2021届高考物理二轮复习实验与研究精解集汇：(四)探究加速度与力、质量的关系

四、探究加速度与力、质量的关系

1、“验证牛顿第二定律”的实验装置如图所示。按图设置好实验装置后，把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂钩码。

(1)同学在实验前准备了图中所示的实验装置及下列辅助器材：

A．交流电源、导线

B．直流电源、导线

C．天平（含配套砝码）

D．秒表

E．刻度尺

其中必要的器材是____________；

(2)某同学正确进行实验后，打出了一条纸带如图所示。计时器打点的时间间隔为0.02s。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离。则在打下点迹3时，小车运动的速度v=_____m/s（结果保留3位有效数字），该小

车的加速度a=_____2

m/s（结果保留3位有效数字）；

(3)根据测量的实验数据作出的a-F图线不通过原点，请分析其主要原因是________________；图中图线（或延长线）与F轴截距的物理意义是______________；

(4)在对上一问中的装置进行了调整后，a-F图线能够通过原点。为得到更多的数据点，该同学不断改变钩码质量，发现随着F增大，a-F图像由直线逐渐变为一条弯曲的图线，如图所示。图线在末端弯曲的原因是_____________________。

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A．所挂钩码的总质量太大

B．所用小车的质量太大

C．小车与轨道之间存在摩擦

D．导轨保持了水平状态

2、某实验小组采用如图（a）所示的文验装置“探究加速度与力、质量的关系”。

（1）下列关于该实验的说法中正确的是_________。

A．平衡摩擦力时，应将盘和盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C．实验时，应先接通打点计时器，再放开小车

D．在每次实验时，应使砝码和砝码盘的总质量远大于小车的质量

（2）该实验小组采用正确的实验步骤后，利用打点频率为50Hz的打点计时器，得到的条纸带如图（b）所示，在相邻两计数点间还有四个点未画出，用刻度尺测得：S AB＝2.62m，S BC＝3.84cm，S CD＝5.00cm，S DE＝6.22cm。在该次实验中，打下D点时小车的速度大小为_________m/s，小车运动的加速度大小为_________m/s2（以上计算结果均保留两位小数）。

（3）实验小组根据实验数据画出如图（c）所示的a-1

m（a为小车的加速，m为小

车质量）图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为_________kg。（g取10m/s2）

3、某同学利用图(a)所示的实验装置研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”。

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（1）实验中需要把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，平衡木板对小车的阻力及

其他阻力，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列_________的点，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做_______________运动。

（2）保持砂和砂桶质量不变，小车中加入砝码，每增加一个砝码打出一条纸带，打点计时器的电源为50Hz 的交流电源，图(b)是实验打出的一条纸带的一部分，A 、

B 、

C 、……G 是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出。小车的加速度大小a=______m/s 2(保留2位有效数字)。

（3）某同学在平衡了木板对小车的阻力及其他阻力情况下进行实验，处理数据时，

他以小车加速度的倒数1

a 为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M 为横轴，描绘出1M a 图象如图(c)所示。设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为

b ，若牛顿定律成立，则砂和砂桶的质量为___(用斜率k 和截距b 表示)。

4、在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中：实验装置如图所示：一木块放在水平长木板上，左侧栓有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动。重物的质量为m ，木块质量为M 。

(1)如图①所示，是甲同学用以上装置，通过打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交流电周期为T，根据给以上数据求：木块的加速度a=______。

(2)乙同学用同一套装置，根据测量数据画出了如图②所示的a—F图线，原因可能是：____。

(3)丙、丁两位同学用同一套装置，画出了各自得到的a—F图线如图③所示，说明这两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同：_________。

(4)当M和m的大小关系满足_________时，才可以认为绳子对木块的拉力大小等于重物的重力大小。

5、利用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验时：

（1）甲同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图像为下图所示中的直线Ⅰ，乙同学画出的图像为图中的直线Ⅱ；直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大，明显超出了误差范围，下面给出了关于形成这种情况的四种解释，其中可能正确的是（_________）

A．实验前甲同学没有平衡摩擦力

B．甲同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了

C．实验前乙同学没有平衡摩擦力

D．乙同学在平衡摩擦力时，把长木板的末端抬得过高了

（2）在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时，由于没有始终满足M>>m（m 为砂桶及砂的总质量）的条件，结果得到的图像应是（_________）

（3）在研究小车的加速度a和拉力F的关系时，由于没有始终满足M>>m的关系（m