专题13 探究加速度与力、质量的关系（测）-2022年高考物理一轮复习讲练测（解析版）

1、PAGE21【满分：110分时间：90分钟】实验题（共10小题，每题11分）1某同学在实验室用如图所示的装置来研究牛顿第二定律的问题。为了尽可能减少摩擦力的影响，需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动穿过计时器的纸带时，能在纸带上_。在_条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力。在此实验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图是在m=100g，M=1g情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图所示，其中hA=,hB=,hC=则小车的加速度为a=_m/s2。（保留2位有效数字）在”验证牛

2、顿运动定律”的实验中,在研究加速度a与小车的质量M的关系时,由于没有注意始终满足问的条件,结果得到的图象应是下图中的【答案】（1）打出间距均匀的点；（2）沙桶质量远小于小车总质量；（3）；（4）D【名师点睛】此题是研究牛顿第二定律的实验；只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目，而实验步骤，实验数据的处理都与实验原理有关，故要加强对实验原理的学习和掌握，能根据打出的纸带求出物体的加速度、物体的瞬时速度。2如图所示，小车、打点计时器等器材置于高度可调节的长木板上。钩码砝码打点计时器细线（1）在验证牛顿第二定律的实验中，除打点计时器（附纸带、复写纸）、小车（其上可放置砝码）、细线、钩码（质量

3、已知）、附滑轮的长木板、导线外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有_。（填写序号）电压合适的50H交流电源电压可调的直流电源刻度尺钩码砝码打点计时器细线实验时通过改变_，可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过_，可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系。（2）在验证牛顿第二定律的实验中，若平衡摩擦力时，长木板的一端调节过高，使得倾角偏大，则所得到的aF关系图象为_。（a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）aaOFaOFaOFaOF（A）（B）（C）（D）（3）实验中得到一条纸带，在纸带上便于测量的地方选取第1个计数点，其下标明A，第6个计数点下标明B，第11个计数点下标明C，第1

4、6个计数点下标明D，第21个计数点下标明E。若测得AC长为，CD长，DE长为，则小车运动的加速度大小为_ms2，打C点时小车的瞬时速度大小为_ms。（保留三位有效数字）ABCDE【答案】（1）；钩码个数；添加砝码（2）C（3）ABCDE3某实验小组采用如图9所示的实验装置探究小车加速度与力、质量的关系。图91下列关于该实验的说法中正确的是_。图9A平衡摩擦力时，应将盘和盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上B每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力C实验时，应先放开小车，再接通打点计时器D在每次实验时，应使砝码和砝码盘的总质量远大于小车的质量2该实验小组采用正确的实验步骤后，利用打点频率为50

5、H的打点计时器，得到的其中一条纸带如图10所示：图中每两个计数点间还有四个点未画出图10则在该次实验中，小车运动的加速度大小为_m/s2结果保留三位有效数字。图10【答案】1B4分；24分【解析】1砝码和砝码盘的重力等于小车受到的拉力，因此在平衡小车受到的摩擦力时，不能将盘和盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上，选项A错误；平衡摩擦力是利用小车本身重力的下滑分量来进行的，即mgsinmgcos，由此式可以看出不需要重新平衡摩擦力，选项B正确；实验时，应先接通打点计时器，【名师点睛】探究加速与力的关系实验时，要平衡摩擦力、应根据纸带求出小车的加速度，掌握实验的实验注意事项是正确解题的关键4某同学

6、设计了一个探究加速度与物体所受合力及质量间关系的实验，图a为实验装置图，A为小车，B为打点计时器，C为装有沙的沙桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板。实验中认为细绳对小车的拉力F等于沙和沙桶的总重力，小车运动的加速度a可由打点计时器在纸带上打出的点求得（1）图b为某次实验得到的纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为，由图中数据求出小车加速度值为_（计算结果保留两位有效数字）。（2）保持沙和沙桶的质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的数据如表中所示，根据表中数据，为直观反映F不变时，a与m的关系，请在图c中选中恰当的物理量和标度建立坐标系，并作出图线。（3）从图线中得到F不变

7、时小车加速度a与质量m间的定量关系是_。（4）保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，该同学根据实验数据作出了加速度与合力F图线如图d，该图线不通过原点，明显超出偶然误差范围，其主要原因是_。【答案】（1）（2）如图所示（3）（4）没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足（4）图线不通过坐标原点，F不为零时，加速度仍为零，知实验前没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足【名师点睛】明确实验原理是解决有关实验问题的关键在验证牛顿第二定律实验中，注意以下几点：（1）平衡摩擦力，这样绳子拉力才为合力；（2）满足砝码（连同砝码盘）质量远小于小车的质量，这样绳子拉力才近似等于砝码（连同砝码盘）的重力；（3）用“二分法”求出小车

8、的加速度。5图a所示的实验装置验证牛顿第二定律：（1）某同学通过实验得到如图b所示的a-F图像，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角_（填“偏大”或“偏小”）（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力_砝码和盘的总重力（填“大于”、“小于”或“等于”），为了便于探究、减小误差。应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足_的条件（3）某同学得到如图c所示的纸带。已知打点计时器电源频率为50H。A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点。由此可算出小车的加速度a=_（保留两位有效数字）【答案】（1）偏大；（2）小于，Mm（3）s2（3）相邻点间的时间间

9、隔为，根据刻度尺的示数可知，解得【名师点睛】教科书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由比如为什么要平衡摩擦力，为什么要先接通电源后释放纸带等。6如图所示为“用DIS位移传感器、数据采集器、计算机研究加速度和力的关系”的实验装置1在该实验中必须采用控制变量法，应保持_不变，用钩码所受的重力作为_，用DIS测小车的加速度2改变所挂钩码的数量，多次重复测量在某次实验中根据测得的多组数据可画出aF关系图线如图所示分析此图线的OA段可得出的实验结论是_此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_A小车与轨

10、道之间存在摩擦B导轨保持了水平状态C所挂钩码的总质量太大D所用小车的质量太大【答案】1小车的总质量或小车的质量；小车所受外力或外力、合外力；2在质量不变的条件下，加速度与合外力成正比；C。【名师点晴】在研究牛顿第二定律的实验中，需要用到控制变量的方法，即研究加速度与力的关系时要控制质量不变，同理研究加速度与质量的关系时，需要控制力不变；力的大小是通过重物的重力来体现的，而绳子对小车的拉力却不等于重物的重力，因为物体做的是加速运动，拉力F=，即当Mm时，拉力F才等于mg。7为了探究受到空气阻力时，物体运动速度随时间的变化规律，某同学采用了“加速度与物体质量、物体受力关系”的实验装置（如图所示）。

11、实验室，平衡小车与木板之间的摩擦力后，在小车上安装一薄板，以增大空气对小车运动的阻力。（1）往砝码盘中加入一小砝码，在释放小车（选填“前”或“后”）接通打点计时器的电，在纸带上打出一系列的点。（2）从纸带上选取若干计数点进行测量，得出各计数点的时间t与速度v的数据如上表：请根据实验数据作出小车的v-t图像。时间t/s0速度vm/svvm/st/s0（3）通过分析，你能得出的结论是：_。【答案】（1）前（2）如图所示；（3）在v-t图象中，速度越大时，加速度越小，小车受到的合力越小，则小车受空气阻力越大【名师点睛】本题以探究运动物体所受空气阻力与速度的关系实验为背景，考查对基本实验（探究加速度与

12、力的关系）变通与创新能力，所以我们要对书本上的实验问题掌握到位8如图甲所示为阿特武德机的示意图，它是早期测量重力加速度的器械，由英国数学家和物理学家阿特武德于1784年制成他将质量同为M（已知量）的重物用绳连接后，放在光滑的轻质滑轮上，处于静止状态再在一个重物上附加一质量为m的小重物，这时，由于小重物的重力而使系统做初速度为零的缓慢加速运动并测出加速度，完成一次实验后，换用不同质量的小重物，重复实验，测出不同m时系统的加速度（1）若选定如图甲左侧物块从静止开始下落的过程进行测量，则为了图乙需要直接测量的物理量有_A小重物的质量mC绳子的长度D重物下落的距离及下落这段距离所用的时间（2）经过多次

13、重复实验，得到多组a、m数据，作出图象，如图乙所示，已知该图象斜率为，纵轴截距为b，则可求出当地的重力加速度g=_，并可求出重物质量M=_【答案】1AC21/b；【解析】（1）根据牛顿第二定律可知mg=m2Ma，又根据，可解得：，则需要直接测量的物理量有小重物的质量m和重物下落的距离h及下落这段距离所用的时间t；（2）根据mg=m2Ma解得：，故，解得；【名师点睛】此题是牛顿第二定律的应用问题；解决本题的关键是通过牛顿第二定律和运动学公式得出重力加速度的表达式，以及推导出关系式，结合图线的斜率和截距进行求解；此题意在考查学生处理物理实验的能力9如图所示为山丹一中两位同学探究“物体的加速度与其质

14、量、所受合外力的关系”的实验装置图1实验中，两位同学安装好实验装置后，首先平衡摩擦力，他们将长木板的一端适当垫高些后，在不挂砝码盘的情况下，使小车靠近打点计时器后，先接通电源，后用手轻拨小车，小车便拖动纸带在木板上自由运动。若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏（从打出的点的先后顺序看），则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加_（选填“高”或“低”）些；重复以上操作步骤，直到打点计时器在纸带上打出一系列_的计时点，便说明平衡摩擦力合适。（2）平衡摩擦力后，在_的条件下，两位同学可以认为砝码盘连同砝码的总重力近似等于小车的所受的合外力。3接下来，这两位同学先保持小车的质量不

15、变的条件下，研究小车的加速度与受到的合外力的关系；下图为某次操作中打出的一条纸带，他们在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的是频率f50H的交变电流根据以上数据，可以算出小车的加速度a_m/s2。结果保留三位有效数字4然后，两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下，研究小车的加速度a与其质量M的关系。他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a图线后，发现：当较大时，图线发生弯曲。于是，两位同学又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象，那么，两位同学的修正方案可能是A改画

16、a与Mm的关系图线B改画a与的关系图线C改画a与的关系图线D改画a与的关系图线（5）探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”实验完成后，两位同学又打算测出小车与长木板间的动摩擦因数。于是两位同学先取掉了长木板右端垫的小木块，使得长木板平放在了实验桌上，并把长木板固定在实验桌上，具体的实验装置如图所示；在砝码盘中放入适当的砝码后，将小车靠近打点计时器，接通电源后释放小车，打点计时器便在纸带上打出了一系列的点，并在保证小车的质量M、砝码（连同砝码盘）的质量m不变的情况下，多次进行实验打出了多条纸带，分别利用打出的多条纸带计算出了小车运动的加速度，并求出平均加速度，则小车与长木板间的动摩擦因数

17、=_。（用m、M、g表示）【答案】（1）低点间隔相等（2）砝码盘（连同砝码）的总质量远小于小车的质量（3）（4）C（5）（4）乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，故小车的质量应为Mm，作图时应作出图象，C正确【名师点睛】明确实验原理是解决有关实验问题的关键在验证牛顿第二定律实验中，注意以下几点：（1）平衡摩擦力，这样绳子拉力才为合力；（2）满足砝码（连同砝码盘）质量远小于小车的质量，这样绳子拉力才近似等于砝码（连同砝码盘）的重力；（3）用“二分法”求出小车的加速度。10如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对

18、应关系图。钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g。下列说法正确的是_。A每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力B实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C本实验m2应远小于m1D在用图象探究加速度与质量关系时，应作图象由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得，作出图像，他可能作出图2中_选填“甲”、“乙”、“丙”图线。此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是_。A小车与轨道之间存在摩擦B导轨保持了水平状态C钩码的质量太大D所用下车和砝码的质量太大3实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图像，如图3。设图中直线的斜率为，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数=_，钩码的质量=_。打出的纸带如图所示相邻计数点间的时间是，其中，由此可以算出小车运动的加速度是_m/s2（结果保留