《高考物理新编大一轮总复习》实验4 知能达标训练

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1．(2021·莆田月考)在水平固定的长木板上，用物体 A、B分别探究了加速度随着合外

力的变化的关系，实验装置如图甲所示(打点计时器、纸带图中未画出)。实验过程中用不

同的重物 P分别挂在光滑的轻质动滑轮上，使平行于长木板的不可伸长的细线(中间连结有

一轻质细弹簧)分别拉动长木板上的物块由静止开始加速运动(纸带与打点计时器之间阻力

及空气阻力可忽略)，实验后进行数据处理，得到了物块 A、B的加速度 a与轻质弹簧的伸

长量 x的关系图象分别如图乙中的 A、B所示(g已知)，

(1)(多选)由图判断下列说法正确的是____________。

A．一端带有定滑轮的长木板，未达到平衡物块所受摩擦力的目的

B．实验中重物 P的质量应远小于物块的质量

C．若在实验中长木板是水平的，图乙中又知道了图象的截距，就能求解出物体与木

板间的动摩擦因数

D．实验中，应该先释放重物再接通打点计时器的电源

(2)某同学仔细分析了图乙中两条线不重合的原因，得出结论：两个物体的质量不等，

且mA__________mB(填“大于”“等于”或“小于”)；两物体与木板之间动摩擦因数

μA____________μB(填“大于”“等于”或“小于”)。

[解析]　(1)一端带有定滑轮的长木板，若没有抬高木板的一端，则未达到平衡物块所

受摩擦力的目的，选项 A正确；因弹簧的伸长量可反映细线对物块的拉力，故实验中重物

P的质量没必要远小于物块的质量，选项 B错误；对物体，根据牛顿定律 kx－μmg＝ma，

解得 a＝x－μg，则若在实验中长木板是水平的，图乙中又知道了图象的截距，则根据 b＝

－μg 就能求解出物体与木板间的动摩擦因数，选项 C正确；实验中，应该先接通打点计时

器的电源，然后释放重物，选项 D错误；故选 A、C。(2)由图乙可知 A的斜率大于 B，则

＞，则 mA＜mB；因 A的截距大小大于 B，则 μA＞μB。

[答案]　(1)AC　(2)小于　(3)大于

2．(2021·贵州安顺适应性监测)如图甲所示，质量为 m的滑块 A放在气垫导轨上，B为

位移传感器，它能将滑块 A到传感器 B的距离数据实时传送到计算机上，经计算处理后在

屏幕上显示滑块放在气垫导轨上，B为位移传感器，它能将滑块 A的速率—时间(vt)图象。

整个装置置于高度 h可调节的斜面上，斜面长度为 l。

(1)现给滑块 A沿气垫导轨向上的初速度，其 vt图线如图乙所示。从图线可得滑块 A上

滑时的加速度大小 a＝____________ m/s2(结果保留一位有效数字)。

(2)若用此装置来验证牛顿第二定律，通过改变________________________，可验证力

一定时，加速度与质量成反比的关系；通过改变____________，可验证质量一定时，加速

度与力成正比的关系(重力加速度 g的值不变)。

[解析]　在vt图象中斜率代表加速度，故 a＝＝ m/s2＝3 m/s2。

(2)牛顿第二定律研究的是加速度与合外力和质量的关系。当质量一定时，可以改变力

的大小，当斜面高度不同时，滑块受到的力不同，可以探究加速度与合外力的关系。由于

滑块下滑加速的力是由重力沿斜面向下的分力提供，所以要保证向下的分力不变，应该使

mg·不变，即 mh 不变，所以应该调节滑块的质量及斜面的高度，且使 mh 不变，来探究力

一定时，加速度与质量的关系。

[答案]　(1)3　(2)调节滑块的质量及斜面的高度，且使 mh 不变　高度 h

3．(2019·全国卷Ⅱ)如图，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器

材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率 50 Hz 的交流电源、纸带等。

回答下列问题：

(1)铁块与木板间动摩擦因数 μ＝____________(用木板与水平面的夹角 θ、重力加速度

g和铁块下滑的加速度 a表示)。

(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使 θ＝30°。接通电源，开启打点计时器，释

放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图所示。

图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有 4个点未画出)。重力加速度为 9.80 m/s2。可

以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为____________(结果保留两位小数)。

[解析]　本题考查牛顿第二定律及考生的实验探究能力，体现了科学探究与科学推理

的核心素养。

(1)对铁块，根据牛顿第二定律得 mgsin θ－μmgcos θ＝ma，解得 μ＝。

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