2025版高考物理一轮复习微专题小练习运动和力的关系专题23实验：探究加速度与物体受力物体质量的关系

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(1)测得滑块及遮光片的总质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，将遮光片的宽度及两光电门间的距离输入计算机．
(2)把气垫导轨调整到水平，打开气泵电源，气泵正常工作．放上滑块，调整气垫，轻推一下滑块，使计算机显示滑块的加速度大小为0，则遮光片经过光电门A的时间________(填“大于”“等于”或“小于”)经过光电门B的时间．
(3)跨过滑轮的细线一端连接滑块，另一端连接砝码盘．由静止释放滑块，滑块在细线拉力作用下加速通过两光电门，计算机显示滑块的加速度大小为a，则当地的重力加速度g＝________(用M、m、a表示).
答案：(2)等于 (3) eq \f(（M＋m）a,m)
解析：(2)把气垫导轨调整到水平，滑块在导轨上做匀速直线运动时通过两光电门的时间相等．
(3)根据牛顿运动定律有mg＝(M＋m)a，
解得g＝ eq \f(（M＋m）a,m).
2．[2024·浙江1月，节选]如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置．
(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是________．
A．放大法
B．控制变量法
C．补偿法
(2)该实验过程中操作正确的是________．
A．补偿阻力时小车未连接纸带
B．先接通打点计时器电源，后释放小车
C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行
(3)在小车质量________(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力．上述做法引起的误差为________(选填“偶然误差”或“系统误差”).为减小此误差，下列可行的方案是________．
A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车
B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器
C．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小
(4)经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6.已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v＝________；小车加速度的表达式是________．
A．a＝ eq \f(x6－2x3,（15T）2)
B.a＝ eq \f(x6－2x3,（3T）2)
C．a＝ eq \f(x5＋x4－\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x3＋x2)),（10T）2)
答案：(1)B (2)B (3)远大于 系统误差 C (4) eq \f(x6－x4,10T) A
解析：(1)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法．(2)补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，A错误；由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，B正确；为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，C错误．(3)设小车质量为M，槽码质量为m.对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有F＝Ma，mg－F＝ma，联立解得F＝ eq \f(Mmg,m＋M)，由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力．上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差．该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了阻力)或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小．(4)相邻两计数点间的时间间隔为t＝5T，打计数点5时小车速度的表达式为v＝ eq \f(x6－x4,2t)＝ eq \f(x6－x4,10T).根据逐差法可得小车加速度的表达式是a＝ eq \f(x6－x3－x3,（3t）2)＝ eq \f(x6－2x3,（15T）2).