新高考物理一轮复习跟踪练习专题3.3　本专题实验（原卷版）

专题3.3本专题实验【练】1、（2022·天津·耀华中学一模）某同学采用如图甲所示的实验装置探究加速度和力的关系，其中小车的质量为M，砂和砂桶的总质量为m（滑轮光滑），交流电频率为f=50Hz。（1）本实验中____________（需要或不需要）满足m<<M；（2）松开砂桶，小车带动纸带运动，若相邻计数点间还有4个点未画出，纸带如图乙所示，则小车的加速度a=___________（结果保留三位有效数字）；（3）改变砂桶内砂子的质量，重复实验，以弹簧测力计示数F为横坐标、小车对应的加速度a为纵坐标，做出的a-F图像如图丙，可知小车的质量M=___________kg。（结果保留三位有效数字）。2、（2022·安徽淮北·二模）某同学用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。（1）该同学安装好实验器材后，将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。选出一条点迹清晰的纸带，标出部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个打下的点，图中未画出）。其中s1=7.05cm、s2=7.68cm、s3=8.33cm、s4=8.95cm、s5=9.61cm、s6=10.26cm。打点计时器在打B点时小车的速度vB=________m/s；小车的加速度a=________m/s2（要求充分利用测量的数据，结果均保留2位有效数字）。（2）用图甲所示的装置还可以完成下述哪些实验________。A．探究小车的加速度和受力的关系B．验证动能定理C．验证机械能守恒定律D．验证动量守恒定律3、（2022·湖南·新宁崀山实验学校三模）某同学设计了一个验证加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图甲为实验装置简图。（交流电的频率为50Hz）（1）图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为_________m/s2。（计算结果保留二位有效数字）（2）保持小车的质量不变，改变桶内砝码的质量，某位同学根据实验数据分别作出了加速度a随合力F的变化图线如图丙所示，图线上部出现了弯曲并偏离原来的直线，其主要原因是___________；若从小车中取出砝码放入桶中，并以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码整体为研究对象，图线上部___________（填“会”或“不会”）弯曲。4、（2022·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）如图为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图。砝码和砝码盘的总质量为m，小车的质量为M。（1）下列说法正确的是（）A．每次小车都要从同一位置开始运动B．挂上砝码盘，轻推小车，拖着纸带的小车匀速运动说明摩擦力已被平衡C．调节定滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板表面保持平行D．纸带与小车相连端的点迹较疏（2）如图是实验打出的一条纸带，已知打点计时器的打点周期是0.02s，结合图中给出。的数据（单位：cm），求出小车运动加速度的大小为___________m/s2.（结果保留两位有效数字）（3）某同学想利用此装置测算小车与长木板之间的动摩擦因数μ。于是他让小车在细绳的牵引下水平运动，并通过纸带确定了小车的加速度a。则μ=___________（用m、M、a及重力加速度g表示，小车与长木板之间的摩擦力可认为是滑动摩擦力）5、（2022·上海黄浦·二模）某同学用如图a所示的装置验证加速度与力的关系。（1）为平衡摩擦力，将轨道一端略抬高，给小车一初速度使其在轨道上运动，利用位移传感器获得小车的速度-时间图像如图b，则应适当___________（选填“增大”“减小”）轨道倾角。平衡摩擦后，操作中要控制___________（选填“小车”“钩码”）的质量不变。序号F/Na/m·s-210.140.3920.190.5330.240.6740.250.8050.340.94（2）经过正确操作，所测量的拉力与加速度的数据如右表。请在图c。中用“×”补充完成序号为4、5的数据描点并做出a-F图像。___________（3）某同学对“将钩码的重力大小视为小车所受拉力的大小”的做法提出质疑，并开展了如下研究：他在小车上固定一个力传感器，可直接测得小车所受拉力。测得小车与传感器总质量为0.486kg，改变钩码质量，多次实验，测得多组钩码重力与小车所受拉力，图d。中的图线①、②分别为钩码重力、小车所受拉力随钩码质量变化的关系图像。请根据图像，针对该同学的质疑给出回答。___________6、（2022·湖南·长郡中学二模）在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M，重物质量用m表示。（1）为便于测量合力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结论，下列说法正确的是________。（填选项字母）A．四组实验中只有甲需要平衡摩擦力B．四组实验都需要平衡摩擦力C．四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件D．四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件（2）按甲同学设计装置完成实验，并根据实验得到的数据，画出小车的SKIPIF1<0图像如图所示，从图像中可以得出，当小车的质量为0.5kg时，它的加速度为_______m/s2。（3）若乙、丙、丁三位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均为a，则乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为_______。7、（2022·安徽·模拟预测）某同学用如图所示的实验装置验证物体的加速度与合外力间的关系，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等时，可认为气垫导轨水平；（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；（4）让滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间SKIPIF1<0、SKIPIF1<0及遮光片从A运动到B所用的时间t12，则滑块加速度的大小为a=___________。（用题中给出的物理量表示）（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，系统所受合外力的大小F=___________。（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）（6）若实验数据满足SKIPIF1<0=___________，则表明系统质量一定时，加速度与合外力成正比。（用题中给出的物理量表示）8、（2022·广东·模拟预测）小华同学设计如图甲的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”创新实验。实验操作步骤如下：（ⅰ）挂上托盘和适量砝码，改变长木板的倾角，让带遮光片的小车沿长木板匀速下滑。（ⅱ）取下砝码盘和砝码，读出砝码的质量为m，小车和遮光片的总质量为M。让小车从靠近滑轮处沿长木板下滑，测出加速度a。（ⅲ）改变砝码质量和木板倾角，多次测量，作出a—mg图，得出a—mg的关系。（g为重力加速度）（1）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图乙所示，其读数为______cm；（2）在步骤（ⅰ）调节长木板倾角，让小车匀速下滑时，发现通过光电门A的时间大于通过光电门B的时间，应______（选填“增大”、“减小”）长木板倾角。（3）该实验方案______（选填“需要”、“不需要”）满足SKIPIF1<0。（4）在图丙A、B、C、D四幅图中，与该实验操作对应的a—mg图应为______。A．B．C．D．9、（2022·湖北·荆州中学三模）某研究性学习小组设计了如图甲所示的实验装置，用于“探究质量一定时，加速度a与物体所受合力F的关系”。某次实验中，测得两物块质量分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，传感器示数为F，打出的纸带如图乙所示，相邻计时点A、B、C、D、E间距依次为s1、s2、s3、s4，打点计时器打点频率为f，不计滑轮质量及摩擦。（1）根据实验打出的纸带计算出纸带加速度SKIPIF1<0______（用题中物理量字母表示）；（2）根据图甲所示的试验装置，两物体的质量必须满足SKIPIF1<0______SKIPIF1<0（填“>”“<”或“=”）；（3）实验时，关于实验研究对象的选取下列说法正确的一项是______。A．若以SKIPIF1<0为研究对象，SKIPIF1<0受到的合力大小应表示为SKIPIF1<0B．若以SKIPIF1<0为研究对象，SKIPIF1<0受到的合力大小应表示为SKIPIF1<0C．若以SKIPIF1<0为研究对象，SKIPIF1<0受到的合力大小应表示为SKIPIF1<0D．若以SKIPIF1<0为研究对象，SKIPIF1<0受到的合力大小应表示为SKIPIF1<010、（2022·湖北·襄阳五中模拟预测）某学习小组利用图甲所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验，图中大的轻质定滑轮可绕水平轴转动，绕过定滑轮的轻绳两端分别系有钩码和弹簧测力计，弹簧测力计下端挂装有细砂的小桶并在外壳上固定一金属片。实验的主要步骤如下：①用螺旋测微器测量A处金属片的厚度d，其示数如图乙所示。②用手控制钩码不动，读出弹簧测力计的示数为F0③释放钩码后，读出弹簧测力计的示数为F1，记下金属片通过光电门的遮光时间t1④钩码下方再挂一个钩码，用手控制钩码，调整金属片的位置仍在A处静止不动，释放钩码后，读出弹簧测力计的示数为F2，记下金属片通过光电门的遮光时间t2⑤重复步骤④，进行多次实验。请回答下列问题：（1）d=___________mm。（2）要完成本实验，下列物理量中还必须要测量的是：___________。A．金属片与光电门间的高度差hB．钩码的总质量MC．弹簧测力计、金属片、砂和小桶的总质量m（3）若用F表示钩码释放后弹簧测力计的示数，则能正确反映“质量一定时，加速度与合外力的关系”的是___________。A．B．C．D．（4）要“验证牛顿第二定律”，即验证第（3）问中所选图像的斜率与___________是否相等（用（2）中选择的量以及d，F0，g表示）11、（2022·广东·模拟预测）某同学欲利用如图所示的装置探究质量一定时，加速度与合力的关系，其中A为滑块，B为电火花计时器，C为力传感器（可以测量细绳的拉力大小），D为一端带有定滑轮的气垫导轨，E为小桶，小桶系在轻小动滑轮的下端，可装砂，动滑轮两侧的细绳竖直。主要实验步骤如下：①正确安装好实验器材，气垫导轨正常工作，接通电火花计时器的电源后由静止释放滑块，滑块向右运动，读出力传感器的示数，取下纸带，计算出滑块的加速度大小；②增加小桶中砂的质量，重复步骤①，获得多组力传感器的示数F和滑块的加速度大小a的数据，以a为纵坐标、F为横坐标，用描点法画出SKIPIF1<0图像。（1）在步骤①中，关于气垫导轨的调节，下列做法正确的是___________。（填正确答案标号）A．气垫导轨调成水平B．气垫导轨左端垫高，以平衡摩擦力C．气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力（2）在步骤②中，增减小桶中砂的质量时，小桶与砂的总质量___________（填“一定远小于”、“一定等于”或“可能大于”）滑块的质量。（3）按正确操作进行实验，下列SKIPIF1<0图像可能正确的是___________。A．B．C．（4）将滑块从图示位置由静止释放，在滑块向右运动的过程中，小桶的加速度大小SKIPIF1<0与滑块的加速度大小SKIPIF1<0间的关系为SKIPIF1<0___________。12、（2022·山西·太原五中二模）某同学用如图所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，将长木板水平固定在桌面上，调节长木板左端定滑轮的高度及力传感器固定在竖直墙上的位置，使滑块上的动滑轮两边的细线均与长木板平行。打点计时器所接交流电的频率为50Hz，重力加速度为g。（1）调节砂桶中砂的质量，轻推物块。如果打点计时器打出的纸带上的点间隔逐渐变小，应适当___________（填“增大”或“减小”）砂桶中砂的质量，直到打点计时器打出的纸带上的点间隔均匀，这时力传感器的示数为SKIPIF1<0，滑块及滑块上动滑轮的质量为M，则滑块与长木板间的动摩擦因数μ=___________。（2）用该装置验证牛顿第二定律。加大砂和砂桶的质量，释放滑块，打点计时器打出的纸带如图乙所示，图中各点为计数点，每相邻两计数点之间还有4个点（图中未标出），根据图中数据计算出滑块运动的加速度大小a=___________SKIPIF1<0（结果保留两位有效数字）。若这时力传感器的示数为F，则表达式___________（用F、SKIPIF1<0、M及a表示）成立，则牛顿第二定律得到验证。13、（2022·浙江·高考真题）（1）①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。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装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______。A．换成质量更小的小车

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（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，①下列说法正确的是______；A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。14、（2022·山东·高考真题）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）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。15、（2021·北京·高考真题）物理实验一般都涉及实验