2024年高考物理一轮复习（新人教版） 第3章 实验4　探究加速度与力、质量的关系

1．(2023·云南省模拟)如图甲所示，在“探究加速度与物体受力关系”的实验中，垫高长木板的一端，调节斜面倾角大小，小车前端不挂砂桶，没有拉力作用时，小车匀速下滑．

(1)小车补偿阻力后，为使砂和砂桶的总重力约等于小车所受的合外力，应该满足的条件是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________.

(2)保持小车质量一定，细线的一端系在小车上，另一端系一砂桶，细线跨过滑轮，小车在拉力作用下做匀加速运动，分别测得不同拉力时小车加速度a的数据如表所示．其中F＝0.15 N时得到如图乙所示的纸带，测量A、B、C三点的坐标分别为xA＝0、xB＝5.09 cm、xC＝10.78 cm；已知相邻计数点之间的时间间隔是0.1 s，则小车加速度大小为________ m/s2(结果保留2位有效数字)．

(3)请根据多次实验的数据描点，在图中规范作出a－F图像．

(4)通过观察和分析a－F图像，可以得出小车的质量为________ kg(结果保留2位有效数字)．

2．(2023·湖北十堰市高三检测)小明利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系，滑块放在长木板上，长木板置于水平桌面上，砂桶通过滑轮用细线拉滑块，在细线上接有一个微型力传感器，通过力传感器可以直接读出细线的拉力大小F.保持滑块质量不变，在砂桶中添加少量细砂来改变力传感器的示数F，利用打点计时器打出的纸带求出不同拉力F时对应的加速度a，从而得到如图乙所示的F－a图像．

(1)关于该实验，下列说法正确的是________；

A．需要略微垫起长木板左端来补偿阻力

B．砂桶和砂的总质量应远小于滑块的质量

C．需要让细线与长木板保持平行

(2)实验中打出的一条纸带如图丙所示，打点计时器打点的周期T＝0.02 s，在纸带上依次标上1、2、3、4、5、6、7计数点，相邻两个计数点之间还有四个点没有画出来，测得x1＝7.35 cm、x2＝9.44 cm、x3＝11.56 cm、x4＝13.65 cm、x5＝15.86 cm、x6＝17.97 cm.利用以上数据可知，打该纸带时滑块的加速度大小a＝________ m/s2(结果保留三位有效数字)；

(3)图乙中直线的延长线没有经过原点的原因是______________________________________

________________________________________________________________________(任写一条即可)，由图乙可知滑块的质量m＝________ kg(结果保留两位有效数字)．

3．(2022·山东卷·13)在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验．受此启发．某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示．主要步骤如下：

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；

②接通气源，放上滑块．调平气垫导轨；

③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块．弹簧处于原长时滑块左端位于O点．A点到O点的距离为5.00 cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；

④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示．

回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：

(1)弹簧的劲度系数为________ N/m.

(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中Ⅰ所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________ kg.

(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________ kg.

4．某同学利用气垫导轨、光电门和力传感器等器材，做“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验，装置如图甲所示．

(1)实验前先用螺旋测微器测出遮光条的宽度，示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝______ mm；

(2)关于实验，下列说法正确的是________；

A．调整旋钮P、Q，使气垫导轨水平

B．调节定滑轮，使连接滑块的细线与气垫导轨平行

C．每次实验，保证钩码的质量远小于滑块的质量

D．每次实验，将钩码的重力作为滑块受到的合外力

(3)调节好装置，接通气源，从图甲所示位置由静止释放滑块，滑块通过光电门1、2时遮光条遮光时间分别为t1、t2，测出两光电门间距离为x，则滑块运动的加速度大小a＝________________(用所测物理量的符号表示)；

(4)改变悬挂钩码的质量，进行多次实验，测出多组滑块运动的加速度a及力传感器的示数F，若作出的图像如图丙所示，则图像不过原点的原因可能是_______________________．(写出一条即可)

5．(2023·湖南省长郡中学模拟)在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M表示，重物质量用m表示．

(1)为便于测量合力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结论，下列说法正确的是________；(填选项前的字母)

A．四组实验中只有甲需要补偿阻力

B．四组实验都需要补偿阻力

C．四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件

D．四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件

(2)按甲同学设计装置完成实验，并根据实验得到的数据，画出小车的a－图像如图所示，从图像中可以得出，当小车的质量为0.5 kg时，它的加速度大小为________ m/s2；

(3)若乙、丙、丁三位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，则乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为________．