2024年高考物理一轮复习专题3.3实验四探究加速度与力质量的关系精练含解析.docVIP

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专题3.3试验四探究加速度与力、质量的关系

1．（山东省临沂市2025届模拟）如图所示为探究牛顿其次定律的试验装置．该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可以测出滑块通过光电门的时间，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块(含遮光片）和沙桶（含沙子）的质量分别为M和m．

(1)在探究牛顿其次定律的试验中，运用气垫导轨的主要目的是____________

A．减小噪声B．减小滑块速度C．减小摩擦力D．增加摩擦力

(2)假如滑块上的遮光板宽度为d，通过1、2两个光电门时的挡光时问分别为t1和t2，测量出两个光电门之间的距离s，那么滑块运动的加速度a的计算式是a=__________．

【答案】C

【解析】

(1)在探究牛顿其次定律的传统试验装置中，我们须要抬高木板的一端，使得小车重力沿斜面得分力等于小车受到的摩擦力，即平衡小车受到的摩擦力。运用气垫导轨后，可以大大减小滑块与导轨之间的摩擦力。所以运用气垫导轨的主要目的是减小摩擦力，故C正确；

(2)因为较短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，滑块经过光电门1时的速度表达式

同理得：

依据运动学的公式：

解得：。

2．（重庆市2025届调研测试）在“探究加速度与力的关系”试验中，某小组设计了如图所示的试验装置。图中上下两层前端固定有光滑滑轮，两相同小车前端各系一条细线，细线跨过定滑轮并挂上一个砝码盘，盘中可放砝码，小车Ⅱ所挂砝码和砝码盘的总质量是小车Ⅰ所挂砝码和砝码盘总质量的两倍。将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力，两小车尾部各系一条细线连到限制装置上，试验时通过限制装置使两小车同时起先运动，按下装置两小车同时马上停止。某次试验时小车Ⅰ的位移为s1，小车Ⅱ的位移为s2。

(1)为了减小试验误差,下列说法正确的是（________）

A.试验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时须要挂上砝码盘和砝码

B.试验之前将轨道倾斜来平衡摩擦力，平衡摩擦力时不须要挂上砝码盘和砝码

C.砝码盘和砝码的总质量应远大于小车的质量

D.砝码盘和砝码的总质量应远小于小车的质量

(2)若试验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，则可得试验结论是：在质量肯定的状况下，物体的加速度与所受到的合外力成______(填“正比”或“反比”)

(3)由于试验中将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力的大小，因此s1和s2的大小关系是（________）

A．2s1s2B．2s1=s2C．2s1s2

【答案】BD正比B

【解析】

(1)AB：试验前须要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，砝码盘不须要挂上，但小车必需挂上纸带，将轨道倾斜来平衡摩擦力．故A项错误，B项正确．

CD：若要将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合力，绳中拉力约等于砝码和砝码盘的总重力，需满意砝码和砝码盘的总质量远小于小车质量．故C项错误，D项正确．

(2)两小车同时起先运动，并同时停止，两车运动的位移，则有：位移与加速度成正比；试验测得小车Ⅱ位移近似是小车Ⅰ位移的两倍，小车Ⅱ加速度近似是小车Ⅰ加速度的两倍，则可得试验结论是：在质量肯定的状况下，物体的加速度与所受到的合外力成正比．

(3)由于试验中将砝码和砝码盘的总重力作为小车所受合外力的大小，依据运动的位移公式，结合牛顿其次定律，因此s1和s2的大小关系是：2s1=s2．故AC项错误，B项正确．

3．（河北邯郸一中2025届期中）某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系．利用力传感器测量细线上的拉力．依据如下步骤操作：

①安装好打点计时器和纸带，调整导轨的倾斜程度，平衡小车摩擦力；

②细线通过导轨一端光滑的定滑轮和动滑轮，与力传感器相连，动滑轮上挂上肯定质量的钩码，将小车拉到靠近打点计时器的一端；

③打开力传感器并接通打点计时器的电源(频率为50Hz的沟通电源)；

④释放小车，使小车在轨道上做匀加速直线运动；

⑤关闭传感器，记录下力传感器的示数F.通过分析纸带得到小车加速度a；

⑥变更钩码的质量，重复步骤①②③④⑤；

⑦作出a－F图象，得到试验结论．

(1)本试验在操作中是否要满意钩码的质量远远小于小车的质量？(填写“须要”或“不须要”)；某次释放小车后，力传感器示数为F，通过天平测得小车的质量为M，动滑轮和钩码的总质量为m，不计滑轮的摩擦，则小车的加速度理论上应等于．

A．a＝eq\f(F,2M)B．a＝eq\f(F,M)C．a＝eq\f(mg－2F,M) D．a＝eq\f(2F,M)

(2)如图是某次试验测得的纸带的一段