高考物理一轮复习课时练习 第3章第6练　实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系（含详解）

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(1)实验中，需要补偿阻力，下列相关操作正确的是________。
A．补偿阻力时，应先将空沙桶用细绳绕过定滑轮系在小车上
B．补偿阻力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动
C．器材调整完毕后，每一次都要保证小车从同一位置由静止释放
D．补偿阻力后，改变小车质量多次实验，但长木板与水平桌面间的角度不需要再调整
(2)操作正确的情况下得到一条纸带如图乙所示，已知打点计时器电源的频率为50 Hz，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。则小车的加速度a＝__________ m/s2。(结果保留两位有效数字)
2．(2024·江西吉安市第一中学月考)如图甲所示，某实验小组利用该装置“探究小车加速度和力的关系”，小车的质量(包含滑轮)为M。不计绳与滑轮间的摩擦。
(1)利用该装置实验时，下列说法正确的是________。
A．实验前应将长木板靠近打点计时器的一端垫高，以补偿阻力
B．每次在增加沙和沙桶的质量后需要重新补偿阻力
C．应将小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源
D．实验中一定要保证沙和沙桶的总质量m远小于小车的质量M
(2)实验中得到如图乙所示的一条纸带，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离，已知所用电源的频率为50 Hz，则小车的加速度大小a＝________ m/s2(保留两位有效数字)。
(3)改变沙桶内沙子的质量，多次实验，以力传感器的示数F为横轴、小车对应的加速度a为纵轴，作出的a－F图像如图丙所示，可知小车的质量M＝__________ kg(保留两位有效数字)。
3．(2023·贵州贵阳市联考)某同学用如图甲所示的实验装置测量物块B的质量，物块A为质量已知的砝码，A、B用跨过光滑定滑轮的轻质细绳连接，B下端拖着穿过固定的打点计时器的纸带。回答下列问题：
(1)本实验中，物块A、B的质量应满足的关系为mA________mB(填“>”“ (2)2.45 120
解析 (1)根据打点计时器的位置可判断出，释放后，A应向下运动，B向上运动，故mA>mB；
(2)A、C之间的时间间隔及C、E之间的时间间隔均为T＝eq \f(5,50)×2 s＝0.2 s，由xCE－xAC＝aT2，解得a＝2.45 m/s2，据牛顿第二定律可得mAg－FT＝mAa，FT－mBg＝mBa，解得mB＝eq \f(3,5)mA＝120 g。
4．(1)mg (2)eq \f(2gkL,d2)
解析 (1)由题意可得，取下托盘和砝码后，小车在斜面上做匀加速直线运动，小车受到的合外力为F＝mg
(2)由牛顿第二定律和速度位移公式可得(eq \f(d,Δt))2＝2eq \f(mg,M)L，
可得m＝eq \f(Md2,2gL)·eq \f(1,Δt2)
可知k＝eq \f(Md2,2gL)，则M＝eq \f(2gkL,d2)。
5．(1)12 (2)0.20 (3)0.13
解析 (1)由题知，弹簧处于原长时滑块左端位于O点，A点到O点的距离为5.00 cm。拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时。结合题图乙的F－t图像有Δx＝5.00 cm，F＝0.610 N，根据胡克定律k＝eq \f(F,Δx)，可得k≈12 N/m
(2)根据牛顿第二定律有F＝ma
则a－F图像的斜率表示滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据题图丙中Ⅰ，则有eq \f(1,m)＝eq \f(3.00－0,0.60) kg－1＝5 kg－1，则滑块与加速度传感器的总质量为m＝0.20 kg
(3)滑块上增加待测物体，同理，根据题图丙中 Ⅱ，则有eq \f(1,m′)＝eq \f(1.50－0,0.50) kg－1＝3 kg－1，则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为m′≈0.33 kg，则待测物体的质量为Δm＝m′－m≈0.13 kg。