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1、考点20 实验：探究加速度与力、质量的关系12023浙江桐乡二模在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，采用如图所示的装置图进行实验(1)(多选)对小车进行“平衡摩擦力”操作时，下列必须进行的是_(填字母序号).A取下槽码B没有牵引时，轻推一下小车，小车能做匀速直线运动C小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀速运动时，打点计时器的电源应断开D把长木板没有定滑轮的一端垫起适当高度(2)实验中，已经测出小车的质量为M，槽码的总质量为m，若要将槽码的总重力大小作为小车所受拉力F的大小，这样做的前提条件是_.(3)(多选)在实验操作中，下列说法正确的是_A求小车运动的加速度时，可用天平测出小车质量
2、M，槽码的质量m，以及直接用公式ag求出B实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车C每改变一次小车的质量，都需要改变垫入的小木块的厚度D先保持小车质量不变，研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变，研究加速度与质量的关系，最后归纳出加速度与力、质量的关系22022山东卷在天宫课堂中，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：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；接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块
3、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；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(结果均保留两位有效数字)：(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aF图像如图丙中所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为_kg.(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aF图像，则待测物体的质量为_kg.32022浙江6月，节选(1)“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木
4、板平行图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为_cm.由图3中小车运动的数据点，求得加速度为_m/s2(保留两位有效数字).(2)利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是_(多选).A换成质量更小的车B调整长木板的倾斜程度C把钩码更换成砝码盘和砝码D改变连接小车的细绳与长木板的夹角42023广东佛山一模某同学利用图示装置做“探究加速度与力的关系”的实验在气垫导轨上安装了一个光电门，滑块上固定一宽度为d的遮光条，滑块前端固定一力传感器，细线连接力传感器绕过滑轮与钩码相连，实验时改变钩码的个数，通过力传感器测出绳子拉力F，每次
5、实验滑块都从同一位置由静止释放，释放时遮光条到光电门的距离为L.(1)该实验_(填“需要”或“不需要”)满足滑块连同传感器和遮光条的总质量远远大于钩码的质量(2)若测得遮光条经过光电门时遮光时间为t，滑块的加速度大小为_(用d、和L表示).(3)该同学未进行导轨水平调节就进行实验，其他步骤操作正确，则该同学作出的滑块加速度a与拉力F的图像可能是_(填图像下方的字母).52023湖南岳阳一模下图是探究加速度与力关系的实验装置提供器材如下：带有刻度尺的气垫导轨、气泵、光电门2个、数字计时器、带挡光片的滑块(其上可放砝码)，砝码盘(质量5 g)、质量5 g 的砝码5个实验步骤：固定光电门，测出两光电
6、门间的距离；调节气垫导轨水平，将滑块用细线跨过轻质滑轮与砝码盘相连；将5个砝码放到滑块上，释放滑块，测出其经过光电门1和2的挡光时间；取滑块上一个砝码放入砝码盘，释放滑块，测出挡光时间；再次取滑块上一个砝码，依次重复上述操作，直至将5个砝码全部转移到砝码盘描点作图分析加速度与力的关系(1)图甲、乙分别为甲、乙同学用各自实验数据绘制的a F图像甲乙上述图像中只有_(填“图甲”或“图乙”)能正确反映加速度和力的关系错误图像形成的原因可能是_A滑块释放时具有一定的初速度B绘制a F图像时，将砝码盘中的砝码重力作为合力FC滑块上固定的挡光片发生倾斜(2)依据上述正确图像计算出滑块的质量为_g(结果保留
7、3位有效数字).62023山东青岛二模用如图所示的装置探究加速度、力和质量的关系，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上小车上固定一定滑轮，细绳通过滑轮连接弹簧测力计和砂桶(1)实验时，一定要满足的条件或必要的操作是_A平衡摩擦力B小车的质量远大于砂桶和砂的质量(2)在实验中，有同学得到一条打点的纸带，取打点清晰部分做如下标记，如图甲所示，已知相邻计数点间还有4个点未画出，打点计时器的电源频率为50 Hz，则小车加速度的大小为a_m/s2(结果保留3位有效数字).甲乙(3) 在验证加速度与质量的关系时，在满足实验要求的情况下，改变小车上砝码质量m，测出对应的加速度a，以m为横坐标，以为纵
8、坐标，在坐标纸上作出如图乙所示的图像已知弹簧测力计的读数为F，图中纵轴的截距为b，则小车的质量为_考点20实验：探究加速度与力、质量的关系1答案：(1)ABD(2)槽码的总质量远小于小车的质量(3)BD解析：(1)平衡摩擦力时使小车所受重力沿木板方向分力与小车所受摩擦力平衡，故A、B、D项正确；为确定小车是否为匀速运动，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断，故C项错误(2)根据牛顿第二定律得mg(Mm)a，解得a，则绳子的拉力FMa，可知当槽码的总质量远小于小车质量时，小车所受的拉力大小等于槽码的总重力，所以应满足的条件是槽码的总质量远小于小车的质量(3)本实验是“探究加速度与物体受力、物体质量的
9、关系”，所以不能把牛顿第二定律当成已知的公式来使用，故A错误；使用打点计时器时，应该先接通电源，后释放纸带，故B正确；平衡摩擦力后有tan ，与小车质量无关，虽然小车质量改变时，但总是满足mg sin mg cos ，所以不用再次平衡摩擦力，故C错误；本实验采用控制变量法，故D正确2答案：(1)12(2)0.20(3)0.13解析：(1)初始时弹簧的伸长量为5.00 cm，结合图乙可读出弹簧弹力为0.610 N，由Fkx可得弹簧的劲度系数k12 N/m.(2)根据牛顿第二定律Fma，结合图丙可得aF图线斜率的倒数表示滑块与加速度传感器的质量，代入数据得m0.20 kg.(3)同理图像斜率的倒数
10、mm测，得m测0.13 kg.3答案：(1)6.200.051.90.2(2)BC解析：(1)由刻度尺的读数规则可知，打下计数点B时小车的位移大小为x26.20 cm；连接图3中的点，由斜率可知加速度a1.9 m/s2；(2)利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，为减小实验误差，应使连接小车的细绳与长木板平行，D错误；实验时应将钩码更换成砝码盘和砝码，应保证小车的质量远大于砝码以及砝码盘的总质量，因此不能换成质量更小的小车，A错误，C正确；实验时应将长木板的右端适当垫高以平衡摩擦力，B正确4答案：(1)不需要(2)(3)ABC解析：(1)该实验由于有力传感器测量滑块所受的拉力
11、，则不需要满足滑块连同传感器和遮光条的总质量远远大于钩码的质量(2)若测得遮光条经过光电门时遮光时间为t，滑块经过光电门时的速度v，根据v22aL，可得加速度大小为a.(3)该同学未进行导轨水平调节就进行实验，若导轨恰好平衡了摩擦力，则得到的图像为A；若导轨左端过高，则可能不加拉力时滑块就有加速度，则图像为B；若导轨左端过低，则可能要当拉力增加到一定值时滑块才有加速度，则图像为C，故A、B、C正确5答案：(1)图甲B(2)1903解析：(1)根据牛顿第二定律a知，加速度和合外力成正比，a F图像应该是过原点的一条直线，所以上述图像中只有图甲能正确反映加速度和力的关系；图乙不是过原点的一条直线，
12、形成的原因可能是绘制a F图像时，将砝码盘中的砝码重量作为合力F，没有考虑砝码盘(质量5 g)本身的重量，使得实际的合力比绘制a F图像时的合力偏大，故选项B正确(2)设滑块的质量为m块，砝码盘及砝码的质量为m，细线上的拉力为FT，据牛顿第二定律，对砝码盘及砝码mgFTma，对滑块FTm块a，可得列车加速度a，即图甲图像斜率为，有 kg14.53 kg1，变形为mm块 kg0.221 kg221 g，由题知当F30102 N时，即5个砝码全部转移到砝码盘，这时砝码盘及砝码的质量m30 g，所以滑块的质量m块190 g6答案：(1)A(2)1.86(3)2Fb解析：(1)用如图所示的装置探究加速度、力和质量的关系实验时，必要的操作是要平衡摩擦力，由于绳子的拉力大小可以通过弹簧测力计读出，故不一定要满足小车的质量远大于砂桶和砂的质量(2)小车加速度的大小a102 m/s21.86 m/s2.(3)对小车和砝码整体，根据牛顿第二定律有2F(mm车)a，整理得m，则 m图线的截距b，所以小车的质量m车2Fb.