2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析 实验四　探究加速度与力、质量的关系.docxVIP

2025版高考物理一轮复习练习题含答案解析

实验四探究加速度与力、质量的关系

实验装置图

操作要领

注意事项

1.在用阻力补偿法测合力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，让小车拉着穿过打点计时器的纸带匀速运动。

2.改变小车质量m或槽码质量m′时，无需重新补偿阻力。

3.实验条件：m?m′。

4.一先一后一按：改变拉力或小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车，且应在小车到达滑轮前按住小车。

1.质量的测量：用天平测量槽码的质量m′和小车的质量m。

2.安装：按照如图所示装置把实验器材安装好，只是不把悬挂槽码的细绳系在小车上(即不给小车施加牵引力)。

3.用阻力补偿法测合力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块，使小车能匀速下滑。

4.操作：(1)悬挂槽码的细绳绕过定滑轮系于小车上，先接通电源，后放开小车，断开电源，取下纸带，编号码。

(2)保持小车的质量m不变，改变槽码的质量m′，重复步骤(1)。

(3)在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a。

(4)描点作图，作a－F的图像。

(5)保持槽码的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤(1)和(3)，作a－eq\f(1,m)图像。

考点一教材原型实验

例1(2023·江苏七市调研)用如图1所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有滑轮的长木板放在实验桌上，小车的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，通过垫块调节木板左端高度补偿摩擦阻力。

图1

(1)下列实验操作中正确的有________。

A.先释放小车后接通电源

B.调整定滑轮使细线与长木板平行

C.补偿摩擦力时必须移去纸带

D.补偿摩擦力时必须移去槽码

(2)某次实验打出的一条纸带如图2所示，测得计数点1、2、3、4与0计数点间的距离分别为x1＝3.60cm、x2＝9.61cm、x3＝18.01cm、x4＝28.81cm。已知打点计时器打点周期为0.02s，相邻计数点间有四个打点未画出，则小车的加速度a＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。

图2

(3)实验中保持槽码的质量不变改变小车和车内沙子的总质量m总，进行实验打出纸带，算出相应的加速度a，数据如下表所示，请在图3甲中根据描出的点作出a－eq\f(1,m总)图像；由图像可得出的结论是________________________________________

_____________________________________________________________________。

槽码总质量为20g

a(m·s－2)

2.40

1.99

1.43

1.25

1.11

0.77

0.62

0.48

0.24

m总/kg

0.06

0.08

0.12

0.14

0.16

0.24

0.30

0.40

0.80

eq\f(1,m总)/(kg－1)

16.67

12.50

8.33

7.14

6.25

4.17

3.33

2.50

1.25

图3

(4)某小组在实验中作出eq\f(1,a)－m总图像如图乙所示，图像斜率的物理意义是____________________；若图像纵截距为b，斜率为k，则槽码的总质量m＝________(用字母b、k表示)。

答案(1)BD(2)2.40(2.39～2.41均算对)(3)见解析图合力一定时，当槽码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量m总时，小车和车内沙子的加速度a与质量m总成反比

(4)槽码的总重力的倒数eq\f(b,k)

解析(1)应先通电再释放小车，A错误；调整定滑轮使细线与长木板平行，以保证小车在运动过程中合力不变，B正确；补偿摩擦力时必须连接纸带，C错误；补偿摩擦力时必须移去槽码，用小车重力分力来补偿摩擦力，D正确。

(2)小车的加速度a＝eq\f(x4－2x2,0.22)＝2.40m/s2。

(3)如图所示。

合力一定时，当槽码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量m总时，小车和车内沙子的加速度a与质量m总成反比。

(4)根据牛顿第二定律可知，图像斜率的物理意义是槽码的总重力的倒数。

当m总＝0时，有mg＝eq\f(m,b)

根据斜率的含义有k＝eq\f(1,mg)

联立解得m＝eq\f(b,k)。

跟踪训练

某实验小组用如图4所示的装置“探究加速度与力和质量的关系”，带滑轮的长木板和弹簧测力计均水平固定。

图4

(1)下列实验操作正确的是________。

A.调整滑轮和弹簧测力计的高度，使细线与长木板平行

B.穿过限位孔右侧的纸带可以随意扭转和下垂放置

C.将小车靠近打点计时器，先释放小车，后接通电源

D.实验中必须控制沙和沙桶的总质量远小于小车的质