内钩码数量,重复实验,测定多组相关数据,再通过作出a-的图像,得到a与M的反比关系,故C错误;平衡阻力时,不需要在砝码盘内放上适量的砝码,先打开电源,后释放小车,观察纸带上打出的点迹是否均匀,故D错误。故选B。 1 2 3 4 (2)图乙是实验得到纸带的一部分,每相邻两计数点间有四个点未画出。 相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50 Hz,则小车 的加速度大小为_____m/s2(结果保留3位有效数字)。(2分)  【解析】(2)由题知,电源的频率为f=50 Hz,每相邻两计数点间有四个点未画出,故相邻计数点间的时间为t=5T==0.1 s 根据逐差法,可得a= m/s2=2.86 m/s2 2.86 1 2 3 4 (3)实验得到的理想a-F图像应是一条过原点的直线,但由于实验误差影响,常出 现如图丙所示的①、②、③三种情况。其中图线①的产生原因是不满足“砝 码的总质量________(选填“远小于”或“远大于”)小车质量”的条件;图线③的产生 原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过____(选填“小”或“大”)(4分)  远小于 小 1 2 3 4 【解析】(3)由丙图知,图线①向下弯曲,则产生原因是不满足“砝码的总质量远小于小车质量”的条件; 由丙图知,图线③中F需要加到一定值时才有加速度,说明摩擦力较大,则产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过小。 1 2 3 4 2.(8分)某实验室“探究加速度与力、质量的关系”实验装置如图甲所示,光电门A、B间的距离为L。小车上固定一宽度为d的遮光条。遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1和t2。 1 2 3 4 (1)某同学在图甲中的P处加装一个微型力传感器,用来测量绳子的拉力F, 则该同学在实验时______(选填“必须”或“不必”)满足钩码质量远小于小车 总质量;(2分)  【解析】(1)用力传感器来测量绳子的拉力F,因此在实验时不必满足钩码质量远小于小车总质量。 不必 1 2 3 4 (2)实验测得的加速度为___________(用上述字母表示);(2分)  【解析】(2)小车经过光电门A、B时的速度大小分别为vA= vB= 由速度—位移关系公式v2-=2ax,可得实验测得的加速度为 a===(-)。 (-) 1 2 3 4 (3)通过合理的实验步骤,五组同学得到的a-F图像如图乙。根据a-F图像中的数据找到 小车受力均为F=0.12 N时各组的加速度a,并将各组加速度a及小车质量M(含遮光条) 的数据填入表格,则表中X处的数值为________。利用表中的数据再作a-M图像得到 一条曲线,某同学猜想在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的 方法是______________。(4分)  实验序号 F/N M/kg a/(m·s-2) ① 0.12 0.10 1.20 ② 0.12 0.12 0.96 ③ 0.12 0.16 0.72 ④ 0.12 0.25 0.48 ⑤ 0.12 0.36 X 0.32 作a-图线 1 2 3 4 1 2 3 4 【解析】(3)由图乙a-F图像⑤可知,小车受力为F=0.12 N时,其加速度为 a⑤=0.32 m/s2 可知表中X处的数值为0.32 利用表中的数据再作a-M图像得到一条曲线,某同学猜想在F一定的情况下a与M成反比,为了验证该猜想,他可以采用的方法是作a-图线,该图线是过原点的直线,说明a与成正比,即a与M成反比。 1 2 3 4 3.(8分)(2024·永州模拟)某中学实验小组为探究加速度与合力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。 1 2 3 4 主要实验步骤如下: ①按图甲安装实验器材:质量为m的重物用轻绳挂在定滑轮上,重物与纸带相连,动滑轮右侧的轻绳上端与固定于天花板的力传感器相连,钩码和动滑轮的总质量为M,图中各段轻绳互相平行且沿竖直方向; ②接通打点计时器的电源,释放钩码,带动重物上升,在纸带上打出一系列点,记录此时力传感器的读数F; ③改变钩码的质量,多次重复实验步骤②,利用纸带计算重物的加速度a,得到多组a、F数据。 1 2 3 4 请回答以下问题: (1)已知打点计时器的打点周期为0.02 s,某次实验所得纸带如图乙所示,A、B、 C、D、E各点之间各有4个点未标出,则重物的加速度大小为a=_____m/s2 (结果保留三位有效数字)。(2分)  【解析】(1)相邻两计数点的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s 根据逐差法求出重物的加速度大小为a==×10-2 m/s2 ≈1.80 m/s2 1.80 1 2 3 4 (2)实验得到重物的加速度大小a与力传感器示数F的关系如图丙所示,图像的 斜率为k、纵截距为-b(b>0),则重物质量m=_____,当M=3m时,重物的加速度 大小为a=______。(本问结果均用k或b表示)(6分)  1 2 3 4 【解析】(2)对重物,根据牛顿第二定律可得F-mg=ma 整理得a=-g 图像的斜率k= 解得重物质量m= 图像的纵截距为-b=-g 可得b=g 根据滑轮组的特点可知,钩码的加速度为重物的一半,则Mg-2F=M· 对重物有F-mg=ma 当M=3m时,联立解得重物的加速度大小为a= 1 2 3 4 4.(10分)(2025·泰安模拟)为了探究加速度与力、质量的关系,小亮利用如图甲所示的实验装置,探究小车质量一定时加速度与合力之间的关系,图中上下两层轨道水平,细线跨过定滑轮并挂上砝码盘,将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力大小,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止。 1 2 3 4 (1)(多选)实验前,下列操作必要的是(　 　)(2分) A.选用质量不同的两辆小车 B.选取砝码和砝码盘的总质量相同 C.使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 D.将轨道右端适当垫高,使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动,以平衡摩擦力 C、D 1 2 3 4 【解析】(1)本实验要探究小车质量一定时加速度与合力之间的关系,故要选用质量相同的两辆小车,砝码和砝码盘的总质量不相同,故A、B错误; 要想让砝码和砝码盘的总重力作为小车所受的合力,需要平衡摩擦力,设细线的拉力为F,砝码和砝码盘总质量为M,小车质量为m,以整体为研究对象有 Mg=(m+M)a,解得a=。 以小车为研究对象,细线的拉力为F=ma==, 由此可知,小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时才可以认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的重力,故C、D正确。故选C、D。 1 2 3 4 (2)他测量了两小车的位移分别为x1、x2,则=______。(2分)  【解析】(2)根据x=at2, 可得=。 1 2 3 4 (3)为了进一步测定三个物理量之间的关系,小亮采用如图乙所示的装置进行 实验。平衡摩擦力时,若打出的纸带如图丙所示,则还应______(选填“减小”或 “增大”)长木板的倾角,反复调节,直到纸带上打出的点迹______为止。(4分)  【解析】(3)由打出的纸带可知,小车做减速运动,则平衡摩擦力不够,应增大长木板的倾角,反复调节,直到小车做匀速运动,即直到纸带上打出的点迹均匀为止。 增大 均匀 1 2 3 4 (4)图丁为小车质量一定时,根据实验数据描绘的小车加速度a的倒数与砝码盘 和砝码的总质量M的倒数之间的关系图像。若系统牛顿第二定律成立,则小车 的质量m=_____kg。(2分)  【解析】(4)根据Mg=(m+M)a,可得=·+ 由图丁可知,图像的斜率为k==0.019 kg·s2/m 图像纵轴截距为=0.1 s2/m 联立解得小车质量为m=0.19 kg 0.19 1 2 3 4 $