第10讲 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练）（江苏专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

第10讲 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 教材原型实验 1 02 实验创新与拓展 4 重难·创新演练 13 真题·实战演练 17 模拟·基础演练 考查重点： 教材原型实验 实验创新与拓展 01 教材原型实验 1．【答案】(1)交流220V (2) 不挂 匀速 (3)0.88 (4)平衡摩擦力时，木板倾斜角度过大 【详解】（1）电火花计时器的电源采用的是交流220V。 （2）[1][2]实验以小车为研究对象，为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，应把木板一侧垫高，调节木板的倾斜度，由于使小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力平衡，可知，平衡摩擦力时，应使小车在不挂槽码时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。 （3）交流电源的频率为50Hz，则打点周期为0.02s，纸带上选择的相邻计数点之间的时间间隔为 根据逐差法可知，小车的加速度 （4）根据图像可知，当拉力为0时，小车已经有一定的加速度，表明平衡摩擦力时，木板倾斜过大。 2. 【答案】(1)B (2)B (3) 0.314 0.496 (4)AD (5)不同意，理由：平衡阻力的本质是让小车重力的分力抵消了小车受到的摩擦力、纸带与打点计时器的阻力等，运动过程中这些阻力仍然会做负功，系统部分机械能会转化为内能，因此系统机械能不守恒 【详解】（1）AB．打点计时器需要使用电压合适的50Hz交流电源，不需要直流电源，故A错误，B正确； C．打点计时器本身可通过打点间隔计时，无需额外秒表，故C错误； D．本实验不需要用到弹簧测力计，故D错误。 故选B。 （2）要让细线拉力等于小车合外力，需要垫高长木板一端平衡摩擦力：操作时需保留纸带（纸带与打点计时器间也存在阻力）、撤去重物，轻推小车后若打出的纸带点迹均匀，说明小车做匀速直线运动，此时重力的分力刚好平衡了所有阻力。 故选B。 （3）[1]相邻计数点间有4个点未画出，因此相邻计数点的时间间隔 根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，打下E点的速度等于DF段的平均速度 [2]用逐差法计算加速度 代入数据可得 （4）图丙的a-F图像起点不在原点，当F不为零时加速度仍为零，说明平衡摩擦力不足，也就是长木板右端垫得太低、倾角偏小，阻力没有被完全抵消；同时图像末端逐渐偏离直线向下弯曲，是因为随着F增大，重物质量不再远小于小车质量，细线拉力和重物重力的偏差显著变大。 故选AD。 （5）不同意。 理由：平衡阻力的本质是让小车重力的分力抵消了小车受到的摩擦力、纸带与打点计时器的阻力等，运动过程中这些阻力仍然会做负功，让系统的一部分机械能转化为内能，因此小车和重物组成的系统机械能不守恒。 3. 【答案】(1) 平衡摩擦力（或“补偿小车所受的阻力”） II (2)ACD (3)0.40 【详解】（1）[1]实验前，将长木板不带定滑轮的一端适当垫高，并轻推未挂砝码盘的小车使其能做匀速直线运动，该操作的目的是平衡摩擦力； [2]若垫高程度不足，意味着没有完全平衡摩擦力，因此只有当大于摩擦力时，小车才会产生加速度，反映在图像上，则是图像与横轴有交点（外力达到一定值时，小车才具有加速度）对应图中的II。 （2）A．设小车的质量为，砝码和砝码盘的质量为，整体受力分析，则有 对小车受力分析，则有 联立解得 因此，当时，小车受到的合外力，故A正确； B．平衡摩擦力后，对小车则有 解得 可见，平衡摩擦力后，小车受到的摩擦力与小车的质量无关，即改变小车中砝码的质量后，无需重新进行平衡摩擦力，故B错误； C．实验时应先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放小车，故C正确； D．实验过程中，细线应与长木板表面保持平行，以确保小车受到的合外力等于细线的拉力，故D正确。 故选ACD。 （3）由题可知，相邻计数点之间的时间间隔为 由逐差法可得，小车的加速度大小为 4. 【答案】(1)C (2) 0.64 0.40 (3)D (4)A 【详解】（1）A．调整滑轮使牵引小车的细线与长木板保持平行，避免形成垂直于木板的分力，故A错误； B．槽码是用来产生拉力的，平衡摩擦力时不能挂上槽码，故B错误； C．改变小车的质量后，不需要重新调节长木板倾斜度，故C正确； D．小车应从靠近打点计时器位置释放，这样纸带才能充分被利用，故D错误。 故选C。 （2）[1]每相邻两个计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 计数点B对应的瞬时速度大小为 [2]根据逐差法可得，小车的加速度为 （3）由图像可知，当F达到一定数值时，小车才开始有加速度，可知平衡摩擦力不够，所以要想得到一条过原点的直线，应增大木板的倾斜角度。 故选D。 （4）根据牛顿第二定律，当不满足时，仍满足条件 可得 根据表达式可知，图像仍然是一条倾斜的直线。 故选A。 5. 【答案】(1)B (2) 远大于 C (3) A 【详解】（1）A．补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故A错误； B．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确； C．为使小车受拉力时，其它力的合力仍然为零，需要确保拉力与支持力垂直，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。 故选B。 （2）[1]设小车质量为，槽码质量为，对小车根据牛顿第二定律有 对槽码根据牛顿第二定律有 其中细绳对小车的拉力等于细绳对槽码的拉力，即 联立解得 可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力； [2]A．该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力，实验中已经补偿了阻力，故A错误； B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器是改变速度的测量方法，改变速度测量精度，不是减小此系统误差，故B错误； C．在小车与细绳之间加装力传感器，直接测出小车所受拉力大小。可以减小此系统误差，故C正确。 故选C。 （3）[1]已知打点计时器的打点周期为，相邻两计数点间的时间间隔为 打计数点5时小车速度的表达式为 [2]根据逐差法可得小车加速度的表达式是 故选A。 6. 【答案】(1) 交流 0.43 (2) A 不同意 由图像可知，当拉力时，加速度，这说明在没有施加拉力的情况下，小车已经具有了加速度，原因是平衡摩擦力过度，即重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。若增大轨道的倾斜程度，重力沿斜面向下的分力会进一步增大，加速度会更大，图像截距会更大，无法过原点。正确的操作应该是减小轨道的倾斜程度。 【详解】（1）①[1]打点计时器都需要使用交流电源才能正常工作，利用电流方向的周期性变化来打点，故应使用交流电源。 ②[2]打点计时器频率为，每5个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔 根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得打下第“4”点时的速度 （2）①[1] A．平衡摩擦力时，应将长木板不带滑轮的一端（即有打点计时器的一端）垫高，使重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，且不挂槽码，让小车拖着纸带匀速下滑，故A正确； B．平衡摩擦力时，小车必须拖着纸带，因为纸带运动时也会受到限位孔的阻力，若不拖纸带，则未平衡纸带阻力，故B错误； C．平衡摩擦力时不能挂槽码，且需要垫高轨道而不是调平，故C错误。 故选A。 ②[2]不同意； [3]由图像可知，当拉力时，加速度，这说明在没有施加拉力的情况下，小车已经具有了加速度，原因是平衡摩擦力过度，即重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。若增大轨道的倾斜程度，重力沿斜面向下的分力会进一步增大，加速度会更大，图像截距会更大，无法过原点。正确的操作应该是减小轨道的倾斜程度。 02 实验创新与拓展 7. 【答案】 A = 不需要 【详解】[1]通过光电门1和光电门2的速度分别为,， 解得 即滑块做减速运动，说明A端较高； [2]当时，则 滑块做匀速运动，说明气垫导轨已经水平； [3]本实验不需要满足，因为本实验不需要用钩码的重力替代细线的拉力； [4]根据运动学公式可得 解得 [5]根据牛顿第二定律得 解得 8. 【答案】(1)BCD (2) 0.10 0.20 (3)D (4)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 【详解】（1）A．力传感器直接测出轻绳中的拉力，不需要通过砂和砂桶的总质量计算拉力，因此不必用天平测出砂和砂桶的总质量，A错误； B．应将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，使轻绳的拉力能够对应研究对象所受的合外力，B正确； C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，保证拉力沿小车运动方向，C正确； D．应使小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，并记录力传感器的示数，D正确。 故选BCD。 （2）[1][2]每5个点取一个计数点，相邻计数点间的时间间隔为 [1]匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，因此打点时小车的速度大小为 [2]根据相邻相等时间间隔内的位移差，有 解得小车的加速度大小为 （3）平衡摩擦力后，以小车和随小车一起运动的动滑轮为整体，两股轻绳的拉力均为，根据牛顿第二定律有 整理得 因此图线的斜率为 解得 故选D。 （4）图乙表明，轻绳中的拉力达到一定大小后，小车才开始产生加速度，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。设未被平衡的摩擦阻力大小为，根据牛顿第二定律有 整理得 因此图线与横轴交于正半轴，与图乙一致。 9. 【答案】(1)AB (2) 偏大 (3) (4)平衡摩擦力不足 【详解】（1）AB．平衡摩擦力时，应让小车在不受砝码牵引的情况下拖着纸带做匀速运动；改变小车总质量后，重力沿木板方向的分力和摩擦力都随质量成比例变化，故AB正确； C．使用力传感器直接测量小车所受拉力，不需要用砝码重力近似拉力，故C错误。 故选AB。 （2）[1]相邻计数点间还有4个未标出的点，因此相邻计数点的时间间隔为 图中各数据为计数点相对起点的累计位置。前、后各两段位移能够组成两组，每组包含的位移段数为。由逐差法得 代入数据并换算单位得 [2]若实际频率小于，则实际相邻计数点的时间间隔大于。题中按计算时所用时间间隔偏小，逐差式的分母偏小，故加速度测量值偏大。 （3）小车受到两段绳的拉力，每段绳的拉力均为力传感器的示数。平衡摩擦力后，由牛顿第二定律得，整理得 图丙是过原点的图像，图中标出的点为，故 解得 （4）图丁的图像没有通过原点，拉力较小时，加速度为零，说明平衡摩擦力不足。 10. 【答案】(1)1.00 (2)0.41 (3)增大 (4) (5)阻力补偿/平衡摩擦力 【详解】（1）[1] 光电门测得遮光片通过光电门的时间，用计算小车的平均速度。遮光片宽度越小，测量区间越短，该平均速度越接近小车通过光电门时的瞬时速度，故选用宽的遮光片。 （2）[2] 由匀变速直线运动的加速度定义得== （3）[3] 图乙直线在轴上的截距为正，说明现有倾角下小车受到的阻力尚未被完全补偿。增大轨道倾角可增大小车重力沿轨道方向的分力，使图线移至通过原点。 （4）[4] 图线斜率 其单位为= （5）[5] 将导轨一端垫高，可使小车重力沿导轨方向的分力补偿小车运动中所受的阻力，从而平衡摩擦力。 11. 【答案】(1)5.2 (2)BC (3) (4)大于 (5)正确，可以绘制一条过原点的图像来验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律也成立。 【详解】（1）根据游标卡尺的读数规律可知，该读数为 （2）AC．根据图丙可知，水平仪中的气泡偏向左侧，表明气垫导轨左侧偏高，为了将其调成水平，应适当调低左侧调节旋钮P，故A错误，C正确； B．结合上述，由于气垫导轨左侧偏高，为了将其调成水平，应适当调高右侧调节旋钮Q，故B正确； D．气垫导轨是否水平与调节光电门1、2间距无关，故D错误。 故选BC。 （3）滑块先后通过光电门1、2时的遮光时间为Δt1和Δt2，则有， 根据机械能守恒定律有 解得 结合图丁有 解得 （4）若细线与导轨不平行，即细线与导轨之间存在有夹角，光电门测量的是滑块M的速度，根据绳的牵连速度规律可知，槽码m的速度等于滑块M的速度沿绳方向的分速度，即槽码的速度小于滑块的速度，由于实验过程中，认为槽码的速度等于滑块的速度，导致槽码的测量速度偏大，则动能增加量的测量值大于真实值。 （5）若测得滑块经过光电门1、2的时间间隔为t，根据速度公式有 对槽码与滑块构成的系统，根据牛顿第二定律有 结合上述有 可知，当图像为一条倾斜的直线时，可验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律成立，即利用图甲实验装置还可验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律是否成立，该观点是正确的。 12. 【答案】(1) (2) (3)不必 (4) 0.6 0.05 【详解】（1）当遮光条宽度很小时，可以用附近一段时间内的平均速度来代替瞬时速度 （2）根据匀变速直线运动的速度位移关系 其中， 可得 （3）本实验中细线对滑块拉力已用传感器测出，不需要用砂桶的重力来代替，所以不要求砂和砂桶的总质量远小于滑块的质量。 （4）[1][2]根据牛顿第二定律 公式变形 结合图像可得，纵截距 解得， 13. 【答案】(1)等间距 (2) BC 0.820 0.185 【详解】（1）改变垫块高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑。 （2）①[1]A．因为减少的槽码的重力等于系统的合力，所以实验中不必保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量，故A错误； B．小车下滑时，为了保证细绳拉力恒定不变，位于定滑轮和小车之间的细绳应始终跟倾斜轨道保持平行，故B正确； C．为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放小车，小车应从靠近打点计时器处释放，故C正确； D．若细线下端悬挂着2个槽码，减少4个槽码，系统所受的合力为4mg，则小车在下滑过程中受到的合外力小于4mg，故D错误。 故选BC。 ②[2]相邻计数点间均有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据逐差法可得加速度大小为 ③[3]小车匀速时，有 减少个槽码后，对整体分析，有 两式联立可得 ④[4]测得关系图像的斜率大小为，则有 代入数据解得 14. 【答案】(1)减小 (2) (3)C (4) 0.25 0.20 【详解】（1）A箱与A箱中砝码的整体在下落过程中要克服绳子的拉力做功，因此A箱与A箱中砝码的整体的机械能是减小的； （2）遮光条通过光电门的时间极短，可以用遮光条通过光电门的平均速度替代遮光条通过光电门的瞬时速度，则遮光条通过光电门的速度为 由运动学公式v2=2ah 联立解得下落过程中的加速度大小为 （3）A．实验时打点计时器应接8V的交流电源，A错误； B．实验时应先接通电源后释放小车，B错误； C．实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行，C正确； D．实验中用了力传感器，不需要小车质量远大于砂桶的质量，D错误。 故选C。 （4）[1]相邻两计数点间还有4个点未画出，则T=0.1s；小车的加速度大小为 [2]对砂桶根据牛顿第二定律 解得m=0.20kg 重难·创新演练 设题创新:光电门和测力计结合(T6); 1．【答案】(1)C (2)不挂 (3) (4) 【详解】（1）A．电火花计时器可以测量时间，不需要秒表，故A错误； B．本实验需要测量小车或槽码的质量，需要天平，而不是弹簧秤，故B错误； CD．电火花计时器使用交流电源。 故C正确，D错误。 故选C。 （2）平衡摩擦力和其他阻力的正确操作方法是：小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过电火花计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，接通电源，开始打点，轻推一下小车，让小车在不受细绳拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动，故不能挂上槽码。 （3）[1]在平衡摩擦力后，小车所受的合力理论上指的是绳对小车的拉力，设拉力为F，则对小车有 对槽码有 整理可得 [2]当时， 则拉力近似等于槽码的重力的条件是 （4）根据可得，又图像是一条过坐标原点的直线，有斜率 可得 2. 【答案】(1)D (2) 8.50 0.439 (3)B (4)按图丙安装双轨道，将两辆AGV（小车 Ⅰ、小车 Ⅱ）分别置于轨道起点，前端通过细线连接定滑轮与砝码盘，后端由控制装置同步触发启动与制动。给两辆AGV施加不同的负载（或不同的牵引拉力），保证两车同时启动、同时制动（运动时间t完全相同，根据 可知t相同时，a与x成正比，因此位移大的AGV加速度更大，即直接通过位移大小比较加速度大小。 【详解】（1）A．实验必须先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放AGV，故A错误； B．调整定滑轮高度时，必须保证细线与木板平行，否则拉力方向与运动方向不一致，会产生额外分力，导致加速度测量不准，故B错误； C．平衡阻力时，不能挂上标准配重块，需让小车（AGV）在无拉力的情况下匀速运动，故C错误； D．平衡阻力时有 可知质量M可被约去，因此增加负载后无需再次平衡阻力，故D正确。 故选D。 （2）[1]刻度尺最小分度值为0.1cm，因此读数保留到百分位，即B点的刻度值为8.50cm； [2]因为相邻计数点间还有4个点未画出，可知相邻计数点时间间隔为t=0.1s，计算AGV在B点的瞬时速度 （3）对整体有 整理得 可知图像是过原点的倾斜直线。 故选B。 （4）略。 3. 【答案】(1)C (2)1.0 (3) 需要 不需要 (4)B (5) 不能 对m根据牛顿第二定律得 解得 故不能用槽码的重力mg来替代小车所受的拉力0.8mg大小。 【详解】（1）电火花计时器所用的电源是交流220V。故选C。 （2）小车的加速度大小为 （3）[1]需要平衡摩擦力。因为只有平衡摩擦力，绳的拉力才等于小车的合外力。 [2]m不需要远小于大M。因为传感器可以直接测出绳的拉力。 （4）根据牛顿第二定律得 ，解得 ，B正确，ACD错误。 故选B。 （5）[1]某同学某次实验中平衡了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为2.0m/s2，此时不能用槽码的重力来替代小车所受的拉力大小。 [2]略。 4. 【答案】(1)C (2)4.0 (3)D (4) ＞ 正确，拉力传感器可真实反映（计算）滑块所受拉力大小 【详解】（1）在通过调整平板的倾角来平衡阻力时，后面安装纸带，前面不挂槽码盘，让小车拖着纸带在木板上匀速运动。故选C。 （2）每两点间还有四个计时点未画出，则T=0.1s。则小车的加速度为 （3）平衡好了阻力，当满足了m＜＜M时，当M不变时，加速度与拉力成正比，所以a-F图象是过原点的直线；但随着m的不断增加，到槽码盘和槽码的总质量最大达到约时，不再满足m<<M，则实际加速度a减小，则图像向下弯曲，则D正确。 故选D。 （4）①[1]第一次保持小车的质量M不变，改变牵引力，则 则 可知斜率为 第二次保持小车的质量M+2m不变，改变牵引力，则 则 可知斜率为 可知kA>kB ②[2]该说法正确，因拉力传感器可真实反映（计算）滑块所受拉力大小。 5．【答案】 7.50 或 B 可能是绳子与滑轮间存在阻力。 【详解】[1]20分度的游标卡尺精度为，故读数为 [2]遮光条的宽度为，则物块经过光电门时的速度大小 [3]物块经过光电门时的速度大小 根据运动学公式可得 解得物块的加速度 [4]开始时，系统处于静止状态，则有 将左端的个钩码移到物块的下方，对物块和钩码构成的整体，根据牛顿第二定律可得 对钩码，根据牛顿第二定律可得 联立解得或 则图线的斜率或 [5]A．开始时，系统静止，加速度为零，故A错误； BC．开始时左端钩码只有10个，故的最大值为10，则加速度的最大值为 故B正确，C错误。 故选B。 [6]图线不经过坐标原点，可能是绳子与滑轮间存在阻力。 6．【答案】(1)0.660 (2)高 (3) (4) 气垫导轨没有调水平，右端高了 【详解】（1）图乙可知游标卡尺精度为0.05mm，则遮光片的宽度 （2）轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和，发现，说明滑块做加速运动，即导轨左低右高，所以为了将气垫导轨调至水平，应将支脚A适当调高。 （3）根据速度位移关系可得 其中 联立可得 （4）[1][2]由图可知，当沙和沙桶的重力为零时，滑块已经具有加速度，说明气垫导轨不水平，右端高了，设导轨与水平面夹角为，设绳子拉力为F，对M，由牛顿第二定律有 对m，由牛顿第二定律有 联立整理得 由于m远小于M，则 可知 真题·实战演练 高频考点：实验：探究探究加速度与物体受力、物体质量的关系 教材原型实验 实验创新与拓展 1．【答案】(1)平衡摩擦力 (2) (3) (4)正比 (5)B 【详解】（1）通过两个光电门的遮光时间近似相等，可知速度相等，小车做匀速运动，故步骤ⅱ的主要目的是平衡摩擦力； （2）根据牛顿第二定律，对整体 解得小车的加速度大小为 （3）根据运动学公式有 解得 （4）根据前面分析有 可知当图像为一条过原点的直线，当质量一定时，物体的加速度与所受到的合外力成正比； （5）A．小车没有从静止释放，不影响测量的加速度大小，故不会使图像不过原点，故A错误； B．导轨的倾斜程度调节不恰当时，可知平衡摩擦力不足或者过大，根据牛顿第二定律，对整体 得，图像不过原点，故B正确； C．根据前面分析，对整体分析得出加速度表达式，当钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量，对本实验没有影响，故C错误。 故选B。 2. 【答案】(1)5.10 (2)0.50 (3) 【详解】（1）游标卡尺的读数，即遮光条的宽度为 （2）滑块经过光电门的时间极短，用滑块经过光电门的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门1的速度大小 （3）[1]根据速度位移关系有 可得 [2]根据几何关系可得导轨与水平方向夹角的正弦值为 若不考虑阻力，即理论上，根据牛顿第二定律有 可得 3. 【答案】(1)控制变量法 (2)平行 (3)需要；撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 (4) 【详解】（1）在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车（含加速度传感器）质量不变，这种实验方法是控制变量法。 （2）实验时，为使小车受到的合外力等于细绳的拉力，要调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持平行，保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致，减小实验误差。 （3）由图乙可知，当拉力F为某一值时才产生加速度，说明小车受到摩擦力，需要补偿阻力。补偿方法：撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 （4）两车均从静止释放，都做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的位移公式 可知 因为 联立解得 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 教材原型实验 1 02 实验创新与拓展 4 重难·创新演练 13 真题·实战演练 17 模拟·基础演练 考查重点： 教材原型实验 实验创新与拓展 01 教材原型实验 1．（26-27高三上·江苏无锡·阶段检测）某实验小组用如图甲的装置“探究加速度与力、质量的关系”。所用交变电流的频率为。 (1)实验中可采用如图乙、丙所示的两种打点计时器，请回答下面的问题：图丙的“电火花”计时器，电源采用的是_______________（选填“交流”“交流220V”或“四节干电池”）。 (2)实验以小车为研究对象，为平衡打点计时器对小车的阻力及其他阻力，应把木板一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在__________（选填“挂”或“不挂”）槽码时能拖动纸带沿木板做__________直线运动。 (3)实验中打出的纸带如图丁所示，由该纸带可求得小车的加速度大小__________。（保留两位有效数字） (4)某同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出图像如图戊所示，图线不过原点的原因是_____________。 【答案】(1)交流220V (2) 不挂 匀速 (3)0.88 (4)平衡摩擦力时，木板倾斜角度过大 【详解】（1）电火花计时器的电源采用的是交流220V。 （2）[1][2]实验以小车为研究对象，为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，应把木板一侧垫高，调节木板的倾斜度，由于使小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力平衡，可知，平衡摩擦力时，应使小车在不挂槽码时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动。 （3）交流电源的频率为50Hz，则打点周期为0.02s，纸带上选择的相邻计数点之间的时间间隔为 根据逐差法可知，小车的加速度 （4）根据图像可知，当拉力为0时，小车已经有一定的加速度，表明平衡摩擦力时，木板倾斜过大。 2. （26-27高三上·江苏苏州·阶段检测）某组同学利用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (1)除小车、重物、刻度尺、天平（含砝码）、打点计时器（含纸带与复写纸）、导线、开关等器材外，在下面的仪器和器材中，还应使用的有________（填选项代号）。 A．电压可调的直流电源 B．电压合适的50 Hz交流电源 C．秒表 D．弹簧测力计 (2)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来，还需要进行的一项操作是________。 A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节重物质量m的大小，使小车在重物牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去重物，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带和重物，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 (3)如图乙所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出），用毫米刻度尺测出各个相邻计数点间的间隔大小。 由图可知，打下E点时小车的速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2。（计算结果保留三位有效数字） (4)该同学根据测得的数据作出的a—F图像如图丙所示，下列哪些原因是可能的________。 A．木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小 B．木板右端所垫物体较高，使得木板的倾角偏大 C．小车质量远大于重物的质量 D．重物的质量不满足远小于小车质量 (5)因实验前通过将长木板的一端垫起适当的高度，平衡了小车所受的阻力，该同学认为：平衡阻力后，小车和重物组成的系统机械能是守恒的。你是否同意他的结论？并说明理由________。 【答案】(1)B (2)B (3) 0.314 0.496 (4)AD (5)不同意，理由：平衡阻力的本质是让小车重力的分力抵消了小车受到的摩擦力、纸带与打点计时器的阻力等，运动过程中这些阻力仍然会做负功，系统部分机械能会转化为内能，因此系统机械能不守恒 【详解】（1）AB．打点计时器需要使用电压合适的50Hz交流电源，不需要直流电源，故A错误，B正确； C．打点计时器本身可通过打点间隔计时，无需额外秒表，故C错误； D．本实验不需要用到弹簧测力计，故D错误。 故选B。 （2）要让细线拉力等于小车合外力，需要垫高长木板一端平衡摩擦力：操作时需保留纸带（纸带与打点计时器间也存在阻力）、撤去重物，轻推小车后若打出的纸带点迹均匀，说明小车做匀速直线运动，此时重力的分力刚好平衡了所有阻力。 故选B。 （3）[1]相邻计数点间有4个点未画出，因此相邻计数点的时间间隔 根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，打下E点的速度等于DF段的平均速度 [2]用逐差法计算加速度 代入数据可得 （4）图丙的a-F图像起点不在原点，当F不为零时加速度仍为零，说明平衡摩擦力不足，也就是长木板右端垫得太低、倾角偏小，阻力没有被完全抵消；同时图像末端逐渐偏离直线向下弯曲，是因为随着F增大，重物质量不再远小于小车质量，细线拉力和重物重力的偏差显著变大。 故选AD。 （5）不同意。 理由：平衡阻力的本质是让小车重力的分力抵消了小车受到的摩擦力、纸带与打点计时器的阻力等，运动过程中这些阻力仍然会做负功，让系统的一部分机械能转化为内能，因此小车和重物组成的系统机械能不守恒。 3. （26-27高三上·江苏徐州·阶段测试）某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。实验中，将小车置于长木板上，小车前端通过细线跨过定滑轮与砝码盘相连，小车后端固定纸带并穿过电火花计时器的限位孔。 (1)实验前，将长木板不带定滑轮的一端适当垫高，并轻推未挂砝码盘的小车使其能做匀速直线运动，该操作的目的是___________________________。若垫高程度不足，则实验所得的加速度a与拉力F关系图像（如图乙）可能是_______（选填I或II） (2)下列关于本实验的操作，正确的有_______ A．实验中，应使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 B．改变小车中砝码的质量后，需重新进行平衡摩擦力的操作 C．实验时应先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放小车 D．实验过程中，细线应与长木板表面保持平行 (3)该小组获得一条点迹清晰的纸带。已知所用电源的频率为，纸带上相邻计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离依次为，，，，，。则小车的加速度大小________。（结果保留两位有效数字） 【答案】(1) 平衡摩擦力（或“补偿小车所受的阻力”） II (2)ACD (3)0.40 【详解】（1）[1]实验前，将长木板不带定滑轮的一端适当垫高，并轻推未挂砝码盘的小车使其能做匀速直线运动，该操作的目的是平衡摩擦力； [2]若垫高程度不足，意味着没有完全平衡摩擦力，因此只有当大于摩擦力时，小车才会产生加速度，反映在图像上，则是图像与横轴有交点（外力达到一定值时，小车才具有加速度）对应图中的II。 （2）A．设小车的质量为，砝码和砝码盘的质量为，整体受力分析，则有 对小车受力分析，则有 联立解得 因此，当时，小车受到的合外力，故A正确； B．平衡摩擦力后，对小车则有 解得 可见，平衡摩擦力后，小车受到的摩擦力与小车的质量无关，即改变小车中砝码的质量后，无需重新进行平衡摩擦力，故B错误； C．实验时应先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放小车，故C正确； D．实验过程中，细线应与长木板表面保持平行，以确保小车受到的合外力等于细线的拉力，故D正确。 故选ACD。 （3）由题可知，相邻计数点之间的时间间隔为 由逐差法可得，小车的加速度大小为 4. （25-26高三·江苏宿迁·阶段测试）某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验，探究加速度与力、质量的关系。 (1)下列说法正确的是_________。（涂卡） A．调整滑轮使牵引小车的细线与长木板保持平行 B．挂上槽码，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力 C．改变小车的质量后，不需要重新调节长木板倾斜度 D．小车可以从长木板任意位置释放 (2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点未画出），测得，打点计时器所接交流电源频率为50Hz。由此判断：计数点B对应的瞬时速度大小为_________m/s；小车的加速度为________。（结果均保留两位有效数字） (3)若将槽码及槽码盘的重力视为小车的合力，改变槽码个数多次实验，根据实验数据拟合出如图丙所示的a-F图像。要想得到一条过原点的直线，下列操作正确的是_________。（涂卡） A．增加槽码盘中槽码的个数 B．选质量更大的小车进行实验 C．选质量更小的小车进行实验 D．增大木板的倾斜角度 (4)保持悬挂的槽码（含盘）质量m不变，研究小车的加速度a与小车质量M的关系时，某同学改变小车的质量M，打出多条纸带，计算得到小车的加速度a，并描绘图线后，发现图线在值较大的区间发生弯曲，其他区间为直线。他分析可能认为细绳拉力不再等于悬挂槽码的重力，然后调整了研究参数，结果得到了一条完整的直线。他的调整可能是_________。（涂卡） A．描绘a与的关系图线 B．描绘a与的关系图线 C．描绘a与的关系图线 D．描绘a与的关系图线 【答案】(1)C (2) 0.64 0.40 (3)D (4)A 【详解】（1）A．调整滑轮使牵引小车的细线与长木板保持平行，避免形成垂直于木板的分力，故A错误； B．槽码是用来产生拉力的，平衡摩擦力时不能挂上槽码，故B错误； C．改变小车的质量后，不需要重新调节长木板倾斜度，故C正确； D．小车应从靠近打点计时器位置释放，这样纸带才能充分被利用，故D错误。 故选C。 （2）[1]每相邻两个计数点间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 计数点B对应的瞬时速度大小为 [2]根据逐差法可得，小车的加速度为 （3）由图像可知，当F达到一定数值时，小车才开始有加速度，可知平衡摩擦力不够，所以要想得到一条过原点的直线，应增大木板的倾斜角度。 故选D。 （4）根据牛顿第二定律，当不满足时，仍满足条件 可得 根据表达式可知，图像仍然是一条倾斜的直线。 故选A。 5. （26-27高三上·江苏扬州·开学考试）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验过程中操作正确的是_____。 A．补偿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 (2)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。为减小此系统误差，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 (3)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为坐标原点的轴，各计数点的位置坐标分别为0、、…、。已知打点计时器的打点周期为，则打计数点5时小车速度的表达式_____；小车加速度的表达式是________（在下面A、B、C三个选项中选择正确答案）。 A．    B．    C． 【答案】(1)B (2) 远大于 C (3) A 【详解】（1）A．补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故A错误； B．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确； C．为使小车受拉力时，其它力的合力仍然为零，需要确保拉力与支持力垂直，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。 故选B。 （2）[1]设小车质量为，槽码质量为，对小车根据牛顿第二定律有 对槽码根据牛顿第二定律有 其中细绳对小车的拉力等于细绳对槽码的拉力，即 联立解得 可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力； [2]A．该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力，实验中已经补偿了阻力，故A错误； B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器是改变速度的测量方法，改变速度测量精度，不是减小此系统误差，故B错误； C．在小车与细绳之间加装力传感器，直接测出小车所受拉力大小。可以减小此系统误差，故C正确。 故选C。 （3）[1]已知打点计时器的打点周期为，相邻两计数点间的时间间隔为 打计数点5时小车速度的表达式为 [2]根据逐差法可得小车加速度的表达式是 故选A。 6. （2026·江苏·模拟预测）某研究小组利用如图装置进行实验。 (1)用这个装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验 ①该实验应该使用220V的_________电源（填“交流”或“直流”）。 ②某次实验得到一条如图所示纸带，取纸带上某点为计数点0后每5个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5、……，用毫米刻度尺读出各计数点刻度，已知打点计时器所用电源频率为50Hz。 根据上述信息可得，在打下第“4”点时，物体运动的速度为_________m/s。（结果保留两位小数） (2)用这个装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验 ①以小车为研究对象，在平衡摩擦力时，下列操作要求正确的是_________。 A．应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车拖纸带匀速下滑 B．应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车不拖纸带匀速下滑 C．应该调平轨道，增减槽码，轻推小车，让小车拖着纸带匀速下滑 ②以小车为研究对象，将槽码的重力视为小车的合力，改变槽码个数多次实验，根据实验数据拟合出如图所示的a-F图像。小明认为，要想得到一条过原点的直线，可以增大轨道的倾斜程度，你_________（填“同意”或“不同意”）他的说法，理由是______________。 【答案】(1) 交流 0.43 (2) A 不同意 由图像可知，当拉力时，加速度，这说明在没有施加拉力的情况下，小车已经具有了加速度，原因是平衡摩擦力过度，即重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。若增大轨道的倾斜程度，重力沿斜面向下的分力会进一步增大，加速度会更大，图像截距会更大，无法过原点。正确的操作应该是减小轨道的倾斜程度。 【详解】（1）①[1]打点计时器都需要使用交流电源才能正常工作，利用电流方向的周期性变化来打点，故应使用交流电源。 ②[2]打点计时器频率为，每5个点取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔 根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可得打下第“4”点时的速度 （2）①[1] A．平衡摩擦力时，应将长木板不带滑轮的一端（即有打点计时器的一端）垫高，使重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力，且不挂槽码，让小车拖着纸带匀速下滑，故A正确； B．平衡摩擦力时，小车必须拖着纸带，因为纸带运动时也会受到限位孔的阻力，若不拖纸带，则未平衡纸带阻力，故B错误； C．平衡摩擦力时不能挂槽码，且需要垫高轨道而不是调平，故C错误。 故选A。 ②[2]不同意； [3]由图像可知，当拉力时，加速度，这说明在没有施加拉力的情况下，小车已经具有了加速度，原因是平衡摩擦力过度，即重力沿斜面向下的分力大于摩擦力。若增大轨道的倾斜程度，重力沿斜面向下的分力会进一步增大，加速度会更大，图像截距会更大，无法过原点。正确的操作应该是减小轨道的倾斜程度。 02 实验创新与拓展 7. （25-26高三上·江苏无锡·阶段检测）某实验小组利用如图所示的实验装置测量当地的重力加速度。在含有刻度尺的气垫导轨上相隔一定距离安装两个光电门，滑块上固定一遮光条，数字计时器可以记录遮光条通过光电门的时间，用天平测出滑块（含遮光条）的质量为M，钩码的质量为m，由刻度尺读出光电门1和光电门2中心之间的距离L，接通气源后部分操作过程如下： （1）用刻度尺测出遮光条宽度d； （2）取下钩码和细线，轻推滑块使其依次通过光电门1和光电门2的时间分别为∆t1、∆t2，如果∆t1<∆t2，说明___________端较高（选填“A”或“B”），当∆t1_________∆t2（选填“>”“<”或“=”），说明气垫导轨已经水平； （3）本实验___________满足m<<M（填“需要”或“不需要”）； （4）用细线跨过定滑轮连接滑块和钩码，释放滑块，两个光电门记录的时间分别为∆t1、∆t2，滑块运动的加速度表达式为a=___________（用“d、L、∆t1、∆t2”表示）。当地的重力加速度g的表达式为g=___________（用“m、M和a”表示）。 【答案】 A = 不需要 【详解】[1]通过光电门1和光电门2的速度分别为,， 解得 即滑块做减速运动，说明A端较高； [2]当时，则 滑块做匀速运动，说明气垫导轨已经水平； [3]本实验不需要满足，因为本实验不需要用钩码的重力替代细线的拉力； [4]根据运动学公式可得 解得 [5]根据牛顿第二定律得 解得 8. （26-27高三上·江苏盐城·阶段检测）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，其中为小车的质量，为砂和砂桶的总质量，为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。 (1)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．调节定滑轮的高度使细线与木板平行 D．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 (2)实验中得到一条纸带如图，已知打点计时器采用的是频率为的交流电，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图所示。请根据纸带求出：打“”点时小车的速度大小为____________，小车的加速度大小为____________（结果均保留两位有效数字）。 (3)甲同学以力传感器的示数为横轴，加速度为纵轴，画出的图线是一条直线，如图甲所示，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量______。 A． B． C． D． (4)乙同学根据测量数据作出如图乙所示的图线，该同学做实验时存在的问题是：______________________________________________。 【答案】(1)BCD (2) 0.10 0.20 (3)D (4)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 【详解】（1）A．力传感器直接测出轻绳中的拉力，不需要通过砂和砂桶的总质量计算拉力，因此不必用天平测出砂和砂桶的总质量，A错误； B．应将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力，使轻绳的拉力能够对应研究对象所受的合外力，B正确； C．应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，保证拉力沿小车运动方向，C正确； D．应使小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，并记录力传感器的示数，D正确。 故选BCD。 （2）[1][2]每5个点取一个计数点，相邻计数点间的时间间隔为 [1]匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，因此打点时小车的速度大小为 [2]根据相邻相等时间间隔内的位移差，有 解得小车的加速度大小为 （3）平衡摩擦力后，以小车和随小车一起运动的动滑轮为整体，两股轻绳的拉力均为，根据牛顿第二定律有 整理得 因此图线的斜率为 解得 故选D。 （4）图乙表明，轻绳中的拉力达到一定大小后，小车才开始产生加速度，说明没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。设未被平衡的摩擦阻力大小为，根据牛顿第二定律有 整理得 因此图线与横轴交于正半轴，与图乙一致。 9. （26-27高三上·江苏无锡·阶段检测）某班同学利用如图甲所示的实验装置探究小车加速度与受力、质量的关系。 (1)关于本实验，下列说法正确的是________。（填正确答案标号） A．平衡小车受到的摩擦力时，应不挂钩码 B．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度 C．该实验需要满足钩码的总质量远小于小车的质量 (2)通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度。图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的电源是频率的交变电源。根据以上数据，可以算出小车的加速度________（保留2位有效数字）。若工作时交变电流的实际频率小于50 Hz，则加速度测量值________（选填“偏大”或“偏小”）。 (3)如果以力传感器的示数为横坐标、小车的加速度大小为纵坐标，一个小组作出的图像如图丙所示，根据图丙可得小车的质量________（用、表示）。 (4)如果另一个小组根据数据作出的力传感器的示数与小车的加速度大小的关系图像如图丁所示，则该图线不过原点的原因可能是________________。 【答案】(1)AB (2) 偏大 (3) (4)平衡摩擦力不足 【详解】（1）AB．平衡摩擦力时，应让小车在不受砝码牵引的情况下拖着纸带做匀速运动；改变小车总质量后，重力沿木板方向的分力和摩擦力都随质量成比例变化，故AB正确； C．使用力传感器直接测量小车所受拉力，不需要用砝码重力近似拉力，故C错误。 故选AB。 （2）[1]相邻计数点间还有4个未标出的点，因此相邻计数点的时间间隔为 图中各数据为计数点相对起点的累计位置。前、后各两段位移能够组成两组，每组包含的位移段数为。由逐差法得 代入数据并换算单位得 [2]若实际频率小于，则实际相邻计数点的时间间隔大于。题中按计算时所用时间间隔偏小，逐差式的分母偏小，故加速度测量值偏大。 （3）小车受到两段绳的拉力，每段绳的拉力均为力传感器的示数。平衡摩擦力后，由牛顿第二定律得，整理得 图丙是过原点的图像，图中标出的点为，故 解得 （4）图丁的图像没有通过原点，拉力较小时，加速度为零，说明平衡摩擦力不足。 10. （25-26高三下·江苏淮安·期中）某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： (1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用__________cm（填“5.00”或“1.00”）的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 (2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度 、 ，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间 ，计算小车的加速度__________ m/s2 （结果保留2位有效数字）。 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应__________（填“增大”或“减小”）轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为__________（填“kg”或“”）。 (5)该实验把导轨一端垫高的目的是___________________________ 【答案】(1)1.00 (2)0.41 (3)增大 (4) (5)阻力补偿/平衡摩擦力 【详解】（1）[1] 光电门测得遮光片通过光电门的时间，用计算小车的平均速度。遮光片宽度越小，测量区间越短，该平均速度越接近小车通过光电门时的瞬时速度，故选用宽的遮光片。 （2）[2] 由匀变速直线运动的加速度定义得== （3）[3] 图乙直线在轴上的截距为正，说明现有倾角下小车受到的阻力尚未被完全补偿。增大轨道倾角可增大小车重力沿轨道方向的分力，使图线移至通过原点。 （4）[4] 图线斜率 其单位为= （5）[5] 将导轨一端垫高，可使小车重力沿导轨方向的分力补偿小车运动中所受的阻力，从而平衡摩擦力。 11. （2026·江苏·模拟预测）某探究小组利用如图甲所示的实验装置验证系统的机械能守恒定律，已知当地的重力加速度为g。 (1)该小组准备了1个质量为m的槽码，用天平测出滑块（含遮光条）的质量为M，用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d示数如图乙所示，则d=______mm。 (2)固定在气垫导轨右侧的水平仪中的气泡如图丙所示，为了将其调成水平，接下来的操作合理的是______。（多选） A．适当调高调节旋钮P B．适当调高调节旋钮Q C．适当调低调节旋钮P D．适当增大光电门1、2间距 (3)气垫导轨调节水平后，用细线连接滑块和槽码，细线跨过定滑轮，调节定滑轮的高度，使牵引滑块的细线与气垫导轨平行。在光电门1右侧适当位置由静止释放滑块，滑块经过光电门2时槽码未着地，数字毫秒计记录下滑块先后通过光电门1、2时的遮光时间为Δt1和Δt2。测出光电门1、2间距为L。改变光电门1的位置，多次重复上述步骤，作出图像如图丁所示，若______（，计算结果保留三位有效数字），则系统机械能守恒。 (4)若细线与导轨不平行，则动能增加量的测量值______真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。 (5)若测得滑块经过光电门1、2的时间间隔为t，则利用图甲实验装置还可验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律是否成立，你认为是否正确，并说明理由______。 【答案】(1)5.2 (2)BC (3) (4)大于 (5)正确，可以绘制一条过原点的图像来验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律也成立。 【详解】（1）根据游标卡尺的读数规律可知，该读数为 （2）AC．根据图丙可知，水平仪中的气泡偏向左侧，表明气垫导轨左侧偏高，为了将其调成水平，应适当调低左侧调节旋钮P，故A错误，C正确； B．结合上述，由于气垫导轨左侧偏高，为了将其调成水平，应适当调高右侧调节旋钮Q，故B正确； D．气垫导轨是否水平与调节光电门1、2间距无关，故D错误。 故选BC。 （3）滑块先后通过光电门1、2时的遮光时间为Δt1和Δt2，则有， 根据机械能守恒定律有 解得 结合图丁有 解得 （4）若细线与导轨不平行，即细线与导轨之间存在有夹角，光电门测量的是滑块M的速度，根据绳的牵连速度规律可知，槽码m的速度等于滑块M的速度沿绳方向的分速度，即槽码的速度小于滑块的速度，由于实验过程中，认为槽码的速度等于滑块的速度，导致槽码的测量速度偏大，则动能增加量的测量值大于真实值。 （5）若测得滑块经过光电门1、2的时间间隔为t，根据速度公式有 对槽码与滑块构成的系统，根据牛顿第二定律有 结合上述有 可知，当图像为一条倾斜的直线时，可验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律成立，即利用图甲实验装置还可验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律是否成立，该观点是正确的。 12. （25-26高三·江苏扬州·阶段考试）用如图甲所示的装置探究“在质量一定时，物体的加速度与力的关系”，所用器材及装配方法见图。先测出遮光条宽度和光电门、中心间距。然后释放砂桶，拉力传感器测出细线对滑块的拉力，两个光电门、能测出遮光条通过时的遮光时间、。 (1)遮光条经过光电门时的速度___________。 (2)由测量的物理量得到滑块的加速度大小___________。 (3)第一小组平衡好摩擦力后开始实验，并改变砂和砂桶的总质量得到多组加速度与拉力数据，绘制图像进行探究。本实验___________要求砂和砂桶的总质量远小于滑块的质量。（填“不必”或“必须”） (4)第二小组只是把长木板放置于水平桌面上，未平衡摩擦力便进行实验，得到多组数据，绘制的图像如图乙。由图乙可知，该组所用滑块（含遮光条）的质量为___________，滑块与长木板间的动摩擦因数为___________。（取） 【答案】(1) (2) (3)不必 (4) 0.6 0.05 【详解】（1）当遮光条宽度很小时，可以用附近一段时间内的平均速度来代替瞬时速度 （2）根据匀变速直线运动的速度位移关系 其中， 可得 （3）本实验中细线对滑块拉力已用传感器测出，不需要用砂桶的重力来代替，所以不要求砂和砂桶的总质量远小于滑块的质量。 （4）[1][2]根据牛顿第二定律 公式变形 结合图像可得，纵截距 解得， 13. （25-26高三·江苏南通·阶段检测）某同学利用下列器材测量小车质量：一端带有定滑轮的长木板，垫块，细绳，打点计时器（含纸带，频率为的交流电源），刻度尺，槽码（质量均为），实验设计如下： (1)完成下列实验步骤中的填空： ①按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细绳一端连接在小车上，另一端悬挂6个槽码。改变垫块高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列________的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑； ②保持垫块高度不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂5个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带求出加速度； ③依次减少细绳下端悬挂的槽码数量，重复步骤②； ④以取下槽码的总个数（）的倒数为纵坐标，为横坐标，在坐标纸上作出关系图线。 (2)已知重力加速度大小，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空： ①下列说法正确的是________； A．实验中必须保证细绳下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量 B．小车下滑时，位于定滑轮和小车之间的细绳应始终跟倾斜轨道保持平行 C．接通电源后，再将小车从靠近打点计时器处释放 D．若细绳下端悬挂着2个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小为 ②某次实验获得如图乙所示的纸带，相邻计数点间均有4个点未画出，加速度大小________（保留3位有效数字）； ③写出随变化的关系式________（用、、、、表示）； ④测得关系图像的斜率大小为，则小车质量________。 【答案】(1)等间距 (2) BC 0.820 0.185 【详解】（1）改变垫块高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑。 （2）①[1]A．因为减少的槽码的重力等于系统的合力，所以实验中不必保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量，故A错误； B．小车下滑时，为了保证细绳拉力恒定不变，位于定滑轮和小车之间的细绳应始终跟倾斜轨道保持平行，故B正确； C．为了充分利用纸带，应先接通电源，后释放小车，小车应从靠近打点计时器处释放，故C正确； D．若细线下端悬挂着2个槽码，减少4个槽码，系统所受的合力为4mg，则小车在下滑过程中受到的合外力小于4mg，故D错误。 故选BC。 ②[2]相邻计数点间均有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 根据逐差法可得加速度大小为 ③[3]小车匀速时，有 减少个槽码后，对整体分析，有 两式联立可得 ④[4]测得关系图像的斜率大小为，则有 代入数据解得 14. （25-26高三上·江苏无锡·阶段检测）晓强同学为测量A、B两个箱子运动的加速度，装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计）。 (1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，A箱与A箱中砝码的整体机械能是______（选填“增加”、“减少”或“守恒”）的。 (2)测得遮光条通过光电门的时间为。根据所测数据计算得到A箱下落过程中的加速度大小a=______（用d、Δt、h表示）。 晓强同学还利用下图所示的装置完成了“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (3)关于本实验的操作，下列说法正确的是____（填选项序号）。 A．实验时打点计时器应接8V的直流电源 B．实验时应先释放小车后接通电源 C．实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行 D．小车质量应远大于砂桶的质量 (4)某次实验时得到的纸带如下图所示，已知相邻两计数点间还有4个点未画出，电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小为a=_________；若本次实验时力传感器的示数为1.9N，重力加速度取10m/s²，则砂桶桶的总质量为m=_______kg（结果均保留2位有效数字）。 【答案】(1)减小 (2) (3)C (4) 0.25 0.20 【详解】（1）A箱与A箱中砝码的整体在下落过程中要克服绳子的拉力做功，因此A箱与A箱中砝码的整体的机械能是减小的； （2）遮光条通过光电门的时间极短，可以用遮光条通过光电门的平均速度替代遮光条通过光电门的瞬时速度，则遮光条通过光电门的速度为 由运动学公式v2=2ah 联立解得下落过程中的加速度大小为 （3）A．实验时打点计时器应接8V的交流电源，A错误； B．实验时应先接通电源后释放小车，B错误； C．实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行，C正确； D．实验中用了力传感器，不需要小车质量远大于砂桶的质量，D错误。 故选C。 （4）[1]相邻两计数点间还有4个点未画出，则T=0.1s；小车的加速度大小为 [2]对砂桶根据牛顿第二定律 解得m=0.20kg 重难·创新演练 设题创新:光电门和测力计结合(T6); 1．（25-26高三上·江苏镇江·阶段检测）如图甲所示为某实验小组探究加速度与物体受力、物体质量关系的实验装置图。（已知重力加速度为g） (1)该实验所用实验器材有：电火花计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、槽码、天平（附砝码）、刻度尺，除以上器材外，还需要的是___________； A．秒表 B．弹簧秤 C．交流电源 D．直流电源 (2)实验中把长木板的一侧垫高，以平衡长木板对小车的摩擦阻力和其他阻力。具体操作：调节木板的倾斜度，使小车在___________（填“挂”或“不挂”）槽码时能拖动纸带沿木板匀速运动； (3)实验过程中测得槽码的质量为，小车的质量为。在平衡摩擦力后，小车所受的合力理论上指的是___________（用表示），而实验中却用槽码的重力表示，这两个力近似相等的条件是___________（用表示）； (4)在满足（3）中的条件后，该组同学根据实验得出的数据，画出的关系图像如图乙所示。由图像可以推算出，槽码的质量___________（保留2位有效数字），取。 【答案】(1)C (2)不挂 (3) (4) 【详解】（1）A．电火花计时器可以测量时间，不需要秒表，故A错误； B．本实验需要测量小车或槽码的质量，需要天平，而不是弹簧秤，故B错误； CD．电火花计时器使用交流电源。 故C正确，D错误。 故选C。 （2）平衡摩擦力和其他阻力的正确操作方法是：小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过电火花计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，接通电源，开始打点，轻推一下小车，让小车在不受细绳拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动，故不能挂上槽码。 （3）[1]在平衡摩擦力后，小车所受的合力理论上指的是绳对小车的拉力，设拉力为F，则对小车有 对槽码有 整理可得 [2]当时， 则拉力近似等于槽码的重力的条件是 （4）根据可得，又图像是一条过坐标原点的直线，有斜率 可得 2. （25-26高三·江苏无锡·阶段检测）某智能物流实验室利用如图甲所示的装置，测试自动导引车（AGV）在恒定牵引下的加速度与负载质量的关系。AGV（小车）前端通过细线连接标准配重块（图中槽码），后端连接纸带，电磁打点计时器固定在木板右端。已知电源频率为50Hz，相邻计数点间还有4个点未画出，纸带刻度如图乙所示（刻度数值不可修改）。图丙为该实验室设计的双轨道并行测试装置，两辆AGV的刹车系统由控制装置同步触发，可同时启动、同时制动。 (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是（　　） A．实验时先释放AGV，再接通打点计时器电源 B．调整定滑轮高度时，无需保证细线与木板平行 C．平衡阻力时，需要挂上标准配重块 D．平衡阻力后，每次在AGV上增加货物负载时，无需再次平衡阻力 (2)根据图乙纸带，读出B点的刻度值为______cm，计算AGV在B点的瞬时速度vB=______m/s。 (3)实验中保持标准配重块总质量m=0.1kg不变，改变AGV及货物的总质量M，由牛顿第二定律推导加速度a与的定量关系式，并判断图像的正确形状（　　） A． B． C． D． (4)利用图丙的双轨道并行测试装置，设计一个无需打点计时器、无需测量运动时间的实验方案，直接比较两辆AGV的加速度大小。并说明该方案相比传统打点计时器方案的优势。 【答案】(1)D (2) 8.50 0.439 (3)B (4)按图丙安装双轨道，将两辆AGV（小车 Ⅰ、小车 Ⅱ）分别置于轨道起点，前端通过细线连接定滑轮与砝码盘，后端由控制装置同步触发启动与制动。给两辆AGV施加不同的负载（或不同的牵引拉力），保证两车同时启动、同时制动（运动时间t完全相同，根据 可知t相同时，a与x成正比，因此位移大的AGV加速度更大，即直接通过位移大小比较加速度大小。 【详解】（1）A．实验必须先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放AGV，故A错误； B．调整定滑轮高度时，必须保证细线与木板平行，否则拉力方向与运动方向不一致，会产生额外分力，导致加速度测量不准，故B错误； C．平衡阻力时，不能挂上标准配重块，需让小车（AGV）在无拉力的情况下匀速运动，故C错误； D．平衡阻力时有 可知质量M可被约去，因此增加负载后无需再次平衡阻力，故D正确。 故选D。 （2）[1]刻度尺最小分度值为0.1cm，因此读数保留到百分位，即B点的刻度值为8.50cm； [2]因为相邻计数点间还有4个点未画出，可知相邻计数点时间间隔为t=0.1s，计算AGV在B点的瞬时速度 （3）对整体有 整理得 可知图像是过原点的倾斜直线。 故选B。 （4）略。 3. （2025·江苏宿迁·模拟预测）用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。图乙是某次实验获取的一段纸带，图丙为其中三个计数点放大图。纸带上已标出多个连续的计数点，相邻两个计数点间还有4个点迹未显示，已知打点计时器的周期是0.02s。（已知重力加速度为g） (1)电火花计时器所用的电源是________（选填“A”、“B”或“C”）。 A． B． C． (2)根据图丙可计算出小车的加速度大小为_______m/s2（保留两位有效数字）。 (3)若在小车前端固定一力传感器，细绳系在力传感器上，槽码的总质量用m表示，小车（含车内钩码）和力传感器的总质量用M表示。实验中，在保持M一定的前提下，________（选填“需要”或“不需要”）平衡阻力，m__________（选填“需要”或“不需要”）远小于M。 (4)若某同学在上面（3）中的两个选择中都选择了“不需要”，之后多次改变槽码的质量，重复实验，测得多组力F及对应的加速度a，作出a-F图像最有可能是 A． B． C． D． (5)某同学某次实验中平衡了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为2.0m/s2，此时__________（选填“能”或“不能”）用槽码的重力来替代小车所受的拉力大小，理由是_______________________________________________________。 【答案】(1)C (2)1.0 (3) 需要 不需要 (4)B (5) 不能 对m根据牛顿第二定律得 解得 故不能用槽码的重力mg来替代小车所受的拉力0.8mg大小。 【详解】（1）电火花计时器所用的电源是交流220V。故选C。 （2）小车的加速度大小为 （3）[1]需要平衡摩擦力。因为只有平衡摩擦力，绳的拉力才等于小车的合外力。 [2]m不需要远小于大M。因为传感器可以直接测出绳的拉力。 （4）根据牛顿第二定律得 ，解得 ，B正确，ACD错误。 故选B。 （5）[1]某同学某次实验中平衡了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为2.0m/s2，此时不能用槽码的重力来替代小车所受的拉力大小。 [2]略。 4. （25-26高三上·江苏苏州·期中）某实验小组用题图所示实验装置探究质量一定时加速度与力的关系。 (1)在通过调整平板的倾角来平衡阻力时，正确的操作是小车（　　） A．后面不安装纸带，前面挂槽码盘 B．后面不安装纸带，前面不挂槽码盘 C．后面安装纸带，前面不挂槽码盘 D．后面安装纸带，前面挂槽码盘 (2)题图为实验中打下的一条纸带，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器使用交流电的频率为50Hz，则小车的加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字） (3)该组同学在平衡了阻力的前提下，以槽码盘和槽码的总重力为拉力F，在小车和砝码总质量M保持不变的情况下，改变槽码数量，测出小车对应的加速度a，槽码盘和槽码的总质量最大达到约，作a-F的图像．下列图线正确的是（　　） A． B． C． D． (4)小明同学尝试用拉力传感器，在水平桌面上探究滑块在总质量一定的条件下，加速度随外力的变化关系，滑轮摩擦阻力可忽略，实验装置示意图如题图。小明实验时忘记了平衡滑块前进时受到的阻力，他先不在滑块上放砝码，改变槽码的个数，记录每次拉力传感器的示数F并测出对应的滑块加速度a，作出a-F的图像A，斜率为kA；小明又在滑块上放2个砝码，重复上述实验，作出a-F的图像B，斜率为kB。 ①kA________kB（选填“＞”或“＝”或“＜”）。 ②小明认为此种方案不需要满足滑块和砝码的总质量远大于槽码和槽码盘的总质量，请回答小明的说法是否正确，并说明理由________。 【答案】(1)C (2)4.0 (3)D (4) ＞ 正确，拉力传感器可真实反映（计算）滑块所受拉力大小 【详解】（1）在通过调整平板的倾角来平衡阻力时，后面安装纸带，前面不挂槽码盘，让小车拖着纸带在木板上匀速运动。故选C。 （2）每两点间还有四个计时点未画出，则T=0.1s。则小车的加速度为 （3）平衡好了阻力，当满足了m＜＜M时，当M不变时，加速度与拉力成正比，所以a-F图象是过原点的直线；但随着m的不断增加，到槽码盘和槽码的总质量最大达到约时，不再满足m<<M，则实际加速度a减小，则图像向下弯曲，则D正确。 故选D。 （4）①[1]第一次保持小车的质量M不变，改变牵引力，则 则 可知斜率为 第二次保持小车的质量M+2m不变，改变牵引力，则 则 可知斜率为 可知kA>kB ②[2]该说法正确，因拉力传感器可真实反映（计算）滑块所受拉力大小。 5． （25-26高三上·江苏南通·开学考试）现有10个完全相同的小钩码和一个附有遮光条的物块，每个钩码的质量均为m，物块与遮光条的总质量为M，利用图甲所示装置探究加速度与力的关系。左边挂10个钩码时，系统处于静止状态。已知重力加速度大小为g。实验步骤如下： （1）用游标卡尺测出遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度________mm； （2）在物块的旁边竖直方向固定光电门、，两光电门之间的距离为； （3）将左端的1个钩码移到物块的下方，由静止释放，物块经过光电门、时的遮光时间分别是、，则物块经过光电门时的速度大小________，物块的加速度大小________；（用表示） （4）参照步骤（3），将左端的个钩码移到物块的下方，测得物块的加速度（），作出图像，则图线的斜率________； （5）实验中得到的图像，可能正确的是________，图线不经过坐标原点，请说明原因________。 A．  B． C． 【答案】 7.50 或 B 可能是绳子与滑轮间存在阻力。 【详解】[1]20分度的游标卡尺精度为，故读数为 [2]遮光条的宽度为，则物块经过光电门时的速度大小 [3]物块经过光电门时的速度大小 根据运动学公式可得 解得物块的加速度 [4]开始时，系统处于静止状态，则有 将左端的个钩码移到物块的下方，对物块和钩码构成的整体，根据牛顿第二定律可得 对钩码，根据牛顿第二定律可得 联立解得或 则图线的斜率或 [5]A．开始时，系统静止，加速度为零，故A错误； BC．开始时左端钩码只有10个，故的最大值为10，则加速度的最大值为 故B正确，C错误。 故选B。 [6]图线不经过坐标原点，可能是绳子与滑轮间存在阻力。 6． （2026·江苏苏州·模拟预测）某实验小组用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。滑块上有两个宽度均为d的遮光片，滑块与遮光片总质量为M，两遮光片中心间的距离为L。 (1)用游标卡尺测量一个遮光片的宽度d，结果如图乙所示，则遮光片的宽度d=___________cm。 (2)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上，打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和，发现，为了将气垫导轨调至水平，应将支脚A适当调______（填“高”或“低”）。 (3)气垫导轨调至水平后，将细线一端拴在滑块上，另一端依次跨过光滑轻质定滑轮和光滑动滑轮后悬挂在O点，调节气垫导轨左端的定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行，调整O点的位置，使动滑轮两侧的细线竖直，将沙桶悬挂在动滑轮上。将滑块在光电门右侧释放，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间分别为和，则滑块的加速度大小为a=_____________。（用题目中的物理量符号表示） (4)多次改变沙桶和桶内细沙的总质量，并记录遮光片1、2的挡光时间，计算相应的加速度a，根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力mg之间的关系图像如图丙所示，则图像的斜率k=__________（用题目中的物理量符号表示），图像没有过原点的原因是______________________。 【答案】(1)0.660 (2)高 (3) (4) 气垫导轨没有调水平，右端高了 【详解】（1）图乙可知游标卡尺精度为0.05mm，则遮光片的宽度 （2）轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和，发现，说明滑块做加速运动，即导轨左低右高，所以为了将气垫导轨调至水平，应将支脚A适当调高。 （3）根据速度位移关系可得 其中 联立可得 （4）[1][2]由图可知，当沙和沙桶的重力为零时，滑块已经具有加速度，说明气垫导轨不水平，右端高了，设导轨与水平面夹角为，设绳子拉力为F，对M，由牛顿第二定律有 对m，由牛顿第二定律有 联立整理得 由于m远小于M，则 可知 真题·实战演练 高频考点：实验：探究探究加速度与物体受力、物体质量的关系 教材原型实验 实验创新与拓展 1．（2026·湖北·高考真题）某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，使用的器材有：直导轨、小车、光电门、数字毫秒计、遮光条、天平、钩码、刻度尺、游标卡尺、定滑轮、细绳等。实验装置如图所示，光电门1、2分别固定在导轨、处，遮光条安装在小车上，连接小车两端的细绳分别跨过左右定滑轮、各悬挂10个质量均为的钩码，定滑轮间的细绳与导轨平行。重力加速度大小为 。实验步骤如下： ⅰ．用天平测量小车和遮光条的总质量 ，用刻度尺测量、间的距离，用游标卡尺测量遮光条的宽度 。 ⅱ．调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等。 ⅲ．从左侧细绳取下 个钩码挂到右侧细绳，再从导轨左端静止释放小车，用数字毫秒计测量遮光条经过光电门1、2的遮光时间、。 回答下列问题： (1)步骤ⅱ操作的主要目的是__________。 (2)由牛顿第二定律，小车的加速度大小 __________（用、 、 和 表示）。 (3)步骤ⅲ中测得的小车加速度大小 __________（用 、、和表示）。 (4)该同学根据测出的多组、 值，作出图像。若该图像近似是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成__________。 (5)若图像明显不过原点，原因可能是__________（单选，填标号）。 A．步骤ⅲ中小车没有从静止释放 B．步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当 C．钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量 【答案】(1)平衡摩擦力 (2) (3) (4)正比 (5)B 【详解】（1）通过两个光电门的遮光时间近似相等，可知速度相等，小车做匀速运动，故步骤ⅱ的主要目的是平衡摩擦力； （2）根据牛顿第二定律，对整体 解得小车的加速度大小为 （3）根据运动学公式有 解得 （4）根据前面分析有 可知当图像为一条过原点的直线，当质量一定时，物体的加速度与所受到的合外力成正比； （5）A．小车没有从静止释放，不影响测量的加速度大小，故不会使图像不过原点，故A错误； B．导轨的倾斜程度调节不恰当时，可知平衡摩擦力不足或者过大，根据牛顿第二定律，对整体 得，图像不过原点，故B正确； C．根据前面分析，对整体分析得出加速度表达式，当钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量，对本实验没有影响，故C错误。 故选B。 2. （2026·河南·高考真题）某实验小组利用图1所示装置验证牛顿第二定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图2所示，则__________mm。 (2)调整好装置，释放滑块。数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为，则滑块通过光电门1的速度大小__________（保留2位有效数字）。 (3)记录滑块通过光电门2的遮光时间，计算滑块通过光电门2的速度大小，测出两光电门间距为，则滑块下滑的加速度__________（用、、表示）。测得气垫导轨两支脚间距为，垫高为 ，理论上__________（用、 、重力加速度大小表示），若两者在误差允许范围内相等，即验证了牛顿第二定律。 【答案】(1)5.10 (2)0.50 (3) 【详解】（1）游标卡尺的读数，即遮光条的宽度为 （2）滑块经过光电门的时间极短，用滑块经过光电门的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门1的速度大小 （3）[1]根据速度位移关系有 可得 [2]根据几何关系可得导轨与水平方向夹角的正弦值为 若不考虑阻力，即理论上，根据牛顿第二定律有 可得 3. （2025·广西·高考真题）在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车（含加速度传感器，下同）质量不变，这种实验方法是____。 (2)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持_____。 (3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力（即平衡阻力）。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由。 (4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比_____。 【答案】(1)控制变量法 (2)平行 (3)需要；撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 (4) 【详解】（1）在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车（含加速度传感器）质量不变，这种实验方法是控制变量法。 （2）实验时，为使小车受到的合外力等于细绳的拉力，要调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持平行，保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致，减小实验误差。 （3）由图乙可知，当拉力F为某一值时才产生加速度，说明小车受到摩擦力，需要补偿阻力。补偿方法：撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。 （4）两车均从静止释放，都做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的位移公式 可知 因为 联立解得 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10讲 实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 教材原型实验 1 02 实验创新与拓展 4 重难·创新演练 13 真题·实战演练 17 模拟·基础演练 考查重点： 教材原型实验 实验创新与拓展 01 教材原型实验 1．（26-27高三上·江苏无锡·阶段检测）某实验小组用如图甲的装置“探究加速度与力、质量的关系”。所用交变电流的频率为。 (1)实验中可采用如图乙、丙所示的两种打点计时器，请回答下面的问题：图丙的“电火花”计时器，电源采用的是_______________（选填“交流”“交流220V”或“四节干电池”）。 (2)实验以小车为研究对象，为平衡打点计时器对小车的阻力及其他阻力，应把木板一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在__________（选填“挂”或“不挂”）槽码时能拖动纸带沿木板做__________直线运动。 (3)实验中打出的纸带如图丁所示，由该纸带可求得小车的加速度大小__________。（保留两位有效数字） (4)某同学在保持小车质量不变的情况下，通过多次改变对小车的拉力，由实验数据作出图像如图戊所示，图线不过原点的原因是_____________。 2. （26-27高三上·江苏苏州·阶段检测）某组同学利用如图甲所示的装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (1)除小车、重物、刻度尺、天平（含砝码）、打点计时器（含纸带与复写纸）、导线、开关等器材外，在下面的仪器和器材中，还应使用的有________（填选项代号）。 A．电压可调的直流电源 B．电压合适的50 Hz交流电源 C．秒表 D．弹簧测力计 (2)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来，还需要进行的一项操作是________。 A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节重物质量m的大小，使小车在重物牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去重物，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动 C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带和重物，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动 (3)如图乙所示是某同学通过实验得到的一条纸带，他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G等7个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点没有画出），用毫米刻度尺测出各个相邻计数点间的间隔大小。 由图可知，打下E点时小车的速度为________m/s，小车的加速度为________m/s2。（计算结果保留三位有效数字） (4)该同学根据测得的数据作出的a—F图像如图丙所示，下列哪些原因是可能的________。 A．木板右端所垫物体较低，使得木板的倾角偏小 B．木板右端所垫物体较高，使得木板的倾角偏大 C．小车质量远大于重物的质量 D．重物的质量不满足远小于小车质量 (5)因实验前通过将长木板的一端垫起适当的高度，平衡了小车所受的阻力，该同学认为：平衡阻力后，小车和重物组成的系统机械能是守恒的。你是否同意他的结论？并说明理由________。 3. （26-27高三上·江苏徐州·阶段测试）某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。实验中，将小车置于长木板上，小车前端通过细线跨过定滑轮与砝码盘相连，小车后端固定纸带并穿过电火花计时器的限位孔。 (1)实验前，将长木板不带定滑轮的一端适当垫高，并轻推未挂砝码盘的小车使其能做匀速直线运动，该操作的目的是___________________________。若垫高程度不足，则实验所得的加速度a与拉力F关系图像（如图乙）可能是_______（选填I或II） (2)下列关于本实验的操作，正确的有_______ A．实验中，应使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 B．改变小车中砝码的质量后，需重新进行平衡摩擦力的操作 C．实验时应先接通打点计时器电源，待打点稳定后再释放小车 D．实验过程中，细线应与长木板表面保持平行 (3)该小组获得一条点迹清晰的纸带。已知所用电源的频率为，纸带上相邻计数点间还有4个点未画出，计数点间的距离依次为，，，，，。则小车的加速度大小________。（结果保留两位有效数字） 4. （25-26高三·江苏宿迁·阶段测试）某实验小组利用如图甲所示的装置进行实验，探究加速度与力、质量的关系。 (1)下列说法正确的是_________。（涂卡） A．调整滑轮使牵引小车的细线与长木板保持平行 B．挂上槽码，使长木板适当倾斜进行平衡摩擦力 C．改变小车的质量后，不需要重新调节长木板倾斜度 D．小车可以从长木板任意位置释放 (2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点未画出），测得，打点计时器所接交流电源频率为50Hz。由此判断：计数点B对应的瞬时速度大小为_________m/s；小车的加速度为________。（结果均保留两位有效数字） (3)若将槽码及槽码盘的重力视为小车的合力，改变槽码个数多次实验，根据实验数据拟合出如图丙所示的a-F图像。要想得到一条过原点的直线，下列操作正确的是_________。（涂卡） A．增加槽码盘中槽码的个数 B．选质量更大的小车进行实验 C．选质量更小的小车进行实验 D．增大木板的倾斜角度 (4)保持悬挂的槽码（含盘）质量m不变，研究小车的加速度a与小车质量M的关系时，某同学改变小车的质量M，打出多条纸带，计算得到小车的加速度a，并描绘图线后，发现图线在值较大的区间发生弯曲，其他区间为直线。他分析可能认为细绳拉力不再等于悬挂槽码的重力，然后调整了研究参数，结果得到了一条完整的直线。他的调整可能是_________。（涂卡） A．描绘a与的关系图线 B．描绘a与的关系图线 C．描绘a与的关系图线 D．描绘a与的关系图线 5. （26-27高三上·江苏扬州·开学考试）如图甲所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 (1)该实验过程中操作正确的是_____。 A．补偿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 (2)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。为减小此系统误差，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 (3)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为坐标原点的轴，各计数点的位置坐标分别为0、、…、。已知打点计时器的打点周期为，则打计数点5时小车速度的表达式_____；小车加速度的表达式是________（在下面A、B、C三个选项中选择正确答案）。 A．    B．    C． 6. （2026·江苏·模拟预测）某研究小组利用如图装置进行实验。 (1)用这个装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验 ①该实验应该使用220V的_________电源（填“交流”或“直流”）。 ②某次实验得到一条如图所示纸带，取纸带上某点为计数点0后每5个点取一个计数点，分别记为1、2、3、4、5、……，用毫米刻度尺读出各计数点刻度，已知打点计时器所用电源频率为50Hz。 根据上述信息可得，在打下第“4”点时，物体运动的速度为_________m/s。（结果保留两位小数） (2)用这个装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验 ①以小车为研究对象，在平衡摩擦力时，下列操作要求正确的是_________。 A．应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车拖纸带匀速下滑 B．应垫高有打点计时器轨道一端，不挂槽码，轻推小车让小车不拖纸带匀速下滑 C．应该调平轨道，增减槽码，轻推小车，让小车拖着纸带匀速下滑 ②以小车为研究对象，将槽码的重力视为小车的合力，改变槽码个数多次实验，根据实验数据拟合出如图所示的a-F图像。小明认为，要想得到一条过原点的直线，可以增大轨道的倾斜程度，你_________（填“同意”或“不同意”）他的说法，理由是______________。 02 实验创新与拓展 7. （25-26高三上·江苏无锡·阶段检测）某实验小组利用如图所示的实验装置测量当地的重力加速度。在含有刻度尺的气垫导轨上相隔一定距离安装两个光电门，滑块上固定一遮光条，数字计时器可以记录遮光条通过光电门的时间，用天平测出滑块（含遮光条）的质量为M，钩码的质量为m，由刻度尺读出光电门1和光电门2中心之间的距离L，接通气源后部分操作过程如下： （1）用刻度尺测出遮光条宽度d； （2）取下钩码和细线，轻推滑块使其依次通过光电门1和光电门2的时间分别为∆t1、∆t2，如果∆t1<∆t2，说明___________端较高（选填“A”或“B”），当∆t1_________∆t2（选填“>”“<”或“=”），说明气垫导轨已经水平； （3）本实验___________满足m<<M（填“需要”或“不需要”）； （4）用细线跨过定滑轮连接滑块和钩码，释放滑块，两个光电门记录的时间分别为∆t1、∆t2，滑块运动的加速度表达式为a=___________（用“d、L、∆t1、∆t2”表示）。当地的重力加速度g的表达式为g=___________（用“m、M和a”表示）。 8. （26-27高三上·江苏盐城·阶段检测）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，其中为小车的质量，为砂和砂桶的总质量，为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。 (1)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．调节定滑轮的高度使细线与木板平行 D．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 (2)实验中得到一条纸带如图，已知打点计时器采用的是频率为的交流电，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图所示。请根据纸带求出：打“”点时小车的速度大小为____________，小车的加速度大小为____________（结果均保留两位有效数字）。 (3)甲同学以力传感器的示数为横轴，加速度为纵轴，画出的图线是一条直线，如图甲所示，图线与横轴的夹角为，求得图线的斜率为，则小车的质量______。 A． B． C． D． (4)乙同学根据测量数据作出如图乙所示的图线，该同学做实验时存在的问题是：______________________________________________。 9. （26-27高三上·江苏无锡·阶段检测）某班同学利用如图甲所示的实验装置探究小车加速度与受力、质量的关系。 (1)关于本实验，下列说法正确的是________。（填正确答案标号） A．平衡小车受到的摩擦力时，应不挂钩码 B．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度 C．该实验需要满足钩码的总质量远小于小车的质量 (2)通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度。图乙是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。实验中使用的电源是频率的交变电源。根据以上数据，可以算出小车的加速度________（保留2位有效数字）。若工作时交变电流的实际频率小于50 Hz，则加速度测量值________（选填“偏大”或“偏小”）。 (3)如果以力传感器的示数为横坐标、小车的加速度大小为纵坐标，一个小组作出的图像如图丙所示，根据图丙可得小车的质量________（用、表示）。 (4)如果另一个小组根据数据作出的力传感器的示数与小车的加速度大小的关系图像如图丁所示，则该图线不过原点的原因可能是________________。 10. （25-26高三下·江苏淮安·期中）某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下： (1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮的细线将小车与托盘及砝码相连。选用__________cm（填“5.00”或“1.00”）的遮光片，可以较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。 (2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度 、 ，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间 ，计算小车的加速度__________ m/s2 （结果保留2位有效数字）。 (3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出图像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应__________（填“增大”或“减小”）轨道的倾角。 (4)图乙中直线斜率的单位为__________（填“kg”或“”）。 (5)该实验把导轨一端垫高的目的是___________________________ 11. （2026·江苏·模拟预测）某探究小组利用如图甲所示的实验装置验证系统的机械能守恒定律，已知当地的重力加速度为g。 (1)该小组准备了1个质量为m的槽码，用天平测出滑块（含遮光条）的质量为M，用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d示数如图乙所示，则d=______mm。 (2)固定在气垫导轨右侧的水平仪中的气泡如图丙所示，为了将其调成水平，接下来的操作合理的是______。（多选） A．适当调高调节旋钮P B．适当调高调节旋钮Q C．适当调低调节旋钮P D．适当增大光电门1、2间距 (3)气垫导轨调节水平后，用细线连接滑块和槽码，细线跨过定滑轮，调节定滑轮的高度，使牵引滑块的细线与气垫导轨平行。在光电门1右侧适当位置由静止释放滑块，滑块经过光电门2时槽码未着地，数字毫秒计记录下滑块先后通过光电门1、2时的遮光时间为Δt1和Δt2。测出光电门1、2间距为L。改变光电门1的位置，多次重复上述步骤，作出图像如图丁所示，若______（，计算结果保留三位有效数字），则系统机械能守恒。 (4)若细线与导轨不平行，则动能增加量的测量值______真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。 (5)若测得滑块经过光电门1、2的时间间隔为t，则利用图甲实验装置还可验证该系统在上述运动过程牛顿第二定律是否成立，你认为是否正确，并说明理由______。 12. （25-26高三·江苏扬州·阶段考试）用如图甲所示的装置探究“在质量一定时，物体的加速度与力的关系”，所用器材及装配方法见图。先测出遮光条宽度和光电门、中心间距。然后释放砂桶，拉力传感器测出细线对滑块的拉力，两个光电门、能测出遮光条通过时的遮光时间、。 (1)遮光条经过光电门时的速度___________。 (2)由测量的物理量得到滑块的加速度大小___________。 (3)第一小组平衡好摩擦力后开始实验，并改变砂和砂桶的总质量得到多组加速度与拉力数据，绘制图像进行探究。本实验___________要求砂和砂桶的总质量远小于滑块的质量。（填“不必”或“必须”） (4)第二小组只是把长木板放置于水平桌面上，未平衡摩擦力便进行实验，得到多组数据，绘制的图像如图乙。由图乙可知，该组所用滑块（含遮光条）的质量为___________，滑块与长木板间的动摩擦因数为___________。（取） 13. （25-26高三·江苏南通·阶段检测）某同学利用下列器材测量小车质量：一端带有定滑轮的长木板，垫块，细绳，打点计时器（含纸带，频率为的交流电源），刻度尺，槽码（质量均为），实验设计如下： (1)完成下列实验步骤中的填空： ①按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细绳一端连接在小车上，另一端悬挂6个槽码。改变垫块高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列________的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑； ②保持垫块高度不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂5个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带求出加速度； ③依次减少细绳下端悬挂的槽码数量，重复步骤②； ④以取下槽码的总个数（）的倒数为纵坐标，为横坐标，在坐标纸上作出关系图线。 (2)已知重力加速度大小，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空： ①下列说法正确的是________； A．实验中必须保证细绳下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量 B．小车下滑时，位于定滑轮和小车之间的细绳应始终跟倾斜轨道保持平行 C．接通电源后，再将小车从靠近打点计时器处释放 D．若细绳下端悬挂着2个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小为 ②某次实验获得如图乙所示的纸带，相邻计数点间均有4个点未画出，加速度大小________（保留3位有效数字）； ③写出随变化的关系式________（用、、、、表示）； ④测得关系图像的斜率大小为，则小车质量________。 14. （25-26高三上·江苏无锡·阶段检测）晓强同学为测量A、B两个箱子运动的加速度，装置图如图甲所示，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计）。 (1)在铁架台上标记一位置O，并测得该位置与光电门F之间的距离为h。取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码全部放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，A箱与A箱中砝码的整体机械能是______（选填“增加”、“减少”或“守恒”）的。 (2)测得遮光条通过光电门的时间为。根据所测数据计算得到A箱下落过程中的加速度大小a=______（用d、Δt、h表示）。 晓强同学还利用下图所示的装置完成了“探究加速度与力、质量的关系”的实验。 (3)关于本实验的操作，下列说法正确的是____（填选项序号）。 A．实验时打点计时器应接8V的直流电源 B．实验时应先释放小车后接通电源 C．实验时应调节连接小车的细绳与长木板平行 D．小车质量应远大于砂桶的质量 (4)某次实验时得到的纸带如下图所示，已知相邻两计数点间还有4个点未画出，电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小为a=_________；若本次实验时力传感器的示数为1.9N，重力加速度取10m/s²，则砂桶桶的总质量为m=_______kg（结果均保留2位有效数字）。 重难·创新演练 设题创新:光电门和测力计结合(T6); 1．（25-26高三上·江苏镇江·阶段检测）如图甲所示为某实验小组探究加速度与物体受力、物体质量关系的实验装置图。（已知重力加速度为g） (1)该实验所用实验器材有：电火花计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、槽码、天平（附砝码）、刻度尺，除以上器材外，还需要的是___________； A．秒表 B．弹簧秤 C．交流电源 D．直流电源 (2)实验中把长木板的一侧垫高，以平衡长木板对小车的摩擦阻力和其他阻力。具体操作：调节木板的倾斜度，使小车在___________（填“挂”或“不挂”）槽码时能拖动纸带沿木板匀速运动； (3)实验过程中测得槽码的质量为，小车的质量为。在平衡摩擦力后，小车所受的合力理论上指的是___________（用表示），而实验中却用槽码的重力表示，这两个力近似相等的条件是___________（用表示）； (4)在满足（3）中的条件后，该组同学根据实验得出的数据，画出的关系图像如图乙所示。由图像可以推算出，槽码的质量___________（保留2位有效数字），取。 2. （25-26高三·江苏无锡·阶段检测）某智能物流实验室利用如图甲所示的装置，测试自动导引车（AGV）在恒定牵引下的加速度与负载质量的关系。AGV（小车）前端通过细线连接标准配重块（图中槽码），后端连接纸带，电磁打点计时器固定在木板右端。已知电源频率为50Hz，相邻计数点间还有4个点未画出，纸带刻度如图乙所示（刻度数值不可修改）。图丙为该实验室设计的双轨道并行测试装置，两辆AGV的刹车系统由控制装置同步触发，可同时启动、同时制动。 (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是（　　） A．实验时先释放AGV，再接通打点计时器电源 B．调整定滑轮高度时，无需保证细线与木板平行 C．平衡阻力时，需要挂上标准配重块 D．平衡阻力后，每次在AGV上增加货物负载时，无需再次平衡阻力 (2)根据图乙纸带，读出B点的刻度值为______cm，计算AGV在B点的瞬时速度vB=______m/s。 (3)实验中保持标准配重块总质量m=0.1kg不变，改变AGV及货物的总质量M，由牛顿第二定律推导加速度a与的定量关系式，并判断图像的正确形状（　　） A． B． C． D． (4)利用图丙的双轨道并行测试装置，设计一个无需打点计时器、无需测量运动时间的实验方案，直接比较两辆AGV的加速度大小。并说明该方案相比传统打点计时器方案的优势。 3. （2025·江苏宿迁·模拟预测）用如图甲所示的装置“探究加速度与力、质量的关系”。图乙是某次实验获取的一段纸带，图丙为其中三个计数点放大图。纸带上已标出多个连续的计数点，相邻两个计数点间还有4个点迹未显示，已知打点计时器的周期是0.02s。（已知重力加速度为g） (1)电火花计时器所用的电源是________（选填“A”、“B”或“C”）。 A． B． C． (2)根据图丙可计算出小车的加速度大小为_______m/s2（保留两位有效数字）。 (3)若在小车前端固定一力传感器，细绳系在力传感器上，槽码的总质量用m表示，小车（含车内钩码）和力传感器的总质量用M表示。实验中，在保持M一定的前提下，________（选填“需要”或“不需要”）平衡阻力，m__________（选填“需要”或“不需要”）远小于M。 (4)若某同学在上面（3）中的两个选择中都选择了“不需要”，之后多次改变槽码的质量，重复实验，测得多组力F及对应的加速度a，作出a-F图像最有可能是 A． B． C． D． (5)某同学某次实验中平衡了阻力之后，保持细绳与木板平行，测得小车的加速度为2.0m/s2，此时__________（选填“能”或“不能”）用槽码的重力来替代小车所受的拉力大小，理由是_______________________________________________________。 4. （25-26高三上·江苏苏州·期中）某实验小组用题图所示实验装置探究质量一定时加速度与力的关系。 (1)在通过调整平板的倾角来平衡阻力时，正确的操作是小车（　　） A．后面不安装纸带，前面挂槽码盘 B．后面不安装纸带，前面不挂槽码盘 C．后面安装纸带，前面不挂槽码盘 D．后面安装纸带，前面挂槽码盘 (2)题图为实验中打下的一条纸带，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器使用交流电的频率为50Hz，则小车的加速度为________m/s2。（结果保留两位有效数字） (3)该组同学在平衡了阻力的前提下，以槽码盘和槽码的总重力为拉力F，在小车和砝码总质量M保持不变的情况下，改变槽码数量，测出小车对应的加速度a，槽码盘和槽码的总质量最大达到约，作a-F的图像．下列图线正确的是（　　） A． B． C． D． (4)小明同学尝试用拉力传感器，在水平桌面上探究滑块在总质量一定的条件下，加速度随外力的变化关系，滑轮摩擦阻力可忽略，实验装置示意图如题图。小明实验时忘记了平衡滑块前进时受到的阻力，他先不在滑块上放砝码，改变槽码的个数，记录每次拉力传感器的示数F并测出对应的滑块加速度a，作出a-F的图像A，斜率为kA；小明又在滑块上放2个砝码，重复上述实验，作出a-F的图像B，斜率为kB。 ①kA________kB（选填“＞”或“＝”或“＜”）。 ②小明认为此种方案不需要满足滑块和砝码的总质量远大于槽码和槽码盘的总质量，请回答小明的说法是否正确，并说明理由________。 5． （25-26高三上·江苏南通·开学考试）现有10个完全相同的小钩码和一个附有遮光条的物块，每个钩码的质量均为m，物块与遮光条的总质量为M，利用图甲所示装置探究加速度与力的关系。左边挂10个钩码时，系统处于静止状态。已知重力加速度大小为g。实验步骤如下： （1）用游标卡尺测出遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度________mm； （2）在物块的旁边竖直方向固定光电门、，两光电门之间的距离为； （3）将左端的1个钩码移到物块的下方，由静止释放，物块经过光电门、时的遮光时间分别是、，则物块经过光电门时的速度大小________，物块的加速度大小________；（用表示） （4）参照步骤（3），将左端的个钩码移到物块的下方，测得物块的加速度（），作出图像，则图线的斜率________； （5）实验中得到的图像，可能正确的是________，图线不经过坐标原点，请说明原因________。 A．  B． C． 6． （2026·江苏苏州·模拟预测）某实验小组用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。滑块上有两个宽度均为d的遮光片，滑块与遮光片总质量为M，两遮光片中心间的距离为L。 (1)用游标卡尺测量一个遮光片的宽度d，结果如图乙所示，则遮光片的宽度d=___________cm。 (2)将滑块置于光电门右侧的气垫导轨上，打开气泵电源，轻推滑块，遮光片1、2通过光电门的挡光时间分别为和，发现，为了将气垫导轨调至水平，应将支脚A适当调______（填“高”或“低”）。 (3)气垫导轨调至水平后，将细线一端拴在滑块上，另一端依次跨过光滑轻质定滑轮和光滑动滑轮后悬挂在O点，调节气垫导轨左端的定滑轮，使定滑轮和滑块之间的细线与气垫导轨平行，调整O点的位置，使动滑轮两侧的细线竖直，将沙桶悬挂在动滑轮上。将滑块在光电门右侧释放，光电门记录遮光片1、2通过时的挡光时间分别为和，则滑块的加速度大小为a=_____________。（用题目中的物理量符号表示） (4)多次改变沙桶和桶内细沙的总质量，并记录遮光片1、2的挡光时间，计算相应的加速度a，根据计算的数据描绘加速度a与沙桶和桶内细沙的总重力mg之间的关系图像如图丙所示，则图像的斜率k=__________（用题目中的物理量符号表示），图像没有过原点的原因是______________________。 真题·实战演练 高频考点：实验：探究探究加速度与物体受力、物体质量的关系 教材原型实验 实验创新与拓展 1．（2026·湖北·高考真题）某同学设计了一个验证牛顿第二定律的实验，使用的器材有：直导轨、小车、光电门、数字毫秒计、遮光条、天平、钩码、刻度尺、游标卡尺、定滑轮、细绳等。实验装置如图所示，光电门1、2分别固定在导轨、处，遮光条安装在小车上，连接小车两端的细绳分别跨过左右定滑轮、各悬挂10个质量均为的钩码，定滑轮间的细绳与导轨平行。重力加速度大小为 。实验步骤如下： ⅰ．用天平测量小车和遮光条的总质量 ，用刻度尺测量、间的距离，用游标卡尺测量遮光条的宽度 。 ⅱ．调节导轨倾斜程度，使小车沿导轨向右下滑时通过两个光电门的遮光时间近似相等。 ⅲ．从左侧细绳取下 个钩码挂到右侧细绳，再从导轨左端静止释放小车，用数字毫秒计测量遮光条经过光电门1、2的遮光时间、。 回答下列问题： (1)步骤ⅱ操作的主要目的是__________。 (2)由牛顿第二定律，小车的加速度大小 __________（用、 、 和 表示）。 (3)步骤ⅲ中测得的小车加速度大小 __________（用 、、和表示）。 (4)该同学根据测出的多组、 值，作出图像。若该图像近似是一条通过原点的直线，则可以验证：质量一定时，物体的加速度与所受合外力成__________。 (5)若图像明显不过原点，原因可能是__________（单选，填标号）。 A．步骤ⅲ中小车没有从静止释放 B．步骤ⅱ中导轨的倾斜程度调节不恰当 C．钩码质量没有远小于小车和遮光条的总质量 2. （2026·河南·高考真题）某实验小组利用图1所示装置验证牛顿第二定律。实验器材有：气垫导轨、滑块、光电门、数字计时器、遮光条、游标卡尺、垫块若干等。完成下列问题： (1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图2所示，则__________mm。 (2)调整好装置，释放滑块。数字计时器记录滑块通过光电门1的遮光时间为，则滑块通过光电门1的速度大小__________（保留2位有效数字）。 (3)记录滑块通过光电门2的遮光时间，计算滑块通过光电门2的速度大小，测出两光电门间距为，则滑块下滑的加速度__________（用、、表示）。测得气垫导轨两支脚间距为，垫高为 ，理论上__________（用、 、重力加速度大小表示），若两者在误差允许范围内相等，即验证了牛顿第二定律。 3. （2025·广西·高考真题）在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中： (1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车（含加速度传感器，下同）质量不变，这种实验方法是____。 (2)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持_____。 (3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力（即平衡阻力）。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由。 (4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比_____。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $