高考物理微专题小练习专题23实验：探究加速度与物体受力物体质量的关系含答案

专题23　实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1．[2021·全国甲卷]为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面(已知sin α＝0.34，cos α＝0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示．该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT＝0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i＝1，2，3，4，5)，如下表所示．

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为________ m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为________．(结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80 m/s2)

2．[2021·湖南卷]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．主要实验步骤如下：

(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，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；

(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；

(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：

根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线．

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是________ m/s2(保留三位有效数字).

3．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等．例如：

(1)实验仪器．用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示．则该金属管的内径为________ mm.

(2)数据分析．打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出．打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上．则打C点时，纸带运动的速度vC＝________ m/s(结果保留小数点后两位).

(3)

实验原理．图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图．认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力．实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多．请分析说明这个要求的理由．

专题23　实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1．0.43　0.32

解析：由于s1的距离最短，故测量误差最大，舍去，由Δx＝a(ΔT)2可知，小铜块下滑的加速度大小为a＝，将数据代入解得a≈0.43 m/s2；由牛顿第二定律有mg sin α－μmg cos α＝ma，解得μ≈0.32.

2．(1)1.02　(5)如图所示　0.345

解析：(1)根据游标卡尺读数规则可知h＝10 mm＋2×0.1 mm＝1.02 cm.(2)根据题表中数据描点连线，绘制图线如图所示，由图可知第4组数据中的加速度a为0.345 m/s2.

3．(1)31.4　(2)0.44

(3)见解析

解析：(1)根据游标卡尺的读数规则有3.1 cm＋ 4×0.1 mm＝31.4 mm

(2)每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为T＝5×0.02＝0.1 s，匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有vC＝＝0.44 m/s

(3)设绳的拉力为T，小车运动的加速度为a.对桶和砂，有mg－T＝ma，对小车，有T＝Ma，得T＝mg，小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力F，即F＝mg＝mg，可见，只有桶和砂的总质量m比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力mg等于使小车做匀加速直线运动的合力F.