2025年高考物理复习：探究加速度与物体受力、物体质量的关系（含解析）

实验抢分专练（四）探究加速度与物体受力、物体质量的关系

（40分钟50分）

1.（8分）（2023・南京模拟）小华用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

打点计时器小车细线

纸/7卓不者—

带长木板实验桌血托盘...........

」-u祛码-----------

甲乙

⑴电火花打点计时器工作时应使用（选填“8V”或“220V”）父流电源；

（2）用垫块将木板左端垫高，以平衡打点计时器对小车的摩擦力及其他阻力。在不挂托盘的情况

下，打出如图乙所示的纸带（从左向右打点），则应该将垫块向（选填“左”或“右”）移动;

（3）图丙是实验中打出的一条纸带,0、A,B、C、D、E、厂为连续选取的7个计数点，相邻两计

数点间还有4个点未画出，则小车在E点的瞬时速度大小为m/s,运动的加速度大小

为m/s］计算结果均保留2位有效数字，所用电源频率户50Hz）;

（4）小车质量一定，研究加速度与力的关系时，小华根据测得的数据作出a-F图像,如图丁所示。

发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，可能的原因是。

A.没有平衡摩擦力，且小车质量较大

B.平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且托盘和祛码的质量较大

C.平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且托盘和祛码的质量较大

D.平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且小车质量较大

2.（8分）（2023•和平区模拟）为了探究物体加速度与质量的关系，某同学设计了如图所示的实验

装置。质量分别为mi和m2的两个小车用一条柔软的轻绳通过滑轮连起来,重物的质量为mo,

忽略滑轮的质量和各种摩擦，使两车同时从静止开始运动，同时停止，两个小车发生的位移大小

分别为XI和X2o

小车1少车2

o

m

重物

⑴如果想验证在合外力一定的情况下，小车的加速度和质量成反比，只需验证表达式

成立。（用题中所给物理量表示）

（2）实验中（选填“需要”或“不需要”）满足重物的质量远小于小车的质量。

3.（8分）（2023•襄阳模拟）学习了力学知识后，小王同学组装了图甲所示的装置，想利用它来测量

一些物理量。他做了如下的实验操作：

/.将矿泉水瓶尸和物块0,分别与跨过滑轮的轻绳连接，滑轮通过竖直弹簧测力计悬挂,已知滑

轮的质量为"；

〃.将纸带上端粘在Q的下面，下端穿过打点计时器（图中未画出）住尸中装适量水，接通电源，释

放尸后，尸向下运动，读出弹簧测力计的示数E打出点迹清晰的纸带如图乙所示；

以逐渐往P中加适量水，重复实验（P始终向下运动,0始终未跟滑轮相碰），获得多组实验数据。

（1）在图乙所示的纸带上，相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器的频率为50

Hz,则Q的加速度大小为m/s2o（结果保留两位有效数字）

(2)根据实验数据，作出。的加速度。随弹簧测力计示数F变化的图像如图丙所示，若图线的斜

率为匕图线在尸轴上的截距为"不计轻绳与滑轮间的摩擦，则0的质量为

，当地的重力加速度为-(以上两空均用字母鼠b、M

表示)

4.(8分)如图所示是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置，实验过程中可近似

认为钩码受到的总重力等于小车所受的拉力。先测出钩码所受的重力为G,之后改变钩码个数,

小车每次从同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间加。

挡光片光电门

(1)实验中测出小车质量m车。

(2)为完成实验还需要测量

①；

②。

(3)实际小车受到的拉力小于钩码的总重力,原因是。

(4)若轨道保持水平，滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时加速度小与不平行时加速

度a2相比⑷(选填“大于”“小于”或“等于”)。2。

5.(9分)(2023・广州模拟)某同学利用如图甲的装置测量小车和智能手机的质量,智能手机可以

利用APP直接测量出手机运动时的加速度。悬挂质量为m的钩码，用智能手机测出小车运动

的加速度改变钩码的质量相，进行多次测量;作出a与他(g-a)的图像如图乙，已知图像中直线

的截距为"斜率为鼠不计空气阻力，重力加速度为go

(1)以下说法正确的是;

A.钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量

B.细绳应该始终与长木板平行

C.细绳的拉力等于钩码的重力

(2)根据图像可得，小车和手机的质量为;

(3)再利用手机APP测出斜面倾角为仇则小车和智能手机沿木板运动过程中受摩擦力的大小为

6.(9分)(2023•合肥模拟)如图甲所示，某实验小组利用该装置“探究小车加速度和力的关系”，小

车的质量(包含滑轮)为〃。不计绳与滑轮间的摩擦。

打点计时器小车滑轮力传感招

纸带।"rC二kj_z

长木板

沙和

沙桶

"77777777777777777777777777777777777777777777777777777777

(1)利用该装置实验时，下列说法正确的是

A.实验前应将长木板靠近打点计时器的一端垫高,以平衡摩擦力

B.每次在增加沙和沙桶的质量后需要重新平衡摩擦力

c.应将小车靠近打点计时器，先释放小车，再接通电源

D.实验中一定要保证沙和沙桶的总质量m远小于小车的质量M

（2）实验中得到如图乙所示的一条纸带，从比较清晰的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点4

B、C、D、瓦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Z点间的距离,已知所

用电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小a=m/s2（结果保留两位有效数字）。

（3）改变沙桶内沙子的质量，多次实验,以力传感器的示数/为横轴、小车对应的加速度。为纵

轴,作出的。下图像如图丙所示，可知小车的质量止kg（结果保留两位有效数字）。

解析版

1.（8分）（2023•南京模拟）小华用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

打点计时器小车

细线

纸,

带长木板实验桌托盘•••••••

」祛码—

甲

。

3.C,£尸

一

2.003.U6^007.98110.0111.99

丙

（1）电火花打点计时器工作时应使用（选填“8V”或“220V”）交流电源;

答案:(1)220V

【解析】（1）电火花打点计时器工作时应使用220V的交流电源；

⑵用垫块将木板左端垫高，以平衡打点计时器对小车的摩擦力及其他阻力。在不挂托盘的情况

下，打出如图乙所示的纸带（从左向右打点），则应该将垫块向（选填“左”或“右”）移动;

答案:⑵左

【解析】（2）根据打出的图乙所示的纸带（从左向右打点）,可知小车做加速运动，说明平衡摩擦力

过度,应将垫块向左移动;

（3）图丙是实验中打出的一条纸带0、A,B、C、D、E、尸为连续选取的7个计数点，相邻两计

数点间还有4个点未画出，则小车在E点的瞬时速度大小为m/s,运动的加速度大小

为m/s"计算结果均保留2位有效数字，所用电源频率＞50Hz）;

答案:⑶1.12.0

【解析】（3）相邻计数点间的时间间隔为:7=5、＞、看s=0.1s

匀变速直线运动某段中间时刻速度等于该段的平均速度，则小车在E点的瞬时速度大小

10.01+11.99

为f-xlO-2m/s=l.lm/s

2x0.1

根据逐差法可得加速度为:斫3者一亿98+1。.。1+1；9席.。。+3.96+6,。。）谷0-2向$2a

2.0m/s2;

（4）小车质量一定，研究加速度与力的关系时，小华根据测得的数据作出a-F图像,如图丁所示。

发现图像既不过原点，末端又发生了弯曲，可能的原因是

A.没有平衡摩擦力，且小车质量较大

B.平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过大，且托盘和祛码的质量较大

C.平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且托盘和祛码的质量较大

D.平衡摩擦力时，木板的倾斜角度过小，且小车质量较大

答案:（4）C

【解析】（4）由图像可知有拉力时加速度为零,说明平衡摩擦力不足，木板的倾斜角度过小;图像

最后发生了弯曲,说明托盘和祛码的质量未远小于小车质量，故C正确,A、B、D错误。故选C。

2.（8分）（2023•和平区模拟）为了探究物体加速度与质量的关系，某同学设计了如图所示的实验

装置。质量分别为mi和m2的两个小车用一条柔软的轻绳通过滑轮连起来,重物的质量为mo,

忽略滑轮的质量和各种摩擦，使两车同时从静止开始运动，同时停止，两个小车发生的位移大小

分别为X1和X2。

小车1小车2

⑴如果想验证在合外力一定的情况下，小车的加速度和质量成反比，只需验证表达式

成立。（用题中所给物理量表示）

答案：（1）机1%1=机2%2

【解析】（1）根据牛顿第二定律,两小车所受合外力大小相等必1。1=m2a2；小车做初速度为零的匀

加速直线运动,X=|a/,时间/相同Q与。成正比;所以只需要验证加1X1=7/12X2成立即可；

（2）实验中（选填“需要”或“不需要”）满足重物的质量远小于小车的质量。

答案:（2）不需要

【解析】（2）实验中不需要用重物的重力代替轻绳的拉力，故不需要满足重物的质量远小于小车

的质量。

3.（8分）（2023•襄阳模拟）学习了力学知识后，小王同学组装了图甲所示的装置，想利用它来测量

一些物理量。他做了如下的实验操作：

/.将矿泉水瓶尸和物块。，分别与跨过滑轮的轻绳连接，滑轮通过竖直弹簧测力计悬挂,已知滑

轮的质量为/；

〃.将纸带上端粘在。的下面，下端穿过打点计时器（图中未画出），往尸中装适量水，接通电源，释

放尸后，尸向下运动，读出弹簧测力计的示数E打出点迹清晰的纸带如图乙所示;

单位:cm

以逐渐往P中加适量水，重复实验（产始终向下运动,。始终未跟滑轮相碰），获得多组实验数据。

（1）在图乙所示的纸带上，相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器的频率为50

Hz,则。的加速度大小为m/s2o（结果保留两位有效数字）

答案：（1）1.0

【解析】（1）根据题意可知相邻两个计数点间的时间间隔T=0.1s,而匀变速直线运动在连续相

等时间间隔内的位移差相等，则根据逐差相等公式

7,取位移Xie和位移XCE,此为连续2T时间内通过的位移,则可得Q的加速度大小为

。今句.。向s2

（2）根据实验数据，作出。的加速度«随弹簧测力计示数P变化的图像如图丙所示，若图线的斜

率为左，图线在尸轴上的截距为A,不计轻绳与滑轮间的摩擦，则0的质量为

，当地的重力加速度为-（以上两空均用字母鼠b、M

表示）

【解析】（2）根据牛顿第二定律，对。有T-mg=ma

对滑轮，由平衡条件F=2T+Mg

整理得—F㈣.

所以M^，b=Mg+2mg

解得。的质量为

重力加速度为强急。

4.(8分)如图所示是某小组同学“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置，实验过程中可近似

认为钩码受到的总重力等于小车所受的拉力。先测出钩码所受的重力为G,之后改变钩码个数,

小车每次从同一位置释放，测出挡光片通过光电门的时间加。

挡光片光电门

(1)实验中测出小车质量m车。

A,必须B.不必

答案：(1)B

【解析】(1)本实验是研究加速度与力的关系，研究加速度与合力成正比关系，只需控制小车质

量不变即可,不必测出小车的质量，故选B。

(2)为完成实验还需要测量

①；

②。

答案:(2)①小车释放点到光电门的距离x

②挡光片的宽度d

【解析】(2)小车经过光电门的速度为

由运动学公式2ax=v2

联立可得小车的加速度

2x(At)z

所以需要测量小车释放点到光电门的距离X和挡光片的宽度d-

（3）实际小车受到的拉力小于钩码的总重力,原因是o

答案:（3）见解析

【解析】（3）钩码在重力和拉力作用下向下做匀加速运动，加速度方向竖直向下,根据牛顿第二

定律可知钩码的拉力小于钩码的重力，而钩码的拉力大小等于细线拉力的大小，所以实际小车

受到的拉力小于钩码的总重力；

（4）若轨道保持水平，滑轮偏低导致细线与轨道不平行，则细线平行时加速度小与不平行时加速

度az相比⑷（选填“大于”“小于”或“等于"）42。

答案:（4）大于

【解析】（4）本实验忽略摩擦力的影响，细线平行时7=加网若滑轮偏低导致细线与轨道不平行,

受力方向如图所示

N

mg

由牛顿第二定律有Tcos/3=ma2

所以有。1＞。2。

5.（9分）（2023・广州模拟）某同学利用如图甲的装置测量小车和智能手机的质量,智能手机可以

利用APP直接测量出手机运动时的加速度。悬挂质量为m的钩码用智能手机测出小车运动

的加速度改变钩码的质量也进行多次测量;作出a与侬g-a）的图像如图乙，已知图像中直线

的截距为“斜率为瓦不计空气阻力，重力加速度为g。

A.钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量

B.细绳应该始终与长木板平行

C.细绳的拉力等于钩码的重力

答案：（1）B

【解析】（1）设小车和手机的质量为必斜面倾角为"对钩码和小车以及手机的系统由牛顿第二

定律有mg+Mgsm0-juMgcos3=（M+m）a

整理可得a2R@+gsin。-〃geos。

可得本实验的原理为a与祖（g-a）成一次函数。

因本实验验证牛顿第二定律为对系统采用准确的方法，故不需要近似地用钩码重力代替细绳

的拉力，也就不需要质量关系,即不需要钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量，故A错

误;为了让细绳拉小车的力为恒力，则细绳应该始终与长木板平行，故B正确;本实验研究系统的

牛顿第二定律，则细绳的拉力小于钩码的重力，故C错误。

⑵根据图像可得,小车和手机的质量为;

答案:（2片

【解析】（2）根据a与侬g-a）的一次函数关系，可知图像的斜率的意义为《

则小车和手机的质量为〃=4。

k

（3）再利用手机APP测出斜面倾角为。，则小车和智能手机沿木板运动过程中受摩擦力的大小为

答案:（3修喂

【解析】（3）根据a与侬g-a）的一次函数关系，可知纵截距的物理意义为b=gsin0-]Ugcos0

联立解得摩擦力的大小为

户"Mgeos。望

6.（9分）（2023•合肥模拟）如图甲所示，某实验小组利用该装置“探究小车加速度和力的关系”，小

车的质量（包含滑轮）为河。不计绳与滑轮间的摩擦。

打点计时器小车滑轮力传感的

纸带?

长木板1

=沙和

沙桶

////////////////////////////////////////////////////////

甲

单位:cm”（

h---------10.87--------------1

-------------------16.36-------------------

乙

（1）利用该装置实验时，下列说法正确的是。

A.实验前应将长木板靠近打点计时器的一端垫高,以平衡摩擦力

B.每次在增加沙和沙桶的质量后需要重新平衡摩擦力

C.应将小车靠近打点计时器，先