专题19力学实验学易金卷：三年（2021-2023）高考物理真题分项汇编（全国通用）含答案.pdf

专题19 力学实验目录2023 年力学实验高考真题.12022 年力学实验高考真题.72021 年力学实验高考真题.182023 年力学实验高考真题年力学实验高考真题1（2023全国统考高考真题）某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。（1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为 0.1s以打出 A 点时小车位置为初始位置，将打出 B、C、D、E、F 各点时小车的位移x填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为x和v，表中ADx cm，ADv cm/s。位移区间ABACADAEAFcmx6.6014.60ADx34.9047.30cm/sv66.073.0ADv87.394.6（2）根据表中数据得到小车平均速度v随时间t的变化关系，如图（c）所示。在答题卡上的图中补全实验点。专题19 力学实验 学易金卷：三年（2021-2023）高考物理真题分项汇编（全国通用）（3）从实验结果可知，小车运动的vt图线可视为一条直线，此直线用方程vk tb 表示，其中k 2cm/s，b cm/s。（结果均保留 3 位有效数字）（4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出 A 点时小车速度大小Av，小车的加速度大小a。（结果用字母 k、b 表示）2（2023浙江高考真题）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图 1 所示。需要的实验操作有（多选）；A调节滑轮使细线与轨道平行B倾斜轨道以补偿阻力C小车靠近打点计时器静止释放D先接通电源再释放小车经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图 2 所示。选取连续打出的点 0、1、2、3、4 为计数点，则计数点 1 的读数为 cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打计数点 2 时小车的速度大小为：m/s（结果保留 3 位有效数字）。3（2023湖北统考高考真题）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数的实验。如图（a）所示，木板和木块 A 放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块 A 和放在电子秤上的重物 B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块 A 间的轻绳水平，与重物 B 间的轻绳竖直。在木块 A上放置 n（012 3 4 5n ，）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量0m为20.0g），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数 m。（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持匀速。（2）用Am和Bm分别表示木块A和重物B的质量，则m和AB0mmmn、所满足的关系式为m 。（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出mn图像，如图（b）所示，可得木块 A 和木板间的动摩擦因数 （保留 2 位有效数字）。4（2023全国统考高考真题）在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：用图钉将白纸固定在水平木板上。将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力1F和2F的大小，并 。（多选，填正确答案标号）A用刻度尺量出橡皮条的长度B用刻度尺量出两细线的长度C用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置D用铅笔在白纸上标记出两细线的方向撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到 ，由测力计的示数得到拉力F的大小，沿细线标记此时F的方向。选择合适标度，由步骤的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作1F和2F的合成图，得出合力F的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F的图示。比较F和F的 ，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。5（2023北京统考高考真题）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。（1）关于实验，下列做法正确的是 （填选项前的字母）。A选择体积小、质量大的小球 B借助重垂线确定竖直方向C先抛出小球，再打开频闪仪 D水平抛出小球（2）图 1 所示的实验中，A 球沿水平方向抛出，同时 B 球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图 2为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻 A、B 两球的竖直高度相同，可判断 A 球竖直方向做 运动；根据 ，可判断 A 球水平方向做匀速直线运动。（3）某同学使小球从高度为0.8m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动（每秒频闪 25 次），最多可以得到小球在空中运动的 个位置。（4）某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为 x 轴和 y 轴正方向，建立直角坐标系xOy，并测量出另外两个位置的坐标值11,xy、22,xy，如图 3 所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与 y轴间夹角的正切值为 。6（2023浙江统考高考真题）在“探究平抛运动的特点”实验中（1）用图 1 装置进行探究，下列说法正确的是 。A只能探究平抛运动水平分运动的特点B需改变小锤击打的力度，多次重复实验C 能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点（2）用图 2 装置进行实验，下列说法正确的是 。A斜槽轨道 M 必须光滑且其末端水平B上下调节挡板 N 时必须每次等间距移动C 小钢球从斜槽 M 上同一位置静止滚下（3）用图 3 装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上 P 点静止滚下，撞击挡板留下点迹 0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹 1、2、3、4。以点迹 0 为坐标原点，竖直向下建立坐标轴 y，各点迹坐标值分别为 y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为 d，则钢球平抛初速度 v0为 。A1()22dgxy B21()2dgxyy C 4(3)22dgxy D4(4)22dgxy7（2023浙江高考真题）“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。采用的实验方法是 A控制变量法B等效法C模拟法在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的 之比（选填“线速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相间等分标记的比值 （选填“不变”、“变大”或“变小”）。8（2023天津统考高考真题）验证机械能守恒的实验如图放置实验器材，接通电源，释放托盘与砝码，并测得：作者的备注：此处绘图粗糙，连接遮光片小车与托盘砝码的绳子应与桌面平行；原卷中已说明，遮光片与小车位于气垫导轨上（视为无摩擦力），这里没有画出。a遮光片长度 db遮光片小车到光电门长度 lc遮光片小车通过光电门时间td托盘与砝码质量 m1，小车与遮光片质量 m2（1）小车通过光电门时的速度为 ；（2）从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为 ，动能增加量为 ；（3）改变 l，做多组实验，做出如图以 l 为横坐标。以2()dt为纵坐标的图像，若机械能守恒成立，则图像斜率为 。9（2023辽宁统考高考真题）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中 OA 为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为1m和2m(12mm)。将硬币甲放置在斜面一某一位置，标记此位置为 B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从 O 点到停止处的滑行距离 OP。将硬币乙放置在 O 处，左侧与 O 点重合，将甲放置于 B 点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从 O 点到停止处的滑行距离 OM 和 ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到 OP、OM、ON 的平均值分别为0s、1s、2s。（1）在本实验中，甲选用的是 （填“一元”或“一角”）硬币；（2）碰撞前，甲到 O 点时速度的大小可表示为 （设硬币与纸板间的动摩擦因数为，重力加速度为g）；（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则012sss （用1m和2m表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因 。10（2023山西统考高考真题）一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。（1）用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图（a）所示，该示数为 mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图（b）所示，该示数为 mm，则摆球的直径为 mm。（2）单摆实验的装置示意图如图（c）所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点 O 处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在 O 点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为 5时，实际摆角 5（填“大于”或“小于”）。（3）某次实验所用单摆的摆线长度为 81.50cm，则摆长为 cm。实验中观测到从摆球第 1 次经过最低点到第 61 次经过最低点的时间间隔为 54.60s，则此单摆周期为 s，该小组测得的重力加速度大小为 m/s2.（结果均保留 3 位有效数字，2取 9.870）2022 年力学实验高考真题年力学实验高考真题1（2022浙江统考高考真题）（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）。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，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 O 点。2（2022全国统考高考真题）用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（0t）开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1s测量一次其位置，坐标为 x，结果如下表所示：/st0123456/mx050710941759250533294233回答下列问题：（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507mx 时，该飞行器速度的大小v m/s；（3）这段时间内该飞行器加速度的大小a 2m/s（保留 2 位有效数字）。3（2022湖南统考高考真题）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：（1）查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05g；（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l，记录数据如下表：序号12345硬币数量n/枚510152025长度/cml10.5112.0213.5415.0516.56（3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；（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 cm；（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）。4（2022山东统考高考真题）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：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；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；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 aF 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 aF 图像，则待测物体的质量为 kg。5（2022福建高考真题）某实验小组利用图（a）所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点 O，建立xOy坐标系然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹上下调节挡板进行多次实验实验结束后，测量各印迹中心点1O、2O、3O 的坐标，并填入表格中，计算对应的2x值。1O2O3O4O5O6O/cmy2.956.529.2713.2016.6119.90/cmx5.958.8110.7412.4914.0515.2822/cmx35.477.6115.3156.0197.4233.5（1）根据上表数据，在图（b）给出的坐标纸上补上4O数据点，并绘制“2yx”图线 。（2）由2yx图线可知，小球下落的高度 y，与水平距离的平方2x成 （填“线性”或“非线性”）关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线。（3）由2yx图线求得斜率 k，小球平抛运动的初速度表达式为0v （用斜率 k 和重力加速度 g表示）。（4）该实验得到的2yx图线常不经过原点，可能的原因是 。6（2022海南高考真题）用如图所示的装置研究平抛物体的运动规律，击打弹片时，A 做平抛运动，B 做自由落体。经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是：。以 A 的抛出点做为坐标原点，建立直角坐标系，如图所示，设从OA，从AB，从BC的时间分别是OAt、ABt、BCt，则这三个时间是否相等 。（选填“相等”或“不相等”）物体平抛的初速度是多少 （用 x、h、g 表示）7（2022浙江统考高考真题）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 O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为 h 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 A，读取其坐标（x0，y0）。下列说法正确的是 。A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 v0=。A2ghB02gyC02gxhD002gxy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 。8（2022湖北统考高考真题）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maxT和最小值minT。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maxminTT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9（2022广东高考真题）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（a）所示的装置，实验过程如下：（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（b）所示，小球直径d mm。（3）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”，B 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的遮光时间1t和2t。（4）计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为 m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失E （用字母 m、d、1t和2t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。10（2022河北统考高考真题）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 L0，钩码的质量为 m。已知弹簧的弹性势能表达式为212Ekx，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。（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 T（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 。（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 h 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 。11（2022天津高考真题）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放 B，让 A 从固定的斜槽上 E 点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将 B 放置在斜槽末端，让 A 再次从斜槽上 E 点自由滚下，与 B 发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为 M、N、P。（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用 10 分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如下图所示，其读数为 mm。（2）下列关于实验的要求哪个是正确的 。A斜槽的末端必须是水平的 B斜槽的轨道必须是光滑的C必须测出斜槽末端的高度 DA、B 的质量必须相同（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B 碰后在水平面上的落点位置分别为 、。（填落点位置的标记字母）12（2022浙江统考高考真题）“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。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/kgB 的质量/kg碰撞前 A 的速度大小/（1m s）碰撞后 A 的速度大小/（1m s）碰撞后 B 的速度大小/（1m s）0.2000.3001.0100.2000.800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 kgm/s。（结果保留 3 位有效数字）13（2022重庆高考真题）如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。（1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是 。（2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做 运动。（3）测得滑块 B 的质量为197.8g，两滑块碰撞前后位置 x 随时间 t 的变化图像如图所示，其中为滑块 B碰前的图线。取滑块 A 碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块 B 碰前的动量为 1kg m s（保留 2 位有效数字），滑块 A 碰后的图线为 （选填“”“”“”）。14（2022全国统考高考真题）利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为1m的滑块A与质量为2m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1v和2v，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：（1）调节导轨水平；（2）测得两滑块的质量分别为0.510kg和0.304kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为 kg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1s与 B 的右端到右边挡板的距离2s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1t和2t；（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；123451/st0.490.671.011.221.392/st0.150.210.330.400.4612vkv0.312k0.330.330.33（6）表中的2k （保留 2 位有效数字）；（7）12vv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12vv判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则12vv的理论表达式为 （用1m和2m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。2021 年力学实验高考真题年力学实验高考真题1（2021天津高考真题）某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为 T 的连续 7 幅画面合成到同一张图中，示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为1x、2x、3x、4x、5x、6x。写出小球在位置 1 的速度表达式 。要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式 。在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是 误差。（填“偶然”或“系统”）2（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。()3（2021全国高考真题）为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为的斜面（已知 sin=0.34，cos=0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得 5 个连续相等时间间隔（每个时间间隔T=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离 si（i=1，2，3，4，5），如下表所示。s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为 m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为 。（结果均保留 2 位有效数字，重力加速度大小取 9.80m/s2）4（2021广东高考真题）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为 30，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为 200g 的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数 n 和弹簧上端对应的刻度尺示数0L，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。n123456/cmnL8.0410.0312.0514.0716.1118.09（1）利用ii 3ii1,2,3LLL计算弹簧的压缩量：16.03cmL，26.08cmL，3L cm，压缩量的平均值1233LLLL cm；（2）上述L是管中增加 个钢球时产生的弹簧平均压缩量；（3）忽略摩擦，重力加速度 g 取29.80m/s，该弹簧的劲度系数为 N/m。（结果保留 3 位有效数字）5（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：n1234562/m sa0.0870.1800.2600.4250.519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 2m/s（保留三位有效数字）。6（2021全国高考真题）某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。完成下列填空：（结果均保留 2 位有效数字）（1）小球运动到图（b）中位置 A 时，其速度的水平分量大小为 m/s，竖直分量大小为 m/s；（2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为 2m/s。7（2021浙江统考高考真题）用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。关于这个实验，下列说法正确的是 ；A需要补偿小车受到阻力的影响B该实验装置可以“验证机械能守恒定律”C需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行D需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量如图 2 所示是两条纸带，实验时打出的应是第 条（填写“I”或“II”）纸带；根据实验数据，在坐标纸上画出的 W-v2图象是一条过原点的直线，据此图象 （填“能”或“不能”）求出小车的质量。8（2021河北高考真题）某同学利用图 1 中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门 2 个、数字计时器、带遮光条的滑块（质量为200g，其上可放钩码）、刻度尺，当地重力加速度为29.80m/s，实验操作步骤如下：安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂 4 个钩码，如图 1 所示；接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光电门的速度；保持最下端悬挂 4 个钩码不变，在滑块上依次增加一个钩码，记录滑块上所载钩码的质量，重复上述步骤；完成 5 次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量 M、系统（包含滑块、滑块所载钩码和轻细绳悬挂钩码）总动能的增加量kE及系统总机械能的减少量E，结果如下表所示：/kgM0.2000.2500.3000.3500.400k/JE0.5820.4900.3920.2940.195/JE0.3930.4900.6860.785回答下列问题：（1）实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为 J（保留三位有效数字）；（2）步骤中的数据所缺数据为 ；（3）若 M 为横轴，E为纵轴，选择合适的标度，在图 2 中绘出EM图像 ；若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为 （保留两位有效数字）9（2021海南高考真题）为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验。此外可使用的实验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。（1）某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是 ；在导轨上选择两个适当的位置 A、B 安装光电门、，并连接数字毫秒计；用天平测量滑块和遮光条的总质量 m；用游标卡尺测量遮光条的宽度 d；通过导轨上的标尺测出 A、B 之间的距离 l；调整好气垫导轨的倾斜状态；将滑块从光电门左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门、的时间1t、2t；用刻度尺分别测量 A、B 点到水平桌面的高度1h、2h；改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤，完成多次测量。（2）用游标卡尺测量遮光条的宽度 d 时，游标卡尺的示数如图所示，则d mm；某次实验中，测得111.60mst，则滑块通过光电门的瞬时速度1v m/s（保留 3 位有效数字）；（3）在误差允许范围内，若12hh （用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为 g），则认为滑块下滑过程中机械能守恒；（4）写出两点产生误差的主要原因：。10（2021浙江高考真题）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图 1 所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图 2 所示。O 点是打下的第一个点，A、B、C 和 D 为另外 4个连续打下的点。为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是 。已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度29.80m/sg，则从 O 点到 C 点，重物的重力势能变化量的绝对值pE J、C 点的动能kCE J（计算结果均保留 3 位有效数字）。比较kCE与pE的大小，出现这一结果的原因可能是 。A工作电压偏高 B存在空气阻力和摩擦力 C接通电源前释放了纸带专题19 力学实验目录2023 年力学实验高考真题.12022 年力学实验高考真题.142021 年力学实验高考真题.322023 年力学实验高考真题年力学实验高考真题1（2023全国统考高考真题）某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。（1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为 0.1s以打出 A 点时小车位置为初始位置，将打出 B、C、D、E、F 各点时小车的位移x填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为x和v，表中ADx cm，ADv cm/s。位移区间ABACADAEAFcmx6.6014.60ADx34.9047.30cm/sv66.073.0ADv87.394.6（2）根据表中数据得到小车平均速度v随时间t的变化关系，如图（c）所示。在答题卡上的图中补全实验点 。（3）从实验结果可知，小车运动的vt图线可视为一条直线，此直线用方程vk tb 表示，其中k 2cm/s，b cm/s。（结果均保留 3 位有效数字）（4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出 A 点时小车速度大小Av ，小车的加速度大小a 。（结果用字母 k、b 表示）【答案】24.00 80.0 70.0 59.0 b 2k【详解】（1）1根据纸带的数据可得6.60cm8.00cm9.40cm24.00cmADABBCCDxxxx2平均速度为80.0cm/s3ADADxvT（2）3根据第（1）小题结果补充表格和补全实验点图像得 （3）45从实验结果可知，小车运动的vt图线可视为一条直线，图像为 此直线用方程vk tb 表示，由图像可知其中22101.059.0cm/s70.0cm/s0.6k，59.0cm/sb（4）67小球做匀变速直线运动，由位移公式2012xv tat，整理得012xvatt即12Avvat故根据图像斜率和截距可得Avb，2ak2（2023浙江高考真题）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图 1 所示。需要的实验操作有 （多选）；A调节滑轮使细线与轨道平行B倾斜轨道以补偿阻力C小车靠近打点计时器静止释放D先接通电源再释放小车经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图 2 所示。选取连续打出的点 0、1、2、3、4 为计数点，则计数点 1 的读数为 cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打计数点 2 时小车的速度大小为：m/s（结果保留 3 位有效数字）。【答案】ACD 2.75 1.48【详解】1A实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项 A 正确；B该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项 B 错误；C为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项 C 正确；D先接通电源再释放小车，选项 D 正确。故选 ACD。23计数点 1 的读数为 2.75cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打点周期 T=0.02s，则打计数点 2 时小车的速度大小为2132(8.652.75)10=m/s=1.48m/s20.04xvT3（2023湖北统考高考真题）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数的实验。如图（a）所示，木板和木块 A 放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块 A 和放在电子秤上的重物 B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块 A 间的轻绳水平，与重物 B 间的轻绳竖直。在木块 A上放置 n（012 3 4 5n ，）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量0m为20.0g），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数 m。（1）实验中，拉动木板时 （填“必须”或“不必”）保持匀速。（2）用Am和Bm分别表示木块A和重物B的质量，则m和AB0mmmn、所满足的关系式为m 。（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出mn图像，如图（b）所示，可得木块 A 和木板间的动摩擦因数 （保留 2 位有效数字）。【答案】不必 BA0()mmmnm 0.40【详解】（1）1木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀速；（2）2对木块、砝码以及重物 B 分析可知A0B()mnm gmgm g解得BA0()mmmnm（3）3根据BA0mmmmn结合图像可知059 1985m则=0.404（2023全国统考高考真题）在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：用图钉将白纸固定在水平木板上。将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大