专项04探究加速度与力质量的关系(原卷版)

2021届高考物理实验专项突破“探究加速度与力、质量的关系（2021•甘肃兰州市•高三一模）2013年6月20日宇航员王亚平在“天宫一号”上做了一个测质量的实验，原理是测出物体受到恒力作用后的加速度，利用牛顿第二定律得到物体的质量。某物理学习小组根据上述实验原理设计「如图甲所示实验装置来测物体的质量。将待测质量的物体放在小车上，释放磋码和祛码盘，小车在拉力（大小由力传感器测出）作用下沿长木板运动，得到的一条纸带如图乙所示（打点频率为50Hz,每相邻两个计数点间还有四个点没有画出），通过处理纸带可以得到加速度。改变砍码盘中破码的个数，多次重复实验，得到小车的加速度与所受拉力。-尸的图像，如图丙所示。（1）实验装置中垫块将木板右端垫起的目的是o（2）乙图中小车运动的加速度为m/s?（保留三位有效数字）：（3）因图中①表示没有放入待测物体时的情况，②表示放入待测物时的情况，则待测物体的质量加=（用图像中所给物理量的符号表示）；（2021•山西高三其他模拟）利用图中的装置验证“小车质量一定时加速度与力的关系”。在平衡摩擦力后，通过力传感器测量细线中的弹力，用打点计时器记录小车的运动。当传感器的示数为O.275N时，打下的纸带如图乙所示。A、B、。是三个连续的计数点，相邻两点间还有四个点未画出，它们与。的距离如图所示。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,完成下列填空：（计算结果保留3位有效数字）（1）打下8点时，小车速度的大小为m/s；（2）小车加速度的大小为m/s2;（3）可以推断，小车的质量最接近下列选项中的（填选项前的字母）。A.110gB.220gC.330gD.440g（2021•浙江高三其他模拟）实验小组用如图甲所示装置研究加速度与力的关系，图中带滑轮的长木板水平放置于桌面，拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小。（I）打点计时器是力学实验常用的仪器，实验室有两种打点计时器，如图乙所示，某实验小组决定使用电火花计时器，则应选用图乙中的（选填"A"或"夕（2）实验时，不必要的操作是oA.实验时先接通电源，再释放小车B.打出一条纸带，同时记录传感器的示数C.实验前，应垫高木板的右端，补偿小车所受的摩擦力D.实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量（3）甲、乙两位同学通过实验得到了如图丙所示的。-歹图像，关于图像不过原点的解释正确的有A.甲同学可能没有补偿摩擦力或补偿不够B.乙同学可能没有补偿摩擦力或补偿不够C.甲同学可能将木板右端垫得太高D.乙同学可能将木板右端垫得太高（4）从图丙可以计算得出，甲同学所用小车的质量〃而是乙同学所用小车的质量〃粒的倍（保留2位有效数字）。（2021•江西鹰潭市•高三一模）某同学利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度，如图（a）所示，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、数字计时器、光电门等。导轨下方两支点间的距离为实验步骤如下：（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当光电门A记录的遮光时间（填“大于""小于''或"等于“）光电门B记录的遮光时间时，认为气垫导轨水平：（2）用游标卡尺测量遮光片宽度4如图（b）所示，d=cm；（3）在导轨左支点下加一高度为人的垫块，让滑块从导轨顶端滑下，记录遮光片经过4、8两处光电门的光时间△八、及遮光片从A运动到4所用的时间/⑵可求出重力加速度g二（用题中给出的物理量符号表示）。（2021•黑龙江哈尔滨市・哈尔滨三中高三一模）利用如图（1）装置探究加速度与力的关系。（1）实验时，测出两个光电门间距L，遮光条的宽度乩在跌码盘中放上祛码，让滑块从光电门1的右侧由静止释放，用数字亳秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为和A3计算出滑块的加速度⑺=（用d、L、△△和加2表示）（2）一个同学利用图（1）的装置实验时，保持滑块的质量不变，把祛码盘和祛码的总重力作为滑块的拉力F,改变破码盘中砍码的质量，多次重复步骤（1）,分别计算出加速度q/、42、。3、…，并记录对应的人、尸2、尸3、…。在〃尸坐标系描点得到的图线如图（2）所示，该同学认为图线不过坐标原点，是气垫导轨不水平。若两个支架间距是S,重力加速度为g,则两个支架的高度差（用S、g和他表示）（3）在实验过程中，下列做法正确的是—（填字母代号）。A.调节滑轮的高度，使牵引滑块的细绳与气垫导轨保持平行B.该装置可以不平衡摩擦力也不需要将气垫导轨调节水平C.若要调节气垫导轨水平，则需接通气源，调节支撑气垫导轨的两个支架P和Q的高度，使滑块遮光板通过两光电门的时间△人和42相等；D.祛码与祛码盘的总质量不必远小于滑块的质量（2021・湖南永州市•高三二模）在用如图所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验证小车加速度a与合力F的关系。(1)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是:A.调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B.在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将破码和政•码盘通过细线挂在小车上(2)某同学得到了如图所示的一条纸带，已知打点计时器的工作频率为50Hz,由此得到小车加速度的大小m/s2(结果保留三位有效数字)；(3)在本实验中认为细线的拉力?等于跌码和跌码盘的总重力〃?g,由此造成系统误差。设拉力的真实值为小车的质重为M,为了使——^<5%,应当满足的条件是?■<。(2021•安徽合肥市•高三一模)某实验兴趣小组在做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，使用如图所示的实验装置。实验主要步骤如下：(1)把木板的一侧垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板匀速运动；(2)用细线将槽码和小车连接起来，装好纸带，调整好装置；保持小车质量不变，通过改变槽码的个数可以成倍地改变小车所受的拉力，与此相对应，处理纸带上打出的点来测量加速度；(4)保持小车受到的拉力不变，通过增减小车中的重物改变小车的质量，与此相对应处理纸带上打出的点来测量加速度。操作过程中，实验小组把整个实验的数据都记录在卜表中。数据是按加速度的大小排列的，其中有两个加速度数据模糊不清(表中的空格)。F/N机/kg0.290.860.340.140.360.390.290.610.480.190.360.530.240.360.290.410.710.290.360.810.290.310.340.360.94请回答下列问题：（1）如果模糊的加速度数据是正确的，其数值分别是和:（2）实验小组根据上表数据在尸和。-4•图中已分别描绘出四个点，请描绘出余下的点并画出完整的m图像；（）（3）综上，实验小组可以得出的结论是o（2021•陕西宝鸡市•高三一模）某研究性学习小组的同学在实验室设计了一套如图甲所示的装置来探究“加速度与力、质量的关系”，图甲中A为小车（车上有槽，可放入跌码），8为打点计时器，。为力传感器（可直接读出绳上的拉力大小），户为小桶（可装人砂子），M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板，不计细绳与滑轮间的摩擦。由静止称放小车A,通过分析纸带求出小车的加速度。（1）在平衡小车受到的摩擦力时，小车要连接纸带，（填“要”或“不”）连接小车前端的细绳和小桶P，接通打点计时器电源，轻推小车，若纸带上打出的点相邻点间的距离逐渐增大，则应移动左侧垫片使木板的倾角略微（填“增大''或“减小”）o（2）该小组同学在探究拉力一定的情况下，加速度与质量的关系时发现，在不改变小桶内砂子的质量而只在小车上的槽内增加祛码时，力传感器的示数（填"会”或“不”）发生变化。（3）已知交流电源的频率为50Hz,某次实验得到的纸带如图乙所示，每相邻两点间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度环一m/s2（结果保留两位有效数字）。（4）某同学在该次实验中，测得小车的加速度〃和拉力厂的数据如下表所示:123456F/N0.100.200.300.400.500.60a!(m/s)0.210.390.600.751.011.20根据表中的数据在坐标图中描出第4组数据，并做出公尸图像o由图像的斜率求出小车的总质量为:kg（结果保留两位有效数字）。（2021•新禧乌鲁木齐市•高三一模）某实验小组设计了“验证牛顿第二定律”的实验。所用器材有：斜面、刻度尺、物块动摩擦因数〃（已知）不同的长木板、小木盒（可视为质点）、天平、细砂。实验装置如图所示(固定的斜面末端有一小段圆弧与固定水平长木板平滑连接)。验证物体质量一定时，物体的加速度与合外力成正比。保证装有砂子的小木盒总质量不变，每次均将小木盒从斜面最高处由静止释放，用刻度尺测出小木盒在不同长木板上滑行的距离Xo⑴根据测出的实验数据，做出(填X，，或，，“，，)和〃的图像是一条过原点的直线，即X可验证物体的质量一定时，物体的加速度与合外力成正比；。.验证物体所受合外力一定时，物体的加速度与质量成反比。(2)调整小木盒中砂子的质量，保证每次小木盒和砂子的总质量机与所选长木板的动摩擦摩擦因数"的乘积(填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)，并记录小木盒和砂子的总质量机，每次均将小木盒从斜面最高处由静止释放，用刻度尺测出小盒在不同长木板上滑行的距离(3)根据测出的实验数据，得出x与机成(填“正比”或“反比”)，即可验证物体所受合外力一定时，物体的加速度与质量成反比。(2021•江苏高三专题练习)用如图1所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数〃。把左端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，载有祛码的木块右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，木块在槽码的牵引下运动通过纸带测量木块的加速度，并测出木块与砍码的总质量M,槽码的总质量加，计算木块与木板之间的摩擦力人改变M和〃，进行多次实验。(1)下列实验操作步骤，正确顺序是;①释放木块②接通打点计时器电源③将木板固定在水平桌面上④调节滑轮高度使细线与木板平行⑤将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上(2)实验打出的一段纸带如图2所示打点计时器的工作频率为50Hz,图中纸带按实际尺寸画出，则木块的加速度为m/s2；(3)甲同学测得的数据见下表。M/kg0.7000.6000.5(X)0.4000.3(X)・阿2.482.181.801.501.16请根据表中的数据，在方格纸上作出图像；(4)已知重力加速度g=9.80m/s2,可求得该木块与木板的动摩擦因数〃=；(5)乙同学用(3)问表中的数据逐一计算出每次测量的〃值，取其平均值作为测量结果。他发现该值比甲同学在(4)问中得出的〃值大。你认为哪位同学的结果更准确，请简要说明理由。.(2021•武汉市洪山高级中学高三其他模拟)某兴趣小组的同学做“探究加速度与力、质量的关系”实验时采用了两种方案，图1(甲)是教材中的实验方案；图I(乙)是拓展方案，其实验操作步骤如下：(i)挂上托盘和祛码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速卜.滑；(ii)取下托盘和跌码，测出其总质最为机，让小车沿木板下滑，测出加速度。：(iii)改变祛码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到。-尸的关系。(1)在作。-尸图象时，把，咫作为产值的实验方案是(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”);(2)需要满足条件的实验方案是(选填“甲”、“乙”或“甲和乙(3)实验获得如图2所示的纸带，已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz。纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个点未画出。则小车下滑过程中，打出计数点C时的速度大小为m/s：下滑的加速度大小为m/s2-(结果均保留两位有效数字).(2021・