专题3.3　本专题实验【练】——2023年高考物理一轮复习讲练测（人教）（解析版）.docx

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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）。
【答案】      不需要     2.01     0.125
【解析】
（1）本实验中小车所受拉力大小可以通过弹簧测力计直接读出，不需要用砂和砂桶的重力近似替代，所以不需要满足m<<M。
（2）由题意，相邻两计数点间时间间隔为
根据逐差法可得小车的加速度为
（3）弹簧测力计的示数F就是小车所受合外力大小，则由图丙并根据牛顿第二定律有
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
【答案】      0.74     0.64     AB
【解析】
（1）B点速度为
加速度为
（2）
A．只需要满足小车质量远大于中午的质量，此实验装置即可用于探究小车的加速度和受力的关系，故A正确；
B．验证动能定理需要测量合外力做的功与动能改变量之间的关系，只需要平衡摩擦力，此实验装置既可用于验证动能定理，故B正确；
C．验证机械能守恒需要动能和重力势能相互转化，此装置不具备测量重力做功情景的能力，故C错误；
D．验证动量守恒定律需要测量碰撞前后的速度，此实验装置无法测量碰撞后速度，故D错误。
故选AB。
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50 Hz）
（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。
【答案】      3.2     砂和砂桶的质量没有远小于车的质量     不会
【解析】
（1）从b图中看出相邻的计数点时间间隔为0.04s，利用匀变速直线运动的两个推论得出
（2）设小车的质量为M，砂和砂桶的质量为m，根据牛顿第二定律，对砂和砂桶有
对小车有
解得
当时且小车质量M保持不变时，则可知绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力； F从0开始增加，当砂和砂桶的质量远小于车的质量时，砂和砂桶的重力可近乎看成与小车质量M成比，故此时图线为直线；当砂和砂桶的质量增加到一定程度不再远小于车的质量时，绳子的拉力与砂和砂桶的总重力相差就变大，此时图线上部出现弯曲；所以原因是砂和砂桶的质量没有远小于车的质量。
以桶、桶中的砝码、车和车中的砝码整体为研究对象，设张力为T，对砂和砂桶有
对小车有
由以上两式得整体的加速度为
从小车中取出砝码放入桶中，即虽然m变化，但整体质量不变即恒定，所以a与mg成正比，所以图线上部不会发生弯曲。
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。