4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系（培优考点练）物理人教版必修第一册

4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 ✍题型培优练 1 ✏题型01 实验原理、器材与操作规范 1 ✏题型02 平衡摩擦力的操作与误差分析 2 ✏题型03 数据处理与 a-F、a-1/m 图像 4 ✏题型04 实验方案改进与创新（力传感器、DIS） 5 ✍拓展综合练 6 ✍高考真题练 7 ✍新题追踪练 8 ✍题型培优练 ✏题型01 实验原理、器材与操作规范 1．（26-27高三上·江苏扬州·开学考试）某小组利用如图所示的实验装置完成实验1“小车速度随时间变化”以及实验2“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”，下列说法正确的是（     ） A．实验1中，首先要将长木板一端垫高，补偿阻力 B．实验1中，调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 C．实验2在补偿阻力时，需将砂桶用细线通过定滑轮拴在小车上 D．实验2中要使小车所受拉力近似等于砂桶的总重力，需要保证小车的质量远小于砂桶的总质量 2．（25-26高一下·天津北辰·开学考试）某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作正确的是（　　） A．实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源 B．挂上砂桶，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力 C．调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行 D．改变滑块的质量后，需要重新调节长木板倾斜度 3．（24-25高一上·全国·课后作业）在探究加速度与力、质量的关系的实验中，下列做法正确的是（     ） A．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车 B．平衡摩擦力时，应将槽码用细绳通过定滑轮系在小车上 C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力 D．槽码所受重力就是小车做加速运动的拉力 4．（25-26高三上·江苏扬州·阶段检测）某实验小组利用如图所示的实验装置探究物体质量一定时加速度与力的关系，下列说法正确的是（     ） A．实验需要测量砂桶和砂的总质量 B．补偿阻力时将长木板的右端垫高，并挂上砂桶后让小车做匀速运动 C．每次实验时将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车 D．实验中要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 ✏题型02 平衡摩擦力的操作与误差分析 5．（24-25高一上·江苏徐州·阶段检测）某学生做"探究加速度与力、质量的关系"的实验，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大。他所得到的关系可用下列哪个图像表示（　　） A． B． C． D． 6．（24-25高一上·江苏徐州·期末）某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。下列做法正确的是（     ） A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度 7．（25-26高一上·全国·课后作业）（多选）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于“平衡摩擦力”的说法正确的是（     ） A．平衡摩擦力的实质是小车（及车上砝码）的重力沿木板方向的分力与木板与小车间、纸带与计时器间、绳与滑轮间、滑轮与轴间等摩擦力平衡 B．平衡摩擦力的实质是小车（及车上砝码）的重力沿斜面的分力与小车和纸带所受的摩擦力平衡 C．平衡摩擦力要达到的标准是：在小桶的牵引下，小车带动纸带从长木板的一端向有定滑轮的另一端匀速滑下 D．平衡摩擦力办法是反复调节小桶中砂的多少和木板下所垫木块的厚度、位置，使小车匀速滑下 E．去掉小桶和细绳，若小车拖着纸带沿长木板滑下时，打点计时器在纸带上打的点痕的距离是均匀的，就算是完成了“平衡摩擦力”。 8．（22-23高二下·浙江温州·期末）（多选）某同学用如图所示装置“探究加速度与力、质量的关系”，为使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，以下操作正确的是（　　）    A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．调整长木板的倾斜程度以平衡阻力 C．可以任意调整砝码和砝码盘的质量大小 ✏题型03 数据处理与 a-F、a-1/m 图像 9．（24-25高一上·全国·课后作业）在探究加速度与力、质量的关系的实验中，作出了如图所示的图像，图中三线表示实验中（     ） A．平衡摩擦力的角度不同 B．小车和重物的总质量不同 C．槽码的质量不同 D．木板的长度不同 10．（2026·广东广州·三模）某同学在做探究加速度与力和质量的关系的实验，设计了如图所示的实验装置。实验时用拉力传感器直接测得的拉力F，则物体运动加速度a与拉力F的关系图像最符合本实验实际情况的是（ ） A． B． C． D． 11．（25-26高一上·浙江宁波·期末）下列图像的分析正确的是（　　） A．图甲是、两物体运动的图像，两直线交点表示两物体在时刻相遇 B．图乙是某同学在探究小车加速度与质量的关系时得到的图像，由此可以得出小车加速度与小车质量成反比 C．图丙是小车做直线运动的图像，阴影部分的面积不是该车3秒内运动的位移大小 D．图丁是某同学绘制的一趟高铁的某段直线运动的图像，该趟列车的加速度大小为 12．（24-25高一上·广东揭阳·期末）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为直观判断加速度和质量之间的关系，应根据实验数据作出的图像是（　　） A．图像 B．图像 C．图像 ✏题型04 实验方案改进与创新（力传感器、DIS） 13．（21-22高一下·陕西咸阳·阶段检测）（多选）如图甲为用DIS（拉力传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系的实验装置，图乙为根据测得的多组数据画出的关系图线。对于该实验，下列说法正确的是（　　） A．小车受到的拉力等于钩码的重力 B．该实验不需要满足钩码的质量必须远小于小车的质量 C．该实验必须保持钩码的质量不变 D．乙图中直线未过原点的原因是补偿阻力时轨道右端垫得过高 14．（23-24高三上·江苏徐州·期中）（多选）某同学用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力的关系”的实验。他用悬挂槽码的重力作为小车受到的合力F，改变槽码的重力并相应测出小车运动的加速度a，根据实验数据在坐标纸上描点如图乙所示。将图乙上描的点连线后发现实验误差较大，下列的改进措施合理的是（　　） A．将轨道下的垫块向左移动一些B．将轨道下的垫块向右移动一些 C．选用质量更大的槽码进行实验D．改用力传感器测出绳子对小车的拉力作为F 15．（22-23高三上·海南省直辖县级单位·阶段检测）（多选）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图所示的实验装置，其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，m0为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。实验时，一定要进行的操作是（　　） A．用天平测出砂和砂桶的总质量 B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M ✍拓展综合练 16．（25-26高三下·河南开封·阶段检测）如图，细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤。在重锤1上加上个质量为的小钩码。测量不同的n对应重锤的加速度，得到图像，已知、重力加速度大小为g，忽略空气和滑轮产生的阻力，在下列图像中，符合实际情况的是（    ） A． B． C． D． 17．（23-24高一上·福建莆田·课后作业）（多选）甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与物体质量、力的关系”的实验时（使用如图所示的装置），设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图像，其中图甲、乙、丙是a-F图像，图丁是图像，则下列说法正确的是（　　）       A．甲和乙较好地把握了实验条件M远大于m B．丙和丁没有把握好实验条件M远大于m C．甲同学长木板的倾角太大，而乙同学长木板的倾角太小 D．甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作 18．（23-24高一上·上海浦东新·期末）（多选）某同学在利用斜面研究加速度与力的关系，得到拉力与小车加速度的的关系如图所示，若当地的重力加速度为，不计斜面的摩擦阻力，则根据图像可以求出（　　） A．小车的质量 B．小车运动的时间 C．斜面倾斜角 D．小车运动的位移 ✍高考真题练 19．（2026·江苏泰州·三模）实验室用滑轮、小车、打点计时器、砂桶、细线、纸带等实验器材组成如图所示实验装置可以完成多个力学实验，利用该装置进行如下实验时，以下说法正确的是（　　） A．在“研究匀变速直线运动”时必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力影响 B．在“研究匀变速直线运动”时必须使砂和砂桶总质量远小于小车的质量 C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后要重新平衡摩擦力 D．在“探究加速度a与小车质量M关系”时要调整滑轮高度使连接小车细线与木板平行 20．（2025·北京大兴·三模）（多选）适当调整如图所示装置，某同学想进一步“探究小车加速度与力的关系”。则下列调整和分析正确的是（　　） A．在平衡小车所受的摩擦力时，小车的左端需要悬挂细绳和钩码 B．为使小车所受拉力与钩码重力近似相等，钩码质量要远小于小车质量 C．认为小车所受拉力等于钩码重力，由此带来的误差属于系统误差 D．当打点计时器工作的实际电压略低于额定电压时，利用纸带求得的加速度将偏小 21．（2023·浙江金华·模拟预测）（多选）为了完成“探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受合外力关系”实验，义乌某高中的某位同学设计了如图所示的实验装置。力传感器可测出轻绳的拉力大小。对该实验，下列必要且正确的操作是（　　）    A．牵引小车的两条细绳均需平行于长木板 B．用托盘天平测出砂和砂桶的质量，确保砂和砂桶的质量远小于小车和滑轮的总质量 C．将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力 ✍新题追踪练 22．（25-26高三下·北京门头沟·阶段检测）（多选）如图为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。除了天平（附砝码）、电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中还需要选用的有（    ）（选填选项前的字母）； A．秒表 B．刻度尺 C．电压可调的直流电源 D．220V、50Hz的交流电源 23．（25-26高三·广东·二轮复习）（多选）如图甲为“探究小车的加速度与力、质量的关系”的实验装置图，图乙为实验获得的一条纸带，已知打点计时器的打点周期为，测得相邻计数点之间的距离分别为x1、、、，则下列说法正确的是______。 A．连接小车和钩码的细线要与长木板保持平行 B．在进行平衡摩擦力操作时，需要挂上钩码 C．钩码的质量要远小于小车的质量 D．根据纸带数据可由计算小车的加速度 24．（25-26高一上·北京海淀·期末）（多选）在探究加速度与力的关系实验时，某同学根据实验数据作出的图像如下图所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，关于图线和图像的分析下列说法正确的是（　　） A．不通过坐标原点可能是因为补偿阻力时，斜面倾角过小 B．不通过坐标原点可能是因为补偿阻力时，斜面倾角过大 C．图线BC段弯曲可能是悬挂物总质量未满足远小于小车质量的条件 D．即使继续增加所挂钩码的质量，图像中的最大加速度值也不可能超过当地的重力加速度大小 25．（25-26高一上·全国·课后作业）（多选）如图所示是某同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是（　　） A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 实验：探究加速度与力、质量的关系 ✍题型培优练 1 ✏题型01 实验原理、器材与操作规范 1 ✏题型02 平衡摩擦力的操作与误差分析 3 ✏题型03 数据处理与 a-F、a-1/m 图像 5 ✏题型04 实验方案改进与创新（力传感器、DIS） 8 ✍拓展综合练 10 ✍高考真题练 12 ✍新题追踪练 14 ✍题型培优练 ✏题型01 实验原理、器材与操作规范 1．（26-27高三上·江苏扬州·开学考试）某小组利用如图所示的实验装置完成实验1“小车速度随时间变化”以及实验2“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”，下列说法正确的是（     ） A．实验1中，首先要将长木板一端垫高，补偿阻力 B．实验1中，调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 C．实验2在补偿阻力时，需将砂桶用细线通过定滑轮拴在小车上 D．实验2中要使小车所受拉力近似等于砂桶的总重力，需要保证小车的质量远小于砂桶的总质量 【答案】B 【详解】A．实验1不需要补偿阻力，只要小车所受合力恒定，就能做匀变速运动，摩擦力恒定不影响结论，故A错误； B．实验1中，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，这样才能使拉力沿小车运动方向，故B正确； C．实验2中，补偿阻力时不能挂砂桶，应垫高木板一端，让小车自身重力沿斜面分力平衡摩擦力，故C错误； D．实验2中，要使小车所受拉力近似等于砂桶总重力，应满足小车的质量远大于砂桶的总质量，故D错误。 故选B。 2．（25-26高一下·天津北辰·开学考试）某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系。下列操作正确的是（　　） A．实验时，先释放滑块，再接通打点计时器的电源 B．挂上砂桶，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力 C．调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行 D．改变滑块的质量后，需要重新调节长木板倾斜度 【答案】C 【详解】A．实验时，先接通打点计时器的电源，再释放滑块，A错误； B．不挂砂桶，使长木板适当倾斜，让小车拖着纸带在木板上匀速运动，进行平衡摩擦力，B错误； C．调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行，C正确； D．平衡摩擦力时满足，两边消掉了M，则改变滑块的质量后，不需要重新调节长木板倾斜度，D错误。 故选C。 3．（24-25高一上·全国·课后作业）在探究加速度与力、质量的关系的实验中，下列做法正确的是（     ） A．实验时，先接通打点计时器的电源，再放开小车 B．平衡摩擦力时，应将槽码用细绳通过定滑轮系在小车上 C．改变小车的质量再次进行实验时，需要重新平衡摩擦力 D．槽码所受重力就是小车做加速运动的拉力 【答案】A 【详解】A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再放开小车，若先放开小车再接通电源，由于小车运动较快，可能会使打出来的点很少，不利于数据的采集和处理，同时要求开始小车要靠近打点计时器，A正确； B．平衡摩擦力时，应将绳从小车上拿去，轻轻推动小车，使小车沿木板运动，通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动，B错误； C．每次改变小车的质量时，小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力，C错误； D．当重物的质量远小于小车的质量时我们才可以认为小车的合力等于重物的重力，D错误； 故选A。 4．（25-26高三上·江苏扬州·阶段检测）某实验小组利用如图所示的实验装置探究物体质量一定时加速度与力的关系，下列说法正确的是（     ） A．实验需要测量砂桶和砂的总质量 B．补偿阻力时将长木板的右端垫高，并挂上砂桶后让小车做匀速运动 C．每次实验时将小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车 D．实验中要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量 【答案】C 【详解】A．本装置带有力传感器，小车受到的拉力可以直接由传感器读出，不需要额外测量砂桶和砂的总质量，故A错误； B．补偿阻力（平衡摩擦力）时，不能挂上砂桶，需要让小车拖着纸带，将木板右端垫高，调整至小车能自行做匀速运动即可，故B错误； C．打点计时器的实验操作要求：小车需要靠近打点计时器（保证纸带上能打出更多有效点，提高纸带利用率），且必须先接通电源，待打点稳定后再释放小车，故C正确； D．本实验拉力可直接由力传感器测得，不需要用砂桶和砂的重力近似代替小车受到的拉力，因此不需要满足“砂和砂桶的质量远小于小车质量”的条件，故D错误； 故选C。 ✏题型02 平衡摩擦力的操作与误差分析 5．（24-25高一上·江苏徐州·阶段检测）某学生做"探究加速度与力、质量的关系"的实验，在平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大。他所得到的关系可用下列哪个图像表示（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】平衡摩擦力时，把长木板的一端垫得过高，使得倾角偏大，小车重力沿斜面的分力大于摩擦力，不加拉力时，小车已经具有一定的加速度，图像在纵轴上有截距。 故选D。 6．（24-25高一上·江苏徐州·期末）某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。下列做法正确的是（     ） A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度 【答案】A 【详解】A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行，可使细绳的拉力沿长木板方向，故A正确； B．平衡木块受到的滑动摩擦力时，不能将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上，应让木块拖着纸带在倾斜木板上做匀速直线运动，故B错误； C．实验时应先接通打点计时器的电源，待打点稳定后再释放木块，故C错误； D．设木块及砝码的总质量为，平衡滑动摩擦力时有 约去，整理得，可见平衡条件与质量无关，改变木块上砝码的质量后无需重新调节木板倾斜度，故D错误。 故选A。 7．（25-26高一上·全国·课后作业）（多选）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，关于“平衡摩擦力”的说法正确的是（     ） A．平衡摩擦力的实质是小车（及车上砝码）的重力沿木板方向的分力与木板与小车间、纸带与计时器间、绳与滑轮间、滑轮与轴间等摩擦力平衡 B．平衡摩擦力的实质是小车（及车上砝码）的重力沿斜面的分力与小车和纸带所受的摩擦力平衡 C．平衡摩擦力要达到的标准是：在小桶的牵引下，小车带动纸带从长木板的一端向有定滑轮的另一端匀速滑下 D．平衡摩擦力办法是反复调节小桶中砂的多少和木板下所垫木块的厚度、位置，使小车匀速滑下 E．去掉小桶和细绳，若小车拖着纸带沿长木板滑下时，打点计时器在纸带上打的点痕的距离是均匀的，就算是完成了“平衡摩擦力”。 【答案】BE 【详解】AB．平衡摩擦不包括绳与滑轮间、滑轮与轴间的摩擦，平衡摩擦力的实质是小车（及车上砝码）的重力沿斜面的分力与小车和纸带所受的摩擦力平衡，故A错B正确； CDE．而平衡摩擦时不能挂小桶，只让小车拖着纸带在木板上下滑；若小车拖着纸带沿长木板滑下时，打点计时器在纸带上打的点痕的距离是均匀的，就算是完成了“平衡摩擦力”，故CD错E正确。 故选BE。 8．（22-23高二下·浙江温州·期末）（多选）某同学用如图所示装置“探究加速度与力、质量的关系”，为使细线对小车的拉力等于小车所受的合力，以下操作正确的是（　　）    A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．调整长木板的倾斜程度以平衡阻力 C．可以任意调整砝码和砝码盘的质量大小 【答案】AB 【详解】A．根据实验原理可知，长木板的一端垫起使重力沿长木板的分力与摩擦力平衡。当挂上砝码和砝码盘后，为了使小车的合力为细绳的拉力，故需要细线应与长木板平行，A正确； B．调整长木板的倾斜程度以平衡阻力，B正确； C．实验过程中会将砝码和砝码盘的重力近似看成小车的合力，所以实验过程中砝码和砝码盘的质量要远小于小车的质量，而不能任意调整质量大小，C错误。 故选AB。 ✏题型03 数据处理与 a-F、a-1/m 图像 9．（24-25高一上·全国·课后作业）在探究加速度与力、质量的关系的实验中，作出了如图所示的图像，图中三线表示实验中（     ） A．平衡摩擦力的角度不同 B．小车和重物的总质量不同 C．槽码的质量不同 D．木板的长度不同 【答案】B 【详解】A．平衡摩擦力时，有 可得 可知平衡摩擦力的角度相同，故A错误； C．本实验中F是作为自变量的槽码拉力，槽码质量不同不会改变图线的斜率规律，故C错误； D．木板的长度不影响a和F的定量关系，不会造成图线斜率差异，故D错误； B．根据牛顿第二定律，在本实验平衡摩擦力后，对小车有 整理可得 图像的斜率为小车（含车上重物）总质量M的倒数​。三条图线斜率不同，代表不同，也就是小车和重物的总质量M各不相同，故B正确。 故选B。 10．（2026·广东广州·三模）某同学在做探究加速度与力和质量的关系的实验，设计了如图所示的实验装置。实验时用拉力传感器直接测得的拉力F，则物体运动加速度a与拉力F的关系图像最符合本实验实际情况的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】传感器的读数直接得出了拉力F，滑块在气垫导轨上运动不受摩擦力作用，F就是滑块所受的合外力，没有系统误差，所以图像应该是一条通过原点的倾斜的直线。 故选C。 11．（25-26高一上·浙江宁波·期末）下列图像的分析正确的是（　　） A．图甲是、两物体运动的图像，两直线交点表示两物体在时刻相遇 B．图乙是某同学在探究小车加速度与质量的关系时得到的图像，由此可以得出小车加速度与小车质量成反比 C．图丙是小车做直线运动的图像，阴影部分的面积不是该车3秒内运动的位移大小 D．图丁是某同学绘制的一趟高铁的某段直线运动的图像，该趟列车的加速度大小为 【答案】C 【详解】A．图像中，两直线交点表示速度相同，图像与时间轴围成的面积表示位移，由图可知，时刻A的位移大于B，但不知道初始时刻两物体的位置关系，无法判断是否相遇，故A错误； B．图像是曲线且无法判断是否是双曲线的一部分，无法得出小车加速度a与小车质量M的关系，应当作出图像，如果图像是一条过原点的倾斜直线，就可以得出小车加速度a与小车质量M成反比的结论，故B错误； C．根据匀变速直线运动规律 可得 结合图像可知， 则该车3秒内运动的位移大小 而图中阴影部分的面积为 因此阴影部分的面积不是该车3秒内运动的位移大小，故C正确； D．根据匀变速直线运动规律 可得 结合图像可得 解得 即该趟列车的加速度大小为，故D错误。 故选C。 12．（24-25高一上·广东揭阳·期末）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，为直观判断加速度和质量之间的关系，应根据实验数据作出的图像是（　　） A．图像 B．图像 C．图像 【答案】C 【详解】根据牛顿第二定律有 则有 可知，当合外力一定时，加速度与成正比，图像为一条过原点的直线，可知，为直观判断加速度和质量之间的关系，应根据实验数据作出的图像是图像。 故选C。 ✏题型04 实验方案改进与创新（力传感器、DIS） 13．（21-22高一下·陕西咸阳·阶段检测）（多选）如图甲为用DIS（拉力传感器、数据采集器、计算机）研究加速度和力的关系的实验装置，图乙为根据测得的多组数据画出的关系图线。对于该实验，下列说法正确的是（　　） A．小车受到的拉力等于钩码的重力 B．该实验不需要满足钩码的质量必须远小于小车的质量 C．该实验必须保持钩码的质量不变 D．乙图中直线未过原点的原因是补偿阻力时轨道右端垫得过高 【答案】BD 【详解】A．钩码处于加速运动状态。拉力小于钩码的重力，故A错误； B．小车所受合力通过DIS测量，不需要满足钩码的质量必须远小于小车的质量，故B正确； C．改变钩码的质量，才能改变小车所受合力，故C错误； D．直线交于纵轴，即拉力为零时，小车也会产生加速度，说明补偿摩擦力过度，轨道右端垫得过高，故D正确。 故选BD。 14．（23-24高三上·江苏徐州·期中）（多选）某同学用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力的关系”的实验。他用悬挂槽码的重力作为小车受到的合力F，改变槽码的重力并相应测出小车运动的加速度a，根据实验数据在坐标纸上描点如图乙所示。将图乙上描的点连线后发现实验误差较大，下列的改进措施合理的是（　　） A．将轨道下的垫块向左移动一些B．将轨道下的垫块向右移动一些 C．选用质量更大的槽码进行实验D．改用力传感器测出绳子对小车的拉力作为F 【答案】BD 【详解】AB．由图已可知图像与纵坐标有交点，说明平衡摩擦力过大，应将轨道下的垫块向右移动一些，故A错误，B正确； C．图像最后发生弯曲，是由于槽码的质量太大，应选取质量较小的槽码实验，故C错误； D．改用力传感器测出绳子对小车的拉力作为F，此时可得到加速度与拉力成正比，则a-F图像为直线，故D正确； 故选BD。 15．（22-23高三上·海南省直辖县级单位·阶段检测）（多选）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙同学设计了如图所示的实验装置，其中M为小车的质量，m为砂和砂桶的总质量，m0为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。实验时，一定要进行的操作是（　　） A．用天平测出砂和砂桶的总质量 B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M 【答案】BC 【详解】AD．本题拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要保证砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量M，故AD错误； B．该题用弹簧测力计测出的是拉力，为了使测出的拉力即为小车受到的合外力，因此需要将带滑轮的长木板右端垫高来平衡摩擦力，故B正确； C．为充分利用纸带，小车应该靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数，故C正确。 故选BC。 ✍拓展综合练 16．（25-26高三下·河南开封·阶段检测）如图，细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤。在重锤1上加上个质量为的小钩码。测量不同的n对应重锤的加速度，得到图像，已知、重力加速度大小为g，忽略空气和滑轮产生的阻力，在下列图像中，符合实际情况的是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】对系统由牛顿第二定律可得 解得 根据题意可知，当n很小的时候可近似表示为 即在n较小时，a与n近似成正比关系，当n很大时 g为渐近线。 故选B。 17．（23-24高一上·福建莆田·课后作业）（多选）甲、乙、丙、丁四位同学在做“探究加速度与物体质量、力的关系”的实验时（使用如图所示的装置），设小车和车上砝码的总质量为M，小盘及盘中砝码的总质量为m，分别得出如图中甲、乙、丙、丁四个图像，其中图甲、乙、丙是a-F图像，图丁是图像，则下列说法正确的是（　　）       A．甲和乙较好地把握了实验条件M远大于m B．丙和丁没有把握好实验条件M远大于m C．甲同学长木板的倾角太大，而乙同学长木板的倾角太小 D．甲、乙、丙三位同学中，丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作 【答案】ABD 【详解】AB．当，小车受到的拉力可认为等于小盘及盘中砝码的重力，图线呈线性关系，随着砝码质量的增加，不再满足，图线上部出现弯曲现象，故甲、乙均较好地把握了实验条件M远大于m，同理可知，丙、丁图没有把握了实验条件M远大于m，AB正确； C．甲图中，当拉力增大到一定数值才有加速度，可知木板的倾角太小，部分拉力用来平衡摩擦力，而乙图中，没有拉力时就有加速度，可知木板的倾角太大，甲、乙均未完成平衡摩擦力的操作，C错误； D．丙图线过原点，可知丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作，D正确。 故选ABD。 18．（23-24高一上·上海浦东新·期末）（多选）某同学在利用斜面研究加速度与力的关系，得到拉力与小车加速度的的关系如图所示，若当地的重力加速度为，不计斜面的摩擦阻力，则根据图像可以求出（　　） A．小车的质量 B．小车运动的时间 C．斜面倾斜角 D．小车运动的位移 【答案】AC 【详解】C．由图像可知，当力F等于零时，加速度为4m/s2，根据牛顿第二定律得 解得 所以可以求出斜面倾角，故C正确； A．当F=-30N时，加速度为零，则有 解得 m=7.5kg 故A正确； BD．不知道小车运动的距离，也不知道小车运动的速度，无法求出小车运动的时间和小车运动的位移，故BD错误。 故选AC。 ✍高考真题练 19．（2026·江苏泰州·三模）实验室用滑轮、小车、打点计时器、砂桶、细线、纸带等实验器材组成如图所示实验装置可以完成多个力学实验，利用该装置进行如下实验时，以下说法正确的是（　　） A．在“研究匀变速直线运动”时必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力影响 B．在“研究匀变速直线运动”时必须使砂和砂桶总质量远小于小车的质量 C．在“探究加速度a与小车质量M关系”时每次改变小车质量之后要重新平衡摩擦力 D．在“探究加速度a与小车质量M关系”时要调整滑轮高度使连接小车细线与木板平行 【答案】D 【详解】A．“研究匀变速直线运动”的目的是利用纸带判断小车速度随时间的变化规律，设砂和砂桶总质量为，小车质量为，小车受到的摩擦阻力为，系统的加速度为 当、和均保持不变时，加速度恒定，小车即可做匀变速直线运动，因此不必消除摩擦阻力，故A错误； B．砂和砂桶总质量远小于小车质量，是为了使砂和砂桶的加速度远小于重力加速度，从而近似认为绳的拉力，该条件用于探究加速度与力的关系，并不是研究匀变速直线运动的必要条件，故B错误； C．平衡摩擦力时，设木板倾角为、小车与木板间的阻力系数为，沿木板方向有 解得 可见平衡摩擦力的条件与小车质量无关，因此改变小车质量后不需要重新平衡摩擦力，故C错误； D．若细线与木板的夹角为，绳的拉力沿木板方向的分力为 调整滑轮高度使细线与木板平行，可使，此时小车所受拉力方向与运动方向一致，并避免拉力的竖直分量改变小车对木板的压力，故D正确。 故选D。 20．（2025·北京大兴·三模）（多选）适当调整如图所示装置，某同学想进一步“探究小车加速度与力的关系”。则下列调整和分析正确的是（　　） A．在平衡小车所受的摩擦力时，小车的左端需要悬挂细绳和钩码 B．为使小车所受拉力与钩码重力近似相等，钩码质量要远小于小车质量 C．认为小车所受拉力等于钩码重力，由此带来的误差属于系统误差 D．当打点计时器工作的实际电压略低于额定电压时，利用纸带求得的加速度将偏小 【答案】BC 【详解】A．在平衡小车所受的摩擦力时，为了使小车所受重力沿木板向下的分力与小车所受阻力平衡，小车的左端不需要悬挂细绳和钩码，故A错误； B．平衡摩擦力后，对小车有 对钩码有 解得 可知，为使小车所受拉力与钩码重力近似相等，钩码质量要远小于小车质量，故B正确； C．结合上述可知，认为小车所受拉力等于钩码重力，由此带来的误差属于系统误差，故C正确； D．实验中根据纸带上的点迹，利用逐差法求加速度，加速度大小与点迹之间的间距和时间间隔有关，与电压大小无关，可知，当打点计时器工作的实际电压略低于额定电压时，利用纸带求得的加速度不变，故D错误。 故选BC。 21．（2023·浙江金华·模拟预测）（多选）为了完成“探究在质量不变的情况下物体的加速度与所受合外力关系”实验，义乌某高中的某位同学设计了如图所示的实验装置。力传感器可测出轻绳的拉力大小。对该实验，下列必要且正确的操作是（　　）    A．牵引小车的两条细绳均需平行于长木板 B．用托盘天平测出砂和砂桶的质量，确保砂和砂桶的质量远小于小车和滑轮的总质量 C．将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力 【答案】AC 【详解】A．为了保证小车所受的合力方向与运动方向相同，牵引小车的两条细绳均需平行于长木板，故A正确； B．由于使用力传感器，不需测出砂和砂桶的质量，故B错误； C．将带滑轮的长木板右端垫高，以补偿阻力，故C正确。 故选AC。 ✍新题追踪练 22．（25-26高三下·北京门头沟·阶段检测）（多选）如图为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。除了天平（附砝码）、电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在下列器材中还需要选用的有（    ）（选填选项前的字母）； A．秒表 B．刻度尺 C．电压可调的直流电源 D．220V、50Hz的交流电源 【答案】BD 【详解】A．电火花计时器本身可以计时，不需要额外的秒表，故A错误； B．实验处理纸带时，需要测量点与点之间的距离来计算加速度，因此必须选用刻度尺，故B正确； CD．电火花计时器的工作电源是220V、50Hz的交流电源，不需要直流电源，故C错误，D正确。 故选BD。 23．（25-26高三·广东·二轮复习）（多选）如图甲为“探究小车的加速度与力、质量的关系”的实验装置图，图乙为实验获得的一条纸带，已知打点计时器的打点周期为，测得相邻计数点之间的距离分别为x1、、、，则下列说法正确的是______。 A．连接小车和钩码的细线要与长木板保持平行 B．在进行平衡摩擦力操作时，需要挂上钩码 C．钩码的质量要远小于小车的质量 D．根据纸带数据可由计算小车的加速度 【答案】AC 【详解】A．连接小车和钩码的细线要与长木板保持平行，这样才能使得细线的拉力等于小车的牵引力，A正确； B．在进行平衡摩擦力操作时，不需要挂钩码，只让小车拖着纸带在木板上匀速运动，B错误； C．钩码的质量要远小于小车的质量，这样才能认为小车受的牵引力等于钩码的重力，C正确； D．根据纸带数据，可由计算小车的加速度，D错误。 故选AC。 24．（25-26高一上·北京海淀·期末）（多选）在探究加速度与力的关系实验时，某同学根据实验数据作出的图像如下图所示，发现该图线不通过坐标原点且BC段明显偏离直线，关于图线和图像的分析下列说法正确的是（　　） A．不通过坐标原点可能是因为补偿阻力时，斜面倾角过小 B．不通过坐标原点可能是因为补偿阻力时，斜面倾角过大 C．图线BC段弯曲可能是悬挂物总质量未满足远小于小车质量的条件 D．即使继续增加所挂钩码的质量，图像中的最大加速度值也不可能超过当地的重力加速度大小 【答案】ACD 【详解】AB．由题图可知，当力达到一定数值时，小车才开始有加速度，可知图线不通过坐标原点可能是因为补偿阻力时，斜面倾角过小，故A正确，B错误； CD．设小车的质量为，悬挂物总质量为，根据牛顿第二定律可得， 联立可得 可知即使继续增加所挂钩码的质量，图像中的最大加速度值也不可能超过当地的重力加速度大小；该实验将小车受到的拉力近似等于悬挂物的总重力，则有 当满足时，图像的斜率近似等于，保持不变；当不满足时，图像的斜率随的增大而明显减小，图线向下弯曲，故CD正确。 故选ACD。 25．（25-26高一上·全国·课后作业）（多选）如图所示是某同学根据实验数据画出的图像，下列说法中正确的是（　　） A．形成图甲的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 B．形成图乙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 C．形成图丙的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过大 D．形成图丁的原因是平衡摩擦力时长木板倾角过小 【答案】AD 【详解】A．甲图中小车的质量确定不变，F＝0时小车就有了加速度，说明平衡摩擦力过度，长木板倾角过大，故A正确； B．乙图中施加在小车的拉力确定不变，→0时，小车质量很大，小车的质量无穷大时还有加速度，说明平衡摩擦力过度，即补偿阻力过度，木板倾角过大，故B错误； C．丙图中小车的质量确定不变，拉力较小时没有加速度，说明平衡摩擦力不足，长木板倾角过小，故C错误； D．丁图中施加在小车的拉力确定不变，小车的质量大到一定值时加速度就会为零，说明平衡摩擦力不足，长木板倾角过小，故D正确。 故选AD。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $学科网·上好课 www.zxxk.com 42实验：探究加速度与力、 参考答案 公题型培优练 /题型01实验原理、器材与操作规范 1 2 3 4 B A C /题型02平衡摩擦力的操作与误差分析 5.D 6.A 7.BE 8.AB /题型03数据处理与a-F、a-1/m图像 0 10 11 12 B C /题型04实验方案改进与创新（力传感器、D1S) 13 14 15 BD BD BC 凸拓展综合练 16 17 18 B ABD AC 公高考真题练 19 20 21 D BC AC 公新题追踪练 22 23 24 25 BD AC ACD AD 111 上好每一堂课 质量的关系