专题17 力学实验-2022年高考真题和模拟题物理分项汇编.pdf

专题1 7力学实验【真题汇编】1、（2 0 2 2 湖南卷T 1 1）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：橡皮筋E支架刻度尺冰墩墩币KEe降（1）查找资料，得知每枚硬币的质量为6.0 5 g；（2）将硬币以5 枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度/,记录数据如下表:（3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；序号12345硬币数量/枚51 01 52 02 5长度/c m1 0.5 11 2.0 21 3.5 41 5.0 51 6.5 6（4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为一 c m .（5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为 g（计算结果保留3 位有效数字）。2、（2 0 2 2 广东卷-T 1 1）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失,设计了如图（。）所示的装置，实验过程如下：释放装置小球|数字计时器光电门固定的/橡胶材料（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（6）所示，小球直径”=mm。测 量 时，应_（选 填 A”或 B，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，1 3 为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门 遮光时间和今。（4）计算小球通过光电门的速度，己知小球的质量为机，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失A E =（用字母加、d、乙和与表示）。（5）若适当调高光电门的高度，将会（选 填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。3、（2 0 2 2 山 东 卷 T 1 3）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：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；接通气源。放上滑块。调平气垫导轨;传感器 加世器riooooooooooooyooooooj 滑块气垫导轨花 气 源图甲L 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。点。/点 到O点的距离为5.0 0 c m,拉动滑块使其左端处于/点，由静止释放并开始计时；口计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力尸、加速度。随时间，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 k g。（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 一尸图像1,则待测物体的质量为 k g o4、（2 0 2 2 全国甲卷T2 3）利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为犯的滑块A与质量为帆2的静止滑块B 在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和 B 的速度大小匕和打，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：挡板气垫导轨（1）调节导轨水平;（2）测得两滑块的质量分别为0.5 1 0 k g 和0.3 0 4 k g。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为k g 的滑块作为A；（3）调节B 的位置，使得A与 B 接触时，A的左端到左边挡板的距离 1 与 B 的右端到右边挡板的距离务相等；（4）使 A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B 碰撞，分别用传感器记录A和 B 从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间4和右；（5）将 B 放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤（4）。多次测量的结果如下表所示；12345Zj/s0.4 90.6 71.0 11.2 21.3 9f2/s0.1 50.2 10.3 30.4 00.4 6k=匕彩0.3 1k20.3 30.3 30.3 3（6）表中的质=（保留2 位有效数字）；V,（7）,的平均值为；（保留2 位有效数字）（8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由工判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞,V2v,则U 的 理 论 表 达 式 为 （用/和 加 2 表示），本 实 验 中 其 值 为 （保留2 位有效数字），若该值与（7）中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。5、（2 0 2 2 全国乙卷T 2 2）用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（Z =O）开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1 S 测量一次其位置，坐标为x,结果如下表所示：t/s0123456回答下列问题:x/m050710941759250533294233（1）根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：.（2）当x =5 0 7m时，该飞行器速度的大小丫 =m/s；（3）这段时间内该飞行器加速度的大小。=m/s2（保留2位有效数字）。6、（2 0 2 2 浙 江6月 卷 T 1 7）（1）“探究小车速度随时间变化的规律”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。为位移测量起点和计时起点，则打计数点8时小车位移大小为 c m。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为 m/s?（保留两位有效数字）。O A B1|他删利啊卿卿和啊0 1cm 2 3 4 5 6图2利用图1装 置“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是A.换成质量更小的车B.调整长木板的倾斜程度C.把钩码更换成祛码盘和祛码D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角1.501.500.900.600.30W(ms)0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60图3（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中,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7、（2022 浙 江 1 月 卷T 23）”探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车 A、B,给小车A 一定速度去碰撞静止的小车B,小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。B A 实 验 应 进 行 的 操 作 有。A.测量滑轨的长度B.测量小车的长度和高度C.碰撞前将滑轨调成水平下表是某次实验时测得的数据：A 的质量/k gB的质量/k g碰撞前A 的速度大小/（m-s-1）碰撞后A 的速度大小/（m-s-1）碰撞后B的速度大小/（m-s-1）0.2000.3 001.01 00.2000.8 00由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 k g m/S o （结果保留3 位有效数字）8、（2022 浙 江 1 月 卷 T 1 7）（1）在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点。，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点4读取其坐标（x o,次）。下列说法正确的是 oA.实验所用斜槽应尽量光滑B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小vo=在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是。9、（2022 河 北 T11）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1 所示。弹簧的劲度系数为k,原长为k,钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为E 丘2,其中k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。簧码弹钩（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2 所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为7（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A 点）。从打出A 点到打出F点时间内，弹 簧 的 弹 性 势 能 减 少 量 为，钩 码 的 动 能 增 加 量 为，钩 码 的 重 力 势 能 增 加 量 为。II,（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度力的关系，如图3 所示。由图3 可知，随着h 增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是10、（2022 湖 北 T12）某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值7mx和最小值Znm。改变小钢球的初始释放位置，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的7；稣-。汨图像是一条直线，如图乙所示。（1）若小钢球摆动过程中机械能守恒。则 图 乙 中 直 线 斜 率 的 理 论 值 为。（2）由 图 乙 得:直 线 的 斜 率 为，小 钢 球 的 重 力 为 N。（结果均保留2 位有效数字）（3）该 实 验 系 统 误 差 的 主 要 来 源 是 （单选，填正确答案标号）。A.小钢球摆动角度偏大B.小钢球初始释放位置不同C.小钢球摆动过程中有空气阻力图甲 图乙【突破练习】1.（2022 广东普通高中高三下学期一模）某兴趣小组用光电门、计时器和直尺测量当地的重力加速度。图（a）是其实验装置，其操作方法是：让直尺下端刚好处于光电门处并由静止释放，光电计时器记录直尺通过光电门的时间，直尺运动过程中尺身始终处于竖直方向，图（b）是量程分别为015.0cm的钢尺和。20.0cm的塑料尺。（1）为了较准确测出重力加速度，应选择（选填“钢尺”或 塑料尺”）完成该实验。（2）小组通过5次实验，测得直尺通过光电门的时间如下表。第4次实验操作可能存在的问题是：直尺下端 开 始 遮 光 时 具 有 （选填“加速度”“初速度”或“重力”）次数12345时间/S0.1 8 40.1 8 60.1 8 50.1 5 00.1 8 62L（3）剔除第4 组数据，从表格其他数据算出时间的平均值是0.1 8 5 s,并利用选定的直尺的量程/代入g =产得 g*8.7 7 m/s 2,结果与当地重力加速度差距较大，上 述 数 据 处 理 存 在 的 问 题 是。（4）根据实验数据，正确的计算结果应该是g=.一。（结果保留2 位小数）2.（2 0 2 2 北京市海淀区高三下学期一模）如 图 1 所示，用“碰撞实验器“可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系。图 1 中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使“球多次从斜轨上位置P静止释放，找到其平均落地点的位置从 然后，把半径相同的8球静置于水平轨道的末端，再将4球从斜轨上位置P静止释放，与 8球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述X球与8球相碰的过程，分别找到碰后/球和8球落点的平均位置。和 尸。用刻度尺测量出水平射程QD、O E、O F.测得 N球的质量为根A，8球的质量为，出。图 1（1）实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。实验必须满足的条件有A.两球的质量必须相等B.轨道末端必须水平C S球每次必须从轨道的同一位置由静止释放“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度 可行的依据是一A.运动过程中，小球的机械能保持不变B.平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比（2）当满足表达式 时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式 时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞。（用所测物理量表示）（3）某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为9 加 八、（相的 8 球。将/球三次从6 3 2斜轨上位置P 静止释放，分别与三个质量不同的B 球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O 点的距离Q D、O E、O F,记为X、将三组数据标在玉一玉图中。从理论上分析，图 2 中能反映两球相碰为弹性碰撞的是图23.（2022 山东潍坊市高三下学期一模）利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动.当一带有遮光片的滑块自斜面上端滑下时.，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x,记下相应的/值，所得数据如表中所示.x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950完成下列填空和作图:/(m s)2 9 2.93 7 1.54 52.3552.86 7 3.87 7 6.47 (m/s)1.7 11.6 21.551.4 51.3 41.2 2（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小“、滑块经过光电门乙时的瞬时速度w、测量值X 和 r 四个物理量之间所满足的关系式是；Y（2）根据表中给出的数据，在下图给出的坐标纸上画出一一Z图线；tY（3）由所画出的二一，图线，得出滑块加速度的大小为a=m/s 2（保留2 位有效数字）.t4.（2 0 2 2 山东济南市高三下学期一模）某研究性学习小组从北京冬奥会冰壶比赛项目中获得启发，利用冰壶碰撞来验证动量守恒定律。该小组在两个相同的奶粉罐中加水，放在户外结冰后制成两只质量不同的冰壶 A和 B,在户外一块平整的水平地面上泼水结冰形成冰面。小组成员用如图甲（俯视）所示的装置压缩弹簧后将冰壶弹出，此冰壶与另一只静止的冰壶发生碰撞。主要实验步骤如下：固定发射装置，将冰壶A压缩弹簧后释放；标记冰壶A停止时的位置，在冰壶运动路径上适当位置标记一定点O,测出冰壶A停止时右端到。点的距离，如图乙所示。重复多次，计算该距离的平均值记为演；将冰壶B静置于冰面，左端位于。点。重新弹射冰壶A,使两冰壶对心正碰，测出冰壶A停止时右端距。点的距离和冰壶B停止时左端距。点的距离。重复多次，分别计算距离的平均值记为和X 3,如图丙所示。_甲 乙 丙（1）实验中，应如何操作才能确保冰壶A每次到达。点时的速度均相同？（）（2）为完成实验，还需要测出,验证动量守恒定律的表达式为（用 为、W和测量物理量对应的字母表示）。5.（2 0 2 2 山东烟台市德州市高三下学期一模）某物理实验小组利用图甲所示装置“探究小车的加速度与受力的关系”。打 点 灯 时 器J、车 细 线 滑轮纸 带 一、S./-1重物长 木 板 实 验 台I I亡K甲（1）关于实验操作，下列说法正确 是_ _ _ _ _ _；A.实验时，先释放小车再接通打点计时器的电源B.调节滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行C.每次改变重物质量时，不需要重新调整长木板的倾斜度D.为尽可能减小实验误差，小车的质量应远大于重物的质量（2）一次实验中获得 纸带如图乙所示，已知所用电源的频率为5 0 H z,每5个点取一个计数点，/、B、C、。、E、F、G为所取计数点，由图中数据可求得加速度大小/_ _ _ _ _ _m/s2；（计算结果保留两位有效数字）2 4gq?g f q,?川1|14|川|川1|由中川|1川|川1|1川|川|川+111|1|川1|“11|川0 1 2345678 cm乙（3）实验小组先保持小车质量为用不变，改变小车所受的拉力F,得到。随F变化的规律如图丙中直线/所示，然后实验小组换用另一质量为，2的小车，重复上述操作，得到如图丙中所示的直线8,由图可知，如 mi（选 填“大于”或“小于”），直线8不过坐标原点的原因是一6.（2 0 2 2 湖南岳阳市高三下学期二模）某同学用如图所示的装置验证动能定理和测量滑块与长木板之间的动摩擦数。将木板固定在水平桌面上，木板左端固定一个挡板，挡板与滑块之间有一个轻质弹簧，轻质弹簧与挡板固定连接，滑块靠近弹簧。长木板上安装有两个光电门。固定挡 板 遮 光 片 光嫩科滑块电ni 光 上木板*12P Q（1）用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图所示，其读数为公 m m；（2）给滑块装上遮光片，向左推动滑块，压缩弹簧到适当位置，由静止松手，滑块离开弹簧后先后通过光电门1、2,与光电门相连的计时器记录下遮光片通过光电门1、2 的时间分别为乙和八与，用刻度尺测出P。间的距离为/,设滑块质量为加，滑块与长木板间的动摩擦因数为，重力加速度为g,则滑块从尸位置运动到。位 置 的 过 程 中 验 证 动 能 定 理 的 表 达 式 为 （用 第 1、2 小问中所给的字母表示）；（3）改变弹簧的压缩程度进行多次实验，并计算得出多组滑块通过尸点和。点的速度也和V 2,根据下表中的数据在坐标纸上描点连线，作出V；-V图象如图所示。V2（7W2-S1）1234562.8 03.6 14.414 8 06.457.5 80.6 01.412.253.6 54.235.40（4）若重力加速度g取 9.8 m/s 2,用刻度尺测出P。间的距离/=3 3.0 c m,由片-田图象可得，滑块与长木板间 的 动 摩 擦 因 数 为 （结果保留两位小数）。