《2026年优选课堂必刷题高一物理全一册人教版》

1. 如下图为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为 $ m $，小车和砝码的总质量为 $ M $，实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

(1) 实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是（ ）
A. 将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节 $ m $ 的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B. 将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C. 将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动
(2) 实验中要进行质量 $ m $ 和 $ M $ 的选取，以下最合理的一组是（ ）
A. $ M = 200 \, g $，$ m = 10 \, g $、$ 15 \, g $、$ 20 \, g $、$ 25 \, g $、$ 30 \, g $、$ 40 \, g $
B. $ M = 200 \, g $，$ m = 20 \, g $、$ 40 \, g $、$ 60 \, g $、$ 80 \, g $、$ 100 \, g $、$ 120 \, g $
C. $ M = 400 \, g $，$ m = 10 \, g $、$ 15 \, g $、$ 20 \, g $、$ 25 \, g $、$ 30 \, g $、$ 40 \, g $
D. $ M = 400 \, g $，$ m = 20 \, g $、$ 40 \, g $、$ 60 \, g $、$ 80 \, g $、$ 100 \, g $、$ 120 \, g $
(3) 如下图是实验中得到的一条纸带，$ A $、$ B $、$ C $、$ D $、$ E $、$ F $、$ G $ 为 $ 7 $ 个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为：$ s_{AB} = 4.22 \, cm $、$ s_{BC} = 4.65 \, cm $、$ s_{CD} = 5.08 \, cm $、$ s_{DE} = 5.49 \, cm $、$ s_{EF} = 5.91 \, cm $、$ s_{FG} = 6.34 \, cm $。已知打点计时器的工作频率为 $ 50 \, Hz $，则小车的加速度 $ a = $______ $ m/s^2 $。（结果保留两位有效数字）

答案： 1.解析:
(1)实验时必须先平衡摩擦力。因为纸带与打点计时器之间以及小车与木板之间的摩擦力，必须由小车的重力沿斜面方向的分力平衡，所以B 正确。
(2)为了让砂和砂桶的重力近似等于细线对小车拉力的大小，必须满足$m ＜ M$，C正确。
(3)依据逐差法，小车的加速度
$a=\frac{s_{DE}+s_{EF}+s_{FG}-s_{AB}-s_{BC}-s_{CD}}{9T^2}=$
$\frac{(5.49 + 5.91 + 6.34 - 4.22 - 4.65 - 5.08)×10^{-2}}{9×0.1^2}$
$\mathrm{m/s^2}=0.42\mathrm{m/s^2}$。
答案:
(1)B　
(2)C　
(3)0.42

2. (2025·山东省实验中学模拟) 物理实验小组用如图(a)所示的装置，探究加速度与力、质量的关系。现研究质量不变的情况下，加速度与力的关系。

(1) 关于本实验，下列说法正确的是______。
A. 必须平衡摩擦力
B. 必须控制槽码质量不变
C. 必须控制小车质量不变

D. 必须保证槽码的质量远小于小车的质量
(2) 某同学在实验中得到如图(b)所示的一条纸带（两计数点间还有四个计时点没有画出），已知打点频率为 $ 50 \, Hz $，根据纸带可求出小车的加速度大小为______ $ m/s^2 $（结果保留三位有效数字）。

(3) 按正确操作完成实验，以弹簧测力计的示数 $ F $ 为横坐标，加速度 $ a $ 为纵坐标，画出的 $ a - F $ 图像是一条过原点的直线，如图(c)所示，若直线斜率为 $ k $，则小车（包含定滑轮）的质量为______（用 $ k $ 表示）。

答案：
2.解析:
(1)为使小车的合力等于小车受到的拉力，实验中必须平衡摩擦力，故A正确;研究质量不变的情况下，加速度与力的关系时，必须控制小车质量不变，故B错误，C正确;因为有弹簧测力计测量小车受到的拉力，而不是用槽码的重力来代替小车受到的拉力，所以不需要保证槽码的质量远小于小车的质量，故D错误;
(2)在图(b)纸带上标上计数点，如下图所示，

根据匀变速直线运动的推论$\Delta x = aT^2$得$x_{36}-x_{03}=a(3T)^2$。则小车的加速度大小为$a=\frac{x_{36}-x_{03}}{9T^2}=$
$\frac{11.99 + 10.01 + 7.98 - 6.02 - 3.96 - 2.00}{9×0.1^2}×10^{-2}$
$\mathrm{m/s^2}=2.00\mathrm{m/s^2}$。
(3)由牛顿第二定律有$2F = Ma$即$a=\frac{2}{M}· F$，由图像可知:$k=\frac{2}{M}$，解得:$M=\frac{2}{k}$。
答案:
(1)AC　
(2)2.00　
(3)$\frac{2}{k}$