2024年高考物理第一轮复习讲义：第三章 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系

这是一份2024年高考物理第一轮复习讲义：第三章 实验四　探究加速度与物体受力、物体质量的关系，共5页。
1．(2022·浙江百校高三联考)用如图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。(1)下列说法正确的是________。A．连接沙桶和小车的细绳应与长木板保持平行B．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源C．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力D．平衡摩擦力时，将空的沙桶用细绳通过定滑轮拴在小车上(2)本实验中把沙和沙桶的总重力当作小车受到的拉力，当测得某一次小车连同车上的重物的总质量M＝450 g时，图2的物体中能用来取代沙和沙桶的是________。(3)实验得到如图3所示的一条纸带，打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz，从O点开始每5个计时点取一个计数点，在纸带上依次标出0、1、2、3、4共5个计数点，表格中记录的是各计数点对应的刻度数值，其中计数点3的刻度数为________cm，并将这个测量值填入表中。计数点01234刻度数值/cm03.037.11 18.55(4)根据表格中的数据试计算出小车的加速度为______m/s2(结果保留两位有效数字)。解析：(1)连接沙桶和小车的细绳应和长木板保持平行，使细绳的拉力等于小车受到的合力，故A正确；实验时，应先接通电源，后放开小车，故B错误；平衡摩擦力后，当改变小车或沙桶的质量时，不需要再次平衡摩擦力，故C正确；平衡摩擦力时，不需要挂沙桶，但小车后面必须与纸带相连，因为运动过程中纸带受到阻力，故D错误。(2)本实验中把沙和沙桶的总重量当作小车受到的拉力，要保证小车的质量远远大于沙和沙桶的质量，则题图2的物体中能用来取代沙和沙桶的是D。(3)由刻度尺可知示数为12.28 cm。(4)根据Δx＝aT2可知，a＝＝ m/s2＝1.1 m/s2。答案：(1)AC　(2)D　(3)12.28(12.25～12.29均可)　(4)1.12．(2022·福建龙岩高三一检)用如图甲所示的实验装置探究“质量不变时，加速度与合外力的关系”。(1)在平衡摩擦力后，测出沙与沙桶的质量m，小车挂上沙与沙桶进行实验，实验中得到的一段纸带如图乙所示，图中x1＝1.39 cm，x2＝1.88 cm，x3＝2.37 cm，x4＝2.87 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.88 cm，已知打点计时器所接的交流电源频率为50 Hz，则可求得小车加速度a＝________m/s2(结果保留两位有效数字)。(2)在保持小车质量不变的情况下，改变沙和沙桶质量，重复上述实验。用沙和沙桶的重力作为小车所受的合力大小F，作出a-F图像，如图丙所示。由图像可知，质量一定时，小车加速度a与合外力F成正比。某同学利用该图像求出小车的质量为________ kg(结果保留两位有效数字)。由于用沙和沙桶的重力作为小车所受的合力F，所以求得的小车质量与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。解析：(1)由题图乙可知，相邻计数点的时间间隔为t＝＝0.10 s，则小车的加速度为a＝＝0.50 m/s2。(2)根据a＝可知a-F图像斜率k＝，由题图丙可知，图线经过点(0.25，0.6)，代入得m＝＝ kg≈0.42 kg。因为小车的测量值为m测＝m沙＋m桶＋m车，所以测量值大于真实值。答案：(1)0.50　(2)0.42　偏大3．为了探究加速度与力、质量的关系，设计了如图所示的实验装置，小车总质量(包括小车质量和与小车固定的滑轮质量)用M表示，钩码总质量用m表示。(1)关于实验操作，下列说法正确的是________。A．要调整木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力B．平衡摩擦力时既不要给小车加任何的牵引力，也不要让小车拖着纸带C．平衡摩擦力后，无论如何改变钩码和小车的质量，都要满足钩码的质量远小于小车的质量D．改变钩码或小车质量后，每次实验开始时小车应尽量靠近打点计时器，并先接通电源，后放开小车(2)在满足实验的操作要求下，改变钩码质量重复多次实验，以传感器的示数F为横坐标，通过纸带计算出的加速度a为纵坐标，画出的a-F图像是一条直线，求得图线的斜率为k，则滑块的质量M ＝________。解析：(1)这个实验需要调整木板的倾斜角度，以平衡小车受到的摩擦力，使小车受到的拉力为合力，故A正确；平衡摩擦力时不要给小车加任何的牵引力，但要让小车拖着纸带，故B错误；因为有传感器可以测出小车受到的拉力，所以不需要满足钩码的质量远小于小车的质量，故C错误；每次实验开始时小车应尽量靠近打点计时器，并先接通电源，后放开小车，故D正确。(2)对小车受力分析，根据牛顿第二定律有2F＝Ma，解得a＝F，所以＝k，即M＝。答案：(1)AD　(2)4．(2022·湖北八市高三联考)某同学用如图甲所示实验装置探究物体质量一定时，加速度和力的关系。将一端带有定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，长木板左端固定的位移传感器可以测得滑块的位移，通过电脑将数据转换成滑块的位移—时间图像。滑块通过细绳跨过定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出细线中拉力大小，传感器下方悬挂钩码。(1)下列说法正确的是________。A．细线必须与长木板平行B．细线的拉力就是滑块受到的合外力C．滑块的质量必须远大于钩码的质量(2)某次实验得到滑块的位移—时间图像如图乙所示，则滑块的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)。(3)该同学在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条a与F的关系图线，如图丙所示，重力加速度g取10 m/s2，则滑块的质量为________kg，滑块与长木板之间的动摩擦因数μ＝________。(结果均保留两位有效数字)解析：(1)为了保证滑块做匀加速直线运动，细线必须与长木板平行，A正确；因为没有平衡摩擦力，所以细线拉力不等于滑块受到的合外力，B错误；因为有力传感器，所以不需要满足滑块的质量必须远大于钩码的质量，C错误。(2)滑块做初速度为零的匀加速直线运动，有x＝at2，解得a＝0.50 m/s2。(3)将轨道倾斜，有 F＋mg sin α－μmg cos α＝ma解得m＝＝ N＝1.0 kg轨道水平，有F－μmg＝ma将F＝2.0 N、a＝0代入得μ＝0.20。答案：(1)A　(2)0.50　(3)1.0　 0.20