專項04探究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系(原卷版)

2021屆高考物理實驗專項突破“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系（2021?甘肅蘭州市?高三一模）2013年6月20日宇航員王亞平在“天宮一號”上做了一個測質(zhì)量的實驗，原理是測出物體受到恒力作用后的加速度，利用牛頓第二定律得到物體的質(zhì)量。某物理學(xué)習(xí)小組根據(jù)上述實驗原理設(shè)計「如圖甲所示實驗裝置來測物體的質(zhì)量。將待測質(zhì)量的物體放在小車上，釋放磋碼和祛碼盤，小車在拉力（大小由力傳感器測出）作用下沿長木板運動，得到的一條紙帶如圖乙所示（打點頻率為50Hz,每相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點沒有畫出），通過處理紙帶可以得到加速度。改變砍碼盤中破碼的個數(shù)，多次重復(fù)實驗，得到小車的加速度與所受拉力。-尸的圖像，如圖丙所示。（1）實驗裝置中墊塊將木板右端墊起的目的是o（2）乙圖中小車運動的加速度為m/s?（保留三位有效數(shù)字）：（3）因圖中①表示沒有放入待測物體時的情況，②表示放入待測物時的情況，則待測物體的質(zhì)量加=（用圖像中所給物理量的符號表示）；（2021?山西高三其他模擬）利用圖中的裝置驗證“小車質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系”。在平衡摩擦力后，通過力傳感器測量細線中的彈力，用打點計時器記錄小車的運動。當(dāng)傳感器的示數(shù)為O.275N時，打下的紙帶如圖乙所示。A、B、。是三個連續(xù)的計數(shù)點，相鄰兩點間還有四個點未畫出，它們與。的距離如圖所示。已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,完成下列填空：（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）（1）打下8點時，小車速度的大小為m/s；（2）小車加速度的大小為m/s2;（3）可以推斷，小車的質(zhì)量最接近下列選項中的（填選項前的字母）。A.110gB.220gC.330gD.440g（2021?浙江高三其他模擬）實驗小組用如圖甲所示裝置研究加速度與力的關(guān)系，圖中帶滑輪的長木板水平放置于桌面，拉力傳感器可直接顯示所受到的拉力大小。（I）打點計時器是力學(xué)實驗常用的儀器，實驗室有兩種打點計時器，如圖乙所示，某實驗小組決定使用電火花計時器，則應(yīng)選用圖乙中的（選填"A"或"夕（2）實驗時，不必要的操作是oA.實驗時先接通電源，再釋放小車B.打出一條紙帶，同時記錄傳感器的示數(shù)C.實驗前，應(yīng)墊高木板的右端，補償小車所受的摩擦力D.實驗中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量（3）甲、乙兩位同學(xué)通過實驗得到了如圖丙所示的。-歹圖像，關(guān)于圖像不過原點的解釋正確的有A.甲同學(xué)可能沒有補償摩擦力或補償不夠B.乙同學(xué)可能沒有補償摩擦力或補償不夠C.甲同學(xué)可能將木板右端墊得太高D.乙同學(xué)可能將木板右端墊得太高（4）從圖丙可以計算得出，甲同學(xué)所用小車的質(zhì)量〃而是乙同學(xué)所用小車的質(zhì)量〃粒的倍（保留2位有效數(shù)字）。（2021?江西鷹潭市?高三一模）某同學(xué)利用滑塊在氣墊導(dǎo)軌上的運動測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋鐖D（a）所示，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊（上方安裝有寬度為d的遮光片）、數(shù)字計時器、光電門等。導(dǎo)軌下方兩支點間的距離為實驗步驟如下：（1）開動氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)光電門A記錄的遮光時間（填“大于""小于''或"等于“）光電門B記錄的遮光時間時，認為氣墊導(dǎo)軌水平：（2）用游標(biāo)卡尺測量遮光片寬度4如圖（b）所示，d=cm；（3）在導(dǎo)軌左支點下加一高度為人的墊塊，讓滑塊從導(dǎo)軌頂端滑下，記錄遮光片經(jīng)過4、8兩處光電門的光時間△八、及遮光片從A運動到4所用的時間/⑵可求出重力加速度g二（用題中給出的物理量符號表示）。（2021?黑龍江哈爾濱市?哈爾濱三中高三一模）利用如圖（1）裝置探究加速度與力的關(guān)系。（1）實驗時，測出兩個光電門間距L，遮光條的寬度乩在跌碼盤中放上祛碼，讓滑塊從光電門1的右側(cè)由靜止釋放，用數(shù)字亳秒計測出遮光條經(jīng)過光電門1和2的時間分別為和A3計算出滑塊的加速度⑺=（用d、L、△△和加2表示）（2）一個同學(xué)利用圖（1）的裝置實驗時，保持滑塊的質(zhì)量不變，把祛碼盤和祛碼的總重力作為滑塊的拉力F,改變破碼盤中砍碼的質(zhì)量，多次重復(fù)步驟（1）,分別計算出加速度q/、42、。3、…，并記錄對應(yīng)的人、尸2、尸3、…。在〃尸坐標(biāo)系描點得到的圖線如圖（2）所示，該同學(xué)認為圖線不過坐標(biāo)原點，是氣墊導(dǎo)軌不水平。若兩個支架間距是S,重力加速度為g,則兩個支架的高度差（用S、g和他表示）（3）在實驗過程中，下列做法正確的是—（填字母代號）。A.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳瑝K的細繩與氣墊導(dǎo)軌保持平行B.該裝置可以不平衡摩擦力也不需要將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平C.若要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，則需接通氣源，調(diào)節(jié)支撐氣墊導(dǎo)軌的兩個支架P和Q的高度，使滑塊遮光板通過兩光電門的時間△人和42相等；D.祛碼與祛碼盤的總質(zhì)量不必遠小于滑塊的質(zhì)量（2021?湖南永州市?高三二模）在用如圖所示的裝置“驗證牛頓第二定律”的實驗中，保持小車質(zhì)量一定時，驗證小車加速度a與合力F的關(guān)系。(1)為了使細線對小車的拉力等于小車所受的合外力，以下操作正確的是:A.調(diào)整長木板上滑輪的高度使細線與長木板平行B.在調(diào)整長木板的傾斜度平衡摩擦力時，應(yīng)當(dāng)將破碼和政?碼盤通過細線掛在小車上(2)某同學(xué)得到了如圖所示的一條紙帶，已知打點計時器的工作頻率為50Hz,由此得到小車加速度的大小m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)在本實驗中認為細線的拉力?等于跌碼和跌碼盤的總重力〃?g,由此造成系統(tǒng)誤差。設(shè)拉力的真實值為小車的質(zhì)重為M,為了使——^<5%,應(yīng)當(dāng)滿足的條件是?■<。(2021?安徽合肥市?高三一模)某實驗興趣小組在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，使用如圖所示的實驗裝置。實驗主要步驟如下：(1)把木板的一側(cè)墊高，以補償打點計時器對小車的阻力及其他阻力。調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受牽引時能拖動紙帶沿木板勻速運動；(2)用細線將槽碼和小車連接起來，裝好紙帶，調(diào)整好裝置；保持小車質(zhì)量不變，通過改變槽碼的個數(shù)可以成倍地改變小車所受的拉力，與此相對應(yīng)，處理紙帶上打出的點來測量加速度；(4)保持小車受到的拉力不變，通過增減小車中的重物改變小車的質(zhì)量，與此相對應(yīng)處理紙帶上打出的點來測量加速度。操作過程中，實驗小組把整個實驗的數(shù)據(jù)都記錄在卜表中。數(shù)據(jù)是按加速度的大小排列的，其中有兩個加速度數(shù)據(jù)模糊不清(表中的空格)。F/N機/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請回答下列問題：（1）如果模糊的加速度數(shù)據(jù)是正確的，其數(shù)值分別是和:（2）實驗小組根據(jù)上表數(shù)據(jù)在尸和。-4?圖中已分別描繪出四個點，請描繪出余下的點并畫出完整的m圖像；（）（3）綜上，實驗小組可以得出的結(jié)論是o（2021?陜西寶雞市?高三一模）某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在實驗室設(shè)計了一套如圖甲所示的裝置來探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，圖甲中A為小車（車上有槽，可放入跌碼），8為打點計時器，。為力傳感器（可直接讀出繩上的拉力大小），戶為小桶（可裝人砂子），M是一端帶有定滑輪的水平放置的足夠長的木板，不計細繩與滑輪間的摩擦。由靜止稱放小車A,通過分析紙帶求出小車的加速度。（1）在平衡小車受到的摩擦力時，小車要連接紙帶，（填“要”或“不”）連接小車前端的細繩和小桶P，接通打點計時器電源，輕推小車，若紙帶上打出的點相鄰點間的距離逐漸增大，則應(yīng)移動左側(cè)墊片使木板的傾角略微（填“增大''或“減小”）o（2）該小組同學(xué)在探究拉力一定的情況下，加速度與質(zhì)量的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，在不改變小桶內(nèi)砂子的質(zhì)量而只在小車上的槽內(nèi)增加祛碼時，力傳感器的示數(shù)（填"會”或“不”）發(fā)生變化。（3）已知交流電源的頻率為50Hz,某次實驗得到的紙帶如圖乙所示，每相鄰兩點間還有4個點未畫出，由該紙帶可求得小車的加速度環(huán)一m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（4）某同學(xué)在該次實驗中，測得小車的加速度〃和拉力廠的數(shù)據(jù)如下表所示:123456F/N0.100.200.300.400.500.60a!(m/s)0.210.390.600.751.011.20根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)圖中描出第4組數(shù)據(jù)，并做出公尸圖像o由圖像的斜率求出小車的總質(zhì)量為:kg（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（2021?新禧烏魯木齊市?高三一模）某實驗小組設(shè)計了“驗證牛頓第二定律”的實驗。所用器材有：斜面、刻度尺、物塊動摩擦因數(shù)〃（已知）不同的長木板、小木盒（可視為質(zhì)點）、天平、細砂。實驗裝置如圖所示(固定的斜面末端有一小段圓弧與固定水平長木板平滑連接)。驗證物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與合外力成正比。保證裝有砂子的小木盒總質(zhì)量不變，每次均將小木盒從斜面最高處由靜止釋放，用刻度尺測出小木盒在不同長木板上滑行的距離Xo⑴根據(jù)測出的實驗數(shù)據(jù)，做出(填X，，或，，“，，)和〃的圖像是一條過原點的直線，即X可驗證物體的質(zhì)量一定時，物體的加速度與合外力成正比；。.驗證物體所受合外力一定時，物體的加速度與質(zhì)量成反比。(2)調(diào)整小木盒中砂子的質(zhì)量，保證每次小木盒和砂子的總質(zhì)量機與所選長木板的動摩擦摩擦因數(shù)"的乘積(填“逐漸增大”“逐漸減小”或“保持不變”)，并記錄小木盒和砂子的總質(zhì)量機，每次均將小木盒從斜面最高處由靜止釋放，用刻度尺測出小盒在不同長木板上滑行的距離(3)根據(jù)測出的實驗數(shù)據(jù)，得出x與機成(填“正比”或“反比”)，即可驗證物體所受合外力一定時，物體的加速度與質(zhì)量成反比。(2021?江蘇高三專題練習(xí))用如圖1所示的實驗裝置測量木塊與長木板間的動摩擦因數(shù)〃。把左端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，載有祛碼的木塊右端連接穿過打點計時器的紙帶，左端連接細線，細線繞過定滑輪掛有槽碼，木塊在槽碼的牽引下運動通過紙帶測量木塊的加速度，并測出木塊與砍碼的總質(zhì)量M,槽碼的總質(zhì)量加，計算木塊與木板之間的摩擦力人改變M和〃，進行多次實驗。(1)下列實驗操作步驟，正確順序是;①釋放木塊②接通打點計時器電源③將木板固定在水平桌面上④調(diào)節(jié)滑輪高度使細線與木板平行⑤將紙帶穿過打點計時器的限位孔并固定在木塊上(2)實驗打出的一段紙帶如圖2所示打點計時器的工作頻率為50Hz,圖中紙帶按實際尺寸畫出，則木塊的加速度為m/s2；(3)甲同學(xué)測得的數(shù)據(jù)見下表。M/kg0.7000.6000.5(X)0.4000.3(X)?阿2.482.181.801.501.16請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在方格紙上作出圖像；(4)已知重力加速度g=9.80m/s2,可求得該木塊與木板的動摩擦因數(shù)〃=；(5)乙同學(xué)用(3)問表中的數(shù)據(jù)逐一計算出每次測量的〃值，取其平均值作為測量結(jié)果。他發(fā)現(xiàn)該值比甲同學(xué)在(4)問中得出的〃值大。你認為哪位同學(xué)的結(jié)果更準確，請簡要說明理由。.(2021?武漢市洪山高級中學(xué)高三其他模擬)某興趣小組的同學(xué)做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時采用了兩種方案，圖1(甲)是教材中的實驗方案；圖I(乙)是拓展方案，其實驗操作步驟如下：(i)掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速卜.滑；(ii)取下托盤和跌碼，測出其總質(zhì)最為機，讓小車沿木板下滑，測出加速度。：(iii)改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到。-尸的關(guān)系。(1)在作。-尸圖象時，把，咫作為產(chǎn)值的實驗方案是(選填“甲”、“乙”或“甲和乙”);(2)需要滿足條件的實驗方案是(選填“甲”、“乙”或“甲和乙(3)實驗獲得如圖2所示的紙帶，已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz。紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點之間還有4個點未畫出。則小車下滑過程中，打出計數(shù)點C時的速度大小為m/s：下滑的加速度大小為m/s2-(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字).(2021?