物理高考专题训练题及答案解析(珍藏版)：力学实验(练)

专题15 力学实验

1. （2019北京卷）用如图1所示装置研究平地运动。 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Q 点飞出，落在水平挡板

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 、

y 1

C 三点，AB 和BC 的水平间距相等且均为 x ,测得AB 和BC 的竖直间距分别是y 1和y 2,则丁

（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）。

MN 上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡

(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。

2. ( 2019浙江选考)(1)在探究求合力的方法”的实验中，下列操作正确的是

A .在使用弹簧秤时，使弹簧秤与木板平面平行

B. 每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可

C. 橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上

D. 描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些

(2)在探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前段各系一条细

绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如图1所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。

请指出图2中错误之处： ____________________________________

3. （ 2019浙江选考）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0点的单摆由长 为I 的细线和直径为 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 B 发生对心碰撞,

碰后小球A 继续摆动，小球 B 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d= _________ mm 。又测得了小球 A 质量m i ，细线长

度I ，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 、B 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°。 丄mgl 1 cos

— m 1v 12 m, T 2 匡

20

2

: g

4. （2018高考全国卷I, T22）如图⑻，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和 主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的 指针?现要测量图（a ）中弹簧的劲度系数?当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时 标尺读数为1.950 cm ;当托盘内放有质量为 0.100 kg 的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针， 标尺示数如图（b ）所示，其读数为 ______ cm.当地的重力加速度大小为 9.80 m/s 2，此弹簧的劲度系数为

_______ N/m （保留3位有效数字）.

调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是

X i 和X 2，则两车的加速度之比为

________________ 。 X i : X 2 x

-at 2^1

2 a 2

2x 1

2X 2

X i

X 2

am

0 10 20

(?} (h)

5. （2018高考全国卷n, T23）某同学用图⑻所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数?跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码?缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝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?4的值可从图（b）中弹簧秤的示数读出.

回答下列问题：

(1) f4= ________ N ；

(2) 在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出?-m图线；

(3) f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数卩及重力加速度大小g之间的关系式为f= _______ , f -m图线(直线)的斜率的表达式为k= ____________ ;

⑷取g = 9.80 m/s2，由绘出的f -m图线求得尸 ___________ .(保留2位有效数字)

1. ( 2020陕西省西安市高三质量检测)某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒。

(1)对于该实验，下列说法正确的是________

A .入射小球和被碰小球应该质量相同、半径相同

B. 要确保斜槽轨道光滑，其末端水平

C. 入射小球可以斜槽上不同位置释放，但必须由静止释放

D. 实验只需要直尺和天平两个测量工具即可

E. 在地面上要依次铺上复写纸、白纸，以确定小球的落点

F. 在调整斜槽末端水平时，将小球放在斜槽末端不同位置都能静止即可

G. 槽口必须悬挂一个重锤线，以便确定槽口在地面的投影位置 H. 实验必须测出离地面的高度，以便求出小球做平抛运动的时间

I ?实验需要用游标卡尺测出小球直径，以便准确求出小球做平抛运动的时间

J.图中标出小球落点 M 、N 、P 是小球多次实验落点中最清晰的点

（2）未放被碰小球和放上被碰小球时入射小球前后两次的落地位置分别为图中的

______

___________ 两点；若入射小球的质量为 m i ,被碰小球的质量为 m 2，则实验需要验证的表达式为

2. （2020广东省揭阳市高三模拟）某实验小组采用图甲所示的装置 探究动能定理”即探究小车所受合

外力做功与小车动能的变化之间的关系。该小组将细绳一端固定在小车上，另一端绕过定滑轮与力传感器、 重物相连。实验中，小车在细绳拉力的作用下从静止开始加速运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动 情况，力传感器记录细绳对小车的拉力大小。

（1）实验中为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力，要完成的一个重要步骤是

---------------------------------- ?

（2） 若实验中小车的质量没有远大于重物的质量，对本实验 _________ 影响（填 有”或 没有”; （3） 实验时，下列物理量中必须测量的是 _______ 。

A .长木板的长度L

B .重物的质量 m

C .小车的总质量 M

（4） 实验中，力的传感器的示数为 F ，打出的纸带如图乙。将打下的第一个点标为 0,在纸带上依

次取A 、B 、C 三个计数点。已知相邻计数点间的时间间隔为

T ,测得A 、B 、C 三点到0点的距离分别

为X i 、X 2、X 3。则从打0点到打B 点过程中，探究结果的表达式是： _________________________________

（用

题中所给字母表示）。

3. （2020福建省厦门外国语学校高三模拟）某物理研究小组利用图甲装置验证机械能守恒定律，在铁 架台上安装有一电磁铁（固定不动）和一光电门（可上下移动），电磁铁通电后将钢球吸住，然后断电, 钢球自由下落，并通过光电门，计时装置可测出钢球通过光电门的时间。

（例

L LL

J

牛申嶼t 打自甘吋41

遛乙

的劲度系数为k= N/m ，弹簧的原长l o = _____ cm

4. （ 2020河北省承德一中质检）（1）实验小组在 探究弹力和弹簧伸长的关系 ”的实验中，使用两条 不同的轻质弹簧 a 和b ，得到弹力与弹簧长度的图象如图所示。下列表述正确的是

B . a 的劲度系数比b 的大

C . a 的劲度系数比b 的小

D. 测得的弹力与弹簧的长度成正比

（2）另一实验小组在在同一实验的研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直

悬挂于某一深度为 h=35.0 cm ，且开口向下的小筒中（没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以 同弹簧的下端接触），如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度 簧的原长|o 和弹簧的劲度系数，该同学通过改变

I 而测出对应的弹力 F ，作出F-I 图象如图乙所示，则弹簧

10分度的游标卡尺测量钢球的直径，示数如图乙所示，可知钢球的直径 D= cm 。

（2）多次改变光电门的位置，测量出光电门到电磁铁下端 O 的距离为h （h 》D ），并计算出小球经过

I ，现要测出弹

(1)用 （选填 大于”或 小于”钢球球心通过光电门的瞬时速度。

（3）钢球通过光电门的平均速度

光电门时的速度 v ,若空气阻力可以忽略不计，则下列关于

v 2-h 的图象正确的是

A . a 的原长比b 的长

圏甲

5. (2020河北衡水中学调研)某同学利用图甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系。实验 中打点计时器电源的频率为 50 Hz 。

(1) 实验过程中，某同学发现操作有误，当砝码盘及砝码下降一段时间后，赶紧用手托住砝码盘，小

车继续拖着纸带在木板上运动，但没有到达滑轮处。打出的纸带如图乙所示，从纸带上点迹分析，该同学 在实验操作中发现的问题可能是

。

(2)

图乙中，相邻两计数点间的时间间隔为 0.1 s 。则计数点3对

应的速度大小是 —，小车减速运动 过程中加速度的大小是 —。(结果保留两位有效数字)

(3) 该实验中，改变拉力或小车质量后，在实际操作过程中，对小车所放的位置、接通电源与放开小

车的先后顺序及小车运动的控制等描述，你认为正确的是

—。

A ?小车应尽量远离打点计时器，先放开小车后接通电源，在小车到达滑轮前按住小车 B. 小车应尽量靠近打点计时器，先接通电源后放开小车，让小车一直到与滑轮相撞为止 C. 小车应尽量靠近打点计时器，先接通电源后放开小车，在小车到达滑轮前按住小车

D ?小车应尽量放在打点计时器与滑轮的中间，先接通电源后放开小车，在小车到达滑轮前按住小车

1( 2020山东省泰安一中高三调研)用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为

20

■ Q

-10

国乙

10 20 30 40

tk futtH J

IJ 口

* I 11 iZ I

_______ mm，用20分度的游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为________ mm.

2. （2020安徽省亳州一中高三质检）某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心

在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L ,通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T,画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示.他采用恰当的数据处理方法，则计算

重力加速度的表达式应为g = _________ （用图中标注字母表示）.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心

在球心处的情况相比，将_______ （选填偏大”偏小”或相同” ?）

3. （2020广东省湛江一中高三模拟）某同学研究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.

实验步骤如下：

①如图（a）,将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下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始下滑；

②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A t;

③用A 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A时间内的平均速度大小，求出V ;

④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复

步骤②③；

⑤多次重复步骤④；

⑥利用实验中得到的数据作出v - A图，如图（c）所示.

完成下列填空：

(1) 用a表示滑块下滑的加速度大小，用V A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、a和A t的关系式为v = ________ .

(2) 由图(c)可求得，V A= ________ cm/s, a = ________ cm/s2.(结果保留3位有效数字)

4. (2020河南三门峡高三质检)用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系?实验时保持小车洽车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的

加速度a.

(1)关于实验操作，下列说法正确的是___________

A .实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行

B. 平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑

C. 每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力

D. 实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车

(2)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、

D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离.已知所用电源的频率

为50 Hz，打B点时小车的速度V B= __________ m/s,小车的加速度a= __________ m/s2

(3)改变细线下端钩码的个数，得到 _________________________________ a-F 图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是 _______________________________________________________ .

5. (2020安徽省铜陵一中高三模拟)在验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定

在水平木板上，另一端系上两根细绳套，如图甲所示，实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，把橡皮条的一端拉到O点，用铅笔描下O点位置和两个细绳套的方向，并记录弹簧测力

计的读数，然后只用一个弹簧测力计，通过细绳套再次把橡皮条的一端拉到O点，记下弹簧测力计的读数

F和细绳的方向，作出三个力的图示，如图乙所示.

(1) ______________________ 下列说法正确的是.

A .实验中两个细绳套应适当长一些，可以减小实验误差

B. 在用力拉弹簧测力计时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向

C. 在作力F1、F2的图示时，必须选取同样的标度，而作F'的图示时，可以选取不同的标度

D. 连接F1、F2和F三个力的图示箭头的末端，验证所得图形是不是平行四边形

（2）甲同学在做这个实验时，两个弹簧测力计的量程都是10 N，他把弹簧测力计校准零点之后，先测量

一个质量为1 kg的物体的重力，发现弹簧测力计的示数为8.2 N，换用另外一个弹簧测力计测量这个物体的

重力，发现示数还是8.2 N，测量重力的操作都是正确的，如果用这两个弹簧测力计进行实验，对实验结果有影响吗？

__________________ （选填有”或没有”）

乙同学实验后才发现忘记对这两个弹簧测力计校准零点，他把两个弹簧测力计平放在实验台上，发现

两个弹簧测力计的示数都是0.3 N，乙同学的弹簧测力计对实验结果有影响吗？ ______________ （选填有”或

没

有” ?）

6. （2020福建省泉州五中高三调研）用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆

弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的

像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1

和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出

经过P1、P2点的入射光线.

（1）在图上补画出所需的光路.

⑵为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角.

⑶用所测物理量计算折射率的公式为n= _________ .

⑷为了保证在得到出射光线，实验过程中，光线在人”的入射角应适当__________________ （选填小一些”无所谓”或大一些”.）

（5）多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙

所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n = _________ .

7. （2020黑龙江省鹤岗一中高三模拟）利用气垫导轨验证动能定理，实验装置示意图如图所示.

实验主要步骤如下：

①在水平桌面上放置气垫导轨，将它调至水平；

②用游标卡尺测量遮光条的宽度d；

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L；

④将滑块移至光电门i 左侧某处，待托盘静止不动时，释放滑块，从固定在滑块上的拉力传感器读出

细线拉力的大小F，从数字计时器读出遮光条通过光电门1的时间A t i，通过光电门2的时间A t2；

⑤用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M.

回答下列问题：

（1）以滑块（包含遮光条和拉力传感器）为研究对象，在实验误差允许的范围内，若满足关系式

_________ （用测量的物理量的字母表示），则可认为验证了动能定理；

（2） _________________________________________________ 关于本实验，某同学提出如下观点，其中正确的是；

A .理论上，遮光条的宽度越窄，遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度

B. 牵引滑块的细绳应与导轨平行

C. 需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力对实验结果产生的影响

D. 托盘和砝码的总质量m必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M

⑶不计空气阻力，已知重力加速度g和实验测得的物理量，根据mg- F = ma”，可以计算托盘和砝码的总质量m.若不考虑遮光条宽度的影响，计算出托盘和砝码的总质量为m i ；若考虑遮光条宽度的影响，计

算出托盘和砝码的总质量为m2，则m i ________________ m2（选填大于”等于”或小于”.）

8. （20I9四川省宜宾高三联考）某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验:

①如图甲所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳（带绳结）; 将制图板竖直固定在铁架台上.

②将质量为m= 100 g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A

点在新的位置静止，描下此时橡皮筋端点的位置A1 ;逐步增大水平力，重复5次……

③取下制图板，量出A1、A2……各点到O的距离|1、|2……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角a、a……

④在坐标纸上作出—l图象如图乙所示.

COS a

完成下列填空：

（1）已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为a时，橡皮筋所受的拉力大小为 _____________ .（用g、

m、a表示）

⑵取g = 10 m/s2，由图乙可得橡皮筋的劲度系数k= _________ N/m，橡皮筋的原长1。= ___________ m.（结果保留两位有效数字）

9. （2020山西省晋中一中高三模拟）某同学利用图1所示装置探究弹簧的弹性势能E P与弹簧伸长量

A x之间的关系.

实验步骤如下：

(1) __________________________________________________________ 用游标卡尺测量遮光条宽度d，如图2所示，则测量值d = ___________________________________________________ mm ；

(2)按图1 竖直悬挂好轻质弹簧,将轻质遮光条水平固定在弹簧下端,在立柱上固定一指针.标示出弹簧不挂重锤时遮光条下边缘的位置,并测出此时弹簧长度x0；

⑶通过称量得到重锤的质量为m,用轻质细线在弹簧下方挂上重锤.测量出平衡时弹簧的长度为X1, 并按图1所示将光电门组的中心线调至与遮光条下边缘同一高度. 已知当地重力加速度为g，则此弹簧的劲

度系数为________ ；

(4)用手缓慢地将重锤向上托起, 直至遮光条恰好回到弹簧原长标记指针的等高处(保持细线竖直),迅速

释放重锤使其无初速下落，光电门组记下遮光条遮光的时间A，则此时重锤下落的速度为_____________，弹

簧此时的弹性势能为_________ . （均用题目所给字母符号表示）

10. （2020河南省濮阳一中高三调研）测量动摩擦因数的实验方法比较多，小华利用了如图甲所示的实验装置对物块与水平台面之间的动摩擦因数进行了测量.小华首先将一斜面体固定在有一定高度的水平台面上,将物块从斜面体的顶端由静止释放,物块在水平台面上滑过一段距离x 离开台面,经过一段时间

落在水平面上，测量出落地点距离台面边缘的水平间距并记录为s.然后改变斜面体底端到台面边缘的距离X, 重复上面的操作，得到多组X、s数据，最后作出s2-X图象如图乙所示.

回答下列问题：

（1） _________________________________________________ 每次物块均从斜面体的顶端由静止释放,其目的是 .

（2）为了完成物块与水平台面间动摩擦因数的测量,除了实验步骤中记录的数据外,本实验还应测量的

物理量有________ .

A .斜面体的最高点距离台面的高度h

B. 物块的质量m

C. 台面到水平面的高度H

D. 重力加速度g

（3）如果图乙中图线的斜率绝对值为k,则物块与台面之间的动摩擦因数的关系式为尸.（用以