五年（2021-2025）高考物理真题分类汇编：专题17 力学实验（全国）（解析版）

专题17力学实验

考点五年考情（2021-2025）命题趋势

考点1探究2025·安徽卷、2025·山东卷

加速度与物体2024·广东卷、江西卷、甘肃卷

受力、物体质2022·新课标卷、山东卷

量的关系2021·河北卷

基础实验仍是考查重点，如游标卡尺、螺

河南卷、甘肃卷

2025·旋测微器的读数，纸带类实验数据处理等，

考点验证机天津卷

22023·常以选择题或填空题形式出现。命题注重

械能守恒定律河北卷

2022·实验创新与开放，可能会改变实验条件或

浙江卷、海南卷

2021·增加条件限制，要求学生设计实验原理和

步骤，反思实验结果并提出改进措施。同

2024·河南卷、北京卷

时，会加强对实验原理理解、实验数据处

考点3验证动2023·辽宁卷

理及综合能力考查，要求学生具备良好实

量守恒定律2022·天津卷

验素养和创新能力，能将所学知识灵活应

用于新情境中。

2025·北京卷

2024·河北卷

考点4其他力

2023·全国乙卷

学实验

2022·重庆卷

考点01探究加速度与物体受力、物体质量的关系

1．（2025·广西·高考真题）在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

(1)探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车（含加速度传感器，下同）质量不变，这种实

验方法是____。

(2)实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持_____。

(3)由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得aF图像如图乙，通过图乙分析

实验是否需要补偿阻力（即平衡阻力）。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由。

(4)悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n，两车均未到达轨道末端，则两车加速

度之比aM:aN_____。

【答案】(1)控制变量法

(2)平行

(3)需要；撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。

(4)1:n2

【详解】（1）在探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车（含加速度传感器）质量不变，

这种实验方法是控制变量法。

（2）实验时，为使小车受到的合外力等于细绳的拉力，要调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道

平面保持平行，保证细绳对小车的拉力方向与小车运动方向一致，减小实验误差。

（3）由图乙可知，当拉力F为某一值时才产生加速度，说明小车受到摩擦力，需要补偿阻力。补偿方

法：撤出细绳连接的力传感器和重物，将木板左端用垫块垫起适当高度，使小车能沿木板匀速下滑。

1

（4）两车均从静止释放，都做初速度为零的匀加速直线运动，根据匀变速直线运动的位移公式xat2

2

2x

可知a

t2

因为tM:tNn:1

222

联立解得aM:aNtN:tM1:n

2．（2025·安徽·高考真题）某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。

(1)利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力。平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车

___________。（选填正确答案标号）

a.能在轨道上保持静止

b.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动

c.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动

(2)利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，

箱体沿竖直方向运动。利用传感器测得物体受到的支持力FN和物体的加速度a，并将数据实时传送到计

算机。

①图丙是根据某次实验采集的数据生成的FN和a随时间t变化的散点图，以竖直向上为正方向。t4s

时，物体处于___________（选填“超重”或“失重”）状态；以FN为横轴、a为纵轴，根据实验数据拟合得

到的aFN图像为图丁中的图线a、

②若将物体质量增大一倍，重新进行实验，其aFN图像为图丁中的图线___________。（选填“b”“c”

或“d”）

【答案】(1)c

(2)失重d

【详解】（1）平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速

运动。

故选c。

（2）[1]根据图像可知t4s时，加速度方向竖直向下，故处于失重状态；

[2]对物体根据牛顿第二定律FNmgma

1

整理得aFg

mN

1

可知图像的斜率为，故将物体质量增大一倍，图像斜率变小，纵轴截距不变，其aF图像为图丁中

mN

的图线d。

3．（2025·山东·高考真题）某小组采用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律，部分实验步骤如下：

(1)将两光电门安装在长直轨道上，选择宽度为d的遮光片固定在小车上，调整轨道倾角，用跨过定滑轮

的细线将小车与托盘及砝码相连。选用d________cm（填“5.00”或“1.00”）的遮光片，可以较准确地测

量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度。

(2)将小车自轨道右端由静止释放，从数字毫秒计分别读取遮光片经过光电门1、光电门2时的速度

v10.40m/s、v20.81m/s，以及从遮光片开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间t1.00s，计

算小车的加速度a________m/s2（结果保留2位有效数字）。

(3)将托盘及砝码的重力视为小车受到的合力F，改变砝码质量，重复上述步骤，根据数据拟合出aF图

像，如图乙所示。若要得到一条过原点的直线，实验中应________（填“增大”或“减小”）轨道的倾角。

(4)图乙中直线斜率的单位为________（填“kg”或“kg-1”）。

【答案】(1)1.00

(2)0.41

(3)增大

(4)kg-1

【详解】（1）实验用遮光片通过光电门的平均速度代替瞬时速度，遮光片宽度越小，代替时的误差越

小，故为较准确地测量遮光片运动到光电门时小车的瞬时速度，选择宽度较小的d1.00cm的遮光片；

vv

（2）根据加速度的定义式可得a210.41m/s2

t

（3）根据图像可知当有一定大小的外力F时此时小车的加速度仍为零，可知平衡摩擦力不足，若要得

到一条过原点的直线，需要平衡摩擦力，故实验中应增大轨道的倾角；

a

（4）图乙中直线斜率为k，根据Fma可知直线斜率的单位为kg-1。

F

4．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）下图为探究加速度与力、质量关系的部分实验装置。

(1)实验中应将木板__________________（填“保持水平”或“一端垫高”）。

(2)为探究加速度a与质量m的关系，某小组依据实验数据绘制的am图像如图所示，很难直观看出图

线是否为双曲线。如果采用作图法判断a与m是否成反比关系，以下选项可以直观判断的有_________。

（多选，填正确答案标号）

m/kga/ms-2

0.250.618

0.330.482

0.400.403

0.500.317

1.000.152

1

A．a图像B．am2图像C．amm图像D．a2m图像

m

(3)为探究加速度与力的关系，在改变作用力时，甲同学将放置在实验桌上的槽码依次放在槽码盘上；乙

同学将事先放置在小车上的槽码依次移到槽码盘上，在其他实验操作相同的情况下，_________（填“甲”

或“乙”）同学的方法可以更好地减小误差。

【答案】(1)一端垫高

(2)AC

(3)乙

【详解】（1）实验需补偿阻力，消除木板对小车的阻力的影响，应将木板一端垫高，使小车在无拉力

时能匀速运动。

1

（2）A.作出a图像，可以将am图像“化曲为直”，便于判断，a与m是否成反比关系，故A正确；

m

B．作出am2图像，无法体现a与m是否成反比关系，故B错误；

C．作出amm图像，若a与m是成反比关系，有am为定值，则amm图像是一条平行与横轴的直线，

可见解判断a与m是否成反比关系，故C正确；

D．作出a2m图像，无法体现a与m是否成反比关系，故D错误。

故选AC。

M

（3）甲同学的方法中，槽码依次放在槽码盘上，小车质量M不变，拉力Fmgmg（m为槽

Mm

码总质量），但随着m增大，不满足mM条件，拉力与mg偏差增大，误差变大；乙同学的方法中，

将小车上的槽码移到槽码盘上，总质量Mm不变（M为小车质量，m为槽码质量），拉力

M

Fmgmg（当Mm时近似，但实际总质量不变），拉力更接近理论值，系统误差更小，故

Mm

乙同学方法更好。

5．（2025·浙江·高考真题）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。

(1)如图是某次实验中得到的纸带的一部分。每5个连续打出的点为一个计数点，电源频率为50Hz，打

下计数点3时小车速度为_____m/s（保留三位有效数字）。

(2)下列说法正确的是_____（多选）

A．改变小车总质量，需要重新补偿阻力

B．将打点计时器接到输出电压为8V的交流电源上

C．调节滑轮高度，使牵引小车的细线跟长木板保持平行

D．小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，后释放小车

(3)改用如图1所示的气垫导轨进行实验。气垫导轨放在水平桌面上并调至水平，滑块在槽码的牵引下先

，

后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1Δt2，测得

两个光电门间距为x，用游标卡尺测量遮光条宽度d，结果如图2所示，其读数d_____mm，则滑块加

速度a_____（用题中所给物理量符号表示）。

【答案】(1)0.390

(2)CD

d211

(3)10.00a(22)

2xt2t1

【详解】（1）相邻计数点间的时间间隔T=0.1s打计数点3时的速度

x(16.708.90)102

v24m/s0.390m/s

32T0.2

（2）A．平衡摩擦力时满足

mgsinmgcos

两边质量消掉，改变小车质量时不需要重新平衡摩擦力，选项A错误；

B．电火花计时器需要接220V交流电源，选项B错误；

C．调节滑轮高度，使牵引小车的细线根长木板保持平行，选项C正确；

D．小车应尽量接近打点计时器，并应该先接通电源后释放小车，以充分利用纸带，选项D正确。

故选CD。

（3）[1]遮光条宽度d=10mm+0.05mm0=10.00mm

[2]经过两光电门时的速度分别为×

d

v1

t1

d

v2

t2

根据

22

v2v12ax

解得

d211

a(22)

2xt2t1

6．（2024·天津·高考真题）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。

(1)为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带

进行检验，下图中能表明补偿阻力恰当的是_________；

A．B．

C．D．

(2)某次实验得到一条纸带，部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），

测得s16.20cm,s26.70cm,s37.21cm,s47.73cm。已知打点计时器所接交流电源频率为50Hz，则小

车的加速度a_________m/s2（要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）；

(3)该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为210g。按要求

补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为5g、10g、20g、40g处理数据时，用两种方

式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，

则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为_________g。

【答案】(1)B

(2)0.51

(3)40

【详解】（1）若补偿摩擦力恰当，则小车应该匀速运动，打出的纸带应该点迹均匀分布，故选B。

（2）每相邻两个计数点间还有4个点未画出，可知T=0.1s；小车的加速度

ssss(7.737.216.706.20)102

a4321m/s20.51m/s2

4T240.12

（3）根据牛顿第二定律，对砝码

mg-T=ma

对小车

T=Ma

可得

Mmg1

Tmg

m

Mm1

M

则当m较小时传感器的示数越接近与砝码的重力mg；m越大，则传感器的示数与砝码重力的差异越大，

即这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为40g。

7．（2024·甘肃·高考真题）用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的关系。

(1)以下操作正确的是______（单选，填正确答案标号）。

A．使小车质量远小于槽码质量B．调整垫块位置以补偿阻力

C．补偿阻力时移去打点计时器和纸带D．释放小车后立即打开打点计时器

(2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，得到一系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所

示，相邻两点之间的距离分别为S1,S2,,S8，时间间隔均为T。下列加速度算式中，最优的是______（单

选，填正确答案标号）。

1S8S7S7S6S6S5S5S4S4S3S3S2SS

A．a21

7T2T2T2T2T2T2T2

1S8S6S7S5S6S4S5S3S4S2S3S1

B．a

62T22T22T22T22T22T2

1S8S5S7S4S6S3S5S2SS

C．a41

53T23T23T23T23T2

1S8S4S7S3S6S2S5S1

D．a

44T24T24T24T2

11

(3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速度的倒数为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到的M图

aa

像如图3所示。

由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成______（填“正比”或“反比”）；甲组所用的______（填“小

车”、“砝码”或“槽码”）质量比乙组的更大。

【答案】(1)B

(2)D

(3)反比槽码

【详解】（1）A．为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质

量，故A错误；

B．为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和

长木板平行，故B正确；

C．补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，

故C错误；

D．根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，故D错误。

故选B。

（2）根据逐差法可知

2

S5S14a1T

2

S6S24a2T

2

S7S34a3T

2

S8S44a4T

联立可得小车加速度表达式为

1SSSSSSSS

a(84736251)

44T24T24T24T2

故选D。

1

（3）[1]根据图像可知与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比；

a

[2]设槽码的质量为m，则由牛顿第二定律

mg(mM)a

化简可得

111

M

amgg

故斜率越小，槽码的质量m越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。

8．（2024·江西·高考真题）某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图（a）所示，水平

轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。

（1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适当垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。

（2）小车的质量为M1320g。利用光电门系统测出不同钩码质量m时小车加速度a。钩码所受重力记

为F，作出aF图像，如图（b）中图线甲所示。

（3）由图线甲可知，F较小时，a与F成正比；F较大时，a与F不成正比。为了进一步探究，将小车

的质量增加至M2470g，重复步骤（2）的测量过程，作出aF图像，如图（b）中图线乙所示。

（4）与图线甲相比，图线乙的线性区间____________，非线性区间____________。再将小车的质量增

加至M3720g，重复步骤（2）的测量过程，记录钩码所受重力F与小车加速度a，如表所示（表中第

9~14组数据未列出）。

序号12345

钩码所受重力

0.0200.0400.0600.0800.100

F/9.8N

小车加速度

0.260.550.821.081.36

a/ms2

序号6789~1415

钩码所受重力

0.1200.1400.160……0.300

F/9.8N

小车加速度

1.671.952.20……3.92

a/ms2

（5）请在图（b）中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙_________。

（6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量____________时，a与F成正比。结合所学知识对上述

推断进行解释：______________________。

【答案】较大较小远大于

钩码质量见解析

【详解】（4）[1][2]由题图（b）分析可知，与图线甲相比，图线之的线性区间较大，非线性区间较小；

（5）[3]在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点

均匀分布在线的两侧，如下图所示

（6）[4][5]设绳子拉力为T，对钩码根据牛顿第二定律有

FTma

对小车根据牛顿第二定律有

TMa

联立解得

F(Mm)a

变形得

1

aF

Mm

当mM时，可认为

mMM

则

1

aF

M

即a与F成正比。

9．（2024·浙江·高考真题）如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。

（1）该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是_____；

A．放大法B．控制变量法C．补偿法

（2）该实验过程中操作正确的是____；

A．补偿阻力时小车未连接纸带

B．先接通打点计时器电源，后释放小车

C．调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行

（3）在小车质量___（选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。

上述做法引起的误差为___（选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是___；

A．用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车

B．在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器

C．在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小

（4）经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，建立以计数点0为坐标原点的x轴，各计数点的位置

坐标分别为0、x1、、x6。已知打点计时器的打点周期为T，则打计数点5时小车速度的表达式v___；

小车加速度的表达式是___。

x2xx2xxxxx

A．a63B．a63C．a5432

(15T)2(3T)2(10T)2

xx

【答案】BB远大于系统误差C64A

10T

【详解】（1）[1]该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量

不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法。

故选B。

（2）[2]A．补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是

通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故A错误；

B．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能

多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故B正确；

C．为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故C错误。

故选B。

（3）[3]设小车质量为M，槽码质量为m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有

FMa

mgFma

联立解得

Mmg

F

mM

由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。

[4]上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差。

[5]该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力（实验中已经补偿

了阻力）或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所

受拉力大小。

故选C。

（4）[6]相邻两计数点间的时间间隔为

t5T

打计数点5时小车速度的表达式为

xxxx

v6464

2t10T

[7]根据逐差法可得小车加速度的表达式是

xxxx2x

a63363

(3t)2(15T)2

故选A。

10．（2022·浙江·高考真题）（1）①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示，长木板水

平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则

打计数点B时小车位移大小为______cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为______m/s2（保

留两位有效数字）。

②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______。

A．换成质量更小的小车B．调整长木板的倾斜程度

C．把钩码更换成砝码盘和砝码D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角

（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，

①下列说法正确的是______；

A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同

B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点

C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦

D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板

②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O

点。

【答案】6.15~6.251.7~2.1BC/CBD3

【详解】（1）[1]依题意，打计数点B时小车位移大小为6.20cm，考虑到偶然误差，6.15cm~6.25cm也

可；

[2]由图3中小车运动的数据点，有

v1.050.30

am/s21.9m/s2

t0.4

考虑到偶然误差，1.7m/s2~2.1m/s2也可；

[3]A．利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要满足小车质量远远大于钩码质量，

所以不需要换质量更小的车，故A错误；

B．利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要利用小车斜向下的分力以平衡其摩擦

阻力，所以需要将长木板安打点计时器一端较滑轮一端适当的高一些，故B正确；

C．以系统为研究对象，依题意“探究小车速度随时间变化的规律”实验时有

mgf

1.9m/s2

Mm

考虑到实际情况，即fmg，有

mg

1.9m/s2

Mm

则可知

M4m

而利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时要保证所悬挂质量远小于小车质量，即mM；

可知目前实验条件不满足，所以利用当前装置在“探究加速度与力、质量的关系”时，需将钩码更换成砝

码盘和砝码，以满足小车质量远远大于所悬挂物体的质量，故C正确；

D．实验过程中，需将连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板始终保持平行，与之前的相同，故D错误。

故选BC。

（2）[4]A．在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只测

力计的示数相同，故A错误；

B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B错

误；

C．实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳的拉力

相等，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C错误；

D．为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，

故D正确。

故选D。

[5]若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧称拉住另一条细绳，互成角度的

拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧称示数F1和两个拉力的方向；交换弹簧称和手

所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧称的示

数F2；只有一个弹簧称将结点拉至O点，并记下此时弹簧称的示数F的大小及方向；所以若只有一只

弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O。

11．（2022·山东·高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受

此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量

物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；

②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；

③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离

为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；

④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。

回答以下问题（结果均保留两位有效数字）：

（1）弹簧的劲度系数为_____N/m。

（2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与

加速度传感器的总质量为________kg。

（3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物

体的质量为________kg。

【答案】120.200.13

【详解】（1）[1]由题知，弹簧处于原长时滑块左端位于O点，A点到O点的距离为5.00cm。拉动滑

块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时。结合图乙的F—t图有

Δx=5.00cm，F=0.610N

根据胡克定律

F

k

x

计算出

k≈12N/m

（2）[2]根据牛顿第二定律有

F=ma

则a—F图像的斜率为滑块与加速度传感器的总质量的倒数，根据图丙中I，则有

130

kg-15kg-1

m0.6

则滑块与加速度传感器的总质量为

m=0.20kg

（3）[3]滑块上增加待测物体，同理，根据图丙中II，则有

11.50

kg-13kg-1

m0.5

则滑块、待测物体与加速度传感器的总质量为

m′≈0.33kg

则待测物体的质量为

Δm=m′-m=0.13kg

12．（2021·北京·高考真题）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、

数据分析等。例如：

（1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为_______mm。

（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、

D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率

为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度vC=________m/s（结果保留小数点后两位）。

（3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小

车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量m比小车质量M小得多。

请分析说明这个要求的理由。()

【答案】31.40.44见解析

【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规则有

3.1cm40.1mm31.4mm

（2）[2]每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为

T50.020.1s

匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有

x

vBD0.44m/s

C2T

（3）[3]设绳的拉力为T，小车运动的加速度为a。对桶和砂，有

mgTma

对小车，有

TMa

得

M

Tmg

Mm

小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力F，即

M1

Fmgmg

m

Mm1

M

可见，只有桶和砂的总质量m比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力mg等于使小车做

匀加速直线运动的合力F。

13．（2021·湖南·高考真题）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要

实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图（b）所示，h___________cm；

（2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；

（3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；

（4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；

（5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表：

n123456

a/ms20.0870.1800.2600.4250.519

根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线___________。

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是___________m/s2（保留三位有效数字）。

【答案】1.020.342（在误差允许的范围内均

算对）

【详解】（1）[1]垫块的厚度为

h=1cm+20.1mm=1.02cm

（5）[2]绘制图线如图；×

[3]根据

nh

mgma

l

可知a与n成正比关系，则根据图像可知，斜率

0.6a

k=

74

解得

a=0．342m/s2

考点02验证机械能守恒定律

14．（2025·湖北·高考真题）某同学利用如图（a）所示的实验装置来测量重力加速度大小g。细绳跨过固定

在铁架台上不可转动的小圆柱体，两端各悬挂一个重锤。实验步骤如下：

①用游标卡尺测量遮光片的宽度d。

②将遮光片固定在重锤1上，用天平测量重锤1和遮光片的总质量m、重锤2的质量M（M>m）。

③将光电门安装在铁架台上，将重锤1压在桌面上，保持系统静止，重锤2离地面足够高。用刻度尺

测量遮光片中心到光电门的竖直距离H。

④启动光电门，释放重锤1，用毫秒计测出遮光片经过光电门所用时间t。

⑤根据上述数据求出重力加速度g。

⑥多次改变光电门高度，重复步骤，求出g的平均值。

回答下列问题：

(1)测量d时，游标卡尺的示数如图（b）所示，可知______cm。

(2)重锤1通过光电门时的速度大小为v______（用遮光片d、t表示）。若不计摩擦，g与m、M、d、

t、H的关系式为______。

(3)实验发现，当M和m之比接近于1时，g的测量值明显小于真实值。主要原因是圆柱体表面不光滑，

导致跨过圆柱体的绳两端拉力不相等。理论分析表明，圆柱体与绳之间的动摩擦因数很小时，跨过圆

Mm

柱体的绳两端拉力差T4g，其中是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数。保持

Mm

Mm2m0不变，其中M1m0，m1m0。足够小时，重锤运动的加速度大小可近似表

示为ag。调整两重锤的质量，测得不同β时重锤的加速度大小a，结果如下表。根据表格数据，

采用逐差法得到重力加速度大小g______m/s2（保留三位有效数字）。

β0.040.060.080.10

a/（m/s2）0.0840.2810.4770.673

【答案】(1)0.515

dMmd2

(2)

t2MmHt2

(3)9.81

【详解】（1）根据游标卡尺的读数规律，该游标卡尺的读数为5mm0.053mm5.15mm0.515cm

d

（2）[1]根据光电门的测速原理，重锤1通过光电门时的速度大小为v

t

1

[2]对重锤1与重锤2构成的系统进行分析，根据系统机械能守恒定律有MmgHMmv2

2

d

其中v

t

Mmd2

解得g

2MmHt2

（3）由于是只与圆柱体表面动摩擦因数有关的常数，且有aggg

取表格从左至右四组数据分别为a1,a2,a3,a4和对应的1,2,3,4

利用表格中的数据，根据逐差法有a4a3a2a14321g

带入数据可则重力加速度g9.81m/s2

15．（2025·河北·高考真题）(1)某学习小组把热敏电阻置于带有温控的加热装置中，利用图1所示电路研究

热敏电阻的温度特性。

①闭合开关S，观察到温度改变时电流表示数也随之改变。定量研究热敏电阻的阻值R随温度t变化

的规律时，将欧姆表两表笔分别接到热敏电阻a、b两端测量其阻值，这时开关S应________（填“断开”

或“闭合”）。

、

②按照正确方法测出不同温度下热敏电阻的阻值。电阻R1R2与温度t的关系分别对应图2中曲线

I、Ⅱ。设计电路时，为防止用电器发生故障引起电流异常增大，导致个别电子元件温度过高而损坏，

可串联一个热敏电阻抑制电流异常增大，起到过热保护作用。这种热敏电阻与电阻________（填“R1”

或“R2”）具有相同温度特性。

(2)某学习小组在倾斜的气垫导轨上验证机械能守恒定律，实验装置如图3所示，当地重力