第15讲 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系-2027届高考物理一轮复习

第15讲 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考点一遍过 考点1 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1 考点2 创新实验 8 考点1 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1．（26-27高三上·江苏无锡·阶段检测）某实验小组用如图甲的装置“探究加速度与力、质量的关系”。所用交变电流的频率为。 (1)实验中可采用如图乙、丙所示的两种打点计时器，请回答下面的问题：图丙的“电火花”计时器，电源采用的是_______________（选填“交流”“交流220V”或“四节干电池”）。 (2)实验以小车为研究对象，为平衡打点计时器对小车的阻力及其他阻力，应把木板一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在__________（选填“挂”或“不挂”）槽码时能拖动纸带沿木板做__________直线运动。 (3)实验中打出的纸带如图丁所示，由该纸带可求得小车的加速度大小__________。（保留两位有效数字） (4)某同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出图像如图戊所示，图线不过原点的原因是_____________。 【答案】(1)交流220V (2) 不挂 匀速 (3)0.88 (4)平衡摩擦力时，木板倾斜角度过大 【详解】（1）电火花计时器的电源采用的是交流220V。 （2）[1][2]实验以小车为研究对象，为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，应把木板一侧垫高，调节木板的倾斜度，由于使小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力平衡，可知，平衡摩擦力时，应使小车在不挂槽码时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。 （3）交流电源的频率为50Hz，则打点周期为0.02s，纸带上选择的相邻计数点之间的时间间隔为 根据逐差法可知，小车的加速度 （4）根据图像可知，当拉力为0时，小车已经有一定的加速度，表明平衡摩擦力时，木板倾斜过大。 2．（2026·浙江·一模）在质量不变的条件下，探究加速度与力的关系实验时，图甲是教材中的实验方案，图乙是拓展方案，乙方案的实验操作步骤如下： （ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； （ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为，让小车沿木板下滑，测出加速度大小； （ⅲ）改变砝码的质量和木板的倾角，多次测量，通过作图可得出的关系。两组同学分别按甲、乙两方案做实验，经过严谨、细致的操作，得到的实验数据如图丙、丁所示，图中小点为打点计时器打出的点，A、B、C、…为选定的计数点，试回答下列问题： (1)需要满足条件的方案是_____（填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。 (2)打点计时器所接电源的频率为，则图丁中在打点时小车的速度大小________（结果保留两位有效数字）。 (3)乙方案得到的实验数据为图___________（填“丙”或“丁”）。 【答案】(1)甲 (2)0.33 (3)丙 【详解】（1）对于甲方案，平衡摩擦力后，对整体和小车受力分析，由牛顿第二定律，得拉力 只有满足时，才有，因此甲需要满足。 对于乙方案，第一步挂上托盘和砝码让小车匀速下滑，受力平衡得 取下托盘和砝码后小车下滑的合力 合力等于，不需要满足，需要满足条件的方案是甲。 （2）打点计时器所接电源的频率为，则相邻计数点间的时间间隔为 图丁中在打点时小车的速度大小 （3）两方案都把mg作为F值，方案甲近似相等，需小车加速度较小；方案乙真实相等，测出的小车加速度可以大点，由题图丙求出的加速度大小为，由题图丁求出的加速度大小为，故乙方案得到的纸带是图丙。 3．（26-27高三上·陕西榆林·阶段检测）某实验小组用如图甲所示装置探究加速度与合外力的关系，每个槽码的质量为，小车的质量为。打点计时器所接交流电频率为。 (1)按正确操作平衡摩擦力，发现打点计时器打出的点间隔越来越大，应将垫木适当向__________（填“左”或“右”）移一些，直到打点计时器打出的点间隔均匀。 (2)正确调节好装置后进行实验，某次打出的纸带如图乙所示，、、、、为连续选定的计数点，相邻两计数点间有四个计时点未画出，计数点间的距离已在图中标出，则小车的加速度大小为__________（保留2位有效数字）。如果实际交流电的频率比略小，则测得的加速度比实际值__________（填“大”或“小”）。 (3)改变槽码的个数重复实验，每次实验记录槽码的个数，求出每次实验的加速度，作图像，得到的图像如图丙所示，则图像出现了弯曲，原因是____________________；若用测得的数据作图像，则作出的图像是丁图中的__________。 【答案】(1)右 (2) 0.53 大 (3) 不满足槽码的总质量远小于小车质量 C 【详解】（1）打点计时器打出的点间隔越来越大，说明小车在做加速运动，即重力沿斜面向下的分力大于摩擦力，木板倾角过大。为了减小倾角，应将支撑木板的垫木向右移动，使木板右端降低，直到小车做匀速直线运动，打出的点间隔均匀。 （2）[1]相邻两计数点间有四个计时点未画出，打点计时器频率为，则计数点间的时间间隔 根据逐差法公式 解得 [2]若实际频率比略小，则实际打点周期偏大，即实际时间间隔，而计算时仍用，根据可知，分母偏小，导致测得的加速度比实际值大。 （3）[1]对小车和槽码整体分析，根据牛顿第二定律有 解得 当较小时，，，与成正比；随着增大，不再满足，分母增大，图像斜率减小，出现弯曲，原因是未满足槽码总质量远小于小车质量。 [2]由 变形得 可知与成线性关系，且纵轴截距为，斜率为，故图像为不过原点的直线，对应图丁中的C。 4．（26-27高二上·河南新乡·阶段检测）某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究小车加速度与所受合外力的关系。已知打点计时器所用交流电源频率是50 Hz，重力加速度g取。回答下列问题： (1)安装好装置，并将垫块放在某位置，轻绳末端不挂槽码，接通打点计时器电源，给小车一个初速度，打出纸带如图乙所示。已知纸带左端和小车相连，则接下来的操作应该是__________。（填序号） A．将垫块适当左移，再打出纸带并分析纸带 B．将垫块适当右移，再打出纸带并分析纸带 (2)调整好装置，规范操作，得到一条如图丙所示的纸带（每相邻两计数点之间还有4个点未标出）。则打计数点3时小车的瞬时速度大小为__________m/s，根据纸带求得小车的加速度为__________。（计算结果均保留2位有效数字） (3)若多次增大槽码的质量进行实验，得到多组小车所受拉力F和加速度a的值，作出图像如图丁所示。图像的末端明显偏离了直线，其主要原因是__________________________________。 【答案】(1)B (2) 0.61 2.0 (3)随着槽码质量增大，槽码总质量不再满足远小于小车质量 【详解】（1）由图乙的纸带可知，小车做加速运动，这是由于斜面倾角过大导致的，所以应将垫块适当右移，减小斜面倾角，再打出纸带并分析纸带，反复调节垫块位置，直到纸带上打出点迹均匀为止，故A错误，B正确； 故选B。 （2）[1]相邻计数点之间有4个点未标出，则相邻计数点之间的时间间隔为 根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于这段时间的平均速度的规律，可得打计数点3时小车的瞬时速度大小为 [2]根据逐差法，可得小车的加速度为 （3）小车和槽码一起运动，加速度相同，将小车和槽码看作一个整体，则整体的加速度大小为 当槽码总质量远小于小车质量时，加速度的表达式近似等于 将槽码的重力当作绳子拉力F，则加速度与拉力F成正比关系，图像为经过原点的直线（如图丁所示）。随着槽码质量增大，槽码总质量不再满足远小于小车质量时，由公式可知，加速度逐渐减小，图像向下弯曲。 5．（26-27高三上·安徽阜阳·阶段检测）某校物理兴趣小组的同学利用如图甲所示实验装置探究物体所受外力一定时加速度与质量的关系。 (1)平衡摩擦力后，以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的-M图像如图乙所示。由图可知，甲组所用槽码的质量____（选填“大于”“小于”或“等于”）乙组所用槽码的质量。造成图线不过原点的原因是______________。 (2)丙组同学以小车、砝码和槽码的总质量M+m为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，得到的图像应为下图中的　　　　。 A． B． C． D． (3)丁组同学在完成上述实验后，又设计如图丙所示实验装置来探究物体质量一定时加速度与其所受合力的关系。实验主要步骤如下∶ ①测出遮光条的宽度为d，按图丙所示安装好实验装置，测出两光电门间距为L，并调节滑轮的高度使滑轮与物块之间的细线与水平桌面平行； ②调节重物的质量，轻推物块后，使物块经过两光电门时遮光条的遮光时间相等，记下此时拉力传感器的示数F0； ③增加重物的质量，由静止释放物块，记录物块经过光电门A、B时遮光条的遮光时间t1和t2及拉力传感器的示数F，物块受到的合力为____，物块的加速度为____；（均用题中相关物理量的字母表示） ④重复步骤③，本步骤____（选填“需要”或“不需要”）保证物块每次都从同一位置由静止释放； ⑤依据测量的数据，判定物块的加速度与所受合力的关系。 【答案】(1) 小于 槽码质量不能忽略（未满足小车和砝码总质量远大于槽码质量的条件） (2)B (3) 不需要 【详解】（1）[1]设槽码质量为，以小车、砝码和槽码组成的系统为研究对象，平衡摩擦力后，系统所受合外力由槽码重力提供，根据牛顿第二定律有 整理得 图线斜率为 由图可知甲图线斜率大于乙图线斜率，因相同，斜率越大对应的越小，所以甲组所用槽码质量小于乙组。 [2]由上式可知图线的纵截距为，因此图线不过原点的原因是槽码质量不能忽略，即没有满足小车和砝码的总质量远大于槽码质量的条件。 （2）由牛顿第二定律有 整理得 所以图线应为过原点的正比例直线。 故选B。 （3）[1]调节重物质量使物块匀速运动时，物块所受合力为零，故拉力传感器示数等于滑动摩擦力。增加重物质量后，传感器示数为，沿运动方向物块受到的合力为 [2]遮光条通过光电门和时的速度分别为和 物块在两光电门之间做匀变速直线运动，故 代入上式得 [3]该式只用到两光电门间的距离和物块经过两门时的速度，不含释放位置或初速度，因此不需要保证每次从同一位置由静止释放。 考点2 创新实验 6．（26-27高三上·广东东莞·阶段检测）用如图装置测量小车加速度，探究加速度a与力F、质量M的关系。小车与遮光片总质量为，导轨上有光电门A、B，细线跨过轻滑轮，一端与小车相连，另一端挂有钩码，已经平衡小车的运动阻力。 (1)实验中利用光电门测速度，下列说法正确的是（     ） A．遮光片宽度越大，测出的瞬时速度越准确 B．改变小车质量后，需要重新平衡小车的运动阻力 C．平衡阻力时，需要挂上钩码，轻推小车 D．适当增加两光电门间距x，可减小实验误差 (2)实验中测出遮光片宽度为，小车经过光电门A挡光时间，经过光电门B挡光时间，A、B间距x。则小车加速度表达式为____________。 (3)多次改变钩码个数（总质量为m），作出a与F图像如图所示，导致图线弯曲最可能的原因是____________________________________________。 【答案】(1)D (2) (3)未满足钩码的总质量m远小于小车（含挡光片）总质量M 【详解】（1）A．遮光片宽度越小，平均速度越接近瞬时速度，故A错误； B．平衡阻力时小车的受力情况 则有 因此改变小车质量不需要重新平衡阻力，故B错误。 C．平衡阻力时不能挂钩码，只让小车（带遮光片）重力分力平衡摩擦力，故C错误； D．适当增加两光电门间距x，可以减小位移的测量带来的误差，从而减小实验误差，故D正确。 故选D。 （2）由题可知，小车经过光电门A的速度为 小车经过光电门B的速度为 根据匀变速直线运动规律 解得小车的加速度为 （3）实验时，当钩码的总质量m远小于小车（含挡光片）总质量M，可以用钩码的总重力代替小车受到的合外力，图线弯曲的原因是由于未满足钩码的总质量m远小于小车（含挡光片）总质量M。 7．（25-26高一上·江西吉安·开学考试）某实验小组利用气垫导轨、光电门等器材来完成“探究加速度与力的关系”实验，具体装置如图甲所示，实验时先测出遮光条的宽度d，由刻度尺读出滑块释放时遮光条最左端到光电门中心的距离l，滑块每次从气垫导轨上的同一位置释放，光电门连接的数字计时器记录下遮光条的遮光时间t，仅改变槽码质量来进行多组实验。 (1)实验中槽码质量____________（填“需要”或“不需要”）远小于滑块和遮光条的总质量。 (2)实验中滑块的加速度大小____________。（用字母、、表示） (3)若考虑遮光条的宽度对实验的影响，则实验中测得的加速度大小与真实值相比____________（填“偏大”、“偏小”、“相等”）。 (4)某次实验测得多组数据后，根据实验数据处理结果绘制出的图像如图丙所示，图线不过坐标原点的原因可能是_______________________。 【答案】(1)需要 (2) (3)偏大 (4)气垫导轨不水平且左低右高 【详解】（1）本实验中我们需要用槽码的重力替代绳的拉力，因此需要满足槽码质量远小于滑块和遮光条的总质量。 （2）滑块经过光电门的瞬时速度用平均速度近似为 滑块从静止开始做匀加速直线运动，由运动学公式 代入的表达式整理可得 （3）实验中我们将滑块的运动位移近似为，光电门测的速度是遮光条通过光电门的中间时刻的速度，此刻遮光条不是最左端与光电门中心重合，故滑块真实的运动位移是比近似使用的更大；而我们计算时代入了偏小的位移，由 可知，测得的加速度比真实值偏大。 （4）由图丙可知，当拉力时滑块已经存在加速度，说明没有施加拉力时滑块就会自行加速运动，是气垫导轨没有调节水平，左低右高，重力分力产生了额外的加速度导致的。 8．（2026·云南昆明·模拟预测）某实验小组用如图甲所示的实验装置探究滑块加速度与滑块所受合力之间的关系。滑块上有两个宽度均为d的遮光片，滑块与遮光片总质量为M，两遮光片中心间的距离为L。 (1)用游标卡尺测量一个遮光片的宽度d，结果如图乙所示，则遮光片的宽度d=________mm。 (2)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上，打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t和t′，发现t>t′，应将支脚B适当调________（填“高”或“低”）。 (3)气垫导轨调至水平后，将细线一端拴在滑块上，另一端跨过光滑轻质定滑轮后悬挂一沙桶，紧接着下列操作步骤错误的是（　　） A．调节气垫导轨左端的定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行 B．将滑块在光电门右侧释放，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间，根据运动学相关规律算出滑块加速度大小 C．沙桶和桶内细沙的总质量m应远大于滑块的质量M (4)某次实验中，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间分别为t1和t2，则滑块的加速度大小为a=________。（用题目中的物理量符号表示） (5)多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m，并记录遮光片1、2的挡光时间，计算相应的加速度a，根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力mg之间的关系图像如图丙所示，图像没有过原点的原因是（　　） A．气垫导轨左端垫高了 B．气垫导轨右端垫高了 C．沙桶和桶内细沙的总质量太大 D．沙桶和桶内细沙的总质量太小 (6)重新调整后，实验得到过原点的a-mg图像，结合实验目的可得出的实验结论是________。 【答案】(1)0.70 (2)低 (3)C (4) (5)B (6)当滑块质量一定时，滑块的加速度与滑块所受合力成正比 【详解】（1）游标卡尺读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以遮光片的宽度为 （2）遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t和t′，发现t>t′，说明滑块向左做加速运动，即气垫导轨左低右高，所以应将支脚B适当调低。 （3）A．实验中应调节气垫导轨左端的定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行，故A正确，不符合题意； B．悬挂一沙桶后，滑块将做匀加速直线运动，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间，根据运动学相关规律可以算出滑块加速度大小，故B正确，不符合题意； C．由于没有测力的工具，所以滑块所受合力即绳拉力需要用沙和沙桶的总重力代替，所以沙桶和桶内细沙的质量应远小于滑块的质量M，故C错误，符合题意。 故选C。 （4）根据速度位移关系可得 其中 联立可得 （5）由图可知，当沙和沙桶的重力为零时，滑块已经具有加速度，说明气垫导轨不水平，右端高了。 故选B。 （6）由于滑块所受合力用mg代替，若a-mg图像过原点，即当滑块质量一定时，滑块的加速度与滑块所受合力成正比。 9．（26-27高三上·河南郑州·阶段检测）实验小组用图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验。将长木板置于水平桌面上，滑块置于木板上，滑块左侧与纸带连接，右侧与细线连接，细线跨过木板右侧的定滑轮后与力传感器连接。实验时保持滑块质量不变，在沙桶中添加细沙来改变滑块受到的拉力，同时利用打点计时器打出的纸带求出不同拉力对应的滑块的加速度大小。已知当地重力加速度为g，据此回答下列问题： (1)本实验中采用的科学方法是________。 A．理想模型法 B．极限法 C．控制变量法 D．等效替代法 (2)关于本实验，下列操作正确的是________。 A．保证沙桶和沙的总质量远远小于滑块的质量 B．定滑轮左侧细线与长木板平行 C．先放开滑块再接通打点计时器的电源 (3)某次实验得到一条点迹清晰的纸带，在纸带上选取相邻的3个计时点A、B、C。已知打点计时器所用交流电源的周期为T，各点之间的距离如图乙所示，则打B点时滑块的速度大小为________，滑块的加速度大小为________。（用已知物理量字母表示） (4)往沙桶中加入细沙，记录力传感器示数F，并计算对应的滑块加速度大小a，作出图像如图丙所示，由于没有平衡滑块与长木板之间的摩擦力，图像不过原点。已知图像的斜率为k，横轴截距为b，滑块与长木板之间的动摩擦因数为________。（用已知物理量字母表示） 【答案】(1)C (2)B (3) (4) 【详解】（1）本实验探究加速度与受力、质量三个物理量的关系，采用控制变量法。 故选C。 （2）A．本实验有力传感器直接测量拉力，不需要满足沙桶和沙的总质量远小于滑块质量，A错误； B．定滑轮左侧细线与长木板平行，才能保证细线拉力沿木板方向，拉力的分力不会影响滑块受力的准确性，B正确； C．打点计时器的规范操作是先接通电源，待打点稳定后再释放滑块，否则纸带前端的点迹会缺失，无法充分利用纸带，C错误。 故选B。 （3）[1]匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，B是A、C的中间时刻点，A到C的总时间为，因此 [2]由位移差公式，， 整理得 （4）设滑块质量为，根据牛顿第二定律 整理得 结合图像：图线斜率，横轴截距对应时 代入，可得 最终推导出 10．（26-27高三上·河南·阶段检测）在探究“加速度与力、质量的关系”实验中，实验小组设计了甲、乙、丙三种实验方案，试回答下列问题： (1)关于本实验的要求，下列说法正确的是________。 A．只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量 B．丙方案不需要补偿阻力 C．实验时，应先释放小车，后接通电源 D．应适当调节滑轮高度，使细线与水平桌面平行 (2)实验中打出的一条纸带如图丁所示，打点计时器每隔0.02s打一个点，O、A、B、C、D、E、F为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，各计数点到O点的距离如图所示，则C点对应的速度大小为________m/s，小车运动的加速度a的大小为________m/s²，O、A两点之间的距离________cm。（结果均保留两位有效数字） (3)某同学利用图甲装置探究加速度和质量关系时，保持重物的质量m不变，补偿阻力后，以小车和重物整体为研究对象，以加速度的倒数为纵坐标，小车的质量M为横坐标，根据自己实验结果绘制的图像如图戊所示，重力加速度大小为g。若图戊中的图线斜率为k，则重物的质量________（用k、g表示）。 【答案】(1)A (2) 0.080 0.20 0.30 (3) 【详解】（1）A．乙和丙分别用弹簧测力计和力传感器测量拉力，不需要必须满足小车的质量远大于重物的质量，只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量，故A正确； B．甲、乙、丙方案都需要补偿阻力，故B错误； C．为了充分利用纸带，实验时，应先接通电源，后释放小车，故C错误； D．应适当调节滑轮高度，使细线与木板平行，不是与桌面平行，故D错误。 故选A。 （2）[1]每相邻两个计数点间还有四个点没有画出，则 根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于全程平均速度，C点对应的速度大小为 [2]由逐差法可知小车运动的加速度 [3]由，解得 （3）以小车和重物整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得 整理可得 可知图像的斜率 解得所用重物的总质量 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第15讲 实验4 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 考点一遍过 考点1 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1 考点2 创新实验 8 考点1 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1．（26-27高三上·江苏无锡·阶段检测）某实验小组用如图甲的装置“探究加速度与力、质量的关系”。所用交变电流的频率为。 (1)实验中可采用如图乙、丙所示的两种打点计时器，请回答下面的问题：图丙的“电火花”计时器，电源采用的是_______________（选填“交流”“交流220V”或“四节干电池”）。 (2)实验以小车为研究对象，为平衡打点计时器对小车的阻力及其他阻力，应把木板一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在__________（选填“挂”或“不挂”）槽码时能拖动纸带沿木板做__________直线运动。 (3)实验中打出的纸带如图丁所示，由该纸带可求得小车的加速度大小__________。（保留两位有效数字） (4)某同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出图像如图戊所示，图线不过原点的原因是_____________。 2．（2026·浙江·一模）在质量不变的条件下，探究加速度与力的关系实验时，图甲是教材中的实验方案，图乙是拓展方案，乙方案的实验操作步骤如下： （ⅰ）挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； （ⅱ）取下托盘和砝码，测出其总质量为，让小车沿木板下滑，测出加速度大小； （ⅲ）改变砝码的质量和木板的倾角，多次测量，通过作图可得出的关系。两组同学分别按甲、乙两方案做实验，经过严谨、细致的操作，得到的实验数据如图丙、丁所示，图中小点为打点计时器打出的点，A、B、C、…为选定的计数点，试回答下列问题： (1)需要满足条件的方案是_____（填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。 (2)打点计时器所接电源的频率为，则图丁中在打点时小车的速度大小________（结果保留两位有效数字）。 (3)乙方案得到的实验数据为图___________（填“丙”或“丁”）。 3．（26-27高三上·陕西榆林·阶段检测）某实验小组用如图甲所示装置探究加速度与合外力的关系，每个槽码的质量为，小车的质量为。打点计时器所接交流电频率为。 (1)按正确操作平衡摩擦力，发现打点计时器打出的点间隔越来越大，应将垫木适当向__________（填“左”或“右”）移一些，直到打点计时器打出的点间隔均匀。 (2)正确调节好装置后进行实验，某次打出的纸带如图乙所示，、、、、为连续选定的计数点，相邻两计数点间有四个计时点未画出，计数点间的距离已在图中标出，则小车的加速度大小为__________（保留2位有效数字）。如果实际交流电的频率比略小，则测得的加速度比实际值__________（填“大”或“小”）。 (3)改变槽码的个数重复实验，每次实验记录槽码的个数，求出每次实验的加速度，作图像，得到的图像如图丙所示，则图像出现了弯曲，原因是____________________；若用测得的数据作图像，则作出的图像是丁图中的__________。 4．（26-27高二上·河南新乡·阶段检测）某实验小组利用如图甲所示的实验装置探究小车加速度与所受合外力的关系。已知打点计时器所用交流电源频率是50 Hz，重力加速度g取。回答下列问题： (1)安装好装置，并将垫块放在某位置，轻绳末端不挂槽码，接通打点计时器电源，给小车一个初速度，打出纸带如图乙所示。已知纸带左端和小车相连，则接下来的操作应该是__________。（填序号） A．将垫块适当左移，再打出纸带并分析纸带 B．将垫块适当右移，再打出纸带并分析纸带 (2)调整好装置，规范操作，得到一条如图丙所示的纸带（每相邻两计数点之间还有4个点未标出）。则打计数点3时小车的瞬时速度大小为__________m/s，根据纸带求得小车的加速度为__________。（计算结果均保留2位有效数字） (3)若多次增大槽码的质量进行实验，得到多组小车所受拉力F和加速度a的值，作出图像如图丁所示。图像的末端明显偏离了直线，其主要原因是__________________________________。 5．（26-27高三上·安徽阜阳·阶段检测）某校物理兴趣小组的同学利用如图甲所示实验装置探究物体所受外力一定时加速度与质量的关系。 (1)平衡摩擦力后，以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的-M图像如图乙所示。由图可知，甲组所用槽码的质量____（选填“大于”“小于”或“等于”）乙组所用槽码的质量。造成图线不过原点的原因是______________。 (2)丙组同学以小车、砝码和槽码的总质量M+m为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，得到的图像应为下图中的　　　　。 A． B． C． D． (3)丁组同学在完成上述实验后，又设计如图丙所示实验装置来探究物体质量一定时加速度与其所受合力的关系。实验主要步骤如下∶ ①测出遮光条的宽度为d，按图丙所示安装好实验装置，测出两光电门间距为L，并调节滑轮的高度使滑轮与物块之间的细线与水平桌面平行； ②调节重物的质量，轻推物块后，使物块经过两光电门时遮光条的遮光时间相等，记下此时拉力传感器的示数F0； ③增加重物的质量，由静止释放物块，记录物块经过光电门A、B时遮光条的遮光时间t1和t2及拉力传感器的示数F，物块受到的合力为____，物块的加速度为____；（均用题中相关物理量的字母表示） ④重复步骤③，本步骤____（选填“需要”或“不需要”）保证物块每次都从同一位置由静止释放； ⑤依据测量的数据，判定物块的加速度与所受合力的关系。 考点2 创新实验 6．（26-27高三上·广东东莞·阶段检测）用如图装置测量小车加速度，探究加速度a与力F、质量M的关系。小车与遮光片总质量为，导轨上有光电门A、B，细线跨过轻滑轮，一端与小车相连，另一端挂有钩码，已经平衡小车的运动阻力。 (1)实验中利用光电门测速度，下列说法正确的是（     ） A．遮光片宽度越大，测出的瞬时速度越准确 B．改变小车质量后，需要重新平衡小车的运动阻力 C．平衡阻力时，需要挂上钩码，轻推小车 D．适当增加两光电门间距x，可减小实验误差 (2)实验中测出遮光片宽度为，小车经过光电门A挡光时间，经过光电门B挡光时间，A、B间距x。则小车加速度表达式为____________。 (3)多次改变钩码个数（总质量为m），作出a与F图像如图所示，导致图线弯曲最可能的原因是____________________________________________。 7．（25-26高一上·江西吉安·开学考试）某实验小组利用气垫导轨、光电门等器材来完成“探究加速度与力的关系”实验，具体装置如图甲所示，实验时先测出遮光条的宽度d，由刻度尺读出滑块释放时遮光条最左端到光电门中心的距离l，滑块每次从气垫导轨上的同一位置释放，光电门连接的数字计时器记录下遮光条的遮光时间t，仅改变槽码质量来进行多组实验。 (1)实验中槽码质量____________（填“需要”或“不需要”）远小于滑块和遮光条的总质量。 (2)实验中滑块的加速度大小____________。（用字母、、表示） (3)若考虑遮光条的宽度对实验的影响，则实验中测得的加速度大小与真实值相比____________（填“偏大”、“偏小”、“相等”）。 (4)某次实验测得多组数据后，根据实验数据处理结果绘制出的图像如图丙所示，图线不过坐标原点的原因可能是_______________________。 8．（2026·云南昆明·模拟预测）某实验小组用如图甲所示的实验装置探究滑块加速度与滑块所受合力之间的关系。滑块上有两个宽度均为d的遮光片，滑块与遮光片总质量为M，两遮光片中心间的距离为L。 (1)用游标卡尺测量一个遮光片的宽度d，结果如图乙所示，则遮光片的宽度d=________mm。 (2)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上，打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为t和t′，发现t>t′，应将支脚B适当调________（填“高”或“低”）。 (3)气垫导轨调至水平后，将细线一端拴在滑块上，另一端跨过光滑轻质定滑轮后悬挂一沙桶，紧接着下列操作步骤错误的是（　　） A．调节气垫导轨左端的定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行 B．将滑块在光电门右侧释放，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间，根据运动学相关规律算出滑块加速度大小 C．沙桶和桶内细沙的总质量m应远大于滑块的质量M (4)某次实验中，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间分别为t1和t2，则滑块的加速度大小为a=________。（用题目中的物理量符号表示） (5)多次改变沙桶和桶内细沙的总质量m，并记录遮光片1、2的挡光时间，计算相应的加速度a，根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力mg之间的关系图像如图丙所示，图像没有过原点的原因是（　　） A．气垫导轨左端垫高了 B．气垫导轨右端垫高了 C．沙桶和桶内细沙的总质量太大 D．沙桶和桶内细沙的总质量太小 (6)重新调整后，实验得到过原点的a-mg图像，结合实验目的可得出的实验结论是________。 9．（26-27高三上·河南郑州·阶段检测）实验小组用图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”的实验。将长木板置于水平桌面上，滑块置于木板上，滑块左侧与纸带连接，右侧与细线连接，细线跨过木板右侧的定滑轮后与力传感器连接。实验时保持滑块质量不变，在沙桶中添加细沙来改变滑块受到的拉力，同时利用打点计时器打出的纸带求出不同拉力对应的滑块的加速度大小。已知当地重力加速度为g，据此回答下列问题： (1)本实验中采用的科学方法是________。 A．理想模型法 B．极限法 C．控制变量法 D．等效替代法 (2)关于本实验，下列操作正确的是________。 A．保证沙桶和沙的总质量远远小于滑块的质量 B．定滑轮左侧细线与长木板平行 C．先放开滑块再接通打点计时器的电源 (3)某次实验得到一条点迹清晰的纸带，在纸带上选取相邻的3个计时点A、B、C。已知打点计时器所用交流电源的周期为T，各点之间的距离如图乙所示，则打B点时滑块的速度大小为________，滑块的加速度大小为________。（用已知物理量字母表示） (4)往沙桶中加入细沙，记录力传感器示数F，并计算对应的滑块加速度大小a，作出图像如图丙所示，由于没有平衡滑块与长木板之间的摩擦力，图像不过原点。已知图像的斜率为k，横轴截距为b，滑块与长木板之间的动摩擦因数为________。（用已知物理量字母表示） 10．（26-27高三上·河南·阶段检测）在探究“加速度与力、质量的关系”实验中，实验小组设计了甲、乙、丙三种实验方案，试回答下列问题： (1)关于本实验的要求，下列说法正确的是________。 A．只有甲方案必须满足小车的质量远大于重物的质量 B．丙方案不需要补偿阻力 C．实验时，应先释放小车，后接通电源 D．应适当调节滑轮高度，使细线与水平桌面平行 (2)实验中打出的一条纸带如图丁所示，打点计时器每隔0.02s打一个点，O、A、B、C、D、E、F为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，各计数点到O点的距离如图所示，则C点对应的速度大小为________m/s，小车运动的加速度a的大小为________m/s²，O、A两点之间的距离________cm。（结果均保留两位有效数字） (3)某同学利用图甲装置探究加速度和质量关系时，保持重物的质量m不变，补偿阻力后，以小车和重物整体为研究对象，以加速度的倒数为纵坐标，小车的质量M为横坐标，根据自己实验结果绘制的图像如图戊所示，重力加速度大小为g。若图戊中的图线斜率为k，则重物的质量________（用k、g表示）。 第 1 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $