第16练实验四：探究加速度与物体受力、物体质量的关系
分值：50分
1.(9分)(2024·浙江1月选考·16Ⅰ)如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。
(1)(1分)该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是。?
A.放大法B.控制变量法C.补偿法
(2)(1分)该实验过程中操作正确的是。?
A.平衡阻力时小车未连接纸带
B.先接通打点计时器电源，后释放小车
C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行
(3)(3分)在小车质量(选填“远大于”或“远小于”)槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为(选填“偶然误差”或“系统误差”)。为减小此误差，下列可行的方案是。?
A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车
B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器
C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小
(4)(4分)经正确操作后获得一条如图乙所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置坐标分别为0、x1、…、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v＝；小车加速度的表达式是。?
A.a＝x
B.a＝x
C.a＝x
2.(9分)小明同学用如图甲所示的装置来完成探究“加速度与力、质量的关系”实验。
(1)(3分)用该装置进行实验，(选填“需要”或“不需要”)平衡阻力；?
(2)(3分)根据实验要求进行实验，实验得到如图乙所示的一条纸带，已知电源的频率为50Hz，每两个相邻计数点间还有四个计时点没有画出，则小车运动的加速度大小为m/s2(保留2位有效数字)；?
(3)(3分)改变钩码的质量，根据得到的多条纸带得到小车运动的加速度大小a并记录对应的力传感器的示数F，则根据实验数据得到的a－F图像可能是。?
3.(9分)某实验小组的同学利用如图所示的实验装置探究小车匀加速运动速度和位移的关系并测量小车(含遮光条)的质量M。以下是该实验的主要步骤：
①用刻度尺测量出遮光条的宽度d；
②挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使小车(含遮光条)沿木板匀速下滑；
③取下托盘和砝码，测出其总质量为m，让小车从起点由静止出发沿木板下滑通过光电门并通过计算机记录了挡光时间Δt；
④改变砝码质量和木板倾角，重复步骤②③，每次释放小车位置相同且光电门在木板上位置不变，用刻度尺测出小车在起点时遮光条的中点到光电门的距离L，已知重力加速度为g。
根据实验步骤回答以下问题：(结果均用m、k、g、d、L表示)
(1)(4分)根据步骤③可知，小车受到的合外力为。?
(2)(5分)某小组成员通过实验记录的数据作出m－1(Δt)2图像，如图所示，若已知该图像斜率为k，则小车的质量M
4.(11分)有同学设计了如图所示的实验装置来探究加速度与力的关系，主要的实验步骤是：
①用游标卡尺测出小车上遮光条的宽度d，用刻度尺测量光电门1、2之间的距离L以及钩码质量m；
②小车置于一端带有定滑轮的木板上，用一根细线绕过定滑轮，细线一端与小车相连，另一端不挂钩码，把6个质量均为m的钩码置于小车内，调节木板的倾斜程度使小车在木板上匀速下滑；
③将小车内的钩码取1个挂于细线的另一端，使细线与木板平行，让小车从木板顶部沿木板匀加速下滑，依次记录下小车经过光电门1、2的时间Δt1、Δt2，计算出小车的加速度a1；
④依次从小车上取下2个、3个、4个、5个、6个钩码分别挂于细线另一端，重复上述步骤，测出小车对应的加速度a2、a3、a4、a5、a6；
⑤在坐标纸上描点作出a-n图像(n是指挂在细线另一端钩码的个数)。
已知：小车(含遮光条)的质量用M表示，当地的重力加速度为g。
(1)(2分)某次实验时，测得遮光条通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1和Δt2，小车的加速度大小为a=(用d、L、Δt1和Δt2表示)；?
(2)(2分)图像的斜率k=(用M、m、g来表示)；?
(3)(4分)该实验装置(填“需要”或“不需要”)小车质量M远大于钩码质量m；如何判断小车在未挂钩码时做匀速直线运动：；?
(4)(3分)若重复该实验过程中平衡阻力时倾斜角过大，所得图线②与第一次实验图线①相比，可能正确的是(填字母序号)。?
5.(12分)(2022·山东卷·13)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