高考物理 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 附解析.DOCVIP

高考物理

探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1.(2025·扬州七校第一次联考)在探究加速度与力、质量的关系的实验中，实验装置如图甲所示．

(1)该实验过程中操作正确的是________(单选)．

A.补偿阻力时小车不连接纸带

B.改变小车质量时，不需要重新补偿阻力

C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行

(2)将小车移到靠近打点计时器处，细线跨过滑轮挂上重物，用手________(填“拖住重物”或“挡住小车”)，接通打点计时器电源后，释放小车．

(3)放开小车，小车会在轨道上加速下滑，此时细绳拉力________(填“大于”或“小于”)重物m的重力．为使细绳拉力近似等于重物的重力，则所选重物的质量m________(填“远大于”“远小于”或“等于”)小车的质量M.

(4)小曹同学在这次实验中获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…x6，已知打点计时器的打点周期为T＝0.02s，则打计数点5时小车速度v＝________m/s(保留三位有效数字)，小车加速度的表达式是________.

A.a＝eq\f(x6－2x3,?15T?2)

B.a＝eq\f(x6－2x3,?3T?2)

C.a＝eq\f(x5＋x4－?x3＋x2?,?10T?2)

【答案】(1)B(2)挡住小车(3)小于远小于(4)0.625B

【解析】(1)补偿阻力时小车应该连接纸带，故A错误；平衡摩擦力时有Mgsinθ＝μMgcosθ，可得tanθ＝μ，则改变小车质量时，不需要重新补偿阻力，故B正确；调节滑轮高度使细绳与木板平行，不是与水平桌面平行，故C错误．

(2)将小车移到靠近打点计时器处，细线跨过滑轮挂上重物，用手挡住小车，接通打点计时器电源后，释放小车．

(3)放开小车，小车会在轨道上加速下滑，对小车由牛顿第二定律可得T＝Ma，对重物有mg－T＝ma，联立解得T＝eq\f(M,M＋m)mg＝eq\f(1,1＋\f(m,M))mgmg，即细绳拉力小于重物m的重力．为使细绳拉力近似等于重物的重力，则所选重物的质量m远小于小车的质量M.

(4)根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打计数点5时小车速度为v＝eq\f(x46,2T)＝eq\f(?7.80－5.30?×10－2,0.04)m/s＝0.625m/s；根据逐差法可得，小车加速度的表达式为a＝eq\f(?x6－x3?－x3,?3T?2)＝eq\f(x6－2x3,?3T?2)，故B正确．

2.(2025·苏州高三上期中)某实验小组用如图甲所示的装置探究加速度与质量的关系．

(1)实验中用的是电磁打点计时器，则其电源应选________.

A.直流220V B.交流220V

C.直流8V D.交流8V

(2)为补偿阻力，正确操作应是图乙中的________(填“A”或“B”)；轻推小车，发现打出的纸带如图丙所示，则应________(填“增大”或“减小”)长木板倾角．

(3)正确补偿阻力后，实验中得到一条纸带如图丁所示，相邻两个计数点间还有4个点未画出，则此次小车的加速度大小为________m/s2.

(4)若盘和砝码的总质量为m，小车(含配重)的质量为M，多次改变配重，小明由实验数据作出了a-eq\f(1,M＋m)图像，得到一条过原点的直线；小华认为小明的数据处理过程可能有误，应该得到一条弯曲的图线．你是否同意小华的观点，请简述理由：__________________________________________________.

【答案】(1)D(2)B增大(3)0.88(4)不同意．对整体分析，由牛顿第二定律得mg＝(m＋M)a，整理得a＝eq\f(1,m＋M)·mg，可知mg一定时，加速度a正比于eq\f(1,m＋M)

【解析】(1)电磁打点计时器需要8V左右的交流电源，故D正确．

(2)为补偿阻力，小车不能与重物相连，故正确操作应是图乙中的B；根据图丙纸带可知，打出的纸带做减速运动，说明长木板倾角过小，故应增大长木板倾角来补偿阻力．

(3)结合纸带数据，由逐差法可知加速度为

a＝eq\f(8.64＋7.75－6.87－6.00,4×0.12)m/s2＝0.88m/s2

(4)不同意．对整体分析，由牛顿第二定律得mg＝(m＋M)a

整理得a＝eq\f(1,m＋M)·mg

可知mg一定时，加速度a正比于eq\f(1,m＋M).

3.(2025·扬州期初)某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究加速度与质量的关系”．

(1)关于该实验的操作，正确的是_____