全国各地高考模拟题-力学实验（练习四）专题汇编

2019年全国各地高考模拟题—力学实验（练习四）专题汇编1.（2019·遂宁市三诊）气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器A、B，AB间距为L，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。（1）实验前，按通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1______t2（选填“>”、“=”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平。（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=_______mm。（3）将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示。利用测定的数据，当关系式2mgL(m+M)=_____成立时，表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。（重力加速度为g【答案】(1).=；(2).8.475；(3).(【解析】【详解】（1）轻推滑块，当图乙中的t1=t2时，说明滑块经过两光电门的速度相等，则气垫导轨已经水平。（2）螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.5mm=0.475mm。由读数规则可得d=8mm+0.01mm×47.5=8.475mm；（3）滑块经过两光电门时的速度分别为：v1=dt1；v2.（2019·云南昆明4月）探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示，小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。

(1)关于平衡摩擦力，下列说法正确的是______

A.平衡摩擦力时，需要在动滑轮上挂上钩码

B.改变小车质量时，需要重新平衡庠擦力

C.改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力

(2)实验中______(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量。

(3)某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图象如图乙所示，图线不过原点的原因是______

A.钩码质量没有远小于小车质量

B.平衡摩擦力时木板倾兔过大

C.平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力【答案】C

不需要

B【解析】解：(1)A、平衡摩擦力时，不需要在动滑轮上挂上钩码，故A错误；

B、实验过程改变小车质量时，不需要重新平衡庠擦力，故B错误；

C、实验前平衡摩擦力后，在实验过程中改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力，故C正确；

故选：C。

(2)小车所受拉力可以由力传感器测出，不需要满足钩码质量远小于小车质量；

(3)由图示图象可知，拉力为零时小车已经产生加速度，说明小车受到的合力大于细线的拉力，

这是由于平衡摩擦力时木板倾角过大、平衡摩擦力过大造成的，故B正确，AC错误；

故选：B；

故答案为：(1)C；(2)不需要；(3)B。

(1)平衡摩擦力时前面不需要挂钩码，平衡摩擦力后实验过程不需要重新平衡摩擦力。

(2)小车所受拉力可以由力传感器测出，不需要满足钩码质量远小于小车质量。

(3)实验前要平衡摩擦力，分析图示图线答题。

3.（2019·福建漳州一模）某同学想测定滑块与水平桌面间的动摩擦因数，设计了如图甲所示的实验。

(1)用10分度游标卡尺测遮光条宽度d的示数如图乙，则d=______mm；

(2)先用天平测出滑块和遮光条的总质量m后，按图甲安装好器材，把滑块从桌面上某一位置静止释放，测得滑块经过两光电门时遮光条的遮光时间分别为△t1和△t2，弹簧秤的示数为F，重力加速度为g，为测出滑块与桌面间的动摩擦因数，还需要测出的物理量是______；

(3)为减小本实验的误差，下列做法正确的是______。

A.遮光条宽度应尽可能小些

B.【答案】5.5

两光电门之间的距离

A【解析】解：(1)由图乙读出游标卡尺的主尺刻度为5mm，游标尺刻度为5×0.1mm=0.5mm

遮光条宽度为：d=5mm+0.5mm=5.5mm；

(2)滑块释放后做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：F-μmg=ma，

对滑块经过光电门A、B过程，由运动学公式有：d2△t22-d2△t12=2ax；

因此欲测定动摩擦因数，还需要两光电门之间的距离x；

(3)遮光条宽度越小，误差越小，所以遮光条宽度应尽可能小些；滑块受到的拉力由弹簧秤直接测量，不需要动滑轮与重物的总质量应远小于滑块与遮光条的总质量。故选A

故答案为：(1)5.5；(2)两光电门之间的距离；(3)A。

根据游标卡尺的读数方法读数；根据实验的原理，确定需要测定的物理量；根据实验原理，确定实验操作的正确做法。

本题以测定动摩擦因数为为实验命题背景考查学生的实验能力，知道光电门测速的原理，即极短时间内的平均速度等于瞬时速度，掌握游标卡尺的读数方法。

4.（2019·河南安阳二模）某实验小组用如图所示的实验装置测量物块与水平固定桌面之间的动摩擦因数。已知物块、遮光板和拉力传感器的总质量为M，重物质量为m，遮光板的宽度为d(d很小)，遮光板与光电门之间的距离为L，重力加速度为g，细线恰伸直，重物由静止释放。

(1)在完成本实验时，下列操作或说法正确的是______

A.细线必须平行于水平桌面

B.拉力传感器的示数始终等于mg

C.实验时必须满足条件m【答案】A

12L(【解析】解：(1)A、实验过程中，细线必须平行于水平桌面，否则物体不能做匀变速直线运动，故A正确；

B、重物加速下降过程中，重物处于失重状态，细线拉力小于重物重力，因而传感器的示数小于重物的重力，故B错误；

C、由于传感器已经测量出细线的拉力，并不需要用重物的重力近似替代细线的拉力，因而不需要满足条件m<<M，故C错误；

D、与重物相连的细线绕过定滑轮，若传感器固定在重物上，细线对物块的拉力因滑轮摩擦的存在误差更大，故D错误；故选：A；

(2)根据运动学公式由(d△t)2=2aL

解得：a=12L(d△t)2；

(3)对于物块、遮光板和传感器，根据牛顿第二定律由F-μMg=Ma解得：

a=1MF-μg

根据题意有：-μg=-b

解得：μ=bg；

故答案为：(1)A；(2)12L(d△t)2；(3)bg；

(1)为了保证拉力恒定，细线必须平行于桌面；重物向下加速运动时，拉力小于重力；拉力传感器可以直接测出绳子拉力大小；传感器固定在重物上时，传感器示数并不等于物块所受拉力，因为有滑轮摩擦力存在；

(2)遮光板通过光电门的时间很短，可以用对应时间内的平均速度代替瞬时速度；根据速度位移关系公式2aL=v2列式求解；

(2)对M进行受力分析，然后使用牛顿第二定律即可求得摩擦因数；

本题关键明确探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验的实验原理，难度适中。

5.（2019·河南洛阳二模）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出一定电压，两光电传感器与计算机相连滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。

(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1______△t2(选填【答案】=

8.475

滑块质量M

mgL【解析】解：(1)如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平。

(2)螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.5mm=0.475mm，所以最终读数为：8mm+0.475mm=8.475mm。

(3)要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，

光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法。由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度。

vB=d△t2，vA=d△t1

滑块和砝码组成的系统动能的增加量△Ek=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)6（2019·河南郑州二模）如图甲所示，一条质量和厚度不计的纸带缠绕在固定于架子上的定滑轮上，纸带的下端悬挂一质量为m的重物，将重物由静止释放，滑轮将在纸带带动下转动。假设纸带和滑轮不打滑，为了分析滑轮转动时角速度的变化情况，释放重物前将纸带先穿过一电火花计时器，交变电流的频率为50Hz，如图乙所示，通过研究纸带的运动情况得到滑轮角速度的变化情况。下图为打点计时器打出来的纸带，取中间的一段，在这一段上取了7个计数点A、B、C、D、E、F、G，每相邻的两个计数点间有4个点没有画出，已知：其中x1=8.05cm、x2=10.34cm、x3=12.62cm、x4=14.92cm、x5=17.19cm、x6=19.47cm。

(1)根据上面的数据，可以求出D点的速度vD=______m/s；(结果保留三位有效数字)

(2)测出滑轮半径等于3.00cm，则打下D点时滑轮的角速度为______rad【答案】1.38

46.0

均匀【解析】解：(1)每相邻的两个计数点间有4个点没有画出，所以相邻的两个计数点间时间间隔是0.1s，

根据匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知D点的瞬时速度：

vD=0.1262+0.14922×0.1=1.38

m/s

(2)由v=ωr，则D时刻的角速度为：

ω=vDr=46.0rad/s；

(3)同理可知得出B点的速度：vB=0.920m/s，C点的速度：vB=1.15m/s

可知纸带做匀加速直线运动，结合v=ωr，可知滑轮的角速度随时间均匀增大。

故答案为：(1)1.38；

(2)46.0；

(3)均匀

(1)根据电火花计时器的工作原理即可知道工作电压；

(2)根据匀变速直线运动的中间时刻的瞬时速度等于平均速度即可求出C点的瞬时速度；由v=ωr求出C时刻的角速度；

(3)由速度的变化情况分析角速度的变化情况。

该题属于创新型的题目，要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。

7.（2019·湖南湘潭二模）某探究小组为了研究小车的直线运动，用自制的“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图甲所示。实验时，保持桌面水平，让小车在外力的作用下运动一段时间，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图乙记录了桌面上连续6【答案】2.0

0.10

0.35【解析】解：(1)滴水计时器从滴出第1个水滴开始计时，到滴出第26个水滴共用时10s，则滴水周期为T=1025=0.4s

所以水滴从滴到位置1至滴到位置6用时为t'=5×0.4=2.0s；

(2)根据△s=aT2可求得

a=117+133-83-1004×0.42×10-3=0.10m/s2

根据中点时刻的速度等于平均速度可求得水滴滴到位置5时，小车的速度大小为

v5=133+1502×0.4×10-3=0.35m/s；

故答案为：(1)2.0(2)0.10(3)0.35

(1)明确题意，26个水滴相隔25个间隔，从而确定周期，确定1至滴到位置6时的时间；

(2)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中速度与时间关系式，可以求出打纸带上A点时小车的瞬时速度大小。

根据题意求出打点时间周期，并利用中点时刻的速度等于平均速度求解某点的速度，利用△s=aT2求解运动的加速度。

8.（2019·重庆西南名校联盟3月）一位同学受到“研究平抛运动”昀实验启示，他想用如图所示的装置来验证动量守恒定律：一光滑水平台上，等大的甲、乙两小球间有一根被压缩的轻质弹簧，弹簧的原长较短。当弹簧突然释放后，两个小球被弹簧弹射，分别落在水平地面上的P【答案】C

m【解析】解：(1)两球均做平抛运动，因高度相同，则时间相同；要验证的表达式：m1v1-m2v2=0，即m1s1t=m2s2t，即m1s1=m2s9.(2019·湖南岳阳二模)如图所示的冲击摆装置，是高中物理专用实验仪器，主要用于研究物体的完全非弹性碰撞及测定钢球的速度等实验。其原理是利用弹簧枪发射钢球，将钢球水平打入静止摆块左侧的小洞并停在里面，时间极短，摆块(內含钢球)向右摆动，推动指针，指针摆过的最大角度即为摆块的最大摆角。已知摆块质量为M=80g，钢球质量为m=8.4g，直径d=12.7mm，弹簧枪水平发射钢球的速度有三档。

(1)某实验小组利用平抛规律测量弹簧枪全部三档的发射钢球速度，先将摆块移开，发射后钢球做平抛运动，测得三次实验中钢球的水平位移如表所示，并通过相关数据计算出了1发射档位平抛水平位移发射速度10.27v20.33v2=30.38v(2)设钢球打进摆块的初速度为υ0，如果钢球和摆块系统的动量和能量守恒，则钢球打进摆块后系统的机械能与打进前瞬间的比值为(设摆块初始位置的重力势能为0)

A.mM+m

B．MM+m

C.1

【答案】6.6【解析】解：(1)钢球1做平抛运动的时间为：

t=x1v1=0.275.4=0.05s

各钢球做平抛运动的时间是相等的，所以钢球2的初速度为：

v2=x2t=0.330.05=6.6m/s

(2)钢球射入摆块后共同速度为v，选v0的方向为正方向，根据动量守恒定律得：

mv0=(m+M)v

则钢球打进摆块后系统的机械能与打进前瞬间的比值为：

EE0=12(m+M)v212mv02

联立可得：EE0=mm+M

故A正确，BCD错误

故选：A

故答案为：(1)6.6m/s；(2)A

(1)钢球做平抛运动的时间是相等的，由钢球1或3的情况求出平抛运动的时间，然后由公式求出速度。

(2)由动量守恒求出末速度，然后结合机械能的公式即可求出。

解决本题的关键要抓住弹丸射入摆块的过程遵守动量守恒定律，摆动过程遵守机械能守恒定律，把握每个过程的物理规律。

10.（2019·辽宁葫芦岛一模）用如图1所示装置做探究物体的加速度跟力的关系”的实验实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。

(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是______。

(2)【答案】平衡摩擦力

A

1.0【解析】解：(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是平衡摩擦力。

(2)电火花打点计时器使用220V的交流电，故选：A。

(3)根据△x=aT2运用逐差法得：a=xCE-xAC4T2=(21.60-8.79-8.79)×10-24×0.01m/s211.（2019·四川攀枝花三模）某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律。主要实验步骤如下：

(ⅰ)将斜槽固定在水平桌面上，调整末端切线水平；

(ⅱ)将白纸固定在水平地面上，白纸上面放上复写纸；

(ⅲ)用重锤线确定斜槽末端在水平地面上的投影点O；

(ⅳ)让小球A紧贴定位卡由静止释放，记录小球的落地点，重复多次，确定落点的中心位置Q；

(ⅴ)将小球B放在斜槽末端，让小球A紧贴定位卡由静止释放，记录两小球的落地点，重复多次，确定A、B两小球落点的中心位置P、R；

(ⅵ)用刻度尺测量P、Q、R距O点的距离x1、x2、x3；

(ⅶ)用天平测量小球A、B质量m1、m2；

(ⅷ)分析数据，验证等式m1x2=m1x1+m2x3是否成立，从而验证动量守恒定律。

请回答下列问题

(1)步骤(ⅴ)与步骤(ⅳ)中定位卡的位置应______；

(2)步骤(ⅳ)与步骤(ⅴ)中重复多次的目的是______；

【答案】保持不变

减小实验误差

>

0.3725【解析】解：(1)为使入射球到达斜槽末端时的速度相等，应从同一位置由静止释放入射球，即步骤(ⅴ)与步骤(ⅳ)中定位卡的位置应保持不变；

(2)步骤(ⅳ)与步骤(ⅴ)中重复多次的目的是减小实验误差；

(3)为了使小球A与B碰后运动方向不变，A、B质量大小关系为m1>m2；

(4)由图示刻度尺可知，其分度值为1mm，(ⅳ)中小球落点距O点的距离为：37.23cm=0.3725m。

故答案为：(1)保持不变；(2)减少实验误差；(3)>12.（2019·湘赣十四校一模）小明同学要粗测一长木板与小滑块之间的动摩擦因数，除了长木板和小滑块外手边只有一个手机，手机里面带有计时和测倾斜角并可得其三角函数值的APP，他采用了如下的测量步骤

(1)将长木板一端抬高，倾斜一个较大的角度，并固定好

(2)将小滑块以一定初速度从底端沿斜面推出，到最高点后又沿板滑下

(3)为了使小滑块能沿长木板下滑，动摩擦因数μ和倾角θ应满足______

(4)在这个过程中小明同学需分别测出______(用文字描述并表示出相应符号)；

(5)动摩擦因数可表示