课时跟踪检测(18) 探究加速度与物体受力、物体质量的关系(Word练习)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习

**基本信息** 聚焦牛顿第二定律实验探究，以高考真题为载体，系统整合实验操作规范、数据处理方法与误差分析逻辑，强化科学探究与科学思维素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作|5题（含浙江/山东高考题）|控制变量法、阻力平衡技巧、装置调节规范|从实验原理（a∝F/m）到操作细节，构建"目的-步骤-规范"逻辑链| |数据处理|涉及纸带/光电门测量|逐差法求加速度、平均速度近似瞬时速度|运动学公式与实验数据的转化应用，体现科学推理素养| |误差分析|a-F图像偏离问题|平衡阻力判断、系统误差修正|实验误差来源分析与控制，培养质疑创新能力|

课时跟踪检测(十八)　探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1.(7分)(2025·浙江1月选考)“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示。 (1)图2是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点,电源频率为50 Hz,打下计数点3时小车速度为　　　　m/s(保留三位有效数字)。(2分)  (2)下列说法正确的是　　　　(多选)。(2分)  A.改变小车总质量,需要重新平衡阻力 B.将电火花打点计时器接到输出电压为8 V的交流电源上 C.调节滑轮高度,使牵引小车的细线跟长木板保持平行 D.小车应尽量靠近电火花打点计时器,并应先接通电源,后释放小车 (3)改用如图3所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平,滑块在槽码的牵引下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1、Δt2,测得两个光电门间距为x,用游标卡尺测量遮光条宽度d,结果如图4所示,其读数d=　　　　mm,则滑块加速度a=　　　　　　　(用题中所给物理量符号表示)。(3分)  2.(7分)(2025·山东高考)某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律,部分实验步骤如下: (1)将两光电门安装在长直轨道上,选择宽度为d的遮光片固定在小车上,调整轨道倾角,用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d=　　　cm(填“5.00”或“1.00”)的遮光片,可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。(1分)  (2)将小车自轨道右端由静止释放,从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度v1=0.40 m/s、v2=0.81 m/s,以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t=1.00 s,计算小车的加速度a=　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。(2分)  (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F,改变砝码质量,重复上述步骤,根据数据拟合出a⁃F图像,如图乙所示。若要得到一条过原点的直线,实验中应　　　(填“增大”或“减小”)轨道的倾角。(2分)  (4)图乙中直线斜率的单位为　　　　(填“kg”或“kg-1”)。(2分)  3.(8分)某同学利用图甲装置做“探究加速度与力和质量的关系”的实验,打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz,重力加速度大小为g。 (1)实验时,用垫木将长木板没有定滑轮的一端适当垫高,这样做的目的是　　　　　　;如果牵引小车的细线与长木板不平行,需要调节　　　　的高度。(2分)  (2)在探究加速度与力的关系时,在保证钩码的质量远小于小车的质量前提下,多次改变钩码的质量m进行实验,某次打出的一段纸带如图乙所示,0、1、2为三个计数点,相邻两个计数点间还有9个计时点未标出,图中x1=12.87 cm,x2=16.39 cm,则本次实验中小车加速度大小为　　　m/s2(结果保留2位有效数字);实验得到的小车加速度a与钩码质量m的关系图像是一条过原点的倾斜直线,图像的斜率为k,由此得到小车质量M=　　　(用g、k表示)。(4分)  (3)在探究加速度与质量的关系时,在保证钩码的质量不变且远小于小车的质量的前提下,改变放在小车上砝码的质量m0,得到小车加速度与砝码质量的关系图像,应是　　　　。(2分)  4.(8分)(2025·辽宁沈阳模拟)某实验小组探究小车加速度与其所受合外力的关系,实验装置如图(a)所示。将小车A置于长木板上靠近打点计时器一侧,细线一端与小车连接,另一端跨过定滑轮挂上钩码。 (1)关于实验操作,下列说法正确的是　　　。(2分)  A.平衡阻力时,应将钩码挂在与小车相连的细线上 B.实验前,需调节定滑轮的高度使细线与木板平行 C.实验时,应先释放小车再接通打点计时器的电源 (2)实验中,将钩码挂在与小车相连的细线上,打出一条纸带,选取计数点1、2、3、4,相邻两计数点时间间隔均为T,如图(b)所示,由这条纸带测量的小车加速度大小为　　　　　　　　　(用x1、x2、T表示)。改变所挂钩码个数,分别做实验测出小车的加速度a,将所挂钩码总重力记为F,作出a⁃F图像,如图(c)中图线A所示。(2分)  (3)为了进一步探究,分别用B、C两辆小车重做上述实验。在同一坐标系中作出a⁃F图像,如图(c)中图线B、C所示。经分析三个小车中,质量最大的是小车　　　　(选填“A”“B”或“C”)。(2分)  (4)根据图(c)分析,若要使小车加速度a与F近似成正比,应使小车质量　　　　钩码质量(选填“远大于”“远小于”或“等于”)。(2分)  5.(8分)(2025·广西高考)在用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”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　　　　　　　　　。(1分)  (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　　　　。(1分)  (3)由该装置分别探究M、N两车加速度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分)  (4) 悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间之比为n,两车均未到达轨道末端,则两车加速度之比aM∶aN=　　　　。(2分)  答案 课时跟踪检测(十八) 1.解析:(1)由题可知,相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s,打下计数点3时小车的速度v3== m/s=0.390 m/s。 (2)平衡阻力时满足mgsin θ=μmgcos θ,两边质量可消掉,改变小车质量时不需要重新平衡阻力,A错误;电火花打点计时器需要接220 V交流电源,B错误;调节滑轮高度,使牵引小车的细线跟长木板保持平行,C正确;小车应尽量接近电火花打点计时器,并应先接通电源后释放小车,以充分利用纸带,D正确。 (3)遮光条宽度d=10 mm+0×0.05 mm=10.00 mm;经过两光电门时的速度分别为v1=,v2=,根据-=2ax,解得a=。 答案:(1)0.390(0.380~0.400均可)　 (2)CD　(3)10.00　 2.解析:(1)实验用遮光片通过光电门的平均速度代替运动到光电门时的瞬时速度,遮光片宽度越小,两速度越接近,误差越小,故为了较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度,应选用d=1.00 cm的遮光片。 (2)根据加速度的定义式可得 a== m/s2=0.41 m/s2。 (3)根据题图乙可知当有一定大小的外力F时,小车的加速度仍为零,可知平衡阻力不足,若要得到一条过原点的直线,应增大轨道的倾角。 (4)题图乙中图线斜率为k=,Δa的单位为m/s2,ΔF的单位为kg·m/s2,则k的单位为kg-1。 答案:(1)1.00　(2)0.41　(3)增大　(4)kg-1 3.解析:(1)用垫木将长木板没有定滑轮的一端适当垫高,这样做的目的是平衡阻力; 如果牵引小车的细线与长木板不平行,需要调节定滑轮的高度。 (2)由题知,相邻两个计数点间还有9个计时点未标出,则相邻两计数点间的时间间隔为T=10× s=0.2 s,根据逐差法,可得小车加速度大小为a==0.88 m/s2。 根据牛顿第二定律有mg=Ma,整理得a=m,故a⁃m图像的斜率为k=,解得M=。 (3)根据mg=a,整理得=+m0,故选D。 答案:(1)平衡阻力　定滑轮　(2)0.88　 (3)D 4.解析:(1)本实验中平衡阻力时,不需要将钩码挂在与小车相连的细线上,故A错误;为了保证小车运动过程中细线拉力等于小车所受合外力,实验前,需调节定滑轮的高度使细线与木板平行,故B正确;实验时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后再释放小车,故C错误。 (2)相邻两计数点时间间隔均为T,根据逐差法,可得Δx=x2-x1=2aT2,可得小车加速度大小为a=。 (3)以小车为研究对象,根据牛顿第二定律有F=Ma,以钩码为研究对象,根据牛顿第二定律有mg-F=ma,联立可得F=,可知当钩码质量远小于小车质量时,细线拉力近似等于钩码重力,a⁃F图像中图线发生弯曲的原因可能是不满足钩码的质量远小于小车质量。结合题图(c)可知,当所挂钩码总重力较大时,图线C满足钩码的质量远小于小车质量,故三个小车中,质量最大的是小车C。 (4)结合上述分析可知,若要使小车加速度a与F近似成正比,应使小车质量远大于钩码质量。 答案:(1)B　(2)　(3)C　(4)远大于 5.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)由题图乙可知,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:撤出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,均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=,又tM∶tN=n∶1,联立解得aM∶aN=∶=1∶n2。 答案:(1)控制变量法　(2)平行　(3)需要,撤出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 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $