2023年高考物理真题16力学实验.docx

专题 16 力学试验1.2023 全国卷某探究小组为了争论小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器” 计量时间.试验前，将该计时器固定在小车旁，如图a所示.试验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车.在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图b记录了桌面上连续的 6 个水滴的位置.滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴（1） 由图b可知，小车在桌面上是填“从右向左”或“从左向右”运动的.（2） 该小组同学依据图b的数据推断出小车做匀变速运动.小车运动到图b中A 点位置时的速度大小为m/s，加速度大小为m/s2.结果均保存 2 位有效数字答案：1从右向左 20.190.037解析：(1)由于小车在水平桌面上运动时必定受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔一样)的位置间的距离渐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的.(2)滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴，其滴水的时间间隔为T =30s = 2 s .46-1 3.由x=aT2 和逐差法可得，小车运动的加速度大依据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b) 中 A 点位置时的速度大小为v = 0.117+0.133A2T(m/s) » 0.19 m/s(0.150 - 0.117) + (0.133 - 0.100)小为a =4T 2(m/s2 ) » 0.037 m/s2 .2.2023 全国卷某同学争论在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系.使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器.试验步骤如下：如图a，将光电门固定在斜面下端四周；将一挡光片安装在滑块上，登记挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开头下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用s 表示挡光片沿运动方向的长度，如图b所示，v 表示滑块在挡光片遮住光线的t 时间内的平均速度大小，求出v ；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置一样，令滑块由静止开头下滑，重复步骤、；屡次重复步骤；利用试验中得到的数据作出v t 图，如图c所示.完成以下填空：1用a 表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v 与 v 、a 和 t 的关系式为v =.A2由图c可求得，v =cm/s，a=cm/s2.结果保存 3 位有效数字2A答案：1 v = vA+ 1 aDt252.1 16.3(15.816.8)解析： (1) 由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式结合题t.(2)由v111得:vDt = vDt +Aa(Dt)2 ，则v = v2A+ aDt2= v +aDtA2图(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为v ，将图线延长与纵轴相交，得v =52.1 cm/s，AA，求得a=16.3 cm/s2.1图线的斜率等于21，即253.60-52.13aa =cm/s2 0.183.2023 全国卷某探究小组做“验证力的平行四边形定则”试验，将画有坐标轴横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻度表示 1 mm的纸贴在水平桌面上，如图a所示.将橡皮筋的一端Q 固定在y 轴上的B 点位于图示局部之外，另一端P 位于y 轴上的A 点时， 橡皮筋处于原长.（1） 用一只测力计将橡皮筋的P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点O，此时拉力F 的大小可由测力计读出.测力计的示数如图b所示，F 的大小为N.（2） 撤去1中的拉力，橡皮筋P 端回到A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P 端拉至O 点.此时观看到两个拉力分别沿图a中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F =4.2 N 和 F =5.6 N.12i用 5 mm 长度的线段表示 1 N 的力，以O 为作用点，在图a中画出力F 、F 的图示，12然后按平形四边形定则画出它们的合力F ；合iiF的大小为N，F合与拉力F 的夹角的正切值为.合假设 F 与拉力F 的大小及方向的偏差均在试验所允许的误差范围之内，则该试验验证了力的合平行四边形定则.答案：14.0 2i如图 ii4.0 0.05解析：1由图可知，F 的大小为 4.0 N.2作力F 、F 的图示，作出合力F ，F 长为 20 mm，所以F 大小为 4.0 N，F 与拉力12合合合合F 的夹角的正切值为 0.05.4.2023 江苏卷利用如题101 图所示的试验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系小车的质量为M=200.0 g，钩码的质量为m=10.0 g，打点计时器的电源为 50 Hz 的沟通电（1） 挂钩码前，为了消退摩擦力的影响，应调整木板右侧的高度，直至向左轻推小车观看到（2） 挂上钩码，按试验要求打出的一条纸带如题 102 图所示选择某一点为 O，依次每 隔 4 个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离Dx ，记录在纸带上计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v =m/s1（3） 将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用 W=mgDx 算出拉力对小车做1的功 W利用 E=k2 Mv2 算出小车动能，并求出动能的变化量DEk 计算结果见下表W / ´10-3 J2.452.923.353.814.26DE/ ´10-3 Jk2.312.733.123.614.00请依据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出DE - W 图象k（4） 试验结果说明， DE 总是略小于 W某同学猜测是由于小车所受拉力小于钩码重力造k成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F=N 答案：1小车做匀速运动 20.228340.093解析：此题考察探究恒力做功与物体动能变化关系的试验. (1)挂钩码前，调整木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观看到小车做匀速直线运动，说明此时已消退了摩擦力的影响.(2)打出计数点“1”时小车的速度 v1=2.06+2.50´ 1020.2m/s = 0.228 m/s.(3)依据k题 表 格 中 的 数 据 ， 描 点 作 图 .(4) 由 于 W=mg x ， E =F x ， 则 有Fk= DE mg = 4.24-2.00 ´ 0.01 ´ 9.8 N » 0.093 N .W4.50-2.145.2023 北京卷如图 1 所示，用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动状况.利用该装置可以完成“探究动能定理”的试验.（1） 打点计时器使用的电源是选填选项前的字母.A. 直流电源B沟通电源（2） 试验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是选填选项前的字母.A. 把长木板右端垫高B转变小车的质量在不挂重物且选填选项前的字母的状况下，轻推一下小车，假设小车拖着纸带做匀速运动，说明已经消退了摩擦力和其他阻力的影响.A计时器不打点B计时器打点（3） 接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C假设干个计数点，相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C各点到O 点的距离为x 、x 、x ，如图 2 所示.123试验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg.从打 O 点到打B 点的过程中，拉力对小车做的功W=，打B 点时小车的速度v=.（4） 以v2 为纵坐标，W 为横坐标，利用试验数据作出如图3 所示的v2W 图象.由此图象可得 v2 随 W 变化的表达式为 .依据功与能的关系，动能的表达式中可能包含 v2 这个因子；分析试验结果的单位关系，与图线斜率有关的物理量应是 .（5） 假设已经完全消退了摩擦力和其他阻力的影响，假设重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理论上分析，图 4 中正确反映v2W 关系的是 .答案：1B 2A B 3mgxx - x314v2=kW，k=(4.55.0) kg1质量 522TA解析：(1)打点计时器使用的电源是沟通电源,应选 B.(2)试验中,平衡摩擦力和其它阻力时,应先不挂重物,把长木板右端适当垫高,在小车后面挂上纸带,接通电源,在打点计时器打点的状况下,轻推一下小车,给小车一个初速度,假设小车拖着纸带做匀速运动,则说明已经消退了摩擦力和其它阻力的影响.（3） 小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此 W=mgx ；小车做匀变速直线运动，因此打 B 点时小车的速度为打 AC 段的平均速度，则2x - xv =31 .2T（4） 由图 3 可知，图线斜率k4.7 kg1，即v2=4.7 kg1·W；设小车质量为M，依据动能Mv222定理有W =，变形得v2 =×W ，即k=，因此与图线斜率有关的物理量为质量.2MMWv(M + m)v2（5） 假设 m 不满足远小于 M，则由动能定理有=- 0 ，可得 22v2 与 W 照旧成正比关系，选A.=2×W ，M + m6.2023 天津卷如以下图，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开头自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律.对于该试验，以下操作中对减小试验误差有利的是. A重物选用质量和密度较大的金属锤 B两限位孔在同一竖直面内上下对正C准确测量出重物的质量 D用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物某试验小组利用上述装置将打点计时器接到50 Hz 的沟通电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有局部未画出，如以下图.纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用以下测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有.AOA、AD 和 EG 的长度BOC、BC 和 CD 的长度CBD、CF 和 EG 的长度DAC、BD 和 EG 的长度答案：2AB BC解析：选用质量和密度较大的金属锤、限位孔对正都可以降低摩擦阻力对试验结果造成的误差，所以 A、B 正确；动能与重力势能表达式中都含有质量 m，可以约去，故不需要测量出质量m 的具体数值，C 错误；重锤下落之前应当用手拉住纸带上端而不是用手托住重锤，D 错误.测出BC 和CD 的长度就可以计算出打下C 点时的速度v ，再测出OC 的长度，就可C验证mghOC= 1 mv 2是否成立，所以B 正确；测出BD、EG 的长度可计算出打下C、F 两点是否成立，所以2C1时的速度v 和 v ，再测出CF 的长度，就可验证mgh= 1 mv 2 -mv 2CFC 正确.CF2F2C7.2023 海南卷某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图a和图b所示由图可读出，圆管内壁的直径为 cm，圆管外壁的直径为 cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积答案：2.23，2.99.解析：图 a 中游标卡尺的主尺读数为 22mm，游标尺上第 3 个刻度和主尺上某一刻度对齐， 所以游标读数为 3×0.1mm=0.3mm，所以最终读数为：22mm+0.3mm=22.3mm=2.23cm图 b 中游标卡尺的主尺读数为 29mm，游标尺上第 9 个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为 9×0.1mm=0.9mm，所以最终读数为：29mm+0.9mm=29.9mm=2.99cm8.2023 浙江卷在争论“平抛运动”试验中，(1)图 1 是横档条，卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的.A.球心 B.球的上端C.球的下端在此试验中，以下说法正确的选项是.多项选择A. 斜槽轨道必需光滑B.记录的点应适当多一些C.用光滑曲线把全部的点连接起来D.y 轴的方向依据重垂线确定（2） 图 2 是利用图 1 装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以推断试验操作错误的选项是.A.释放小球时初速度不为零B.释放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切线不水平（3） 图 3 是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的选项是.答案:1B BD 2C 3B解析:1题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点点.所以坐标原点也应选为球的上端.选 ； B;斜槽轨到不必光滑，A 错.记录的点i 适当多一点，以便更准确的描出平抛轨迹.；B 对.为比较准确地描出小球运动的轨迹.将这些点平滑连接起来，C 错，用中垂线确定Y 轴坐标，D 对.2由图可知，小球做斜抛运动.所以斜槽末端没有水平放置，选C.3A 没有水流出，c”随着液面降低，压力减小，水柱流速不断减小，C 错只有 B 瓶内能维持相对稳定的压强，水柱流速稳定，选择B.