2025年高考物理一轮复习专项训练：实验 探究加速度与物体受力、物体质量的关系（附答案解析）.pdf

第15讲实验探究加速度与物体受力、物体质量的关系（练）考点核心考向考查频次难易度1.实验探究加速度与物体受力、物体质量的关系考向1.教材原型实验中中考向2.探索创新实验高难考点一实验探究加速度与物体受力、物体质最的关系考向1教材原型实验1.用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系1）除了图中所给器材以及交变电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是（选填正确选项的字母）A.秒表 B.天 平（含祛码）C.弹簧测力计 D.刻度尺（2）实验前补偿阻力的做法是：把实验器材安装好，先不挂沙桶，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器用垫块把木板不带滑轮一端垫高，接通打点计时器,让小车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做 运动3）为使沙桶和沙的总重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需满足的条件是沙桶及沙的总质量_ _ _ _ _小车的总质量选填“远大于”“远小于”或“近似等于“）(4)实验中打出的一条纸带的一部分如图乙所示纸带上标出了连续的3 个计数点A、B、C,相邻计数点之间还有4 个点没有标出打点计时器接在频率为50 H z的交变电源上。

则打点计时器打8 点时，小 车 的 速 度=m/s多测几个点的速度作出vf 图像，就可以算出小车的加速度).&.f.(3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14cmi5/乙(5)为探究加速度和力的关系，要保证 的总质量不变，改变沙桶内沙的质量，重复做几次实验，通过实验数据来研究加速度和力的关系6)在探究加速度与力的关系时，该同学根据实验数据作出的a尸图像如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下列说法正确的是A.不通过坐标原点可能是因为补偿阻力不足B.不通过坐标原点可能是因为补偿阻力过度C.图线BC段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远小于小车总质量的条件D.图线8 c 段弯曲可能是沙桶及沙的总质量未满足远大于小车总质量的条件(7)在探究加速度与质量的关系时，要保证沙和沙桶的质量不变若沙和沙桶的总质量机与小车的总质量/间的关系不满足第(3)问中的条件，且已正确补偿阻力，由实验数据作出L 二 图 线,则 图 线 应 如 图 中 的 一所示(选填正确选项的字母)2.某研究性学习小组的同学用图(a)实验装置进行实验试卷第2 页，共 9 页小车 电火花计时器图(a)（1）已知交流电源的频率为50H z,某次实验得到的纸带如图（b）,图中相邻两计数点之间还有4 个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度。

_ _ _ _ m/s2 （保留两位有效数字）4160 5：50 610 单位:cmj i1 3 图（b）（2）在小车已平衡摩擦力且小车质量远大于钩码质量的前提下，改变小车上祛码的质量m,得 到 图（c）所示的函数图像，设直线的斜率为太纵轴截距为b,若牛顿第二定律成立，则小 车 受 到 的 拉 力 大 小 为，小车的质量M为=（结 果 用 公 b 表示）图3.某同学准备做“探究加速度与力的关系”和“探究加速度与质量的关系”实验实验中，他将悬挂物的重力大小视为小车受到的细线拉力大小1）在平衡小车所受的阻力时，以下操作错误的是图_ _ _ _ _ （填“甲”或“乙”）；（2）已知打点计时器所用交变电源的频率为50Hz该同学某次实验得到的纸带如图所示,A.B、C、D、E 是 5 个连续的计数点相邻两计数点间有四个点未画出，实验数据如表中所示，其中有一组数据读取不当，这组数据是（填 A、B、C、D 或 E）根据上述信息可得小车的加速度大小为 m/s2（保留两位有效数字）；A B C5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15vlll计数点位置坐标(cm)4.50 5.50 7.30 9.90 13.3(3)在探究加速度与力的关系时，该同学根据实验数据做出的。

图像如图丙所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，分析其产生的原因，下 列 说 法 正 确 的 是；a/(m s2)丙A.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力不足B.不通过坐标原点可能是因为平衡摩擦力过度C.图线2C 段弯曲可能是悬挂物总质量未满足远小于小车质量的条件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力关系”实验，装置如图甲所示力传感器光电门2气垫罩轨 用(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”=试卷第4 页，共 9 页(2)关于实验要点，下列说法正确的是 oA.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公 明 测出两光电门间距离为无，则滑块运动的加速度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)考向2 探索创新实验5.如图甲所示，某实验小组利用验证牛顿第二定律的实验装置测定物块与木板之间的动摩擦因数，实验装置固定连接完毕后，调节木板及物块右侧两段细绳水平，初步试用各个器件工作正常实验开始时在沙桶中放入适量的细沙，系统开始工作，滑块做加速运动，打出的纸带如图乙所示，已知所用交流电源频率为5 0 H z,重力加速度大小为g打 点 计 时 器 曾弹簧测力计沙桶图甲0 1 2 3 4 51*1-2.4 0+-2.8 8 f *3.3 9-c m图乙(1)除图中所给的实验器材外，以下器材还必需选用的有A.天平B.刻度尺 C.秒表D.干电池（2）已读出弹簧测力计的示数为凡为进一步测量动摩擦因数，下列物理量中还需测量的有_A.木板的长度L B.物块的质量相 C.沙桶的质量M D.物块的运动时间r（3）图乙中给出了实验中获取的纸带的一部分数据，0、1、2、3、4、5 是计数点，每相邻两计数点间还有4 个 打 点（图中未标出），计数点间的距离如图2 所示则打下计数点2 时物块对应的速度大小v=m/s；本次实验物块对应的加速度大小4=m/s2;（结果保留三位有效数字）（4）改变沙桶内细沙的质量，测量出对应的加速度。

和弹簧测力计的示数凡 若用图像法处理数据，得到了如图丙所示的一条倾斜的直线，如果该图线的横轴截距的大小等于8,斜率的大小为鼠则动摩擦因数=（用题目中给的6、k、g 表示）6.某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系主要实验步骤如（1）用游标卡尺测量垫块厚度源示数如图（b）所示，h=cm；（2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；（3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；试卷第6 页，共 9 页a/(ms-2)如果表中缺少的第4 组数据是正确的，其应该是 in/s?（保留三位有效数字）7.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：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；接通气源放上滑块调平气垫导轨；L京田“口 加速度传感器I 1图甲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A 点到点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A 点，由静止释放并开始计时；计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力“加速度。

随时间才变化的图像，部分图像如图乙所示a/(m-s 2)图丙回答以下问题（结果均保留两位有效数字）:（1）弹簧的劲度系数为N/m o（2）该同学从图乙中提取某些时刻尸与的数据，画出一斤图像如图丙中I 所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为 k g3）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 尸图像H,则待测物体的质量为 k g8.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，重物质量用小表示打 点 计 时 婪 上 小 车 细 线 定 滑 轮纸带一4轻中滑轮 弹簧测力计打 点 计 时 器 飞 车 细I线弹簧测力计纸带、，足滑轮F重物-7 长木板水平 实 验 台9重物-7 长 木 板 水 平 实 验 台打 点 计 时 曼 上 小 车 细 线纸带g 定滑轮-7 长木板水平实验台力传感器打点计时曼上小车纸带-J弹簧测力计-轻绳重物长木板彳轻滑轮重物甲乙丙T（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 o （填选项字母）A.四组实验中只有甲需要平衡摩擦力B.四组实验都需要平衡摩擦力C.四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量机远小于小车的总质量M 的条件试卷第8页，共 9页D.四组实验都需要满足所挂重物质量机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 图 像 如 图 所示，从图像中可以得出，当小车的质量为0.5kg时，它的加速度为 m/s2o (保留1位(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 则 乙、丙、丁 实 验 时 所 用 小 车 总 质 量 之 比 为。

参考答案：1.(1)BD(2)匀速直线远小于(4)0.44(5)小车(6)AC C【详解】(1)利用天平测量质量，利用打点计时器可以计时，打出的纸带需测量长度求加速度，所以需要天平和刻度尺故选BDo(2)补偿阻力时应使小车拖动纸带在木板上做匀速直线运动3)为使沙桶及沙的重力在数值上近似等于小车运动时受到的拉力，需要使沙桶及沙的总质量远小于小车的总质量4)纸带上相邻计数点时间间隔为T=5x s=0.1s50由某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间运动过程的平均速度，可得vR=x-AC =-1-3-.-3-0-4-.-5-0-xlO 2 m/s=r0.A4A4 m/s2T 2x0.1(5)探究加速度与力的关系时，需要保持小车的总质量不变6)A B.从题图丙可以看出，图像不过原点，即当尸为某一值时，但加速度却为零，所以是未补偿阻力或补偿阻力不足故 A 正确；B 错误；C D.随着拉力厂增大(即沙桶及沙的重力增大)，已经不满足沙桶及沙的总质量远小于小车总质量的条件，造 成 段 弯 曲故 C 正确；D 错误故选AC7)在探究加速度与质量的关系时，由于补偿了阻力，所以图像过原点，且分别对沙桶及沙和小车受力分析，由牛顿第二定律可得mgFr=ma,FTMa联立，解得答案第1 页，共 7 页a=mgM +m因为保证了沙和沙桶的质量不变，所以由实验数据作出。

二 图 线，不会发生弯曲2.0.90Ibk【详解】(1)口 由于图中相邻两计数点之间还有4 个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为T=5x s=0.1s50则加速度为a(6.40-5.50)xlO-20.12m/s2=0.90m/s2(2)3 令钩码的质量为加由于小车已平衡摩擦力且小车质量远大于钩码质量，则有则有1 m M=-1-mog结合图像有M 7-=b机og解得T-mog=-KTk3.乙 E 0.80 AC【详解】平衡摩擦力的方法是取下重物，让小车拖着纸带在倾斜的木板上恰好能做匀速直线运动，从题目所给的图可以看出，图乙还挂着重物，所以图乙错误；3 从所给的表格数据可以看出，E 点的数据没有估读，所以读取不当由题意可知，相邻计数点的时间间隔为T=5x s=0.1s50答案第2 页，共 7 页由逐差法tx=at2代入数据解得加速度为a=%C E。