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高考物理力学实验题模拟题十一含答案与解析
5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．某同学“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
①打点计时器应接 （填“交流”或“直流”）电源．
②该同学为平衡摩擦力，适当增大靠近打点计时器一端木板与桌面的夹角，直至 ．
③在平衡小车与桌面之间摩擦力后，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a= m/s2，打点计时器打下计数点3时小车的速度v3= m/s．（计算结果均保留三位有效数字）．
2．在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1所示的实验装置．小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．
①当M与m的大小关系满足 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
②一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该作a与 的图象．
③如图2所示为甲同学根据测量数据作出的a﹣F图线，说明实验存在的问题是 ．
④小车带动纸带通过电火花计时器，打出的部分计数点如图3所示．每相邻两点间还有四点未画出来，电火花计时器使用的是220V、T=0.02s的交流电，求：
电火花计时器打第2个计数点时，小车的速度v2= m/s，小车的加速度a= m/s2．（结果保留两位有效数字）
3．如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出绳中拉力，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．气垫导轨摩擦阻力很小可忽略不计，由于遮光条的宽度很小，可
认为遮光条通过光电门时速度不变．
（1）该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d= mm．
（2）实验时，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，将滑块从A位置由静止释放，测量遮光条到光电门的距离L，若要得到滑块的加速度，还需由数字计时器读出遮光条通过光电门B的 ；
（3）下列不必要的一项实验要求是
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调节水平
D．应使细线与气垫导轨平行
（4）改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F，已知滑块总质量为M，用
（2）问中已测物理量和已给物理量写出M和F间的关系表达式F= ．
4．如图1所示，一端带有定滑轮的长木板上固定有甲﹑乙两个光电门，与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的力传感器能显示挂钩处所受的拉力．不计空气阻力及一切摩擦．
（1）先用游标卡尺测遮光片的宽度如图2所示，读出遮光片的宽度d= mm．．
（2）在探究“合外力一定时，加速度与质量的关系”时，要使力传感器示数等于小车所受合外力，实验前必要的操作是 ；此实验是否需要满足小车质量远大于传感器、沙和沙桶总质量 （是、否）．
（3）实验时，先测出小车质量m，再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间t，改变小车质量m，测得多组m﹑t的值，建立合适的坐标系，描点作出图线．下列能直观得出“合外力一定时，物体的加速度与质量成反比”的结论的图线是图3中的 ．
5．某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（所用交变电流的频率为50Hz）
①影响加速度的因素有合外力F和物体的质量．本实验采用的物理学研究方法是 ．
②图（b）为某次实验得到的纸带，实验数据如图，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，根据纸带可求出小车的加速度大小为 m/s2．（保留两位有效数字）
6．①探究小车加速度与外力、质量关系的实验装置如图（甲）所示．把带有滑轮的长木板左端垫高，在没有牵引的情况下让小车拖着纸带以一定的初速度沿木板运动，打点计时器在纸带打出一行小点，如果 ，就说明摩擦力和小车重力沿木板向下的分力平衡．
②某同学在做验证机械能守恒定律的实验中，使用50Hz交变电流作电源，在打出的纸带上选择5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，他测量了C点到A点、和E点到C点的距离，如图（乙）所示．则打纸带上C点时物体的速度为 m/s，重物的加速度为 m/s2．（结果保留两位有效数字）
7．在《探究加速度与力、质量的关系》实验中．请完成下列各实验步骤：
（1）某组同学用如图
（1）所示装置，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到力的关系．这种研究方法叫 法．
A．首先要 ，目的是使小车受到合力就是细绳对小车的拉力．
B．实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力．
C．实验中，在满足塑料桶和砝码的总质量 小车质量关系的前提下，塑料桶和砝码总重力才近似等于小车受到的合外力．
D．实验中应先打开打点计时器的电源，然后再释放小车．
E．改变砝码的个数，多次测量．
（2）某组同学通过实验得出数据，并画出a﹣F图象如图
（2）所示，那么该组同学实验中出现的问题是 ．
（3）另一组同学想通过该装置研究塑料桶和砝码及小车组成的系统能量转化关系．已知塑料桶和砝码的总质量为m，小车的质量为M．实验中，他通过对纸带的分析和测量得出：
当塑料桶及砝码由静止开始下降高度为h时，小车的瞬时速度为v，则该组同学要得到的能量转化关系式为 ．（用题目给出的物理量表达，忽略小车重力势能的变化）
8．在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，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．在运动过程中位移传感器（B）发出信号，位移传感器（A）接收信号且显示小车运动的位移．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）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是 ．
（2）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 ．
9．“探究物体质量不变时，加速度与物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
①除实验装置图甲中显示的实验器材外，还缺少哪些器材；
②在平衡小车与木板之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示．计时器打点的时间间隔为0.02s．从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离．该小车的加速度a= m/s2．（结果保留2位有效数字）
③平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上．挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度．将砝码盘中砝码总重力mg视为合外力F，本次实验中，砝码盘中的砝码取自小车中，故系统的总质量不变．根据实验数据，并作出a﹣F图象，如图丙．请问：
经检验该同学“平衡摩擦力”做得很精确，但作出的a﹣F图线仍不通过原点，主要原因是 ；本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？
（M表示小车总质量，m表示砝码及砝码盘重物总质量）（填“是”或“否”）．
10．要利用轨道、滑块（其前端固定有挡光窄片K）、托盘、砝码、轻滑轮、轻绳、光电计时器、米尺等器材测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ，某同学设计了如图甲所示的装置，滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m．轨道上A、B两点处放置有光电门（图中未画出）．实验中，重力加速度g取10m/s2．
（1）用游标卡尺测量窄片K的宽度d，如图乙所示，则d= mm，用米尺测量轨道上A、B两点间的距离x，滑块在水平轨道上做匀加速直线运动，挡光窄光通过A、B两处光电门的挡光时间分别为tA、tB，根据运动学公式，可得计算滑块在轨道上加速运动的加速度的表达式为a= ；
（2）该同学通过改变托盘中的砝码数量，进行了多次实验，得到的多组数据如下：
实验
次数
托盘和盘中砝码
的总质量m/（kg）
滑块的加速度
a/（m/s2）
1
0.100
0
2
0.150
0
3
0.200
0.39
4
0.250
0.91
5
0.300
1.40
6
0.350
1.92
7
0.400
2.38
请根据表中数据在图丙中作出a﹣m图象．从数据或图象可知，a是m的一次函数，这是由于采取了下列哪一项措施 ．
A．每次实验的M+m′都相等B．每次实验都保证M+m′远大于m
C．每次实验都保证M+m′远小于mD．每次实验的m′+m都相等
（3）根据a﹣m图象，可知μ= （请保留两位有效数字）．
11．现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律．给定的器材如下：
一倾角可以调节的长斜面（如图）、小车、计时器一个、米尺．
（1）填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤（不考虑摩擦力的影响）
①让小车自斜面上方一固定点Al从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t．
②用米尺测量Al与A2之间的距离s．则小车的加速度a= ．
③用米尺测量A1相对于A2的高度h．所受重力为mg，则小车所受的合外力F= ．
④改变 ，重复上述测量．
⑤以h为横坐标，
为缎坐标，根据实验数据作图．如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．
（2）在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑．测量此时A1相对于斜面底端A2的高度h0．
②进行
（1）中的各项测量．
③计算与作图时用（h﹣h0）代替h．
对此方案有以下几种评论意见：
A、方案正确可行．
B、方案的理论依据正确，但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动．
C、方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾向有关．
其中合理的意见是 ．
12．如图1所示为“探究加速度与物体受力与质量的关系”实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的小桶，C为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50HZ交流电．小车的质量为m1，小桶（及砝码）的质量为m2．
（1）下列说法正确的是 ．
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．本实验m2应远大于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，他测量得到的a﹣F图象，可能是图2中的图线 ．（选填“甲”、“乙”、“丙”）
13．在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示．
（1）为了平衡小车与木板间的摩擦力，应适当抬高木板 端（填“左”或“右”）．
（2）在此实验中，要求钩码的质量 小车的质量（填“远大于”或“远小于”）
（3）若有一位同学按要求打出一条纸带，已知计时器的时间间隔为0.02s，每5个点取一个计数点，如图乙所示，则计数点12间的距离 cm，计数点4的速度 m/s，小车的加速度是 m/s2．
14．在探究“加速度与力、质量的关系”的活动中：
（1）某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装成如图1所示．请你指出该装置中两处错误或不妥之处：
① ；
② ．
（2）改正实验装置后，该同学顺利地完成了实验．图2是他在实验中得到的一条纸带，图中相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s，由图中的数据可算得小车的加速度a为 m/s2．（图中数据单位均为cm）
15．一同学在探究加速与合外力和质量的关系时，利用了如图甲所示的实验装置完成了实验探究，回答下列问题：
（1）如图甲中保持长木板水平，下列操作必要的有 ．
A．通过改变砂桶中砂的质量来改变牵引力大小
B．本实验中不必满足砂与砂桶的总质量远小于小车的质量
C．如果在小车与细绳之间加一力传感器，则仍需测出砂和砂桶的总质量
D．实验时应先释放小车再接通电源
（2）为了减小实验误差，可以将长木板的右端适当垫高以平衡摩擦力，则下列叙述正确的是 ．
A．平衡摩擦力时，取下砂桶和纸带，改变斜面的倾角使小车在长木板上匀速下滑
B．平衡摩擦力的目的是使细绳的拉力与摩擦力平衡
C．平衡摩擦力后小车受到的合外力等细绳的拉力
D．平衡摩擦力时将长木板的一端垫高，只要通过砂桶牵引小车匀速运动即可
（3）如果某次操作得到的纸带如图乙，其中O、A、B、C为等时间间隔的计数点，打点计时器的打点周期为T=0.02s，则小车的加速度大小为 （结果保留两位小数）．
（4）该同学在长木板水平和倾斜两种情况下分别探究了加速度与合外力的关系，并将多次操作所得的实验数据描绘在了如图丙的坐标系中，则图线 （填“A”或“B”）应为长木板倾斜情况的加速度与合外力的关系图线，由力象可得小车的质量为 kg．
16．某实验小组利用如图的实验装置来探究加速度与质量、合外力的关系，将右端带有轻小且光滑的定滑轮的长木板左端抬起固定在水平桌面上，并在长木板上合适的位置固定两光电门A和B．现将一带有遮光条的物块放在长木板上，并用轻质细绳跨过定滑轮连接一质量为m的钩码Q，然后将物块由静止释放，已知两光电门之间的距离为L，物块和遮光条的总质量为M，遮光条宽度为d（d远小于L），物块经过两光电门时的挡光时间分别为△tA、△tB．
回答下列问题：
（1）该小组的同学平衡摩擦力后，实验还需满足 ，物块受到的合外力才近似等于钩码的重力，物块在长木板上下滑时加速度a= （用d、L、△tA、△tB表示）．
（2）实验前，该小组的同学已经平衡了摩擦力，则 （填“可以”或“不可以”）用该装置验证物块与钩码Q组成的系统的机械能守恒，其原因为 ．
17．为了探究物体的加速度与质量的关系时，某实验小组的同学设计了如图所示的实验装置，装置中有电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码（总质量用M表示）、砂和砂桶（总质量用m表示）、刻度尺等，请回答下列问题：
（1）为了完成本实验，下列实验器材中必不可少的是 ．
A．低压直流电源B．秒表C．天平（附砝码）D．低压交流电源
（2）实验误差由偶然误差和系统误差，本实验中纸带与打点计时器、小车与长木板之间的摩擦和阻力对实验的影响属于系统误差．为了使实验结果更贴近结论，应尽量地减少摩擦阻力的影响，即按如图的方式将长木板的一端适当垫高，以平衡摩擦力时，取下沙桶并将纸带穿过打点计时器，使小车带动纸带在长木板上做 运动．
（3）探究小车的加速度与其质量的关系时，可以通过改变小车中砝码的个数来改变小车的质量．在完成本实验时，为了使沙桶的总重力近似地等于小车的牵引力，则沙桶的总质量与小车的总质量的关系应满足 ．
（4）该实验小组的同学在某次测量时，得到了如图所示的纸带，其中A，B，C为相邻的三个计数点，且相邻两计数点的打点频率为f，AB两点间的距离用x1表示，BC两点间的距离用x2表示，则该小车加速度的表达式a= ，如果f=10Hz、x1=5.90cm、x2=6.46cm，则加速度的值应为a= m/s2（保留两位小数）．
（5）在完成以上操作后，将得到的数据用图象进行处理，则小车的加速度的倒数
关于小车的质量M的函数图象符合实际情况的是 ．
18．某实验小组同学用如图1所示装置“探究物体加速度与力、质量的关系”。
（1）打点计时器是一种使用 （填“交流”或“直流”）电源的计时仪器。
（2）在研究物体中速度与力的关系时，保持不变的物理量是 。
A．小车质量B．塑料桶和桶中砝码的质量
（3）实验中，要使小车的质量 （填“远大于”或“远小于”）塑料桶和桶中砝码的质量，才能认为细线对小车的拉力等于塑料桶和砝码的重力。
（4）图2为某次实验得到的纸带，测出AB=1.2cm，AC=3.6cm，AD=7.2cm，计数点A、B、C、D中，每相邻的两个计数点之间有四个小点未画出，则运动物体的加速度a= m/s2，打B点时运动物体的速度vB= m/s。
（5）当小车的质量一定时，测得小车的加速度a与拉力F的数据如下表：
F/N
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
a/（m•s﹣2）
0.10
0.23
0.27
0.40
0.49
①根据表中数据，在如图3所示坐标系中作出a﹣F图象。
②图线存在截距，其原因是 。
19．在探究加速度与力、质量的关系实验中，采用如图1所示的实验装置，小车的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车拖动的纸带由打点计时器打上的点计算出。
①当M与m的大小关系满足 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘中砝码的重力。
②在保持小车的质量M一定时，探究加速度与所受合力的关系时，于平衡摩擦力时操作不当，有位同学得到的a﹣F关系如图2所示。
其原因是 。
20．某探究学习小组欲探究物体的加速度与力、质量的关系，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，图中小车的质量用M表示，钩码的质量用m表示。
要顺利完成该实验，则：
（1）为使小车所受合外力等于细线的拉力，应采取的措施是 ；要使细线的拉力约等于钩码的总重力，应满足的条件是 。
（2）某次打出的某一条纸带，A、B、C、D、E、F为相邻的6个计数点，如图2，相邻计数点间还有四个点未标出。
利用图中给出的数据可求出小车的加速度a= m/s2。
（3）某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图3中作出小车加速度与所受合外力的关系图象。
组别
1
2
3
4
5
6
7
M/kg
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
0.58
F/N
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
a/m•s﹣2
0.13
0.17
0.26
0.34
0.43
0.51
0.59
（4）由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是 。
21．某同学用如图1所示装置探究小车的加速度与力、质量的关系。
（1）探究加速度与力、质量这三者之间的关系，我们所采用的实验方法是
（2）调节滑轮位置，使拉小车的细线与长木板平行，当满足 时，我们可把砝码与盘的重力当作小车受到的细线的拉力。
（3）保持小车质量不变，改变砝码的质量，多次实验，通过分析纸带，我们可得到小车的加速度a和所受拉力F的关系。
如图2
所示为某同学所画的加速度与力的关系，请你分析为何直线不通过原点？
（4）小车从静止开始运动，利用打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，如图3所示，其中O点为纸带上记录到的第一点。
A、B、C是该同学在纸带上所取的一些点，图中所标明的数据为A、B、C各点到O点的距离，已知打点计时器所用交流电源频率f=50Hz（以下计算结果均保留两位有效数字），木块运动的加速度a= m/s2．小车在经历计数点B点时的速度为vB= m/s。
（5）如果猜想F一定时，加速度a与质量M成反比，对此猜想进行验证，应画 图象。
22．在做“探究加速度与力、质量关系”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．
（1）当M与m的大小关系满足 时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量m一定，改变小车及车中砝码质量M，测出相应的加速度，采用图象法处理数据，为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做 的图象（填“a﹣M”或“a﹣
”）．
（3）如图2（a）是甲同学根据测量数据做出的a﹣F图线，说明实验存在的问题是 ．
（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a﹣F图线，如图2（b）所示，两个同学做实验的哪一个物理量取值不同？
答：
．
（5）若实验得到如图3所示的一条纸带，相邻两个计数点的时间间隔为T，B、C两点的间距x2和E两点的间距x4已量出，利用这两段间距计算小车加速度的表达式为 ．
23．为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图甲所示的实验装置：
（1）以下实验操作正确的是
A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动
B．调节滑轮的高度，使细线与木板平行
C．先接通电源后释放小车
D．实验中小车的加速度越大越好
（2）在实验中，得到一条如图乙所示的纸带，已知相邻计数点间的时间间隔为T=0.1S，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，则小车的加速度a= m/s2（结果保留两位有效数字）。
（3）有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a﹣F图线，如图丙所示。
图线 是在轨道倾斜情况下得到的（填“①”或“②”）；小车及车中砝码的总质量m= kg。
24．小华所在的实验小组利用如图1所示的实验装置探究加速度a与质量M的关系，打点计时器使用的交流电频率f=50Hz，当地的重力加速度为g．
（1）在实验前必须进行平衡摩擦力，其步骤如下：
取下细线和砂桶，把木板不带滑轮的一端适当垫高并反复调节，直到轻推小车后，小车做 运动．
（2）小华同学在正确操作下获得的一条纸带如图2所示，其中A、B、C、D、E每两点之间还有4个点没有标出．若s1=2.00cm，s2=4.00cm，s3=6.00cm，s4=8.00cm则B点的速度为：
vB= m/s，小车的加速度大小为 m/s2．
（3）在平衡好摩擦力的情况下，探究小车加速度a与小车质量M的关系中，某次实验测得的数据如表所示．根据这些数据在图3坐标图中描点并作出a﹣
图线．从a﹣
图线求得合外力大小为 N（计算结果保留两位有效数字）．
a/m•s﹣2
1.0
0.9
0.5
0.3
0.2
/kg﹣1
4.0
3.6
2.0
1.2
0.8
25．某研究性学习小组分别用如图甲所示的装置进行以下实验：
“探究加速度与合外力的关系”．装置中，小车质量为M，砂桶和砂子的总质量为m，通过改变m来改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出．现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值（F为弹簧秤的示数）．
（1）为了减小实验误差，下列做法正确的是
A．需平衡小车的摩擦力
B．砂桶和砂的总质量要远小于小车的质量
C．滑轮摩擦足够小，绳的质量要足够轻
D．先释放小
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