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实验四探究加速度与物体受力、物体质量的关系

(分值:40分)

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1.(8分)(2024·甘肃卷,11)用图甲所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。

(1)以下操作正确的是(单选,填正确答案标号)。?

A.使小车质量远小于槽码质量

B.调整垫块位置以补偿阻力

C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带

D.释放小车后立即打开打点计时器

(2)保持槽码质量不变,改变小车上砝码的质量,得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图乙所示,相邻两点之间的距离分别为s1,s2,…,s8,时间间隔均为T。下列加速度算式中,最优的是(单选,填正确答案标号)。?

A.a=1

B.a=1

C.a=1

D.a=1

(3)以小车和砝码的总质量M为横坐标,加速度的倒数1a为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的1a-

由图丙可知,在所受外力一定的条件下,a与M成(选填“正比”或“反比”);甲组所用的(选填“小车”“砝码”或“槽码”)质量比乙组的更大。?

2.(8分)(2025·江西上饶模拟)某实验小组用如图甲所示的装置做“探究加速度与力关系”实验。打点计时器所接电源的频率为50Hz,滑轮、长木板均光滑。

(1)按正确的方法实验操作后,得到的一条纸带部分如图乙所示,纸带上各点均为计时点,由此可得打点计时器打出B点时小车的速度大小vB=m/s,小车的加速度大小a=m/s2(结果均保留2位有效数字)。?

(2)改变重物,多次实验,得到多组弹簧测力计示数F和对应的小车加速度大小a,以F为横轴、a为纵轴作出a-F图像,该图像的斜率为k,则小车的质量M=(用k表示)。?

(3)某次实验时弹簧测力计的示数为F0,则此次实验中重物的加速度为。?

3.(8分)某同学在做探究加速度与力和质量的关系的实验中,设计了如图甲所示的实验装置。

(1)利用游标卡尺测量遮光条的宽度,测量结果如图乙所示,遮光条的宽度d=cm。?

(2)实验中是否需要保证钩码的质量m远小于滑块的质量M。(1分)(选填“需要”或“不需要”)。?

(3)将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平;将滑块移至图示位置,测出遮光条到光电门的距离s;打开气源,释放滑块,读出遮光条通过光电门的挡光时间t,可得滑块经过光电门时的速度大小v=(1分),滑块运动的加速度大小a=(用d、t、s表示)。?

(4)实验时用拉力传感器直接测得的拉力F,则滑块运动的加速度a与拉力F的关系图像最符合本实验实际情况的是(选填选项前的字母)。?

4.(8分)在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验,受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验,如图甲所示。

主要步骤如下:

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上,加速度传感器固定在滑块上;

②接通气源,放上滑块。调平气垫导轨;

③将弹簧左端连接力传感器,右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点,由静止释放并开始计时;

④计算机采集获取数据,得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像,部分图像如图乙所示。

回答以下问题(结果均保留2位有效数字):

(1)弹簧的劲度系数为N/m。?

(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据,画出a-F图像如图丙中Ⅰ所示,由此可得滑块与加速度传感器的总质量为kg(3分)。?

(3)该同学在滑块上增加待测物体,重复上述实验步骤,在图丙中画出新的a-F图像Ⅱ,则待测物体的质量为kg(3分)。?

5.(8分)(2024·重庆巴蜀模拟)某兴趣小组利用图甲所示装置“测量滑块与水平放置的长木板间的动摩擦因数”,已知当地重力加速度为g。主要实验步骤如下:

①测量滑块(含遮光条)的质量m;

②测量动滑轮悬挂的重物的质量m0;

③安装装置,让滑块从水平长木板上固定位置A点由静止释放,记录遮光条通过光电门的遮光时间t和力传感器的示数F;

④更换动滑轮悬挂的重物,重复步骤②③;

⑤以F为纵轴、t-2为横轴,作出如图乙所示的图像,其中a、b、c已知。

(1)以上实验步骤中,多余且没有必要的一步是第步(填序号)。?

(2)去掉多余步骤后,滑块与水平长木板间的动摩擦因数μ=(3分)(用题给物理量符号表示)。?

(3)若实验时水平长木板左侧略高,则μ的测量值(3分)(选填“大于”“等于”或“小于”)其真实值。?