2022高考专题33力学实验——历年高考物理真题之黄金30题（解析版）.pdf

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1、历年高考物理真题精选之黄金30题专 题33 力学实验一、实验题1.（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a的斜面（已知sin。=0.34,c o s=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A7M）.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离Si（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。S52$3$4555.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为 m/

2、s*2,小铜块与瓷6 x0.202对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有mg sin a-jumg cos a=ma代入数据解得2.（2021浙江 高考真题）在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如砖 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）【答案】0.43 0.32【解析】根据逐差法有($5+$4)-($2+心)(12.74+11.02)X10-2-(7.58+5.87)106 3m/s2 x 0.43m/s2i 0.32下

3、表弹力厂(N)0.501.001.502.002.503.003.50伸长量x(10m)0.741.802.803.724.6 05.586.42用作图法求得该弹簧的劲度系数%=N/m；(2)某次实验中，弹簧的指针位置如图所示，其读数为 N,同时利用(3)中结果获得弹簧上的弹力值为2.5 0 N,请在答题纸上画出这两个共点力的合力F合;(3)由图得到尸方_ _ _ _ _ _ _ _ _4.0-F-J!j+-3.0；-1-;-1-!-rZ 2.5 H!H_ _ _ _ 1 _ 1_ 2 _ _ _ _ _ 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _1_ _ _ _ 2-2 0-；-：-落.1-+.

4、1-i-1.5-：-：-!-1-4-.+-i-1.0-；-：-：-1-1-4-1-+-1-b0.5-j i；!；Ho.oi J1，0 1 2 3 4 5弹簧伸长量(io-2m)【答案】53；2,10：【解析】(1).图象如图所示：_ N.43.3图像的斜率表示弹簧的劲度系数，故根据图象得：jt=52N/mAx（2）.弹簧秤的示数：产=2+0.20N=2.20N.根据力的图示法，作出两个分力，2.20N和2.5 0 N,以这两个边为临边，作出平行四边形，对角线即可合力（3）.根据图象及比例尺得出合力的大小F=3.3N3.（2019全国高考真题）如 图（a）,某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数

5、的实验.所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频 率50Hz的交流电源，纸带等.回答下列问题：（1）铁块与木板间动摩擦因数=（用木板与水平面的夹角。、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）电磁打点计时器纸带，板(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角值30。.接通电源.开启打点计时器,释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下.多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示.图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出).重力加速度为9.8 m/s2.可 以 计 算 出 铁 块 与 木 板 间 的 动 摩 擦 因 数 为 (结果保留2位小数).)T5.00T?f ,111

6、1单位：cm1 21111i1.11.961 111111111；20：9011 1111 11 111!31.8311111 1144.701159.571-76.39-!gsin0-a【答案】geos。0.35【解析】gsn0-a(1)由 mgsin/阳gcos8=ma,解得：gcosO.S-Sj(2)由逐差法。=9-得：5U=(76.39-31.83)x l(y2m,T=0.10s,S|=(31.83-5.00)9.8x-1.97244.56 x10-2-26.83x10-2 89.8 x x l(y2m,故 9x10 m/s2=1.97 m/s2 代入式，得：产 2=0.354.(20

7、19 江苏 高考真题)某兴趣小组用如题1图所示的装置验证动能定理.(1)有两种工作频率均为50H z的打点计时器供实验选用：A.电磁打点计时器B.电火花打点计时器（2）保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔.实验中，为消除摩擦力的影响，在祛码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动.同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除.同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动.看法正确的同学是（选 填“甲”或 乙”）.（3）消除摩擦力的影响后，在祛码盘中加入祛码.接通打点计时器电源，松开小车，小车运动.纸带被打出一系列点，其中的一段如题2图所示.图中纸带按实际尺寸

8、画出，纸带上A点的速度卜=_ _ _ _ _ _m/s././2图（4）测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L小车动能的变化12量可用A Ek=5 算出.祛码盘中祛码的质量为?，重力加速度为g;实验中，小车的质量应_ _ _ _ _ _（选 填“远大于”“远小于”或“接近”）祛码、祛码盘和沙子的总质量，小 车 所 受 合 力 做 的 功 可 用 算 出.多 次 测 量，若卬与母均基本相等则验证了动能定理.【答案】B 乙 0.3 1 （0.3 0-0.3 3都算对）远大于【解析】（1）为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选电火花打点计时器即B；（2）当小车开始运动时有小车与木板间的摩

9、擦为最大静摩擦力，由于最大静摩擦力大于滑动摩擦力，所以甲同学的看法错误，乙同学的看法正确；（3）由图可知,相邻两点间的距离约为0.6 2 c m,打点时间间隔为0.0 2 s,所以速度为1=$人=。.310.02（4）对小车由牛顿第二定律有：7=胸，对祛码盘由牛顿第二定律有：相丁 _ Mmg _ mgm +M m联立解得:M ,当时有：丁,所以应满足：M m.5.（2020浙江高考真题）某同学用单摆测量重力加速度，为了减少测量误差，下 列 做 法 正 确 的 是（多选）；A.摆的振幅越大越好B.摆球质量大些、体积小些C.摆线尽量细些、长些、伸缩性小些D.计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处改

10、变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是 o0A.测周期时多数了一个周期B.测周期时少数了一个周期C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长【答案】BC C【解析】.A.单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不能超过5。，否则单摆将不做简谐振动，故 A 做法错误；B.实验尽量选择质量大的、体积小的小球，减小空气阻力，减小实验误差，故 B做法正确；C.为了减小实验误差，摆线应轻且不易伸长的细线，实验选择细一些的、长度适当、伸缩性小的绳子，故C做法正确

11、；D.物体再平衡位置（最低点）速度最大，计时更准确，故D做法错误。.单摆的周期即4/g4万2但是实验所得T2“没过原点，测得重力加速度与当地结果相符，则斜率仍为g;则r2=（/+/）g故实验可能是测量是直接将摆线的长度作为摆长了。6.（2020全国高考真题）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02 s,从 图（b）给出的数据中可以得到，打 出B点时小车的速度大小为=_ _ _ _ _m/s,打 出P点时小车的速度大小vp=_m/s（

12、结果均保留2位小数）。若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的 数 据 中 求 得 的 物 理 量 为。【答案】0.36 1.80 B、P 之间的距离【解析】由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度(4.00-2.56)xlO2.vH=-m/s=0.36 in/sR 0.04(57.86-50.6 6)xlO-2.八/%=-m/s=1.80m/s 0.04验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应的&P 之间的距离。7.(2021.浙江高考真题)用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有祛码的盘用绕过滑轮的细线

13、牵引小车，盘和祛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，改变祛码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。小车 打点计时器一|纸带|1m L盘和硅码关于这个实验，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.需要满足盘和祛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“n”)纸带；仲 而 唧 呵 盟 和 甲 啊 唧 则w H I唧 删M啊 炯 啊M甲 唧 啊 唧 加 皿 唧 岬1血 啊 甲 唧 删ip w0 1cm 2 3

14、4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24I1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15所 血 小 同 唧 山 胸 叩 服 加 他|血|他 啊 明 牺,他 唧 加 即 唧 啊 中 唧 唧 山 所 唧 小 所 唧 啊 啊 唧0 1cm 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24II根据实验数据，在 坐 标 纸 上 画 出 的 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。【答案】ACD I

15、I 能【解析】A.题中需要将盘和祛码的重力可当作牵引力，所以首先需要补偿小车受到阻力的影响，即抬高长木板右端，小车在不接盘和祛码的情况下，轻推小车，使小车做匀速直线运动，说明小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力等大反向，A 正确；D.然后挂上盘与硅码机，根据牛顿第二定律m g-T =ma对小车，根据牛顿第二定律T=Ma两式相比解得绳子拉力1 V 1 T HI +M当满足盘和祛码的总质量远小于小车的质量，即7=性，盘和祛码的重力可当作牵引力，D 正确；B.实验过程中摩擦阻力无法消除，本实验装置无法验证“机械能守恒定律”故 B错误。C.细线与长木板平行需要平行，保证绳子的拉力与小车运动方向一致，这样

16、盘和硅码的重力可完全当作牵引力，C 正确。故选ACDo小车做匀加速直线运动，位移逐渐增大，所以实验打出的纸带是第I I 条。I”,根据动能定理可知 2,图像的斜率为2,据卬一-能求出小车的质量。8.（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“J%、/、匕、飞、龙 6。0123写出小球在位置1的速度表达式 0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_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _O在测

17、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”）X1+X.（匕+.+.）-（占+七）答案方 彳 偶然【解析】匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所 以1位置的速度为2T题中要求充分利用数据，利用逐差法求解加速度，则x4-x1=3aT2x5-xi=342T2x（l-xi=3 a j2解得加速度为_ aA+%+/_（/+%+Z）-（退 +42+11）（1 3 一 9T5读数产生的误差是人为因素造成的，属于偶然误差。9.（2015山东 高考真题）某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向.如图甲所示

18、，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为01、0 2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O i、Ch间的距离（即橡皮筋的长度1）.每次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的1,部分数据如下表所示：F/N00.501.001.502.002.50找出中F=2.5 0 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为0、。，橡皮筋的拉力记为 Foo，.1/c ml o1 0.9 71 2.0 21 3.0 01 3.9 81 5.0 5在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使

19、秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.完成下列作图和填空：（1）利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-1图线._ _ _ _ _ _（3）根据给出的标度，作出FOA和 FOB的合力尸的图示.（4）通过比较F与 的大小和方向，即可得出实验结论.【解析】（1）根据表中数据利用描点法得出对应的数据，图象与横坐标的交点即为h（2）橡皮筋两端拉力相等，根据题意求得总长度即可求得皮筋上的拉力；（3）通过给出的标度确定力的长度，根据平行四边形得出图象如图所示；（4）根据实验原理可明确应比较实验得出的拉力与通过平行四边形定则得出的合力解：（1）根据

20、表格中数据利用描点法作出图象如图所示：由图可知，图象与横坐标的交点即为1,由图可知1 0=1 0.0 c m；（2）A B的总长度为6.0 0+7.60 c m=1 3.60 c m；由图可知，此时两端拉力F=1.80 N；（3）根据给出的标度，作出合力如图所示；（4）只要作出的合力与实验得出的合力F 大小和方向在误差允许的范围内相等,即可说明平行四边形定则成立：故答案为（1）如图所示；1 0.0；（2）1.80；（3）如图所示；（4）Fo o,1 0.（2 0 1 3 全国高考真题）测量小物块Q 与平板尸之间的动摩擦因数的实验装置如图所示.A 8 是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水

21、平固定放置的P板的上表面5c在 8 点相切，C点在水平地面的垂直投影为C.重力加速度为g.实验步骤如下：777777777777777777777777777777777T-C D用天平称出物块Q 的质量m-.测量出轨道A B的半径R、的长度工和CC的高度；将物块。在 A 点由静止释放，在物块。落地处标记其落地点。；C D=s.重复步骤，共 做 1 0 次；将 1 0 个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C的距离s.(1)用实验中的测量量表示：(i )物块。到达B点时的动能Ex;(i i )物块。到达C点时的动能EkC=；(适)在物块。从8 运动到C的过程中，物块。克 服 摩 擦 力

22、 做 的 功 场=；(i v)物块。与平板P之间的动摩擦因数=.(2)回答下列问题：(i )实 验 步 骤 的 目 的 是.(i i)己知实验测得的值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它 的 可 能 是(写 出 一 个 可 能 的 原 因 即 可)mgs2 nigs2 R s2【答案】mgR 4/7 mgR-4 h L 4 hL 减小实验结果的误差圆弧轨道存在摩擦【解析】(i )1 从 A 到 B,由动能定理得”?g/?=EkB-0则物块到达B时的动能Ew-mgR(i i )2 离开C后，物块做平抛运动，水平方向S=Vct竖直方向h=w gt2物块在C点的动能Ekc=2 mvc

23、2解得mgs2E kc=协(i i i)3 由B到 C过程中，由动能定理得-Wj 2 mvc2-2/JVB2克服摩擦力做的功mgs2Wf=mgR-4(i v)4 B到 C过程中，克服摩擦力做的功mgs2Wj=fimgL=mgR-4h则产L 4/辽(2)(i )5 实验步骤的目的，是通过多次实验减小实验结果的误差；(i i)6 实验测得的“值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其他的可能是圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等.1 1.(2 0 1 9 北京.高考真题)用如图1 所示装置研究平抛运动.将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上.钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从。点飞出，落在水平

24、挡板 上.由 于 挡 板 靠 近 硬 板 一 侧 较 低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点.移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点.（1）下 列 实 验 条 件 必 须 满 足 的 有.A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末段水平C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球（2）为定量研究，建立以水平方向为x 轴、竖直方向为y 轴的坐标系.a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q 点，钢球的（选填“最上端”、“最下端”或 者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y 轴时（选 填“需要”或 者“不需要”）y 轴与重锤线平行.b.若遗

25、漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2 所示，在轨迹上取A、B、C 三点，AB和B C的水平间距相等且均为X,测得AB和B C的竖直间A 1距分别是为和以，则以 3（选 填“大于”、“等于”或 者“小于”）.可求得 钢 球 平 抛 的 初 速 度 大 小 为（已知当地重力加速度为g,结果用上述字母表示）.X-X%C图2(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是A.从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔

26、尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹(4)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样.这实际上揭示了平抛物体A.在水平方向上做匀速直线运动B.在竖直方向上做自由落体运动C.在下落过程中机械能守恒(5)牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星.同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因.【答案】B D 球心 需要大于六 A B B利用平抛运动的

27、轨迹的抛物线和圆周运动知识证明即可【解析】根据平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动解答.(1)本实验中要保证小球飞出斜槽末端时的速度为水平，即小球做平抛运动，且每次飞出时的速度应相同，所以只要每次将小球从斜槽上同一位置由静止释放即可,故 BD正确;(2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于。点时，钢球的球心对应纸上的位置，由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定y 轴时需要y 轴与重锤线平行；b.由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为A11:3:5:7:.可知，由于A 点不是抛出点，所以必3；设A-间所用的时间为T,竖直方向有：-X=g

28、 广，水平方向有：x=%T,联立解得：必一必；(3)A 项：细管A 始终在水面之下，B 就会喷出稳定的细水柱，故可行.A 正确B 项：用频闪照相在同一底片上记录小球不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点，平滑连接在一起即为平抛运动轨迹，所以此方案可行；C 项：将铅笔垂直于竖直的白板放轩，以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸间有摩擦阻力的作用，所以铅笔作的不是平抛运动，故此方案不可行；h=-g t2，=庐(4)由平抛运动竖直方向运动可知，2,时间 Vs,所以只要高度相同，时间相同，故 B 正确；(5)由平抛运动可知，竖直方向：，水平方向：=卬，联立解得：2vo,即抛出物体的轨迹为抛物线，当抛出的速度越

29、大，在抛物线上某点的速度足以提供该点做圆周运动的向心力时，物体的轨迹从抛物线变为圆.12.(2019 海南高考真题)某同学利用图(a)的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中，光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂硅码(实验中，每个祛码的质量均为“=50.0g),弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出，实验步骤如下：nn在绳下端挂上一个硅码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触；系统静止后，记录祛码的个数及指针的位置；逐次增加祛码个数，并重复步骤（保持弹簧在弹性限度内）；用表示祛码的个数，1表示相应

30、的指针位置，将获得的数据记录在表格内。回答下列问题：（1）根据下表的实验数据在图（b）中 补 齐 数 据 点 并 做 出 图 像；1123451/cm1 0.4 81 0.9 61 1.4 51 1.9 51 2.4 0（2）弹簧的劲度系数可用祛码质量加、重力加速度大小g及/-图线的斜率。表示，表 达 式 为 人;若g取8 8 0m/s 2,则 本 实 验 中 心 N/m （结果保留3位有效数字）。【答案】a1 09 N/m【解析】（1）做 出 图像如图;1 2.7-1 0.06=0.450.05x9.800.45x10-2k4解得。；由图形可知，解得N/m109N/m1 3.（2 01 7全

31、国高考真题）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如 图（a）所示。实验时，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 记 录 了 桌 面 上 连 续 的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每3 0 s内共滴下9 1个小水滴）左 k 8 3一 十1。+由A1 3 3L 2图（b）（1）由 图（匕）可知，小车 在 桌 面 上 是（填“从右向左”或“从左向右”）运动的;（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图中A点位置时的速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2

32、,（结果均保留2位有效数字）【答案】从右向左 0.3 8 m/s 0.1 5 m/s2【解析】（1）由于用手轻推一下小车,则小车做减速运动，根据桌面上连续6个水滴的位置,可知，小车从右向左做减速运动。（2）已知滴水计时器每3 0s内共滴下9 1个小水滴，那么各点时间间隔为T3 0 1T=s =-s9 0 3根据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，有vA=+1 0-31 n zs =0.3 8 m/s2 x 3根据匀变速直线运动的推论公式A x =aT2可以求出加速度，得1 00+1 1 7-1 3 3-1 5 0 s-3 ,2/2a=-r-x l O m/s2=-0.1 5

33、m/s 咽那么加速度的大小为0.1 5 m/s21 4.（2 01 0.海南.高考真题）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如图1所示：o i 2 cmIl I II II II ill I I I I I I I .ill I 1.1 I I I 1 1|iiilH1 1 U1 1 111 1 1 110 图 2 10 2 0(1)实验步骤：将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m,将导轨调至水平.用游标卡尺测量挡光条的宽度/，结果如图2所示，由此读为仁 m m.由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离$=cm.将滑块移至光电门1左侧某处，待祛码静止不动时，释放滑块，要求祛码落地前

34、挡光条已通过光电门2.从数字计数器(图1中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间鹏和M.用天平称出滑块和挡光条的总质量再称出托盘和祛码的总质量m.(2)有表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为环=_ _ _ _和也=_ _ _ _ _ _.当滑块通过光电门I和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和祛码)的总动能分别为EKI=_ _ _ _ _ _ _ _ 和&2=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _.在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系 统 势 能 的 减 少 (重力加速度为g).(3)如果,则可认为验证了机械能

35、守恒定律.-(M+/M)()2【答 案】9.3 0 6 0.0 0 (5 9.9 6 -6 0.0 4)%岫 2 M2 的 mgs Ek2-Eki【解析】第 一 空.该 游 标 卡 尺 的 精 确 度 为0.0 5 m m,主 尺 读 数 为9 m m,副尺读数为0.05mmx6=0.30mm,故遮光条的宽度/=9mm+0.05mmx6=9.30mm.第二空.刻度尺的精确度为1 m m,估 读 到0.1 m m,则两光电门中心之间的距离5=80.00cm-20.00cm=6 0.00cm（59.96 6 0.04）.第三空.第四空.由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬I

36、I匕=v2=时速度.有：M,“2第五空.根据动能的定义式得：通过光电门1,系 统（包括滑块、挡光条、托盘和祛机）（J-）2码）的总动能为 2 M.第六空.通过光电门2,系 统（包括滑块、挡光条、托盘和祛码）的总动能为E*,=g（M2 码第七空.系统势能的减少 Ep-mgh-mgs第八空.如果 E p=4 E k=E k 2-E k i即重力势能的减小量等于动能的增加量，则可认为验证了机械能守恒定律.15.（2016江苏高考真题）某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律.一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方.在钢球底部竖直地粘住一片宽带为 的遮光条.将钢球拉至

37、不同位置由静止释放，遮光dV 条经过光电门的挡光时间r可由计时器测出，取 作为钢球经过A点时的速度.记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小弓与动能变化大小耳，就能验证机械能是否守恒.（1）用”计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度力应测量释放时的钢球球心到 之间的竖直距离.A.钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C.钢球在A点时的底端A E,=mv2（2）用 2 计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为_ _ c m.某次测量中，计时器的示数为0.0 10 0 S,则钢球的速度为v=m/s.（3）下表为该同

38、学的实验结果：AAp(xlO-2 J)4.892 9.78614.6 9 19.59 29.38(x lO-2 J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的与之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点？请说明理由.（4）请 你 提 出 一 条 减 小 上 述 差 异 的 改 进 建 议.【答案】B 1.5 0 1.5 0 不同意，空气的阻力造成的，则要小于约，所以误差不是空气的阻力造成的 分别是小球的球心到悬点的距离和光电门到悬.IV=V点的距离/和L,在计算小球的动能时，使用的速度为：入【解析】（1）小球下落的高度为初末位置球心间的距离，所以选B；（2）由题图知

39、读数为1.5 0 c m,小球的速度为：dV=t代入数据解得v=1.5 0 m/s；（3）若是空气阻力造成的，则&小 于 根 据 表 格 数 据 知 大 于 故 不 是空气阻力造成的；（4）由图可知，在该实验中所求的速度是遮光片的速度，而不是小球的速度，二者之间的速度略有差别。由于小球与遮光片都做圆周运动，它们具有相等的角速度”,根据角速度与线速度之间的关系：丫 =5 可知，小球的速度与遮光片的速度之间的关系为:v L解得小球的速度为：，IV =VL16.（2020 天津高考真题）某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面

40、的底边M与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。调“螺旋图I为了正确完成实验，以下做法必要的是 OA.实验时应保持桌面水平B.每次应使钢球从静止开始释放C.使斜面的底边4。与桌边重合D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0-2 m,在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm,示意如图2。重力加速度g=1 0 m/s 钢球平抛的初速度为 m/So图2 图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是。【答案】AB 2 方便调整木板保持

41、在竖直平面上【解析】A.实验过程中要保证钢球水平抛出，所以要保持桌面水平，故A正确；B.为保证钢球抛出时速度相同，每次应使钢球从同一位置静止释放，故B正确；C D.实验只要每次钢球抛出时速度相同即可，斜面底边，山与桌面是否重合和钢球与斜面间的摩擦力大小对于每次抛出的速度无影响，故C错误，D错误。故选ABo每次将木板向远离桌子的方向移动0 2 m,则在白纸上记录钢球的相邻两个落点的时间间隔相等，刚球抛出后在竖直方向做自由落体运动，根据 可知相邻两点的时间间隔为1(25-15)?W2T=J-s=O.lsV io刚球在水平方向上做匀速直线运动，所以小球初速度为丫=土 =丝 m/s=2m/sT 0.1

42、悬挂铅垂线的目的是方便调整木板保持在竖直平面上。17.(2018全国高考真题)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置祛码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和祛码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中力的值从图(匕)中弹簧秤的示数读出。轮滑A三三三二Q-3木图（c）回答下列问题祛码的质量“kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力m2.152.362.55力2.93力=_N；（2）在图（c）的坐标纸上补

43、齐未画出的数据点并绘出A?图线；（3）/与m、木块质量M、木板和木块之间的滑动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式/=,/加图线（直线）的斜率的表达式左=；（4）取g=9.80m/s2,由绘出的/机图线求得=。（保留2位有效数字）【答案】2.75 见解析/（M+m）g g 0.40【解析】f=（祖+M）g=/Jing+从 Mg所以图像的斜率表示为 g。6.03+6.08+6.04A=J-=-cm=6.05cm3 3（2）因三个M是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量；（3）根据钢球的平衡条件有3mg sin0=k-AL解得k,=-3m=gsi-n0

44、=-3-x-0-.-2-x-9-.-8-x-s；-i-n-3-0-NX/Tm.48.6.N./mAL 6.05 x 10219.（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005s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。图(a)图（b）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）

45、中位置A时，其速度的水平分量大小为 Ms,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 m/s2o【答案】1.0 2.0 9.7【解析】（1）因小球水平方向做匀速直线运动，因此速度为x 0.05.%=-m/s t 0.05=1.0m/s竖直方向做自由落体运动，因此A点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度求得8x5x10-20.05x4m/s=2.0m/s（2）由竖直方向的自由落体运动可得J+WF*4T2代入数据可得g=9.7m/s22 0.（2 0 1 9 浙江高考真题）小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1 所示，悬挂在。点的单摆由长为/的细线和

46、直径为d的小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球8 发生对心碰撞，碰后小球A继续摆动，小球8 做平抛运动.(1)小明用游标卡尺测小球A直径如图2 所示，则仁_ _ _ _ _ _ _ mm.又测得了小球A质量g，细线长度/,碰撞前小球A拉起的角度a 和碰撞后小球B做平抛运动的水 平 位 移 X、竖 直 下 落 高 度h.为 完 成 实 验，还需要测量的物理量有:(2)若 A、8 两球碰后粘在一起形成新单摆，其周期(选填“小于”、“等于”或“大于”)粘合前单摆的周期(摆角小于5。).【答案】1 4.4 0；小球B质量m 2,碰后小球A摆动的最大 角 夕；大于；【解析】1(1)球的

47、直径为 d=1 4 m m+2 0 x 8m m=1 4.4 0 m m；切*/(1 -cos a)=w i v,2根据机械能守恒定律可得碰撞前瞬间球A的速度(2 *1 1),碰撞后仍可根据机械能守恒定律计算小球A的速度，所以需要小球A碰后摆动的最大角；小球B碰撞后做平抛运动，根据根据平抛运动规律可得小球B的速度，要求8 的动量所以需要测量小球B的质 量?：(2)黏在一起后，球的重心发生变化，如图所示，摆长发生变化，故根据单摆周期T=2年可得周期变大.21.（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

48、2所示。点是打下的第一个点，A、B、C和。为另外4个连续打下的点。./出.C,D)|叩|叫响妆|卜|,|141|?|v|?|?|1111|1川|代1 1 1 1 1 1比11|中iipiiy0 1cm 2 3 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34图2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5 0 H z,重物质量为2 0 g,当地重力加速度g=9.8 0 m/s则从。点到c点，重物的重力势能变化量的绝对值k 1卜 J、C点的动能线。=J（计算结果均保留3位有效数字）。比较石 与I闻的大小，出现这

49、一结果的原因可能是 oA.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-+*市【答案】阻力与重力之比更小（或其它合理解释）0.547 0.588 C【解析】在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小由图中可知O C之间的距离 为%c=27.90cm,因此机械能的减少量为M l =唉0 c=0.2x9.8x0.2790J=0.547J匀变速运动时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此x 0.330-0.233,C，“=j=-m/s=2.425m/s,2T 2x0.02因此动能的增加量为1 ,1EkC=-m v；=-x 0.2 x 2.425 x 2.4

50、25J=0.588J工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，卜.落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量。22.（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。在导轨上选择两个适当的位置A、B安装光电门I、II,并连接数字毫秒计；用天平测量滑块和遮光条的总质量机；用游标卡尺测量遮光条的宽度出通过导轨上的标尺测出A、B之间的距离