高考物理必做實(shí)驗(yàn)高考真題匯編

實(shí)驗(yàn)4探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系

1.(2024高考甘肅卷)用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置探究外力一定時(shí)加速度與質(zhì)量的關(guān)系。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

小車墊塊

長(zhǎng)木板

(1)以下操作正確的是(單選，填正確答案標(biāo)號(hào))。

A.使小車質(zhì)量遠(yuǎn)小于槽碼質(zhì)量

B.調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力

C.補(bǔ)償阻力時(shí)移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶

D.釋放小車后立即打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

(2)保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車上祛碼的質(zhì)量，得到一系列打點(diǎn)紙帶。其中一條紙帶的計(jì)數(shù)點(diǎn)如

圖2所示，相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為H.S2,…,Sg,時(shí)間間隔均為7。下列加速度算式中，最優(yōu)的

是(單選，填正確答案標(biāo)號(hào))。

d———

■2T22T22T'22T22T22T2)

、口.IQs—S5S‘—S,$6—S3$5—S?S,—Sj

“3T23T23T23T23T2J

葉+旨+=+>

414T24T24T24T2J

(3)以小車和祛碼的總質(zhì)量M為橫坐標(biāo)，加速度的倒數(shù)!為縱坐標(biāo)，甲、乙兩組同學(xué)分別得到的

—M圖像如圖3所不。

2.0

1.5

1.0

0.5

00.2000.4000.6000.8001.000M/kg

圖3

由圖可知，在所受外力一定的條件下，。與M成（填“正比”或“反比”）；甲組所用的

（填“小車”、“祛碼”或“槽碼”）質(zhì)量比乙組的更大。

【答案】⑴B（2）D（3）①.反比②.槽碼

【解析】

（1）為了使小車所受的合外力大小近似等于槽碼的總重力，故應(yīng)使小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量，故A

錯(cuò)誤；

為了保證小車所受細(xì)線拉力等于小車所受合力，則需要調(diào)整墊塊位置以補(bǔ)償阻力，也要保持細(xì)線和長(zhǎng)

木板平行，故B正確；補(bǔ)償阻力時(shí)不能移去打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶，需要通過紙帶上點(diǎn)跡是否均勻來判斷

小車是否做勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；根據(jù)操作要求，應(yīng)先打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器再釋放小車，故D錯(cuò)誤。

222

（2）根據(jù)逐差法可知S5-Sl=4%72,s6-S2=4a2T,S7-S3=4a.T,S8-S4=4tz4T

聯(lián)立可得小車加速度表達(dá)式為a=-（區(qū)二也+邑二里+曳孚+邑二￡），故選D。

44T24T24I4T2

（3）根據(jù)圖像可知,與M成正比，故在所受外力一定的條件下，。與M成反比；

a

設(shè)槽碼的質(zhì)量為加，則由牛頓第二定律mg=（m+M）a

111

化簡(jiǎn)可得_=——M+-

amgg

由此可知，工-M圖像斜率越小，槽碼的質(zhì)量切越大，由圖可知甲組所用的槽碼質(zhì)量比乙組的更大。

a

2.（2024高考江西卷）某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，水

平軌道上安裝兩個(gè)光電門，小車上固定一遮光片，細(xì)線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。

力。

（2）小車的質(zhì)量為時(shí)|=320g。利用光電門系統(tǒng)測(cè)出不同鉤碼質(zhì)量加時(shí)小車加速度心鉤碼所受重

圖(b)

（3）由圖線甲可知，尸較小時(shí)，。與B成正比；尸較大時(shí)，a與尸不成正比。為了進(jìn)一步探究，將小

車的質(zhì)量增加至河2=470g,重復(fù)步驟（2）的測(cè)量過程，作出a-歹圖像，如圖（b）中圖線乙所

小O

（4）與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間,非線性區(qū)間-再將小車的質(zhì)量

增加至河3=720g,重復(fù)步驟（2）的測(cè)量過程，記錄鉤碼所受重力P與小車加速度a,如表所示（表

中第9?14組數(shù)據(jù)未列出）。

序號(hào)12345

鉤碼所受重力

0.0200.0400.0600.0800.100

F/（9.8N）

小車加速度0.260.550.821.081.36

a!2)

序號(hào)6789~1415

鉤碼所受重力

0.1200.1400.160......0.300

F/(9.8N)

小車加速度

1.671.952.20......3.92

(5)請(qǐng)?jiān)趫D(b)中補(bǔ)充描出第6至8三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并補(bǔ)充完成圖線丙o

(6)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量____________時(shí)，。與尸成正比。結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)

上述推斷進(jìn)行解釋：o

【解析】

(4)由題圖(b)分析可知，與圖線甲相比，圖線之的線性區(qū)間較大，非線性區(qū)間較小;

(5)[3]在坐標(biāo)系中進(jìn)行描點(diǎn)，結(jié)合其他點(diǎn)用平滑的曲線擬合，使盡可能多的點(diǎn)在線上，不在線上的

點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，如下圖所示

6.0

甲

5.0

乙

丙

4.0

3.0

2.0

1.0

F/(9.8N)

00.100.200.30

（6）[4][5]設(shè)繩子拉力為T,對(duì)鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有

F—T=ma

對(duì)小車根據(jù)牛頓第二定律有

T=Ma

聯(lián)立解得

F=(M+ni)a

變形得

a=——-——F

M+m

當(dāng)機(jī)<<“時(shí)，可認(rèn)為

m+M-M

則

a=--F

M

即。與廠成正比。

3.（2024年1月浙江選考?16）如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。

（1）該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法是

A.放大法B.控制變量法C.補(bǔ)償法

（2）該實(shí)驗(yàn)過程中操作正確的是—；

A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車未連接紙帶

B.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車

C.調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與水平桌面平行

(3)在小車質(zhì)量—(選填“遠(yuǎn)大于”或“遠(yuǎn)小于”)槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼

的重力。上述做法引起的誤差為一(選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”)。為減小此誤差，下列可

行的方案是

A.用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車

B.在小車上加裝遮光條，用光電計(jì)時(shí)系統(tǒng)代替打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

C.在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測(cè)出小車所受拉力大小

(4)經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶，建立以計(jì)數(shù)點(diǎn)。為坐標(biāo)原點(diǎn)的x軸，各計(jì)數(shù)點(diǎn)的位

置坐標(biāo)分別為0、耳、…、/。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,則打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)

式丫=—;小車加速度的表達(dá)式是—o

0

*1111111

01234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950

cm

X5+%一(退+%)

【答案】B(2).B(3).遠(yuǎn)大于.系統(tǒng)誤差.C

【解析】(1)口]該實(shí)驗(yàn)中同時(shí)研究三個(gè)物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們可以控制其中一個(gè)物理

量不變，研究另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系，即采用了控制變量法。

故選B。

(2)[2]A.補(bǔ)償阻力時(shí)小車需要連接紙帶，一方面是需要連同紙帶所受的阻力一并平衡，另外一方

面是通過紙帶上的點(diǎn)間距判斷小車是否在長(zhǎng)木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B.由于小車速度較快，且運(yùn)動(dòng)距離有限，打出的紙帶長(zhǎng)度也有限，為了能在長(zhǎng)度有限的紙帶上盡可

能多地獲取間距適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，后釋放小車，故B正確；

C.為使小車所受拉力與速度同向，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行，故C錯(cuò)誤。

故選B。

(3)[3]設(shè)小車質(zhì)量為槽碼質(zhì)量為山。對(duì)小車和槽碼根據(jù)牛頓第二定律分別有

F=Ma

mg—F=ma

聯(lián)立解得

口_Mmg

r—

m+M

由上式可知在小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于槽碼質(zhì)量時(shí)，可以認(rèn)為細(xì)繩拉力近似等于槽碼的重力。

[4]上述做法引起的誤差是由于實(shí)驗(yàn)方法或原理不完善造成的，屬于系統(tǒng)誤差。

[5]該誤差是將細(xì)繩拉力用槽碼重力近似替代所引入的，不是由于車與木板間存在阻力(實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)

補(bǔ)償了阻力)或是速度測(cè)量精度低造成的，為減小此誤差，可在小車與細(xì)繩之間加裝力傳感器，測(cè)出

小車所受拉力大小。

故選C。

(4)[6]相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為

t=5T

打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車速度的表達(dá)式為

_x6-x4x6-x4

―2/-10T

⑺根據(jù)逐差法可得小車加速度的表達(dá)式是

x-x-xX-2X

a6---3------3-----6------3-----

(37)2(157)2

故選Ao

4.(2023學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試上海卷)如圖，利用光電門研究“小車的加速度與所受合外力的關(guān)系”，

先測(cè)出單個(gè)鉤碼所受重力G,之后改變繩端鉤碼個(gè)數(shù)，可以近似認(rèn)為鉤碼受到的重力等于小車受到的

拉力，小車每次從水平面上同一位置釋放，測(cè)出擋光片通過光電門的時(shí)間At。

口鉤碼

(1)實(shí)驗(yàn)中(選填“必須”或“不必”)測(cè)出小車的質(zhì)量。

(2)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)量①②o

(3)實(shí)際小車受到的拉力小于鉤碼的總重力，原因是-

(4)若軌道保持水平，定滑輪偏低導(dǎo)致細(xì)線與軌道不平行，則細(xì)線平行時(shí)小車的加速度的與細(xì)線不

平行時(shí)小車的加速度相比，0。2(選填“大于”、“小于”或“等于”)。

【參考答案】（1）不必（2）①擋光片寬度d,②小車釋放點(diǎn)到光電門的距離s,

（3）鉤碼下落有向下的加速度，（4）大于

【名師解析】（1）研究“小車的加速度與所受合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，不需要測(cè)量小車質(zhì)量。

（2）為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)量①擋光片寬度d,以便計(jì)算小車通過光電門時(shí)的速度；②小車釋放點(diǎn)

到光電門的距離s,以便計(jì)算加速度。

（3）由于鉤碼下落有向下的加速度，所以小車受到的拉力小于鉤碼的總重力。

（4）細(xì)線與軌道不平行時(shí)細(xì)線拉力斜向下，導(dǎo)致小車所受的合外力小于細(xì)線拉力，小車的加速度減

小，所以“1大于。2o

5.（9分）（2020高考北京卷）在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，做如下探究:

（1）為猜想加速度與質(zhì)量的關(guān)系，可利用圖1所示裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。兩小車放在水平板上，前端

通過鉤碼牽引，后端各系一條細(xì)線，用板擦把兩條細(xì)線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，小車

同時(shí)運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后按下板擦，小車同時(shí)停下。對(duì)比兩小車的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成

反比。關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件，下列正確的是：（選填選項(xiàng)前的字母）。

A.小車質(zhì)量相同,鉤碼質(zhì)量不同

B.小車質(zhì)量不同,鉤碼質(zhì)量相同

俯視圖

圖1

（2）某同學(xué)為了定量驗(yàn)證（1）中得到的初步關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并得到小車加速度。與質(zhì)量”的7組實(shí)

驗(yàn)數(shù)據(jù)，如下表所示。在圖2所示的坐標(biāo)紙上已經(jīng)描好了6組數(shù)據(jù)點(diǎn)，請(qǐng)將余下的一組數(shù)據(jù)描在

坐標(biāo)紙上，并作出a-工圖像。

M

次數(shù)1234567

0.620.560.480.400.320.240.15

M/kg0.250.290.330.400.500.711.00

a/(ms,2)

(3)在探究加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)之前，需要思考如何測(cè)“力”。請(qǐng)?jiān)趫D3中畫出小車受力的示意

圖。為了簡(jiǎn)化"力''的測(cè)量，下列說法正確的是：(選填選項(xiàng)前的字母)。

A.使小車沿傾角合適的斜面運(yùn)動(dòng)，小車受力可等效為只受繩的拉力

B.若斜面傾角過大，小車所受合力將小于繩的拉力

C.無論小車運(yùn)動(dòng)的加速度多大，砂和桶的重力都等于繩的拉力

D.讓小車的運(yùn)動(dòng)趨近于勻速運(yùn)動(dòng)，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力

【參考答案】(1)B(2)(3)D

【命題意圖】本題考查光的干涉及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

【解題思路】(1)探究加速度與質(zhì)量關(guān)系，需要保持兩小車所受合外力相同，牽引小車的鉤碼相同，

小車質(zhì)量不同，選項(xiàng)B正確。

(2)將第4組數(shù)據(jù)描在圖2中，擬合成直線，作出a—1/M圖象。

(3)小車受到重力，桌面支持力，輕繩拉力和桌面的摩擦力。

若小車沿傾角合適的斜面做勻速運(yùn)動(dòng)，平衡摩擦力，小車受力可等效為只受輕繩的拉力，選項(xiàng)A正

確；若斜面傾角過大，小車所受合力大于輕繩的拉力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；只有小車的加速度足夠小時(shí)，

即趨近于勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，砂和砂桶的重力才近似等于繩的拉力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤D正確。

6.（7分）（1）（2020年7月浙江選考）做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，圖1甲是教

材中的實(shí)驗(yàn)方案；圖1乙是拓展方案，其實(shí)驗(yàn)操作步驟如下:

（i）掛上托盤和祛碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；

（ii）取下托盤和祛碼，測(cè)出其總質(zhì)量為如讓小車沿木板下滑，測(cè)出加速度。；

（iii）改變祛碼質(zhì)量和木板傾角，多次測(cè)量，通過作圖可得到。-尸的關(guān)系。

①實(shí)驗(yàn)獲得如圖2所示的紙帶，計(jì)數(shù)點(diǎn)a、b、c、d、e、/間均有四個(gè)點(diǎn)未畫出，則在打“

點(diǎn)時(shí)小車的速度大小Vd=m/s（保留兩位有效數(shù)字）；

□bedef

甲IIIIIIIJI叩lll|川加”IIH|叫l(wèi)lll|川甲11|1111『|11叩111|11“11郵111|加

29303132333435363738cm

圖2

②需要滿足條件機(jī)的方案是（選填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作

a—尸圖象時(shí)，把根g作為產(chǎn)值的是（選填“甲”、“乙”或“甲和乙”）。

【參考答案】（1）①0」9（2分）②甲（1分）甲和乙（1分）

【命題意圖】本題考查“探究力和加速度關(guān)系實(shí)驗(yàn)”和利用單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)，考查的核心素

養(yǎng)是實(shí)驗(yàn)探究。

【解題思路】⑴①相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=5X0.02s=0.10s,根據(jù)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的

質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可得打d點(diǎn)時(shí)小車的速度大小

ce36.10-32.36。

vd=——=-------------X10-im/s=0.19m/s。

2T2x0.10

②在圖甲中把托盤和祛碼的重力視作小車受到的拉力，需要滿足條件M>>m；在圖乙中掛上托盤和

祛碼，使小車勻速向下運(yùn)動(dòng)，受力平衡。去掉托盤和祛碼，小車所受的合外力F等于托盤和祛碼的重

力mg,所以需要滿足條件M>>m的方案是圖甲。在作a—F圖像時(shí)，把mg作為F值的是甲和乙。

7.（2018年11月浙江選考物理）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)相同的小車

放在光滑水平板上，前段各系一條細(xì)繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個(gè)小盤，盤中可放重

物。小車的停和動(dòng)通過用黑板擦按住小車后的細(xì)線和抬起來控制，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)要求小

盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的力。

①請(qǐng)指出圖2中錯(cuò)送之處：。

②調(diào)整好裝置后，在某次實(shí)驗(yàn)中測(cè)得兩小車的位移分別是XI和X2,則兩車的加速度之比為

【參考答案】（1）AD

（2）①拉小車的細(xì)線沒有與木板表面不平行。而沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于〃

:X2。

【命題意圖】本題考查“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)”。

【解題思路】（2）①拉小車的細(xì)線應(yīng)該與木板表面平行。力沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于〃

②由于兩車都是做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，由苫=工小2,可知兩車的加速度

2

之比等于位移之比。

8、（2016全國(guó)理綜m丙卷）某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力

之間的關(guān)系。圖中，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的長(zhǎng)木板水平放置，其右端固定一輕滑輪：輕繩跨過滑輪，一段與

放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼。本實(shí)驗(yàn)中可用的鉤碼共有N=5個(gè)，每個(gè)質(zhì)量均為

0.010kgo實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1a1MMi

長(zhǎng)木板

圖（a）L

（1）將5個(gè)鉤碼全部放入小車中，在長(zhǎng)木板左下方墊上適當(dāng)厚度的小物快，使小車（和鉤碼）可以

在木板上勻速下滑。

（2）將力（依次取〃=1,2,3,4,5）個(gè)鉤碼掛在輕繩右端，其余N-〃個(gè)鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車

并使輕繩與木板平行。釋放小車，同時(shí)用傳感器記錄小車在時(shí)刻f相對(duì)于其起始位置的位移s，繪制

s-t圖像，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a。

（3）對(duì)應(yīng)于不同的n的a值見下表。n=2時(shí)的s-Z'圖像如圖（b）所示：由圖（b）求出此時(shí)小車的加速

度（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表。

n12345

a/m*s-20.200.580.781.00

（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補(bǔ)齊數(shù)據(jù)點(diǎn)，并作出圖像。從圖像可以看出：當(dāng)物體質(zhì)量一定

時(shí)，物體的加