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高考物理力学实验题模拟题十含答案与解析
4探究加速度与物体质量、物体受力的关系（高考物理力学实验）
组卷老师：
莫老师
评卷人
得分
一．实验题（共50小题）
1．在水平固定的长木板上，小潘用物体A、B分别探究了加速度随着外力的变化的关系，实验装置如图
（1）所示（打点计时器、纸带图中未画出）．实验过程中小潘用不同的重物P分别挂在光滑的轻质动滑轮上，使平行于长木板的细线分别拉动长木板上的物体A、B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，小潘得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧秤弹力F的关系图象分别如图
（2）中的A、B所示，
（1）（多选题）由图甲判断下列说法正确的是
A．一端带有定滑轮的长木板不水平也可以达到实验目的
B．实验时应先接通打点计时器电源后释放物体
C．实验中重物P的质量应远小于物体的质量
D．弹簧秤的读数始终为重物P的重力的一半
（2）小潘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”）．
2．人大附中高三某班同学小奇、小凯、小德、小晟组成的兴趣小组在动手重温“验证牛顿第二定律”的学生实验中，原本计划使用如图1所示的实验装置．但去实验室时，发现没有砂和砂桶，于是他们决定用钩码代替砂和砂桶，并在必要时在小车上放置能与之相对静止的砝码，改变计划后的实验装置如图2所示．
①下面列出了一些实验器材：
电磁打点计时器、纸带、带滑轮和的长木板、垫块、小车和砝码、钩码（50g×8个）．
除以上器材外，还需要的实验器材有：
．（选填器材前的字母）
A．游标卡尺B．刻度尺C．天平（附砝码）
D．秒表E．低压交流电源F．低压直流电源
②实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力：
小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器．把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做 运动．
③实验中，为了保证钩码所受的重力大小近似等于使小车做匀加速运动的拉力大小，兴趣小组同学先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行，除此以外，小车和车上砝码的总质量M与钩码的总质量m之间应满足的条件是 ．
④如图3所示是某次实验中选取的纸带，A、B、C为三个相邻的计数点，它们到参考点O点的距离经测量后的数据如图3所示，相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出，所用交流电源的频率为50Hz．则该纸带对应的实验过程，小车匀加速阶段的加速度a= m/s2（结果保留两位有效数字）．
⑤该小组同学在做“保持小车质量一定时，验证小车的加速度与其所受合外力的关系”的分歩实验时，根据测得的数据作出如图4所示的a﹣F图线，所得的图线既不过原点，又不是直线，原因可能是 ．（选填选项前的字母）
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．小车质量远大于钩码的质量
D．钩码的质量不是总远小于小车质量
⑥该小组同学在分析实验数据的产生原因后，在实验操作和数据处理上进行了充分的交流讨论．之后，他们重新调节了木板的倾斜度，直至能很好补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力．小组同学讨论数据处理部分时，小德、小晟同学分别提出了他们的方案：
做“保持小车质量一定时，验证小车的加速度与其所受合外力的关系”的分步实验后处理数据时，可以以小车的加速度的倒数
为纵轴，以钩码的总质量m的倒数
为横轴，描绘出
﹣
图象；在做“保持外力一定时，验证小车的加速度与其质量间的关系”的分步实验后处理数据时，可以以小车的加速度的倒数
为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出
﹣M图象．如果牛顿第二定律成立，对于小德、小晟同学提出的方案，你认为
﹣
关系或
﹣M关系的示意图预期是图5中的 ．
3．某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，其实验装置如图所示．已知小车质量M=214.6g，砝码盘质量m0=7.5g，所使用的打点计时器交流电频率f=50Hz．其实验步骤是：
A．按图中所示安装好实验装置
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动
C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m
D．先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a
E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复B～D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度，回答以下问题：
（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？
（填“是”或“否”），长木板倾斜是否是为了平衡摩擦力？
（填“是”或“否”）．
（2）实验中打出的一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a= m/s2．
（3）某同学将有关数据填入他所设计的表格中，并根据表中的数据画出a﹣F图象（如图），造成图线不过坐标原点最主要的一条原因是 ．
次数
1
2
3
4
5
砝码盘中砝码的质量m/g
10
20
30
40
50
砝码盘中砝码的重力G/N
0.10
0.20
0.29
0.39
0.49
小车的加速度a/m•s﹣2
0.77
1.44
1.84
2.38
2.75
4．某同学利用打点器测量滑块的质量，实验装置如图甲所示，将长木板有定滑轮的一端垫起，将打点计时器安装在长木板上靠近滑块处，滑块与穿过打点计时器的纸带相连，细绳通过夹子与纸带连接并跨过定滑轮，细绳下端连接钩码，调整木板倾角，使滑块沿木板向下做匀速直线运动，已知此时钩码的质量为m0，接下来仅将钩码m0撤去，保持整个装置不变，释放滑块，滑块沿木板向下做匀加速直线运动，此时打点计时器打出的纸带如图乙所示（已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，A、B、C、D、E是所纸带上选出的计数点）求解下列问题：
（1）打点计时器在打D点时滑块的速度v0= m/s．（结果保留三位有效数字）
（2）撤去钩码m0后滑块下滑的加速度a= m/s2（结果保留三位有效数字）．
（3）滑块质量的表达式为M= （用字母a、m0、g等物理量表示）．
5．如图所示是某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置．将一辆小车放在光滑的水平板上，小车前端系上细绳，绳的另一端跨过定滑轮挂一小盘，盘里放适量的砝码，盘与砝码的总质量为m，车后端连一纸带，穿过打点计时器限位孔，小车运动时带动纸带运动，通过打点计时器记录下小车运动的情况．该同学通过在小车上加减砝码改变小车的质量M，通过在盘中增减砝码改变小车所受的合力F，研究纸带算出小车运动的加速度a，几次实验数据记录如下表：
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
M/kg
1.00
1.00
1.00
1.00
1.25
1.50
2.00
2.50
F/N
0.25
0.50
0.75
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
a/（m•s﹣2）
0.25
0.51
0.74
0.99
0.80
0.67
0.50
0.40
（1）实验中盘与砝码的总质量远小于小车质量时，细绳对小车的拉力可以近似认为等于 ；
（2）在实验中为了探究小车的加速度与力和质量的关系，该同学采用了先保持小车质量M不变，研究另两个量间的关系，这种方法叫做 ；
（3）通过表中1﹣4列数据可得到的结论是：
；
通过表中4﹣8列数据可得到的结论是：
．
6．某同学利用学校现有传感器组装成如图甲所示装置图，用以研究外力与加速度的关系．将力传感器安装在置于光滑水平轨道的小车上，通过细绳绕过光滑定滑轮悬挂钩码．开始实验后，依次按照如下步骤操作：
①同时打开力传感器、位移传感器和速度传感器；
②释放小车；
③关闭传感器，根据F﹣x，v﹣x图象记录下绳子拉力F和小车加速度a；
④重复上述步骤．
（1）某次释放小车后得到的F﹣x，v﹣x图象如图所示．根据图象，此次操作应记录下的外力F大小为 N，加速度a为 m/s2．
（2）利用上述器材和过程得到多组数据数据作出a﹣F图象，为一直线，则
A、理论上直线斜率应等于小车和钩码总重量的倒数
B、直线不过原点可能是因为轨道没有调整到水平
C、如果小车受到来自水平轨道的恒定阻力，直线斜率会变小
D、若实验中钩码质量较大，图象可能会呈现一条曲线．
7．在“用DIS研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两组分别用如图（a）、（b）所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量小车，位移传感器（B）随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器（A）固定在轨道一端．甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a﹣F图象．
（1）位移传感器（B）属于 ．（填“发射器”或“接收器”）
（2）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是 ．
（3）图（c）中符合甲组同学做出的实验图象的是 ；符合乙组同学做出的实验图象的是 ．
8．某实验小组用图甲所示的实验装置“探究加速度与力、质量的关系”。
图甲中A为小车，B为装有砝码的小盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电磁打点计时器相连，小车的质量为ml，小盘及砝码的总质量为m2。
（1）下列说法正确的是
A．实验时先放开小车，再接通打点计时器的电源
B．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
C．本实验中应满足m2远小于ml的条件
D．在用图象探究小车加速度a与小车质量ml的关系时，应作出a﹣ml图象
（2）实验得到如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点的时间间隔为T，B、C两点的间距x2和D、E两点的间距x4己量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为a= 。
（3）某同学平衡好摩擦阻力后，在保持小车质量不变的情况下，通过改变砝码个数，得到多组数据，但该同学误将砝码的重力当作绳子对小车的拉力，作出了小车加速度a与砝码重力F的图象如图丙所示。
据此图象分析可得，小车的质量为 kg，小盘的质量为 kg．（g=10m/s2，保留两位有效数字）
9．如图1所示为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图．钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g．
（1）下列说法正确的是 ．
A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C．本实验m2应远小于m1
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣
图象
（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出a﹣F图象，他可能作出图2中 （选填“甲”、“乙”、“丙”）图线．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是 ．
A．小车与轨道之间存在摩擦
B．导轨保持了水平状态
C．砝码盘和砝码的总质量太大
D．所用小车的质量太大
（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的
﹣a图象，如图3．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数μ= ，钩码的质量 ．
10．某同学利用图（a）所示实验装置探究小车加速度a与所挂重物的质量m的关系图．实验中小车的质量为200g，在小盘中不断增加砝码的质量，并记录砝码和小盘的总质量为m，描点得到了如图（b）的一系列点．回答下列问题：
（1）根据该同学描的点，可以看出小车的加速度a与所挂重物的质量m成 （填“线性”或“非线性”）关系，所以应该用 （填“直线”或“平滑曲线”）拟合．
（2）由图（b）可知，a﹣m图线不经过原点，可能的原因是 ．
（3）若利用本实验装置来证明“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与合外力成正比”的结论，并直接以所挂砝码和小盘的总重力mg作为小车受到的合外力，在实验过程中需要采取的措施有
A．取下细绳和小盘，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动
B．系着细绳和空的小盘，调整木板的倾角，使小车拖着纸带在木板上匀速运动
C．在增加小盘中砝码的同时在小车上增加砝码，使所挂重物的总质量始终远小于小车的总质量
D．本实验中，小盘和其中砝码的总质量应适当小些，如不超过40g．
11．小明同学设计了如图甲所示的实验装置，测量手机电池的质量，为使滑块平稳运动，小明把两块质量相等的手机电池用轻细棉线固定在滑块的两侧．接通气源，调节导轨水平，把细线的一端连接在滑块上，另一端固定在钩码上．
（1）如图乙，小明用螺旋测微器测得遮光条的宽度L= mm．
（2）将固定好手机电池的滑块从图甲所示的位置由静止释放，在钩码的牵引下先后通过两个光电门，数字计时器记录遮光条通过第一个光电门的时间为△t1=6.00×10﹣3s，通过第二个光电门的时间为△t2=2.00×10﹣3s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=0.80s，则手机电池的加速度a= m/s2．
（3）已知钩码的质量m1=250g，滑块与遮光条的总质量为m2=600g，则一块手机电池的质量为m= g．（取重力加速度g=10m/s2）
12．某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验．图（a）为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有细砂的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量，小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得．
①图（b）为某次实验得到的纸带，已知实验所用电源的频率为50Hz．根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2．（结果保留二位有效数字）
②在“探究加速度a与质量m的关系”时，保持细砂和小桶质量不变，改变小车质量m，分别记录小车加速度a与其质量m的数据．在分析处理数据时，该组同学产生分歧：
甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象．乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数
的图象．两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注，但尚未完成图象（如图（c）所示）．你认为同学 （填“甲”、“乙”）的方案更合理．请继续帮助该同学作出坐标系中的图象．
③在“探究加速度a与合力F的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中细砂的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图（d），该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
答：
．
13．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，每个光电门都是由激光发射和接收装置组成．当有物体从光电门通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验，图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上间距为l的两个光电门（与之连接的两个光电计时器没有画出）．小车上固定着用于挡光的窄片K，让小车从木板的顶端滑下，光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2．
（1）用游标卡尺测量窄片K的宽度（如图2）d= m（已知l＞＞d），光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=2.50×10﹣2s、t2=1.25×10﹣2s；
（2）用米尺测量两光电门的间距为l，则小车的加速度表达式a= （各量均用
（1）
（2）里的已知量的字母表示）；
（3）该实验中，为了把砂和砂桶拉车的力当做小车受的合外力，就必须平衡小车受到的摩擦力，正确的做法是 ；
（4）某位同学通过测量，把砂和砂桶的重量当做小车的合外力F，作出a﹣F图线．如图3中的实线所示．试分析：
图线不通过坐标原点O的原因是 ；曲线上部弯曲的原因是 ．
14．如图甲所示的光电门传感器是测定物体通过光电门的时间的仪器．其原理是发射端发出一束很细的红外线到接收端，当固定在运动物体上的一个已知宽度为d的挡光板通过光电门挡住红外线时，和它连接的数字计时器可记下挡光的时间△t，则可以求出运动物体通过光电门时的瞬时速度大小．
（1）为了减小测量瞬时速度的误差，应选择宽度比较 （选填“宽”或“窄”）的挡光板．
（2）图乙是某同学利用光电门传感器探究小车加速度与力之间关系的实验装置，他将该光电门固定在水平轨道上的B点，用不同重物通过细线拉同一小车，小车每次都从同一位置A点静止释放．
①如图丙所示，用游标卡尺测出挡光板的宽度d= mm，实验时将小车从图乙A点静止释放，由数字计时器记下挡光板通过光电门时挡光时间间隔△t=0.02s，则小车通过光电门时的瞬时速度大小为 m/s；（结果保留两位有效数字）
②实验中设小车的质量为m1，重物的质量为m2，则在m1与m2满足关系式 时可近似认为细线对小车的拉力大小与重物的重力大小相等；
③测出多组重物的质量m2和对应挡光板通过光电门的时间△t，并算出小车经过光电门时的速度v，通过描点作出两物理量的线性关系图象，可间接得出小车的加速度与力之间的关系．处理数据时应作出 图象（选填“v2﹣m1”或“v2一m2”）；
④某同学在③中作出的线性关系图象不过坐标原点，如图丁所示（图中的m表示m1或m2），其可能的原因是 ．
15．如图所示的几个图分别是“探究加速度与力、质量的关系”实验、“探究功与速度变化的关系”实验和“验证机械能守恒定律”实验的装置图．
（1）图甲、图乙中实验前需平衡摩擦力，平衡摩擦力时
A．图甲砝码盘不需要挂上，但小车必须挂上纸带；
B、图甲砝码盘、纸带都不需要挂上；
C．图乙中在无橡皮筋牵引时，挂上纸带的小车必须匀速下滑．
（2）图甲实验操作中，由于用砝码和砝码盘的总重力代替小车的拉力，因此要求砝码和砝码盘的总质量 （选填“大于”“小于”“远大于”或“远小于”）小车的质量；图丙实验操作中，关于悬挂物重锤的选取 （选填“质量大的”“体积大的”“密度大的”．
（3）在这三个实验挑选出的纸带中，其中有一条纸带中有一段打出的点间隔是均匀的，则这条纸带一定是实验装置图 （选填“甲”、“乙”或“丙”）中实验得到的．
（4）从实际操作与数据处理方面考虑在这三个实验中能够完成“探究功与动能变化的关系”的实验是图 （选填“甲”、“乙”、“丙”）．
16．在探究加速度与力、质量关系的实验中，采用如图甲所示的装置．
（1）实验过程中，电火花计时器应接在 （选填“直流”或“交流”）电源上．
（2）某小组在探究“质量一定时，加速度与合力成正比”的实验中，测出多组数据，作出了如图乙所示的图象，已知实验过程中细线与木板始终保持平行，则图线没有过坐标原点的原因可能是 ，图线上部弯曲的原因可能是 ．
（3）如图为实验中打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为依次选取的7个计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=3.20cm，x2=4.52cm，x5=8.42cm，x6=9.70cm．则木块加速度的大小a= m/s2（保留两位有效数字）．
17．用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系。
实验时保持小车（含车中重物）的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a。
（1）关于实验操作，下列说法正确的是
A．实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行
B．平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑
C．每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力
D．实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车
（2）图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离。
已知所用电源的频率为50Hz，打B点时小车的速度v= m/s，小车的加速度a= m/s2。
（3）改变细线下端钩码的个数，得到a﹣F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是 。
18．如图1所示为“探究加速度与力的关系”的实验装置图．图中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过电火花打点计时器B，它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上，P的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮的摩擦．
（1）下列说法正确的是
A．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平
B．实验时应先接通电源后释放小车
C．实验中m2应远小于m1
D．测力计的读数始终为
（2）图2为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是 m/s2．（交流电的频率为50Hz，结果保留二位有效数字）
（3）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的图3a﹣F图象应该是下图中的哪一个图线
19．在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，教材中提供了参考案例一：
如图所示，两个小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放砝码．两个小车后端各系一条细线，用一个黑板擦把两条细线同时按在桌子上，使小车静止，抬起黑板擦，两小车同时开始运动，按下黑板擦，两小车同时停下来．用刻度尺测出两小车通过的位移之比就等于它们的加速度之比．
（1）上述实验中，作用在小车上的力是通过测量小盘和砝码的重力mg得到的，即F=mg，这样处理会有系统误差，为了减小系统误差，小盘和砝码的质量m与小车的质量M应满足的关系是 ；为了消除这个系统误差，有同学认为只要换一下研究对象，在探究加速度与合力关系时，将小盘中减掉的砝码放到小车上，合力依然是小盘和砝码的重力mg，系统误差就没有了，他的研究对象应该是 ；
（2）该参考案列采用的物理思想方法是 ．
A．等效法B．控制变量法C．极限法D．转换法．
20．利用如图1所示的实验装置，可以探究“加速度与质量、受力的关系”．
实验时，首先调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜长木板上做匀速直线运动，以平衡小车运动过程中所受的摩擦力．再把细线系在小车上，绕过定滑轮与配重连接．调节滑轮的高度，使细线与长木板平行．在接下来的实验中，各组情况有所不同．
（1）甲组同学的实验过程如下：
①保持小车质量一定，通过改变配重片数量来改变小车受到的拉力．改变配重片数量一次，利用打点计时器打出一条纸带．重复实验，得到5条纸带和5个相应配重的重量．
②图2是其中一条纸带的一部分，A、B、C为3个相邻计数点，每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出．通过对纸带的测量，可知A、B间的距离为2.30cm，B、C间的距离为 cm．已知打点计时器的打点周期为0.02s，则小车运动的加速度大小为 m/s2．
③分析纸带，求出小车运动的5个加速度a．用相应配重的重量作为小车所受的拉力大小F，画出小车运动的加速度a与小车所受拉力F之间的a﹣F图象，如图3所示．由图象可知小车的质量约为 kg（结果保留两位有效数字）．
（2）乙组同学的实验过程如下：
①用5个质量均为50g的钩码作为配重进行实验．
②将钩码全部挂上进行实验，打出纸带．
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