【备考2022 高考物理二轮专题复习】 力学实验题专练5 探究加速度与力、质量的关系 （含解析 ）

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【备考2022 高考物理二轮专题复习】 力学实验题专练5 探究加速度与力、质量的关系 （含解析 ）
1．某学校物理实验小组利用DIS实验系统探究加速度与力的关系。实验装置如图所示，实验中用拉力传感器记录小车受到细线的拉力F大小，在长木板上相距为L的A、B两个位置分别安装速度传感器，记录小车到达A 、B两位置时的速率为小v1、v2。

（1）用本题中测得的物理量写出加速度的表达式：a=________________ ；
（2）小车质量为M，钩码的总质量为m，通过改变m来改变小车所受的合外力大小，现保持小车质量M不变，改变钩码的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值，根据实验数据画出了如图乙所示的一条倾斜直线，图像没有经过坐标原点的原因是该实验小组遗漏了一步实验操作，这一步是______________________；
（3）利用图甲装置实验时，钩码的总质量m较大导致a较大，关于图乙的说法，正确的是_____________（选填字母代号）。
A．图线逐渐偏向纵轴
B．图线逐渐偏向横轴
C．图线仍保持原方向不变
2．某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系。


①下列做法正确的是______（填字母代号）
A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行
B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码筒通过定滑轮拴在木块上
C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源
D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度
②为使砝码及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量______木块和木块上砝码的总质量（填“远大于”、“远小于”或“近似等于”）
③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为、，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为，，由图可知，______，______。（填“大于”、“小于”或“等于”）

3．某实验小组利用气垫导轨和数字计时器探究加速度与物体所受合外力的关系，如图甲所示，气垫导轨的两支脚高度相同，可沿气垫导轨固定在不同位置。主要实验步骤如下：
A．用螺旋测微器测量遮光片的宽度；
B．用刻度尺测量两数字计时器间的距离；
C．用刻度尺测量两支脚间的距离；
D．在右支脚下放一高度为的垫块，使气垫导轨倾斜；
E．将遮光片固定在滑块上，释放滑块，依次记录两数字计时器的遮光时间、；
F．仅改变右支脚及其垫块的位置，多次重复操作步骤C、D、E。

请回答以下问题：
（1）在步骤A中，螺旋测微器的示数如图乙所示，则_________mm；
（2）在步骤E中，滑块运动的加速度大小_______（选用“、、、、、”中的字母表达）；
（3）要用图像法验证加速度与物体所受合外力是否成正比，若纵轴为第（2）问中的加速度，则横轴应为_______（选用“、、、、、”中的字母表达）。
4．某同学为探究加速度与合外力的关系，设计了如图所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用纸带计算出小车对应的加速度a。


（1）关于上述实验的要求及相关操作，下列说法正确的是_______。
A．不需要平衡摩擦力
B．连接小车的细线要调至水平
C．滑块在加速运动的过程中，弹簧测力计的示数的二倍等于钩码和动滑轮的重力
D．不需要保证钩码和动滑轮的总质量远小于滑块的质量
（2）图是实验中得到的某条纸带的一部分。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，测得各计数点到A点间的距离如图所示。已知所用电源的频率为50Hz，则滑块的加速度大小a=_______m/s2。（结果保留2位有效数字）
（3）根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像，图丙图像中最符合本实验实际情况的是__________。（填甲或乙）

5．某实验小组的同学利用阿特伍德机装置探究了加速度与外力、质量的关系，除图甲中的实验器材外，实验室还为其提供了秒表和个质量均为的钩码。已知光滑定滑轮两侧物体A、B的质量分别为、，重力加速度取。实验时还进行了如下的操作：

（1）取个钩码挂在物体A上，剩余的全部挂在物体B上。
（2）将装置由静止释放，沿竖直方向固定的刻度尺测量出物体A下落的高度及下落所需的时间，则该过程的加速度__________（用、表示）。
（3）改变钩码的个数，重复以上操作，得出多组、的实验数据，以为纵坐标，为横坐标，将数据描绘在坐标系中并连线，如图乙所示。
（4）由图像可知物体A、B的质量____________，__________。（均用表示）
6．如图所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

①打点计时器使用的电源是_________（选填选项前的字母）；
A．直流电源            B．交流电源
②实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是 _________ （选填选项前的字母）；
A．把长木板右端垫高                    B．改变小车的质量
C．将重物和细线取下                    D．将纸带、重物和细线全部取下
③连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如下图所示的纸带并标上相应的计数点。其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50Hz，纸带上O点为小车运动起始时刻所打的点，则打A点时小车运动的速度vA=________ m/s，小车运动的加速度a =_________m/s 2。（结果要求保留三位有效数字）

7．如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置。

（1）图乙是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是_______（选填字母）

（2）在平衡阻力后，当小车总质量_______（选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”）小盘及盘内物体的总质量时，小车运动时所受的拉力大小近似等于小盘及盘内物体的总重力大小。
（3）图丙为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz，根据纸带可求得电火花打点计时器打B点时的速度为_______m/s，小车的加速度大小为_______。（结果均保留两位小数）

8．为了测量两个质量不等的沙袋的质量，某实验小组选用下列器材：轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量m=0.2kg）、细线、刻度尺、秒表。他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量。物体的重力加速度为g，请完成下列步骤：

（1）实验装置如图所示，设右边沙袋A的质量为，左边沙袋B的质量为
（2）取出质量为的砝码放在右边沙袋中，剩余砝码都放在左边沙袋中，发现A下降，B上升。（左、右两侧砝码的总质量始终不变）
（3）用刻度尺测出A从静止下降的距离h，用秒表测出A下降h所用的时间t，则可知A的加速度大小a。
（4）改变，测量相应的加速度a，得到多组及a的数据，为了得到直线，应作出______（选填“a-”或“”）图线，那么该图线的斜率k=______（用题中所给字母表示）
（5）若求得图线的斜率，截距，则沙袋的质量______。（g取）
9．学校物理兴趣小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。实验前，调节定滑轮的高度使细线与木板平行，并平衡摩擦力。


（1）小车的质量______（选填“必须”或“不必”）比所挂钩码的质量大得多；
（2）在探究加速度与质量的关系时，控制力的大小不变，多次在小车中增加或减少砝码数以改变小车的质量得到小车对应的加速度，为了更直观地得出加速度与质量的关系，应作加速度与 ______（选填“质量”或“质量的倒数”）的关系图像；
（3）在探究加速度与力的关系时，在正确操作的情况下得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示。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大小为 ______ m/s2。（结果保留两位有效数字）
10．图为某次“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图。


（1）利用图装置探究小车的加速度与力的关系，在实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是________（选填选项前的字母）。
A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力
B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力
C．无论小车运动的加速度多大，砝码和盘的总重力都等于绳的拉力
D．只有小车质量远大于砝码和盘总质量，砝码和盘的总重力才近似等于绳的拉力
（2）如图是某次实验中得到的一条纸带，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，，，，，小车运动的加速度大小为________（保留2位有效数字）。

11．用图甲装置探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，用力传感器测量力的大小。

①若某次实验中得到图乙纸带，已知交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，则小车的加速度大小是______；（计算结果保留2位有效数字）
②对于本实验，下列说法正确的是_____（单选）。
A．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
B．实验前需要平衡摩擦力
C．作出图像，斜率为小车的质量
D．作出图像，斜率为小车的质量
12．如图甲所示是某同学验证牛顿第二定律的实验装置。其步骤如下：


①小桶内盛上适量细沙，用轻绳绕过滑轮连接在小车上，合理调整木板倾角，轻推小车，让小车沿木板匀速下滑；
②取下轻绳和小桶，测出小桶和细沙的质量m及小车质量M；
③取下轻绳和小桶后，换一条纸带，让小车由静止释放，打出的纸带如图乙所示，O为打下的第一个点，相邻两点间还有四个点未画出。已知打点计时器的打点频率为f，重力加速度为g，纸带上两点间距离和两点间距离的测量值分别为和。
（1）关于该实验，以下说法正确的有__________；
A．该实验不需要满足
B．该实验需要调整连接小车的轻绳与木板平行
C．步骤①中，在平衡摩擦力操作时，应取下小桶
（2）步骤③中小车所受的合外力为___________；
（3）为验证牛顿第二定律，需要成立的关系式为___________（用所测物理量的符号表示）。
13．某同学设计用甲图所示的装置测量当地的重力加速度。


（1）跨过滑轮组的不可伸长的轻绳两端分别与质量为M的钩码以及力传感器相连，通过力传感器可测出轻绳的拉力。质量为m的重物通过动滑轮挂在轻绳上。重物的下端与纸带相连，让纸带穿过打点计时器上的_______；
（2）接通电源、释放钩码、重物_______（填“上升”，“下落”），打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，记下此时力传感器的示数F，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，重物的加速度a=_______m/s2（计算结果保留三位有效数字）：
（3）改变钩码的质量，重复实验步骤（2），得到多组数据：
（4）由实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则当地的重力加速度g=_______（用图中字母表示），该实验误差的主要来源是_______。
14．某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力的关系，打点计时器的工作频率为。

（1）实验中，在平衡摩擦力时，将木板垫高后，应进行的操作是______。
A．挂上钩码，小车拖着纸带，轻推小车，使小车沿木板匀速下滑
B．挂上钩码，小车没有拖着纸带，轻推小车，使小车沿木板匀速下滑
C．不挂钩码，小车拖着纸带，轻推小车，使小车沿木板匀速下滑
D．不挂钩码，小车没有拖着纸带，轻推小车，使小车沿木板匀速下滑
（2）平衡摩擦力后，某次打出的一条纸带如图乙所示，由此可得小车加速度的大小为______。（结果保留两位有效数字）
（3）平衡摩擦力后，保持小车的质量不变，通过改变所挂钩码的质量m（钩码的质量远小于小车的质量），得到对应小车的加速度a；下列图像中，可能符合实验结果的是______。
A、 B、             C、
15．某同学用如图（a）所示的实验装置图，做“验证牛顿第二定律”的实验。


（1）某次实验，打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带如图（b）所示，从清晰的O点开始，每隔4个点取一计数点（中间4个点没画出），分别记为A、B、C、D、E、F，各计数点到O点的距离为OA＝1.61cm，OB＝4.02cm，OC＝7.26cm，OD＝11.30cm，OE＝16.14cm， OF＝21.80cm，打点计时器打点频率为50Hz，则由此纸带可得到打E点时小车的速度vE=______m/s，此次实验小车的加速度a＝______m/s2。（结果均保留两位有效数字）
（2）该同学保持小车质量不变，不断改变悬挂砝码质量m，根据实验数据，作出小车加速度a与砝码质量m的图像如图（c）所示，图像不过坐标原点的原因是______。
16．某兴趣小组在学习牛顿第二定律时，设计了如下实验。如图1所示，带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，有一个上表面为斜面的小车前端用细线跨过滑轮连接一小桶，小车后面连接纸带，纸带穿过固定在木板上的打点计时器。实验中可以通过改变小桶中沙子的质量实现小球与小车在运动过程中保持相对静止。（重力加速度，计算结果均保留三位有效数字）
（1）若实验中发现小球总是相对斜面向下滑动，应向小桶内___________一些沙子（填“添加”、“取出”）；
（2）某次实验观察到小球始终相对斜面静止，打点计时器打下的一条纸带如图2所示，已知交流电源频率为，则小车运动的加速度___________；
（3）已知斜面倾角为，若斜面光滑，小球和小车要保持相对静止，则小球的加速度应为；


（4）该小组同学分析和不等的原因可能是___________。
A．斜面对小球有沿斜面向上的摩擦力                                     B．斜面对小球有沿斜面向下的摩擦力
C．不满足小车和斜面的质量远大于小桶和沙子的质量             D．小球质量太大
17．某同学用图甲所示装置探究质量一定时加速度与力的关系，保持木板水平，调节小桶和小桶内沙的总质量m，使小车沿木板运动。小车上遮光条宽度为d，木板上AB两点间的距离为l，每次操作都将小车从A点由静止释放，小车通过光电门的时间为t，已知重力加速度为g，设小车质量为M，在满足m