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必修部分力学实验最新模拟题冲刺
专题10 力学创新实验（基础篇）
1. （2024 陕西西北工业大学附中二模）一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A 和B，如图所示。
一实验小组用此装置测量小球B 运动的加速度。
令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B 释放时的高度h0=0.590 m，下降一段距离后的高度
h=0.100 m；由h0下降至h 所用的时间T=0.730 s。由此求得小球B 加速度的大小为a=_______m/s2（保留3
位有效数字）。
从实验室提供的数据得知，小球A、B 的质量分别为100.0 g 和150.0 g，当地重力加速度大小为g=9.80
m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B 加速度的大小为a′=_______m/s2（保留3 位有效数字）。
可以看出，a′与a 有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：__________。
【参考答案】 ①. 1.84 ②. 1.96 ③. 滑轮的轴不光滑，绳和滑轮之间有摩擦（或滑轮有质
量）
【名师解析】
①有题意可知小球下降过程中做匀加速直线运动，故根据运动学公式有
代入数据解得a=1.84m/s2；
②根据牛顿第二定律可知对小球A 有
对小球B 有
带入已知数据解得
；
1
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③在实验中绳和滑轮之间有摩擦会造成实际计算值偏小。
2.（7 分）（2024 湖北八市3 月联考）如图甲所示，实验小组利用手机 phyphox 程序的“磁
力计”功能，测量小车在斜面上运动的加速度。将手机的感应端紧贴轨道放置，小车的
前后端都贴着圆柱形钕磁粒，当小车经过手机时前后磁粒引发空间磁场变化，磁力计记
录下前后磁粒依次经过智能手机的时间间隔t，如图乙所示。
（1）步骤一:测量小车的长度为12.15cm,用游标
卡尺测量钕磁粒的直径示数如图丙所示，则测量值为
mm，由此可得小车前后两个磁粒中心之间的距离d。
步骤二：手机先置于位置1，由静止释放小车进行实验，读取时间间隔t₁。将手机沿小
车运动方向移动距离L=50.00cm，置于位置2，再次释放小车，读取时间间隔t₂。
请写出计算加速度的表达式a= （用题中所给物理量的字母表示）。
（2）对本次实验的理解与评估，下列说法正确的是
A.在步骤二中，小车可以从不同位置由静止释放
B.小车的长度太长导致初、末速度测量误差较大
C.若实验操作都准确无误，加速度的测量值仍偏小
【参考答案】（1）5.00（2）
（3）C
【解析】（1）游标卡尺是 50 分度的，精度为 0.05mm，应估读到 0.01mm 位。标尺上，一 头一尾的刻
度线都对齐，所以读数为 5.00mm。
（2）a=
，初、末速度用平均速度 表示 v= d/ t ，可得 a
。
（3）测得的初、末速度实际上是小车通过前后两感应 端的平均速度，即中间时刻速度，对应的位置相对
2
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感应端后移了距离Δx1、Δx2，而Δx1< Δx2，所以感应端的间距小于初、末速度对应的位移，造成加速
度测量值偏小。C 正确。
3.(6 分)(2024 广东深圳一模)某同学利用打点计时器分析自身步行时的速度特征．把接在50Hz
的交流电源上的打点计时器固定在与人腰部等高的桌面上，纸带穿过打点计时器限位孔，一
端固定在人腰部．人沿直线步行时带动纸带运动，打点计时器记录人步行时的运动信息.
(1)选取点迹清晰的纸带，每5 个点取一个计数点，其中连续5 个计数点A、B、C,D、E、F 如
下图所示.纸带中BC 段的平均速度为vBC= m/s.（保留两位有效数字)
(2)沿着计数点位置把纸带裁开并编号．按编号顺序把剪出的纸带下端对齐并排粘贴在坐标纸
上，剪出的纸带长度代表打出这段纸带时间内的平均速度．把每段纸带上边中点连接成线，
如下图所示，若用图中曲线描述人运动的速度—时间关系．如果用纵坐标表示速度大小，横
坐标表示时间，则纸带的横宽d 对应横坐标中的时间长度为___s,请根据下图估算该同学的步
幅为 m.(保留两位有效数字)
【参考答案】（1）1.1 （2）0.10 （3）0.53
【名师解析】（1）每5 个点取一个计数点，.纸带中BC 段的平均速度为vBC=
m/
s=1.1m/s。
（2）如果用纵坐标表示速度大小，横坐标表示时间，则纸带的横宽d 对应横坐标中的时间长
度为0.10s,。可把图像看成v——t 图像，该同学的步幅为图像一个周期内每段纸带面积之和，
根据下图估算该同学的步幅为s=（8.8+11+12+11+9.7）cm=0.53 m。.
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4. （2024 黑龙江六校联盟2 月联考）某兴趣小组利用轻弹簧与刻度尺设计了一款加速度测量仪，如图甲所
示。轻弹簧的右端固定，左端与一小车固定，小车与测量仪底板之间的摩擦阻力可忽略不计。在小车上固
定一指针，装置静止时，小车的指针恰好指在刻度尺正中间，图中刻度尺是按一定比例的缩小图，其中每
一小格代表的长度为1cm。测定弹簧弹力与形变量的关系图线如图乙所示：用弹簧测力计测定小车的重力，
读数如图丙所示。重力加速度g 取10m/s2。
（1）根据弹簧弹力与形变量的关系图线可知，弹簧的劲度系数k=__________N/m。（保留两位有效数
字）
（2）某次测量小车所在位置如图丁所示，则小车的加速度方向为水平向__________（填“左”或
“右”）、大小为__________m/s2。
（3）若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将__________。
（选填“不变”“增大”或“减小”）
（4）加速度测量仪制作完成后，将刻度尺不同刻度对应的加速度大小标在尺上。在测量某次运动的过程
中，该同学观察到指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0。则在这段时间内该运动可能为
__________。
A．匀加速直线运动 B．匀减速直线运动
C．加速度减小的减速运动 D．加速度减小的加速运动
【参考答案】 ①. 20 ②. 左 ③. 5 ④. 增大 ⑤. CD##DC
【名师解析】
（1）[1]由胡克定律
可知弹簧的劲度系数为
（2）[2] [3]由图丙可得弹簧测力计的示数为
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由二力平衡可得
解得小车质量
由图丁可知弹簧处于压缩状态，弹簧弹力向左，设压缩量为
，根据牛顿第二定律有
又
其中
联立解得
则小车的加速度方向为水平向左，大小为
。
（3）[4]设弹簧
最大形变量为
，根据牛顿第二定律可得
解得可测量的最大加速度为
可知若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将增大。
（4）[5]指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0，说明小车的加速度逐渐减小到几乎为0，即小车
可能做加速度逐渐减小的加速运动，也可能做加速度逐渐减小的减速运动。
故选CD。
5. （2024 河北昌黎一中第六次调研）2022 年6 月5 日10 时44 分，神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘洋
5
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和蔡旭哲，成功发射，并与空间站核心舱顺利对接。神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的气
闸舱实施两到三次出舱活动，并将继续开展天宫课堂。假设刘洋想用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒，
粗糙导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块A、B 被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧A 滑块通过
左侧的光电计时器，记录时间为
s，右侧B 滑块通过右侧的光电计时器，记录时间为0.060s，A、B
质量未知。
质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。由牛顿第二定律
可知，如果
给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学
测量质量的方法。
（1）如图，假如航天员在A、B 两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B 滑块一个
恒力F，此时压力传感器示数为
。将A、B 对换位置，给A 施加相同的恒力F，压力传感器示数为
。
据此可知A、B 两滑块的质量之比
_______。（用N、
表示）
（2）在计算机设定的恒力F 作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x 和时间
t，从而计算出加速度a=_________（用x、t 表示）。这样，我们就能够计算出A 滑块的质量
=______
（用N1、x、t 表示）
（3）若测出左侧A 滑块质量为100g，A 滑块
的大小为________kg•m/s，右侧B 滑块质量为150g，两
滑块质量与速度的乘积的矢量和
__________kg•m/s。
（4）对于在天宫二号完成这个实验，下列说法正确的是____________。
A.可以用天平测出A、B 物块的质量
B.因导轨粗糙，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力
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C.这个实验可以估算出弹簧的弹性势能
D.两滑块的质量与速度乘积的矢量和
式中的
、
都是速度的大小
【参考答案】 （1） ①.
（2） ②.
③.
（3）④. 0.0225 ⑤. 0
（4） ⑥. C
【名师解析】
（1）[1]让舱壁支架给B 物块一个恒力F，此时压力传感器示数为N1，满足
将A、B 对换位置，给A 施加相同的恒力F，压力传感器示数为N2
B 两物块的质量之比
F=N1+N2
（2）[2][3]物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x 和时间t，从而计算出加速度
A 物体的质量
（3）[4][5]以水平向左为正方向，左侧A 滑块的速度为
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则
B 滑块速度为
则
因
与
等大、反向，则两滑块质量与速度的乘积的矢量和
（4）[6]A．天空二号中所有以重力为工作原理的都不能工作，所以质量用天平测不出来，A 错误；
B．轨道虽然粗糙，因无正压力，所以不受摩擦力，不用平衡，B 错误；
C．这个实验系统机械能守恒，可以估算出弹簧的弹性势能
，C 正确；
D．两滑块的质量与速度乘积的矢量和
式中的
、
都是速度，D 错误。
6. （2024 安徽阜阳三中期末）某实验小组同时测量A、B 两个箱子质量的装置图如图甲所示，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），另外，该实验小组还准备了刻度尺和一套总质量
的砝码。
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（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 的祛码放在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，测得遮光条通过光电门的时间为
，
根据所测数据计算A 下落到F 处的速度大小
___________，下落过程中的加速度大小
___________
（用d、
、h 表示）。
（2）改变m，测得相应遮光条通过光电门的时间，算出加速度a，得到多组m 与a 的数据，作出
图
像如图乙所示，可得A 的质量
___________
。（取重力加速度大小
，计算结果保留两
位有效数字）
【参考答案】 ①.
②.
③. 2.2
【名师解析】
（1）[1][2]该实验中用遮光条通过光电门时的平均速度来代替遮光条经过光电门时的瞬时速度，则有
箱子A 下落高度为h，初速度为0，下落至F 处时的速度为v，则根据匀变速直线运动的规律有
可得
（2）[3]对A、B 及砝码组成的系统由牛顿第二定律有
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整理可得
将
代入上式解得
7. （2024 四川德阳1 月期末）某物理兴趣小组要测量一个重物
重力。由于重物的重力超出了弹簧秤的量
程，该小组设计如下实验方案进行实验。
（1）实验步骤：
a.如图甲所示，用两根轻绳将重物吊起，一根轻绳末端固定于A 点，另外一根轻绳末端与弹簧秤连接。重
物与弹簧秤均处于静止状态。
b.读出图甲中弹簧秤的示数为________N。利用手机软件测出两根细线与竖直方向的夹角分别为
和
（
）。
c.在白纸上画出两根轻绳的拉力的方向如图乙两侧虚线所示，用图示法以0.5cm 代表1N 在图乙中作出两个
拉力的合力______。
d.根据实验结果可得重物的重力大小为________N。（保留三位有效数字）
（2）若实验过程中保持结点O 静止不动，缓慢逆时针转动弹簧秤，则弹簧秤的示数将________。
A.增大 B.减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小
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【参考答案】 ①. 3.50 ②.
③. 8.00 ④. A
【名师解析】
（1）[1]弹簧秤的示数为
（2）[2]两个拉力的合力如图所示。
（3）[3]根据实验结果可得重物的重力大小为
（4）[4]实验过程中保持结点O 静止不动，缓慢逆时针转动弹簧秤，绳子
的方向不变，重物的重力不
变，做出力的矢量三角形，可知弹簧秤的示数将一直增大。
故选A。
8. .(2024 广东中山高一期末)为了直观的显示电梯运行时的加速度，某实验小组制作了一个“竖直加速度测
量仪”，其构造如图甲所示。把一根轻弹簧上端固定在支架横梁上，当下端悬吊0.8N 的重物，静止时弹簧
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下端的指针指在刻度为
的位置，当悬吊1N 的重物，静止时弹簧下端的指针指在刻度为O 的位置。现将
0.1kg 的小球固定在弹簧下端，和小木板上的刻度构成了一个“竖直加速度测量仪”。（取重力加速度
）
（1）该小组先利用图乙装置测量当地的重力加速度，但该同学未找到低压电源，打点计时器应选图丁中
的___________（选填“A”或“B”）。
（2）已知打点计时器打点频率为50Hz，打出纸带如丙图所示。测得重力加速度的大小为___________
。（结果保留三位有效数字）
（3）若刻度尺未标出刻度，能否求出弹簧的劲度系数的具体值___________（填“能”或“否”）
（4）该小组结合（2）中测得的数据，利用图甲装置测量电梯运行的加速度。指针指在刻度板上A 点时电
梯的加速度大小为___________
（结果保留两位有效数字），加速度的方向为___________（填“竖直
向上”或“竖直向下”）
【参考答案】 ①. A ②. 9.75 ③. 否 ④. 0.75 ⑤. 竖直向下
【名师解析】
（1）[1]电火花打点计时器接220V 交流电源，该同学未找到低压电源，而电磁打点计时器必须使用低压交
流电源，故打点计时器应选图乙中的A。
（2）[2]相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法
可得重力加速度为
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（3）[3]设每小格为l，当下端悬吊0.8N 的重物，静止时弹簧下端的指针指在刻度为C 的位置，则有
当悬吊1N 的重物，静止时弹簧下端的指针指在刻度为O 的位置，则有
解得
因为l 未知，所以测不能测出弹簧的劲度系数具体数值；
（4）[4][5]指针指在刻度板上A 点时，弹力为
此时根据牛顿第二定律有
F1-Mg=Ma
解得
a=-0.75m/s2
加速度方向竖直向下。
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