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必修部分力学实验最新模拟题冲刺
专题5 探究加速度与力、质量的关系
1. （2024 广东佛山重点高中3 月质检）“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。小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动
滑轮与悬挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。
（1）在安装器材时，要调整定滑轮的高度，使连接小 车的细绳与木板平行。这样做的目的是______（填
字母代号）。
A. 防止打点计时器在纸带上打出的点痕不清晰
B. 在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
C. 防止小车在木板上运动过程中发生抖动
D. 为保证小车最终能够实现匀速直线运动
（2）实验中______（填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码质量远小于小车质量。
（3）某小组在实验中打出的纸带一部分如图乙所示（图中相邻两点间有4 个点未画出）。用毫米刻度尺测
量并在纸带上标出了部分段长度。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。由图数据可求得：小车
做匀加速运动的加速度大小为______
。（保留两位有效数字）
（4）某同学根据实验数据作出了加速度a 与力F 的关系图像如图丙，图线不过原点的原因是______
A. 钩码质量没有远小于小车质量
B. 平衡摩擦力时木板倾角过大
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C. 平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力
【参考答案】（1）. B （2）. 不需要
（3）. 2.0 （4）. B
【名师解析】
（1）实验中调节定滑轮高度，使细绳与木板平行，可在平衡摩擦力后使细绳的拉力等于小车所受的合力，
如果不平行，细绳的拉力在垂直于木板的方向上就有分力，改变了摩擦力就不能使细绳拉力等于小车所受
的合力。故选B。
（2）由于本实验中的拉力传感器可以直接读出绳上的拉力大小，所以不需要满足所挂钩码质量远小于小
车质量。
（3）相邻两点间有4 个点未画出，可知相邻两点的时间间隔为
根据逐差法可得，小车做匀加速运动的加速度大小为
（4）由题给图像可知，当没有挂钩码时小车就有加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大。
故选B。
2. （2024 年1 月河北大联考）小明同学用如图1 所示的装置来完成探究“加速度与力、质量的关系”实验。
（1）用该装置进行实验，________（选填“需要”或“不需要”）补偿阻力；
（2）根据实验要求进行实验，实验得到如图2 所示的一条纸带，已知电源的频率为50Hz，每两个相邻计
数点间还有四个计时点没有画出，则小车运动的加速度大小为________
（保留2 位有效数字）；
（3）改变钩码的质量，根据得到的多条纸带得到小车运动的加速度大小a 并记录对应的力传感器的示数
F，则根据实验数据得到的
关系可能是________。
2
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【参考答案】 ①. 需要 ②. 0.75 ③. A
【名师解析】
（1）[1]因木板所受的滑动摩擦力不便于测出，则需垫高木板用小车所受重力的分力平衡掉滑动摩擦力，
故实验需要补偿阻力；
（2）[2] 每两个相邻计数点间还有四个计时点没有画出，则计数点间的时间间隔为
由匀变速直线运动的判别式
，结合连续的六段位移由逐差法可得
（3）[3]因平衡了摩擦力，力传感器测出了绳的拉力
，对小车有
可得
则
图像为过原点的倾斜直线，因测出了准确的合力则图像不会弯曲，故选A。
3. （2024 安徽名校联盟期末）某物理学习兴趣小组用图1 所示的装置探究“加速度与力和质量”的关系，
打点设时器使用的交流电频率为50Hz，纸带每5 个点选一个计数点，A、B、C……为选取的连续5 个计数
点。已知：重物质量为m，重力加速度为g，滑轮重力及绳与滑轮间的摩擦不计。
（1）本实验中，重物的质量___________（填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量。
3
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（2）依据图2 纸带计算，小车做匀加速运动的加速度大小为___________
（保留两位有效数字）。
（3）由牛顿第二定律可得，实验中弹簧秤读数应为
___________（用字母表示）。
（4）由于绳与滑轮间存在摩擦或存在空气阻力，实验中发现F 的计算值总是略__________（填“大于”或
“小于”）弹簧秤的读数。
【参考答案】 ①. 不需要 ②. 2.0 ③.
④. 大于
【名师解析】
（1）[1]绳子的拉力可以通过弹簧秤直接读出，重物的质量不需要远小于小车的质量；
（2）[2]相邻两点间有4 个点未画出，可知相邻两点的时间间隔为
根据逐差法，小车做匀加速运动的加速度大小为
（3）[3]由图可知，弹簧科的示数等于绳子的拉力，且小车加速度为重物的两倍，则有
解得
（4）[4]绳与滑轮间存在空气阻力，对重物和滑轮整体
解得
F 的计算值总是大于弹簧秤的读数
4. (2024 陕西宝鸡期末)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，小明同学设计了如图（a）所示的实
4
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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）下列关于实验操作说法正确的是_______
A．需要用天平测砂和砂桶的总质量m B．需要保证细线与木板平行
C．需要先释放小车，再接通电源 D．需要平衡小车所受滑动摩擦力
（2）为了完成该实验_______（填“需要”或“不需要”）使砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
（3）某次实验得到如图（b）所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源频率为50Hz，相邻两计数点间
还有四个点未画出，则C 点速度为_______m/s，小车运动的加速度大小为_______
（结果均保留三位
有效数字）；
（4）由实验得到小车加速度a 与力传感器示数F
关系如图（c）所示，图线未过坐标原点的原因是
_______，由图可知小车的质量为_______
。
【参考答案】 （1） ①. BD （2）②. 不需要 （3） ③. 0.722 ④. 2.40
（4）⑤. 小车未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 ⑥. 0.5
【名师解析】
（1）[1]A．因为有力传感器测量小车受的拉力，则不需要用天平测砂和砂桶的总质量m ，选项A 错误；
B．需要保证细线与木板平行，这样细绳的拉力才等于小车受到的合力，选项B 正确；
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C．需要先接通电源，再释放小车，选项C 错误；
D．实验中需要平衡小车所受滑动摩擦力，选项D 正确。
故选BD。
（2）[2]因为有力传感器测量小车受的拉力，则实验不需要使砂和砂桶的总质量远小于小车的质量。
（3）[3]相邻两计数点间还有四个点未画出，则T=0.1s，C 点速度为
[4]小车运动的加速度大小为
（4）[5]由图像可知，当力F 增加到一定值时小车才开始有加速度，可知图线未过坐标原点的原因是小车
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；
[6]根据
可得
由图可知小车的质量为
5. （2024 安徽合肥一中等省10 联考）小明同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，装置如图甲
所示，其中细绳和滑轮的质量不计。
（1）下列关于该实验操作正确的是________。
A.电磁打点计时器可以使用220V 交流电源
B.连接槽码和小车的细绳应与长木板保持平行
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C.阻力补偿时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也受到阻力
D.为减小误差，实验中小车的加速度尽可能大一些
（2）实验使用的交流电频率是50Hz，如图所示是实验时打出的一条纸带，A、B、C、D、E 为计数点（相
邻两点之间还有4 个点未画出），据此纸带可知小车在打D 点时速度大小为________m/s，小车的加速度
大小为________m/s2。（均保留两位有效数字）
【参考答案】 （1）①. BC##CB （2） ②. 0.64 ③. 0.80
【解析】
（1）[1]A．电磁打点计时器使用约8V 交流电源，故A 错误；
B．连接槽码和小车的细绳应与长木板保持平行，故B 正确；
C．平衡摩擦力时，小车后面的纸带必须连好，因为运动过程中纸带也要受到阻力，故C 正确；
D．需要满足
，加速度不会太大，故D 错误。
故选BC。
（2）[2]小车在打D 点时速度大小为
[3]小车的加速度大小为
6. （2024 河北安平中学自我提升）某实验小组利用如下图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。此处
采用的科学方法是________。
A．理想化模型法 B．阻力补偿法
C．等效替代法 D．控制变量法
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（2）已知交流电源频率为50Hz，启动打点计时器，释放小车，小车在砝码桶的作用下拖着纸带运动。打
点计时器打出的纸带如下图所示（图中相邻两点间有4 个点未画出）。小车的加速度大小为________
。
（结果保留3 位有效数字）
（3）实验时改变砝码桶内砝码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据
画出
关系图像，如下图所示。此图像的AB 段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是________。
（选填下列选项的序号）
A．小车与平面轨道之间存在摩擦
B．平面轨道倾斜角度过大
C．所用小车的质量过大
D．所挂的砝码桶及桶内砝码的总质量过大
【参考答案】 ①. B ②. 2.01 ③. D
【名师解析】
（1）[1]把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。此
处采用的科学方法是阻力补偿法。故选B。
（2）[2]小车的加速度大小为
（3）[3]ABC．由以上分析可知，当小车与平面轨道之间存在摩擦，平面轨道倾斜角度过大，所用小车的质
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量过大，都不会影响a-F 关系图，AB 段明显偏离直线，故ABC 错误；
D．当所挂的砝码桶内及桶内砖码的总质量太大时，则有木块所受的合外力
造成此现象的 主要原因可能是当有砝码桶内及桶内砖码的总质量接近木块及木块上砝码的总质量时，木块
受到的合外力小于砖码桶及桶内砖码的总重力，木块的加速度就不成线性增大，实验误差增大，则有a-F
图像的AB 段明显偏离直线，故D 正确。
7. （2024 山西晋城一中质检）某实验小组利用如图甲所示的实验装置进行“探究加速度与物体受力的关
系”的实验。纸带连接在小车左端，并穿过电火花打点计时器，细绳连接在小车的右端，并通过动滑轮与
弹簧测力计相连，不计细绳与滑轮的摩擦，钩码悬挂在动滑轮上。
(1)关于该实验，下列说法正确的是__________；
A.实验前应对小车进行平衡摩擦力
B.需要满足小车的质量远大于钩码的质量
C.实验时应先接通打点时器再释放小车
D.弹簧测力计的示数始终等于钩码重力的一半
(2)某次实验得到
纸带如图乙所示，用刻度尺测量出相邻计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4，且相邻计
数点间还有四个计时点未画出，已知电源的频率为f，可得小车的加速度表达式为a=_________（用x1、
x2、x3、x4、f 来表示）；
(3)实验完毕后，某同学发现实验时的电压小于220V，那么加速度的测量值与实际值相比_________（选填
“偏大”“偏小”或“不变”）。
【参考答案】 ①. AC ②.
③. 不变
【名师解析】
(1)[1] 实验前应对小车进行平衡摩擦力，使绳的拉力为小车受到的合外力，故A 正确；
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B．绳中拉力根据弹簧测力计读出，不需满足小车的质量远大于钩码的质量，故B 错误；
C． 实验时应先接通打点时器再释放小车，故C 正确；
D．弹簧测力计的读数为绳中的拉力，而钩码向下加速运动故绳中拉力小于钩码重力的一半，故D 错误。
(2)[2] 根据逐差法可知，小车的加速度为：
(3)[3] 根据（2）中所得到的加速度的表达式可知，加速度与电源电压无关，所以加速度的测量值与实际值
相比是不变的。
8. （2024 河南焦作一模）如图1 所示为某实验小组“探究加速度与物体所受合力关系”的实验装置，气垫导
轨上滑块（含遮光条）的质量为
，遮光条的宽度为
，两光电门间的距离为
，滑块在气垫导轨上运
动时可以忽略导轨的摩擦力，当地的重力加速度为
，图中滑轮均为轻质滑轮。
（1）本实验________（填“需要”或“不需要”）满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量；
（2）将气垫导轨调至水平，再调整气垫导轨上连接滑块
细绳沿水平方向，气源开通后滑块在钩码重力
的作用下做匀加速运动，遮光条先后通过两个光电门所用的时间分别为
和
，则滑块加速度
的表达式
为
________（用已知量表示）；
（3）保持滑块（含遮光条）的质量
不变，多次改变钩码的质量，记录相应的弹簧秤读数
，通过
（2）步骤计算各组的加速度
，描绘出
图像如图2 所示（图中
和
为已知量），则滑块质量
的
表达式为
________（用已知量表示）；
（4）根据图中的
和
可以推算出，当加速度大小为
时，所挂钩码质量
的表达式为
________
（用已知量表示）。
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【参考答案】 ①. 不需要 ②.
③.
④.
【名师解析】
（1）[1]滑块受到的拉力可以用弹簧秤测出，不需要满足所挂钩码的总质量远小于滑块的质量；
（2）[2]由匀变速直线运动速度与位移关系式知
代入得
（3）[3]根据牛顿第二定律知
由图像知
代入数据得
（4）[4]根据牛顿第二定律，对m 有
对M 有
代入得
9. . (2024 安徽芜湖3 月质检)在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁四位同学分
别设计了实验方案，实验装置如图所示，小车总质量用
、重物质量用
表示。
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（1）为便于测量合力的大小，下列说法中正确的是（ ）（填选项前面的字母）。
A．四组实验都需要平衡摩擦力
B．四组实验中只有甲需要平衡摩擦力
C．四组实验都需要满足所挂重物质量
远小于小车的总质量
的条件
（2）本实验应用
实验方法是（ ）
A．等效替代法 B．理想实验法 C．控制变量法
（3）某小组按甲同学的设计装置完成实验，在实验中打出一条纸带，从比较清晰的点开始，每五个点取
一个计数点，已知打点计时器打点的时间间隔为
，由此可求得小车的加速度为
______
，
打下计数点
时小车运动的速度为
______
（计算结果均保留2 位有效数字）。
【参考答案】 （1） ①. A （2） ②. C （3） ③. 1.2 ④. 0.34
【名师解析】
（1）[1]AB．四组实验都需要平衡摩擦力，故A 正确，B 错误；
C．四组实验中，乙、丁中的细线拉力都可以通过弹簧测力计测得；丙中的细线拉力可以通过力传感器测
得，所以只有实验甲满足所挂重物质量
远小于小车的总质量
的条件，故C 错误。
故选A。
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（2）[2]本实验探究加速度与力、质量的关系,应用的实验方法是控制变量法。
故选C。
（3）[3]每五个点取一个计数点，可知相邻计数点的时间间隔为
根据逐差法可得小车的加速度为
[4]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下计数点
时小车运动的速度为
10．（6 分）(2024 福建漳州三模)阿特伍德机是英国数学家和物理学家阿特伍德创制的一种著名力学实验
装置．受此原理启发，某学习小组设计了图甲所示装置来探究物体质量一定时加速度与合力关系．主要实
验步骤如下：
甲
①将小桶释放，让质量为m 的物块A 上的挡光片从光电门1 处由静止开始竖直向上运动，记录挡光片从光
电门1 运动到光电门2 的时间t 和此过程中拉力传感器的示数
;
②往小桶里加适量的沙，多次重复步骤①，获得多组与t 对应的F 值．
请回答下列问题：
（1）为完成实验目的，还需要测量的物理量有___________．（填正确答案标号）
A．定滑轮的质量
B．拉力传感器与小桶及桶内沙的总质量M
C．两光电门间的高度差h
（2）物块A 的加速度大小
___________（用t 和还需要测量的物理量表示）．
（3）根据多组与a 对应的F 值的数据，作出
图像．
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①下列图像能正确反映a 随F 变化的规律的是___________;（填正确答案标号）
A B C
②利用正确的
图像，___________（填“能”或“不能”）测出当地重力加速度大小．
【参考答案】．（6 分）
（1）C（2 分） （2）
（2 分） （3）①C（1 分） ②能（1 分）
【命题意图】本题考查探究质量一定时加速度与合力关系的实验．
【解题思路】（1）研究对象为物块A,为了测量加速度大小，由
知还需要测量两光电门间的高度
差h,C 正确；物块A 受到的合外力大小
,不需要测量定滑轮的质量
，也不需要测量拉力传
感器与小桶及桶内沙的总质量M,AB 错误．（2）由
得
．（3）①
,整
理得
,当
时
,C 正确；②由①的
,可得
,利用图像能测出当地重力
加速度大小．
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