第三单元 实验四 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (Word练习)-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习（通用版）

实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 (限时40分钟) 1.[2025·广西卷] 在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中: (1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时,需保持小车(含加速度传感器,下同)质量不变,这种实验方法是　　　　.  (2)实验时,调节定滑轮高度,使连接小车的细绳与轨道平面保持　　　　.  (3)由该装置分别探究M、N两车的加速度a和所受拉力F的关系,获得a⁃F图像如图乙所示,通过图乙分析实验是否需要补偿阻力(即平衡阻力).如果需要,说明如何操作;如果不需要,说明理由 　 　.  (4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n,两车均未到达轨道末端,则两车加速度之比为aM∶aN=　　　　.  2.[2025·湖北武汉三模] 实验小组探究“加速度与力、质量的关系”的装置如图所示.小钢球置于一小车内,车内后壁装有压力传感器,车顶安装有遮光条.细绳一端系于小车上,另一端跨过固定在长木板上的定滑轮,挂上钩码. (1)若将压力传感器的示数视为小球所受合力的大小,则在实验过程中,　　　　(选填“需要”或“不需要”)满足钩码质量远小于小车质量,细绳　　　　(选填“需要”或“不需要”)调节至与长木板平行,长木板要调节至下列选项中的　　　　(填选项字母)状态.  A.保持水平 B.倾斜一特定角度 C.倾斜任意一小角度 D.倾斜任意一大角度 (2)光电门安装在长木板的位置A,在长木板上标记另一位置B.改变钩码个数,让小车每次都从位置B开始运动,记录多组压力传感器示数F和光电门测量的遮光时间t.某同学猜想小球的加速度与F成正比,若用图像法验证他的猜想,则最直观、合理的关系图像是　　　　(填选项字母).  A.t⁃F B.⁃F C.t2⁃F D.⁃F (3)若作出(2)中正确选项的图像为一条过原点的直线,图像斜率为k,并测出遮光条的宽度为d,A、B间距为x,则小钢球的质量m=　　　　(用字母k、d、x表示).  3.[2025·安徽卷] 某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系. (1)利用图甲装置进行实验,要平衡小车受到的阻力.平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车　　　　.(选填正确答案标号)  a.能在轨道上保持静止 b.受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 c.不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动 (2)利用图乙装置进行实验,箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器,将物体置于力传感器上,箱体沿竖直方向运动.利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a,并将数据实时传送到计算机. ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图,以竖直向上为正方向.t=4 s时,物体处于　　　　(选填“超重”或“失重”)状态;以FN为横轴、a为纵轴,根据实验数据拟合得到的a⁃FN图像为图丁中的图线a.  ②若将物体质量增大一倍,重新进行实验,其a⁃FN图像为图丁中的图线　　　　.(选填“b”“c”或“d”)  4.[2025·江西南昌模拟] 测量A、B两个箱子质量的实验装置如图甲所示,C为固定在A上、宽度为d的遮光条(质量不计),D为铁架台;E为固定在铁架台上的轻质滑轮(质量和摩擦可忽略不计),F为光电门,A、B用轻绳连接.另外,该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量m0=0.8 kg的砝码. (1)在铁架台上标记一位置O,并测得该位置与光电门F之间的距离为h.取出质量为m的砝码放在A箱子中,剩余砝码全部放在B箱子中,静止释放后,A从位置O开始下降. (2)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,读数如图乙所示,其读数为　　　　mm,测得遮光条通过光电门的时间为Δt,下落过程中的加速度大小a=　　　　(用d、Δt、h表示).  (3)改变m,测得相应遮光条通过光电门的时间,算出加速度a,得到多组m与a的数据,作出a⁃m图像如图丙所示,若不计空气阻力,可得A、B箱子的质量分别为mA=　　　　kg、mB=　　　　kg.(重力加速度g取10 m/s2,计算结果保留2位有效数字)  5.[2025·辽宁沈阳二模] 某学习小组用如图甲所示的装置探究牛顿第二定律. (1)用游标卡尺测出遮光片的宽度d,示数如图丙所示,则d=　　　　mm.  (2)用天平测出滑块(含遮光片)的质量m1和重物的质量m2. (3)上端带有轻质定滑轮的长木板上固定两个相距较远的光电门A和B.用跨过定滑轮的轻质细绳连接滑块和重物,调整垫块的位置,让滑块沿长木板下滑时,通过两光电门时遮光片的挡光时间相等,测出此时长木板与水平面的夹角θ,则滑块下滑过程中受到的摩擦力为　　　　(重力加速度为g,用题中所给字母表示).  (4)如图乙所示,撤去光电门A和重物,让滑块从靠近滑轮的P点由静止释放,用米尺测出释放点到光电门B中心的距离x,记录遮光片通过光电门B的挡光时间Δt. (5)多次改变重物的质量,并用天平称出其质量m2,重复操作(3)(4)步骤,作出m2⁃图像如图丁所示. ①图乙中滑块下滑过程中m2与的关系式为　　　　(用题中所给字母表示).  ②已知图丁中图线的斜率为k,则重力加速度g=　　　　(用题中所给字母表示).  学科网（北京）股份有限公司 $ 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1.(1)控制变量法　(2)平行　(3)需要　撤去细绳连接的力传感器和重物,将木板左端用垫块垫起适当高度,使小车能沿木板匀速下滑　(4)1∶n2 [解析] (1)在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时,需保持小车(含加速度传感器)质量不变,这种实验方法是控制变量法. (2)实验时,为使小车受到的合外力等于细绳的拉力,要调节定滑轮高度,使连接小车的细绳与轨道平面保持平行,保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致,减小实验误差. (3)由图乙可知,当拉力F为某一值时才产生加速度,说明小车受到摩擦力,需要补偿阻力.补偿方法:撤去细绳连接的力传感器和重物,将木板左端用垫块垫起适当高度,使小车能沿木板匀速下滑. (4)两车均从静止释放,都做初速度为零的匀加速直线运动,根据匀变速直线运动的位移公式x=at2,可知a=,因为tM∶tN=n∶1,联立解得aM∶aN=∶=1∶n2. 2.(1)不需要　需要　A　(2)D　(3) [解析] (1)由于本实验采用了压力传感器,不需要用钩码的总重力代替绳子的拉力,因此不需要满足钩码质量远小于小车质量;为了保证小车所受拉力的方向不变,因此细绳需要调节至与长木板平行;为了使小球所受压力传感器的力在水平方向,因此长木板要调至水平状态,故选A. (2)遮光条通过光电门的瞬时速度v=,A、B间距为x,根据运动学公式有v2=2ax,对小球,根据牛顿第二定律有F=ma,联立解得=·F ,因此为了直观反映小球的加速度与F成正比,需要建立⁃F图像.故选D. (3)根据上述可知⁃F图像的斜率k=,解得小钢球的质量m=. 3.(1)c　(2)①失重　②d [解析] (1)平衡阻力的方法是:调整轨道的倾斜度,使小车不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速运动,故选c. (2)①根据图像可知t=4 s时,加速度方向竖直向下,故物体处于失重状态;②对物体根据牛顿第二定律有FN-mg=ma,整理得a=·FN-g,可知图像的斜率为,故将物体质量增大一倍,图像斜率变小,纵轴截距不变,其a⁃FN图像为图丁中的图线d. 4.(2)6.35　　(3)2.8　0.4 [解析] (2)游标为20格,精度为0.05 mm,根据游标卡尺得d=6 mm+7×0.05 mm=6.35 mm;遮光条通过光电门的速度为v=,又由v2=2ah,联立解得a==. (3)对系统应用牛顿第二定律可得(mA+m)g-(mB+m0-m)g=(mA+mB+m0)a,整理得a=+·m,故截距=4.0 m/s2,斜率= m·s-2·kg-1,解得mA=2.8 kg,mB=0.4 kg. 5.(1)3.60　(3)m1gsin θ-m2g　(5)①m2=· ② [解析] (1)图丙的读数为3 mm+12×0.05 mm=3.60 mm. (3)滑块沿长木板下滑,通过两光电门时遮光片的挡光时间相等,说明滑块做匀速直线运动,有Ff=m1gsin θ-m2g. (5)①滑块向下滑动过程中受到的合力为m2g,所以加速度大小a=,根据运动学公式有2ax=()2,解得m2=·;②由①得k=,解得g=. 学科网（北京）股份有限公司 $