专题17 实验 探究加速度与物体受力、物体质量的关系——2022年高考物理一轮复习小题多维练（全国通用）

2022年高考物理一轮复习小题多维练（全国通用）

专题17  实验  探究加速度与物体受力、物体质量的关系

（时间：30分钟）

1．用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量关系”的实验：

（1）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是________。这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变。

（2）如图为某次实验纸带，在相邻两计数点间都有四个打点未画出，用刻度尺测得：，，，，，。

相邻两计数点间的时间间隔为____________s；

（3）打下第“3”点时小车的瞬时速度__________m/s；加速度__________m/s。（均保留2位有效数字）

2．用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律：

（1）某同学通过实验得到如图乙所示的a-F图像，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角___________（选填“偏大”或“偏小”）。

（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足___________的条件。

（3）下图是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为：xAB=4.22 cm、xBC=4.65 cm、xCD=5.08 cm、xDE=5.49 cm，xEF=5.91 cm，xFG=6.34 cm。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a=_______m /s2（结果保留两位有效数字）。

3．某次实验中，采用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系，小车的质量用M表示，托盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带上打出的点计算得出。

（1）图乙为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带，纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.1 s，距离如图，单位是cm，但E、F两点的数据缺失，则打C点时小车的瞬时速度是______ m/s；小车的加速度是______m/s2；（结果保留两位有效数字）

（2）绳对小车的拉力大小实际上______（填“大于”“小于”或“等于”）盘及盘中砝码的重力；

（3）某同学根据测量数据作出的图线如图丙所示，说明实验过程中存在的问题是：______；

（4）如果利用本实验装置探究物体质量一定时加速度a与合外力F的关系，先将5个砝码全部放入小车，每次只将一个砝码移到托盘中，来改变小车所受的拉力，即保证所用5个砝码、托盘和小车的总质量一直不变，仍将托盘和盘中砝码的重力看作所受的合外力F。则实验中______。

A．不需要平衡摩擦力

B．需要平衡摩擦力

C．不需要保证m

D．需要保证m

4．做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案：

乙图的实验操作步骤如下

（1）___________（填“挂上”或“不挂上”）托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；

（2）取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车沿木板下滑，测出加速度a；

（3）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到的关系。

①实验获得如图所示的纸带，计数点A、B、C、D、E间均有四个点未画出，则小车下滑的加速度大小为___________m/s2（保留两位有效数字）；

②需要满足条件的方案是___________（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作图像时，把作为F值的是___________（选填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。

5．为了探究质量一定时加速度与力的关系，一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量（滑轮质量不计），m为砂和砂桶的质量。

（1）实验时，一定要进行的操作或保证的条件是___________。

A．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

B．拉小车的细线一定要与长木板平行

C．小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数

D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M

（2）该同学在实险中得到如围所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出）。已知打点计时器采用的是频率为的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___________（结果保留两位有效数字）。

6．如图甲所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图。图甲中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，P的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮之间的摩擦。

（1）下列说法正确的是______。

A．—端带有定滑轮的长木板必须保持水平

B．实验时应先接通电源后释放小车

C．实验中m2应远小于m1

D．测力计的读数始终小于

（2）他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点图中未画出）（由图中的数据可知，打点计时器打下C点时小车运动的速度大小是______m/s，小车运动的加速度大小是______m/s2。（计算结果均保留三位有效数字）

（3）若实验时，交流电的实际频率为，则测量出的加速度______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

7．某同学设计了如图甲所示的“探究加速度与物体受力和质量的关系”的实验装置。实验步骤如下：

（1）将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，有定滑轮的一端伸出桌面，并将电火花计时器固定在木板的另一端，并接好电源；

（2）将力传感器固定在小车前端，然后通过一轻质细线与砂桶连接在一起并跨过定滑轮将小车放在木板上，并在小车另一端固定一条纸带，同时使纸带穿过电火花计时器的限位孔；

（3）实验中他忘记平衡摩擦力而直接进行了实验。整个实验中保证小车的质量不变，先往砂桶中添上适当的砂后接通电源，将小车由靠近电火花计时器处静止释放，打出一条纸带，并记下此时力传感器的示数F，并通过打出的纸带计算出小车运动的加速度a；然后再在砂桶中添加适当的砂，换用新的纸带，重复刚才的操作，得到多组F、a，并作出小车运动的a-F图像。

①为了使实验结果更加准确或合理，下列说法中正确或必须的是________。

A．实验中应通过调节定滑轮的高度使细线与木板平面平行

B．实验中为了测出小车所受的合力应测出砂和砂桶的总质量

C．实验中必须满足砂和砂桶的总质量m远小于小车和力传感器的总质量M

D．该实验所用电源可以直接接照明电路的电源（220V交流电源）

②如图乙所示为某次实验得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F为计数点，他只测出了计数点AB和EF间的距离，所用电源的频率为50Hz，打出的每5个点为一个计数点，则由纸带数据测得小车运动的加速度大小为___________m/s2（结果保留两位有效数字）。

③根据实验测得的多组a、F数据做出的a-F图像如图丙所示，由图像___________（填“能”或“不能”）得到“在小车的质量不变时，小车的加速度a与其受到的合力F成正比”的结论；由图可知小车和力传感器的总质量为___________kg，小车与木板间的滑动摩擦力___________N。

8．如图甲所示，是“探究加速度与物体受力和质量的关系”的实验装置。部分实验步骤如下：

（1）将一端带有定滑轮的长木板放在水平桌面上，有定滑轮的一端伸出桌面，并将电火花计时器固定在木板的另一端，并接好电源；

（2）将力传感器固定在木板上的小车前端，然后，通过--轻细线跨过定滑轮与砂桶连接在一起，并在小车另一端固定一条光滑的纸带，同时将纸带穿过电火花计时器的限位孔；

（3）保证小车的质量不变，先往砂桶中添上适当的砂后接通电源，将小车由靠近电火花计时器处由静止释放，打出一条纸带，并记下此时力传感器的示数F，通过打出的纸带计算出小车运动的加速度a；

（4）再在砂桶中添加适当的砂，换用新的纸带，重复步骤（3），得到多组数据，并作出小车运动的图像。则：

①实验中，若F要作为小车受到的合外力，那么，缺少了一个重要的步骤是______；

②为了使实验结果更加准确或合理，下列说法中正确或必须的是______；（填正确答案标号）

A．实验中必须满足砂和砂桶的总质量m远小于小车的总质量M

B．实验前可将小车由木板上任意位置释放，然后再接通电源

C．实验中应通过调节定滑轮的高度使细线与木板平面平行

D．实验中为了测出小车所受的合力应测出砂和砂桶的总质量m

③如图乙所示，为某次实验得到的一纸带，打出的每5个点作为一个计数点，其中， 为计数点，只测出了计数点和间的距离，所用电源的频率为，则由纸带数据测得小车运动的加速度大小为______（保留两位有效数字）；

④如图丙所示，是根据实验测得的多组数据做出的图像，由图可知，小车和力传感器的总质量m为______kg，小车与木板间的滑动摩擦力为______N。

9．某同学设计了一个“探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系”的实验，图甲为实验装置简图。

（1）该实验应采用控制变量法在探究加速度a与物体质量m关系时，应保持________不变（选填“砂和砂桶质量”或“小车质量”），同时实验还要求砂和砂桶质量_________小车质量（选填“远大于”或“远小于”）。

（2）在利用打点计时器和小车来做“探究加速度a跟F、m之间关系”的实验时，下列说法中正确的是________。

A．连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行

B．平衡摩擦力时，应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上

C．小车释放前应靠近打点计时器，且应先接通电派再释放小车

D．平衡摩擦力后，若改变小车和砝码的总质量后需要重新平衡摩擦力

（3）某同学在探究加速度与力的关系时，根据测量数据作出图线，如图所示，则实验存在的问题是__________。

10．验证物体的加速度与物体受力成正比的装置简图如图所示，一端带有定滑轮的长木板水平放置，用跨过定滑轮的轻绳连接沙桶和小车，小车在A点固定，车上装有宽度为d的挡光片，距A点距离为x的B点处装有光电门。实验过程简述如下：

①沙桶中装入适量的沙子，由A点静止释放小车，目测小车做______运动；

②再往沙桶中装入质量为m的沙子，由A点静止释放小车，小车经过光电门时记录时间为；

③再往沙桶中装入质量为m的沙子，由A点静止释放小车，小车经过光电门时记录时间为；

……；

④处理数据，找出、、……、间的关系。

回答下列问题：

（1）把步骤①补充完整；

（2）若小车的加速度与小车受力成正比，则时间、、……、间的关系为______；

（3）关于实验下列说法正确的是______。

A．A、B两点间距离的大小对实验误差没有影响

B．挡光片的宽度应适当小一些

C．沙和沙桶的质量应远小于小车的质量

D．长木板不严格水平是实验误差的原因之一