2022高考物理精品讲练系列学案：实验（1）探究加速度与力、质量的关系【例1】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,在研究加速度a与小车的质量M的关系时,由于没有注意始终满足Mm的条件,结果得到的图象应是以以下图中的（）答案D【例2】某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,如以下图,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.（保存两位有效数字）（2）保持砂和小砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的.数据如下表:请在以以下图给出的方格坐标纸中画出a—图线,并根据图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是.（3）保持小车质量不变,改变砂和小砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线,如以以下图所示.该图线不通过原点,其主要原因是.答案（1）3.2（2）a=见以以下图（3）未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分16/16\n【例3】如图右所示，质量为M的滑块A放在气垫导轨B上，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示滑块A的位移—时间（s-t）图象和速率—时间（v-t）图象.整个装置置于高度可调节的斜面上，斜面的长度为l、高度为h.（取重力加速度g=9.8m/s2，结果可保存一位有效数字）.（1）现给滑块A一沿气垫导轨向上的初速度，A的v-t图线如以以下图所示.从图线可得滑块A下滑时的加速度a=m/s2，摩擦力对滑块A运动的影响.（填“明显，不可忽略”或“不明显，可忽略”）（2）此装置还可用来验证牛顿第二定律.实验时通过改变可验证质量一定时，加速度与力成正比的关系；通过改变可验证力一定时，加速度与质量成反比的关系.（3）将气垫导轨换成滑板，滑块A换成滑块A′，给滑块A′一沿滑板向上的初速度，A′的s-t图线如以以下图所示.图线不对称是由于造成的，通过图线可求得滑板的倾角θ=（用反三角函数表示），滑块与滑板间的动摩擦因数μ=.答案（1）6不明显，可忽略（2）斜面高度h滑块A的质量M及斜面的高度h，且使M和h保持不变（3）滑块与斜面间存在滑动摩擦力作用arcsin0.6（arcsin0.57～arcsin0.64都算对）0.3（0.2～0.4都算对）16/16\n1.关于验证牛顿运动定律的实验,以下说法中符合实际的是（）A.通过同时改变小车的质量m及受到的拉力F的研究,能归纳出加速度、力、质量三者之间的关系B.通过保持小车质量不变,只改变小车的拉力的研究,就可以归纳出加速度、力、质量三者之间的关系C.通过保持小车受力不变,只改变小车质量的研究,就可以得出加速度、力、质量三者之间的关系D.先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者之间的关系答案D2.在利用打点计时器和小车来做“验证牛顿运动定律”的实验时,以下说法中正确的选项是（）A.平衡摩擦力时,应将砝码盘及盘内砝码通过定滑轮拴在小车上B.连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板保持平行C.平衡摩擦力后,长木板的位置不能移动D.小车释放前应靠近打点计时器,且应先接电源再释放小车答案BCD3.做“验证牛顿运动定律”的实验,主要的步骤有A.将一端附有定滑轮的长木板放在水平桌面上,取两个质量相等的小车,放在光滑的水平长木板上B.翻开夹子,让两个小车同时从静止开场运动,小车运动一段距离后,夹上夹子,让它们同时停下来,用刻度尺分别测出两个小车在这一段时间内通过的位移大小16/16\nC.分析所得到的两个小车在相同时间内通过的位移大小与小车所受的水平拉力的大小关系,从而得到质量相等的物体运动的加速度与物体所受作用力大小的关系D.在小车的后端也分别系上细绳,用一只夹子夹住这两根细绳E.在小车的前端分别系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘内分别放着数目不等的砝码,使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量.分别用天平测出两个砝码盘和盘内砝码的总质量.上述实验步骤,正确的排列顺序是.答案AEDBC4.如以下图,是某次利用气垫导轨探究加速度与力、质量关系的实验装置安装完毕后的示意图,图中A为砂桶和砂,B为定滑轮,C为滑块及上面添加的砝码,D为纸带,E为电火花计时器,F为蓄电池,电压为6V,K是电键,请指出图中的三处错误.（1）;（2）;（3）.答案（1）B接滑块的细线应水平（或与导轨平行）（2）C滑块离计时器太远（3）E电火花计时器用的是220V的交流电,不能接直流电.5.现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面（如以下图）、小车、计时器一个、米尺.16/16\n（1）填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）.①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开场下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t.②用米尺测量A1与A2之间的距离s,那么小车的加速度a=.③用米尺测量A1相对于A2的高度h.设小车所受重力为mg,那么小车所受的合外力F=.④改变,重复上述测量.⑤以h为横坐标,1/t2为纵坐标,根据实验数据作图.如能得到一条过原点的直线,那么可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的方案是:①调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑.测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0.②进展（1）中的各项测量.③计算与作图时用（h-h0）代替h.对此方案有以下几种评论意见:A.方案正确可行B.方案的理论依据正确,但利用所给器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动C.方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关其中合理的意见是.答案（1）②③mg④斜面倾角（或h的数值）（2）C6.假设测得某一物体质量M一定时,a与F的有关数据资料如下表所示.（1）根据表中数据,在以以下图坐标中画出a—F图象.（2）根据图象判定:当M一定时,a与F的关系为.答案（1）见右图16/16\n（2）正比关系知识整合演练高考题型1惯性的应用【例1】（2022·全国Ⅰ·15）如以下图,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,假设忽略小球与小车间的摩擦力,那么在此段时间内小车可能是（）A.向右做加速运动B.向右做减速运动C.向左做加速运动D.向左做减速运动答案AD题型2用牛顿第二定律分析问题【例2】（2022·宁夏·20）有一固定斜面的小车在水平面上做直线运动,小球通过细绳与车顶相连.小球某时刻正处于如以下图状态.设斜面对小球的支持力为N,细绳对小球的拉力为T,关于此时刻小球的受力情况,以下说法正确的选项是（）A.假设小车向左运动,N可能为零B.假设小车向左运动,T可能为零C.假设小车向右运动,N不可能为零D.假设小车向右运动,T不可能为零16/16\n答案AB题型3超重与失重【例3】（2022·山东·17）以下实例属于超重现象的是（）A.汽车驶过拱形桥顶端B.荡秋千的小孩通过最低点C.跳水运发动被跳板弹起,离开跳板向上运动D.火箭点火后加速升空答案BD题型4综合动力学问题【例4】（2022·江苏·19）如以下图,一轻绳吊着粗细均匀的棒,棒下端离地面高H,上端套着一个细环.棒和环的质量均为m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg（k>1）.断开轻绳,棒和环自由下落.假设棒足够长,与地面发生碰撞时,触地时间极短,无动能损失.棒在整个运动过程中始终保持竖直,空气阻力不计.求:（1）棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中,环的加速度.（2）从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间,棒运动的路程s.（3）从断开轻绳到棒和环都静止,摩擦力对环及棒做的总功W.答案（1）（k-1）g,方向竖直向上（2）（3）1.（2022·广东·1）伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开场滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有（）A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关16/16\nD.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时所需的时间与倾角无关答案B2.（2022·广东理科根底·12）质量为m的物体从高处由静止释放后竖直下落,在某时刻受到的空气阻力为f,加速度为a=g,那么f的大小是（）A.f=mgB.f=mgC.f=mgD.f=mg答案B3.（2022·山东·19）直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如以下图.设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态.在箱子下落过程中,以下说法正确的选项是（）A.箱内物体对箱子底部始终没有压力B.箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大C.箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大D.假设下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”答案C4.（2022·江苏·7）如以下图,两光滑斜面的倾角分别为30°和45°、质量分别为2m和m的两个滑块用不可伸长的轻绳通过滑轮连接（不计滑轮的质量和摩擦）,分别置于两个斜面上并由静止释放;假设交换两滑块位置,再由静止释放,那么在上述两种情形中正确的有（）A.质量为2m的滑块受到重力、绳的张力、沿斜面的下滑力和斜面的支持力的作用B.质量为m的滑块均沿斜面向上运动16/16\nC.绳对质量为m的滑块的拉力均大于该滑块对绳的拉力D.系统在运动中机械能均守恒答案BD5.（2022·天津·20）一个静止的质点,在0～4s时间内受到力F的作用,力的方向始终在同一直线上,力F随时间t的变化如以下图,那么质点在（）A.第2s末速度改变方向B.第2s末位移改变方向C.第4s末回到原出发点D.第4s末运动速度为零答案D6.（2022·全国Ⅱ·18）如以下图,一很长的、不可伸长的柔软轻绳跨过光滑定滑轮,绳两端各系一小球a和b.a球质量为m,静置于地面;b球质量为3m,用手托住,高度为h,此时轻绳刚好拉紧.从静止开场释放b后,a可能到达的最大高度为（）A.hB.1.5hC.2hD.2.5h答案B7.（2022·北京·20）有一些问题你可能不会求解,但是你仍有可能对这些问题的解是否合理进展分析和判断.例如从解的物理量单位,解随某些已知量变化的趋势,解在一些特殊条件下的结果等方面进展分析,并与预期结果、实验结论等进展比较,从而判断解的合理性或正确性.举例如下:如以下图,质量为M、倾角为θ的滑块A放于水平地面上.把质量为m的滑块B放在A的斜面上.忽略一切摩擦,有人求得B相对地面的加速度a=,式中g16/16\n为重力加速度.对于上述解,某同学首先分析了等号右侧量的单位,没发现问题.他进一步利用特殊条件对该解做了如下四项分析和判断,所得结论都是“解可能是对的”.但是,其中有一项为哪一项错误的.请你指出该项（）A.当θ=0°时,该解给出a=0,这符合常识,说明该解可能是对的B.当θ=90°时,该解给出a=g,这符合实验结论,说明该解可能是对的C.当Mm时,该解给出a≈gsinθ,这符合预期的结果,说明该解可能是对的D.当mM时,该解给出a≈,这符合预期的结果,说明该解可能是对的答案D8.（2022·上海·5）在伽利略羊皮纸手稿中发现的斜面实验数据如下表所示,人们推测第二、三列数据可能分别表示时间和长度.伽利略的一个长度单位相当于现在的mm,假设一个时间单位相当于现在的0.5s.由此可以推算实验时光滑斜面的长度至少为m;斜面的倾角约为度.（g取10m/s2）表:伽利略手稿中的数据11324213093298164526255824366119249716006482104答案2.0341.59.（2022·海南·15）科研人员乘气球进展科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990kg.气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降,及时堵住.堵住时气球下降速度为1m/s,且做匀加速运动,4s内下降了16/16\n12m.为使气球平安着陆,向舱外缓慢抛出一定的压舱物.此后发现气球做匀减速运动,下降速度在5分钟内减少了3m/s.假设空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g取9.89m/s2,求抛掉的压舱物的质量.答案101kg10.（2022·上海·21）总质量为80kg的跳伞运发动从离地500m的直升机上跳下,经过2s拉开绳索开启降落伞,如以下图是跳伞过程中的v-t图象,试根据图象求:（g取10m/s2）（1）t=1s时运发动的加速度和所受阻力的大小.（2）估算14s内运发动下落的高度及抑制阻力做的功.（3）估算运发动从飞机上跳下到着地的总时间.答案（1）8m/s2160N（2）158m1.25×105J（3）71s11.（2022·海南·16）如以下图,一辆汽车A拉着装有集装箱的拖车B,以速度v1=30m/s进入向下倾斜的直车道.车道每100m下降2m.为使汽车速度在s=200m的距离内减到v2=10m/s,驾驶员必须刹车.假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力,且该力的70%作用于拖车B,30%作用于汽车A.已知A的质量m1=2000kg,B的质量m2=6000kg.求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力.重力加速度g取10m/s2.答案880N章末检测一、选择题（共8小题,每题6分,共48分）16/16\n1.用绝缘细线将一个质量为m、带电荷量为q的小球悬挂在天花板下面,设空间中存在有沿水平方向的匀强电场.当小球静止时把细线烧断,小球将做（）A.自由落体运动B.曲线运动C.沿悬线的延长线做匀加速直线运动D.变加速直线运动答案C2.如以下图,质量分别为mA、mB的A、B两物块用轻线连接放在倾角为θ的斜面上,用始终平行于斜面向上的拉力F拉A,使它们沿斜面匀加速上升,A、B与斜面的动摩擦因数均为μ,为了增加轻线上的张力,可行的方法是（）A.减小A物块的质量B.增大B物块的质量C.增大倾角θD.增大动摩擦因数μ答案AB3.如以下图,在一无限长的小车上,有质量分别为m1和m2的两个滑块（m1>m2）随车一起向右匀加速运动.设两滑块与小车间的动摩擦因数均为μ,其他阻力不计,当车突然停顿时,以下说法正确的选项是（）A.假设μ=0,两滑块一定相碰B.假设μ=0,两滑块一定不相碰C.假设μ≠0,两滑块一定相碰D.假设μ≠0,两滑块一定不相碰答案BD4.物块A1、A2、B1、B2的质量均为m,A1、A2用一轻杆连接,B1、B216/16\n用轻质弹簧连接.两个装置都放在水平的支托物M上,处于平衡状态,如以下图.今突然迅速地撤去支托物M,在除去支托物的瞬间,A1、A2所受到的合力分别为f1和f2,B1、B2所受到的合力分别为F1和F2,那么（）A.f1=0,f2=2mg;F1=0,F2=2mgB.f1=mg,f2=mg;F1=0,F2=2mgC.f1=0,f2=2mg;F1=mg,F2=mgD.f1=mg,f2=mg;F1=mg,F2=mg答案B5.如以下图,甲运发动在球场上得到篮球之后,甲、乙以相同的速度并排向同一方向奔跑,甲运发动要将球传给乙运发动,不计空气阻力,问他应将球向什么方向抛出（）A.抛出方向与奔跑方向相同,如图中箭头1所指的方向B.抛出方向指向乙的前方,如图中箭头2所指的方向C.抛出方向指向乙,如图中箭头3所指的方向D.抛出方向指向乙的前方,如图中箭头4所指的方向答案C6.在离坡底10m的山坡上竖直地固定一长10m的直杆AO（即BO=AO=10m）.A端与坡底B间连有一钢绳,一穿于钢绳上的小球从A点由静止开场沿钢绳无摩擦地滑下,取g=10m/s2,如以下图,那么小球在钢绳上滑行的时间为（）A.B.2sC.4sD.答案B16/16\n7.如以下图,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从它接触弹簧开场,到弹簧压缩到最短的过程中,即弹簧上端位置由A→O→B,且弹簧被压缩到O位置时小球所受弹力等于重力,那么小球速度最大时弹簧上端位于（）A.A位置B.B位置C.O位置D.OB之间某一位置答案C8.如以下图,完全相同的容器E、F、G,小孔a与大气相通,容器口封闭,T为阀门,水面的高度相同.在E静止、F、G同时竖直向上和向下以加速度a运动的同时翻开三个容器的阀门,那么以下说法中正确的选项是（）A.从三个容器阀门流出的水速大小关系是vE<vF<vGB.从三个容器阀门流出的水速大小关系是vE>vF>vGC.水有可能不从G容器的T阀门中流出D.从三个容器阀门流出的水速大小关系可能是vF>vG>vE答案C二、计算论述题（共4小题,共52分,其中9、10小题各12分,11、12小题各14分）9.小车上固定有一个竖直方向的细杆,杆上套有质量为M的小环,环通过细绳与质量为m的小球连接,当车向右匀加速运动时,环和球与车相对静止,绳与杆之间的夹角为α,如以下图.求杆对环作用力的大小和方向.答案（M+m）g方向沿右上方与杆间的夹角为α10.如以下图,劲度系数为k的轻质弹簧一端与墙固定,另一端与倾角为θ的斜面体小车连接,小车置于光滑水平面上,在小车上叠放一个物体,已知小车质量为M,物体质量为m,小车位于O16/16\n点时,整个系统处于平衡状态.现将小车从O点拉到B点,令OB=b,无初速度释放后,小车在水平面B、C间来回运动,物体和小车之间始终没有相对运动.求:（1）小车运动到B点时物体m所受到的摩擦力大小和方向.（2）b的大小必须满足什么条件,才能使小车和物体在一起运动过程中,在某一位置时,物体和小车之间的摩擦力为零.答案（1）mgsinθ+沿斜面向上（2）b=11.如图甲所示,质量分别为m1=1kg和m2=2kg的A、B两物块并排放在光滑水平面上,对A、B分别施加大小随时间变化的水平外力F1和F2,F1=（9-2t）N,F2=（3+2t）N,那么:（1）经多长时间t0两物块开场别离?此时两物块的加速度大小为多大?（2）通过计算,在同一坐标系（如图乙所示）中作出两物块别离后2s内加速度a1和a2随时间变化的图象.（3）由题意和图象可知“a—t”图象下的“面积”在数值上应等于什么?（4）由加速度a1和a2随时间变化的图象可求得A、B两物块别离后2s其相对速度为多大?答案（1）2.5s4m/s2（2）依题意a1′==0a2′=6m/s2两物块别离后2s内的加速度a1、a2随时间的变化图象如右图所示.（3）等于速度的变化量Δv（4）6m/s16/16\n12.有一小铜块静止放置在倾角为α的方桌的桌布上,且位于方桌的中心.方桌布的一边与方桌的AB边重合,如以下图.已知小铜块与方桌布间的动摩擦因数为μ1,小铜块与方桌面间的动摩擦因数为μ2（μ1>μ2>tanα）.现突然以恒定的加速度a将桌布沿桌面向上抽离,加速度的方向是沿桌面的且垂直于AB边向上.假设小铜块最后恰好未从方桌面掉下,那么加速度a满足的条件是什么?（以g表示重力加速度）答案a≥16/16
