實驗四探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系(分值:40分)溫馨提示:此系列題卡,非選擇題每空2分,分值不同題空另行標(biāo)注1.(8分)(2024·甘肅卷,11)用圖甲所示實驗裝置探究外力一定時加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(1)以下操作正確的是(單選,填正確答案標(biāo)號)。

A.使小車質(zhì)量遠小于槽碼質(zhì)量B.調(diào)整墊塊位置以補償阻力C.補償阻力時移去打點計時器和紙帶D.釋放小車后立即打開打點計時器(2)保持槽碼質(zhì)量不變,改變小車上砝碼的質(zhì)量,得到一系列打點紙帶。其中一條紙帶的計數(shù)點如圖乙所示,相鄰兩點之間的距離分別為s1,s2,…,s8,時間間隔均為T。下列加速度算式中,最優(yōu)的是(單選,填正確答案標(biāo)號)。

A.a=1B.a=1C.a=1D.a=1(3)以小車和砝碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo),加速度的倒數(shù)1a為縱坐標(biāo),甲、乙兩組同學(xué)分別得到的1a-由圖丙可知,在所受外力一定的條件下,a與M成(選填“正比”或“反比”);甲組所用的(選填“小車”“砝碼”或“槽碼”)質(zhì)量比乙組的更大。

2.(8分)(2025·江西上饒模擬)某實驗小組用如圖甲所示的裝置做“探究加速度與力關(guān)系”實驗。打點計時器所接電源的頻率為50Hz,滑輪、長木板均光滑。(1)按正確的方法實驗操作后,得到的一條紙帶部分如圖乙所示,紙帶上各點均為計時點,由此可得打點計時器打出B點時小車的速度大小vB=m/s,小車的加速度大小a=m/s2(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)。

(2)改變重物,多次實驗,得到多組彈簧測力計示數(shù)F和對應(yīng)的小車加速度大小a,以F為橫軸、a為縱軸作出a-F圖像,該圖像的斜率為k,則小車的質(zhì)量M=(用k表示)。

(3)某次實驗時彈簧測力計的示數(shù)為F0,則此次實驗中重物的加速度為。

3.(8分)某同學(xué)在做探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系的實驗中,設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置。(1)利用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度,測量結(jié)果如圖乙所示,遮光條的寬度d=cm。

(2)實驗中是否需要保證鉤碼的質(zhì)量m遠小于滑塊的質(zhì)量M。(1分)(選填“需要”或“不需要”)。

(3)將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上,將導(dǎo)軌調(diào)至水平;將滑塊移至圖示位置,測出遮光條到光電門的距離s;打開氣源,釋放滑塊,讀出遮光條通過光電門的擋光時間t,可得滑塊經(jīng)過光電門時的速度大小v=(1分),滑塊運動的加速度大小a=(用d、t、s表示)。

(4)實驗時用拉力傳感器直接測得的拉力F,則滑塊運動的加速度a與拉力F的關(guān)系圖像最符合本實驗實際情況的是(選填選項前的字母)。

4.(8分)在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗,受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實驗,如圖甲所示。主要步驟如下:①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上,加速度傳感器固定在滑塊上;②接通氣源,放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌;③將彈簧左端連接力傳感器,右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于O點。A點到O點的距離為5.00cm,拉動滑塊使其左端處于A點,由靜止釋放并開始計時;④計算機采集獲取數(shù)據(jù),得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像,部分圖像如圖乙所示?；卮鹨韵聠栴}(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字):(1)彈簧的勁度系數(shù)為N/m。

(2)該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù),畫出a-F圖像如圖丙中Ⅰ所示,由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為kg(3分)。

(3)該同學(xué)在滑塊上增加待測物體,重復(fù)上述實驗步驟,在圖丙中畫出新的a-F圖像Ⅱ,則待測物體的質(zhì)量為kg(3分)。

5.(8分)(2024·重慶巴蜀模擬)某興趣小組利用圖甲所示裝置“測量滑塊與水平放置的長木板間的動摩擦因數(shù)”,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。主要實驗步驟如下:①測量滑塊(含遮光條)的質(zhì)量m;②測量動滑輪懸掛的重物的質(zhì)量m0;③安裝裝置,讓滑塊從水平長木板上固定位置A點由靜止釋放,記錄遮光條通過光電門的遮光時間t和力傳感器的示數(shù)F;④更換動滑輪懸掛的重物,重復(fù)步驟②③;⑤以F為縱軸、t-2為橫軸,作出如圖乙所示的圖像,其中a、b、c已知。(1)以上實驗步驟中,多余且沒有必要的一步是第步(填序號)。

(2)去掉多余步驟后,滑