2020年北京市高三各区物理一模汇编：力学实验

2020北京高三物理一模力学实验汇编1、（2020北京房山高三一模）．在“验证机械能守恒定律”实验中，利用重物拖着纸带自由下落通过打点计时器并打出一系列的点，对纸带上点迹进行测量，经过数据处理即可验证机械能守恒定律。

（1）在实验过程中，下列说法正确的是A．实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带B．实验时纸带与打点计时器的两个限位孔要在同一竖直线上C．打点计时器、天平和刻度尺是本实验中必须使用的测量仪器D．实验中重物的质量大小不影响实验误差（2）正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求纸带，如图所示。

图中O点为打点起始点，且速度为零。

选取纸带上打出的连续点，标上A、B、C……测得其中E、F、G点距打点起始点O的距离分别为h1、h2、h3。

已知重物的质量为m，当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。

为验证此实验过程中机械能是否守恒，需要计算出从打下O点到打下F点的过程中，重物重力势能减少量△E p= ，动能增加量△E k= 。

（用题中所给字母表示）（3）利用该装置还可以测量当地的重力加速度，某同学的做法是以各点到起始点的距离h为横坐标，以各点速度的平方v2为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据绘制出v2-h图像，如图所示。

由v2-h图像求得的当地重力加速度g= m/s2。

（结果保留三位有效数字）2、（2020北京丰台高三一模）．现有两组同学在做“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验。

（1）甲组同学利用如图1所示的装置，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz。

①他们用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。

具体操作是：把木板拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力的影响。

②图2是某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示，则小车的加速度a=________m/s2。

（2）乙组同学的实验平面很光滑，摩擦力可以忽略不计。

他们通过测量质量相同的两辆小车在相同时间内通过的位移来比较它们的加速度，进而探究加速度与力的关系，实验装置如图 3 所示。

将轨道分上下双层排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统同时控制，能使小车同时立即停下来。

通过改变槽码盘中的槽码来改变拉力的大小。

①通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小，你认为（选填“可行”或“不可行”），请说明理由。

实验次数小车拉力F/N 位移s/cm甲0.1 22.31乙0.2 43.5甲0.2 29.02乙0.3 43.0甲0.3 41.03乙0.4 55.4①已知两小车质量均为500 g，实验数据如表中所示。

分析表中数据，你能得到结论是：。

②一位同学通过比较实验中的数据，发现当乙车的拉力由0.2N增加到0.3N时，位移减小了0.5cm，力增大时加速度是不可能减小的，从而判定第一、二组实验数据至少有一组是有问题的，你（选填“同意”或“不同意”）他的观点，请说明理由。

3、（2020北京自适应高三一模）．用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。

主要实验步骤如下：a．安装好实验器材。

接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。

b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点，然后每隔选取一个计数点，如图2中所示。

c．通过测量、计算可以得到在打点时小车的速度，分别记作d．以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。

结合上述实验步骤，请你完成下列问题：综合上述实验步骤，请你完成下列问题:（1）在下列仪器和器材中，还必须使用的有和（填选项前的字母）。

A．电压合适的交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平（含砝码）（2）在图3图中标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点对应的坐标点，并画出v-t图像。

（3）观察图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是。

根据图像计算出小车的加速度。

（4）某同学测量了相邻两计数点间的距离：通过分析小车的位移变化情况，也能判断小车是否做匀变速直线运动。

请你说明这样分析的依据是。

4．（2020北京海淀高三一模反馈）．用如图13所示装置验证机械能守恒定律。

（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含夹子）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还需要使用的器材是。

A．直流电源 B．刻度尺C．天平（含砝码） D．交流电源（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图14所示的一条纸带。

在纸带上选取连续打出的5个点A、B、C、D、E，测得A、B、C、D、E五个点到起始点O的距离分别为h A、h B、h C、h D、h E。

已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。

设重物的质量为m，则从打下B点到打下D点的过程中，重物的重力势能减少量为，动能增加量为。

（用上述测量量和已知量的符号表示）（3）在确定研究的运动过程时，若以O点为研究的起点，为了更便捷地计算重物动能的增加量，研究的终点可以是。

A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 E．E点（4）若以O点为研究的起点，为了尽可能减小测量所造成的误差，研究的终点应该选择点。

A．A点 B．B点 C．C点 D．D点 E．E点（5）机械能包括动能、重力势能和弹性势能，为了在三种能量相互转化的情况下再次验证机械能守恒定律，实验小组设计了如图15所示的实验装置。

力传感器一端固定在铁架台的横梁上，另一端与轻弹簧相连，轻弹簧下端悬挂着下表面水平的重物，在重物正下方放置着上表面水平的运动传感器，两个传感器再通过数据采集器和电脑相连（图未画出）。

实验过程中保持铁架台固定，弹簧始终在弹性限度内，重物只在竖直方向上下运动，没有转动。

他们首先用天平测得重物的质量为m，然后：①用运动传感器实时记录重物的速度继而得到重物的动能E k；②选择运动传感器的上表面所在位置为重力势能零点，用运动传感器实时记录重物下表面与运动传感器上表面的距离，继而得到重物的重力势能E p；③将弹簧原长时重物下表面到运动传感器上表面间的距离，与物体运动过程中这两个表面间的实时距离之差作为弹簧形变量，结合力传感器测得的弹力大小F，通过计算得到了弹簧在每个时刻的弹性势能E弹。

分析上述三种能量之和E随时间的变化情况，如果在误差允许的范围内，E随时间保持不变，则可认为重物（包括地球）和弹簧组成的系统机械能守恒。

已知实验得到的F-t图象如图16所示，则如图17所示的图象中可能正确的是。

5．（2020北京海淀高三一模）．用如图13所示装置验证机械能守恒定律。

（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含夹子）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还需要使用的一组器材是。

A．直流电源、天平（含砝码）B．直流电源、刻度尺C．交流电源、天平（含砝码）D．交流电源、刻度尺（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图14所示的一条纸带。

在纸带上选取连续打出的5个点A、B、C、D、E，测得C、D、E三个点到起始点O的距离分别为h C、h D、h E。

已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。

设重物的质量为m，则从打下O点到打下D点的过程中，重物的重力势能减少量为，动能增加量为。

（用上述测量量和已知量的符号表示）（3）对于上述实验，有的同学提出研究的运动过程的起点必须选择在O点，你同意这种看法吗？如果同意请你说明理由；如果不同意，请你给出当起点不在O点时，实验中验证机械能守恒的方法。

（4）机械能包括动能、重力势能和弹性势能，为了在三种能量相互转化的情况下再次验证机械能守恒定律，实验小组设计了如图15所示的实验装置。

力传感器一端固定在铁架台的横梁上，另一端与轻弹簧相连，轻弹簧下端悬挂着下表面水平的重物，在重物正下方放置着上表面水平的运动传感器，两个传感器再通过数据采集器和电脑相连（图未画出）。

实验过程中保持铁架台固定，弹簧始终在弹性限度内，重物只在竖直方向上下运动，没有转动。

他们首先用天平测得重物的质量为m，然后：①用运动传感器实时记录重物的速度继而得到重物的动能E k；②选择运动传感器的上表面所在位置为重力势能零点，用运动传感器实时记录重物下表面与运动传感器上表面的距离，继而得到重物的重力势能E p；③将弹簧原长时重物下表面到运动传感器上表面间的距离，与物体运动过程中这两个表面间的实时距离之差作为弹簧形变量，结合力传感器测得的弹力大小F，通过计算得到了弹簧在每个时刻的弹性势能E弹。

分析上述三种能量之和E随时间的变化情况，如果在误差允许的范围内，E随时间保持不变，则可认为重物（包括地球）和弹簧组成的系统机械能守恒。

已知实验得到的F-t图象如图16所示，则如图17所示的图象中可能正确的是。

6、（2020北京门头沟高三一模）．在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中（1）安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图12所示，则摆球直径d=_______cm，再测量摆线长l，则单摆摆长L= (用d、l表示)；（2）摆球摆动稳定后，当它到达（填“最低点”或“最高点”）时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n（n=1、2、3…），当n=60时刚好停表。

停止计时的秒表如图13所示，其读数为 s，该单摆的周期为T= s（周期要求保留三位有效数字）；（3）计算重力加速度测量值的表达式为g=_____（用T、L表示），如果测量值小于真实值，可能原因是______；A. 将摆球经过最低点的次数n计少了B. 计时开始时，秒表启动稍晚C. 将摆线长当成了摆长D. 将摆线长和球的直径之和当成了摆长（4）正确测量不同摆L及相应的单摆周期T，并在坐标纸上画出T2与L的关系图线，如图14所示。

由图线计算出重力加速度的大小g=____m/s2。

（保留3位有效数字，计算时π2取9.86）7、（2020北京密云高三一模）．某实验小组同学，用铁架台、弹簧和多个质量均为ｍ＝５０ｇ的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系如图１０(甲)所示。

(１)该组同学在做该实验时，依次在弹簧下端挂上钩码，并在表格内分别记下钩码静止时弹簧下端指针所对应的刻度，记录数据如下:当挂２个钩码时，指针对应刻度如图１０(甲)所示，将指针示数填入表格；在以弹簧弹力为纵轴、指针对应刻度Ｌ为横轴的坐标系中，如图１０(乙)所示。

描点画出第２组对应的数据点，并连线得到Ｆ－Ｌ图象。

请根据图像分析并得出以下结论①弹簧原长为Cｍ。

②弹簧的劲度系数ｋ＝Ｎ/ｍ(保留两位有效数字)。

(２)弹簧与绳有一点相似之处，都可以认为是一个传递力的媒介。

某位同学根据这个观点推广认为:将两个同样的弹簧串接在一起后，弹簧的劲度系数ｋ与原来一样。

你认为他的想法正确么?并解释一下你的理由。

8、（2020北京平谷高三一模）．研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电门传感器。