2023年高考物理预测题之力学实验含答案

高考物理预测题之力学实验一、填空题1．在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，某同学进行实验的主要步骤是：a．如图甲所示，将橡皮筋的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根绳套，每根绳套分别连着一个弹簧测力计。b．分别沿着两个方向同时拉弹簧测力计，将橡皮筋的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力、的大小。用笔在两绳的拉力方向上分别标记a、b两点，并分别将其与O点连接，表示两拉力的方向。c．再用一个弹簧测力计将橡皮筋的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小并用上述方法记录其方向。（1）实验中确定分力方向时，图甲中的b点标记得不妥，其原因是。（2）图乙是在白纸上根据实验数据作出的力的图示，其中是和合力的实际测量值。（3）在该实验中，下列说法正确的是____（单选）；A．拉着细绳套的两只弹簧测力计，稳定后读数应相同B．分别沿两个方向同时拉弹簧测力计时，两绳套之间的夹角越小越好C．测量时弹簧测力计外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时，橡皮条、绳套和弹簧测力计应贴近并平行于木板（4）若只有一个弹簧测力计，为了完成该实验至少需要（填“2”“3”或“4”）次把橡皮筋的活动端拉到O点。二、实验探究题2．某实验小组用智能手机“探究加速度与物体受力的关系”，装置如下图所示。主要实验步骤如下：A．按图示安装实验装置，适当调节长木板的倾角，以使小车沿长木板运动时小车重力的下滑分力等于摩擦阻力；B．调整定滑轮及力传感器相连的细线，使其竖直；C．在动滑轮的下端挂上智能手机、沙桶，再由静止释放小车，记下力传感器的示数；由手机测出沙桶加速下降过程中的加速度，并计算出小车的加速度a；D．在沙桶中加入细沙，多次重复步骤C；E.根据实验数据在坐标纸上作出的图像。根据以上实验过程，回答以下问题：（1）实验中手机、沙桶和细沙的质量（填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量。（2）每次实验中小车的加速度a是沙桶加速度的倍。（3）对于上述实验，下列说法正确的是______A．本实验小车运动时可以不需要平衡摩擦力B．使牵引小车的细线要与长木板平行C．力传感器的示数应为智能手机、沙桶和细沙总重力大小的一半（4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与力传感器的示数F的关系图像，本实验中不可能出现的图像是______。A． B．C． D．3．某实验小组设计了如下图（a）所示的实验装置，通过改变重物的质量，利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条图线，如图（b）所示。（1）图线是在轨道左侧抬高成斜面情况下得到的（选填A或B）；（2）滑块和位移传感器发射部分的总质量；（3）滑块和轨道间的动摩擦因数。（取重力加速度）4．“探究质量一定时，加速度与力的关系”的实验装置如图甲所示，实验中通过传感器将绳中拉力大小的信息以无线方式传输给数据采集系统，用打点计时器打出的纸带求出小车运动的加速度。（1）下列说法中正确的是_______。A．细线必需要与长木板平行B．不需要平衡摩擦力C．打点计时器使用直流学生电源供电D．实验时应先释放小车再接通打点计时器的电源（2）实验中得到一条打点清晰的纸带如图乙所示，A、B、C、D、E是计数点，相邻两个计数点间都有4个计时点没有标出，已知交流电频率为，则这条纸带记录小车的加速度大小为（结果保留两位有效数字）。（3）本实验中，砝码和托盘总质量是否需要远小于小车的质量，请说明理由：。5．某同学设计了如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律，竖直杆竖直固定在M、N两点，在杆上固定一个量角器，并在量角器的圆心处固定一个力传感器，一根细线上端连接在力传感器上，下端系在小球上。实验步骤如下：①拉离小球，使细线与竖直方向成一个角度，由静止释放小球，使小球在竖直平面内做圆周运动；②记录小球运动到最低点时力传感器的最大示数F；③重复以上实验步骤。（1）该同学练习使用游标卡尺测量小球直径d时，游标卡尺的示数如图乙所示，则d=mm。（2）关于该实验，下列说法正确的有________（选填选项前的字母）。A．可以直接用弹簧测力计代替力传感器进行实验B．细线要选择非弹性的C．小球尽量选择密度大的（3）实验中没有提供天平等可以测量质量的实验器材，为完成实验，需要记录小球在竖直方向上静止时。（请补充完整）（4）为完成实验，还需要测量的物理量有________（选填选项前的字母）。A．释放小球时细线偏离竖直方向的角度θB．小球从释放到运动至圆周运动最低点的时间tC．细线长L（5）需要验证机械能守恒的表达式为（用已知量和测量量的符号表示）。（6）实验中发现，小球摆到另一侧偏离竖直方向的角度略小于初始释放位置偏离竖直方向的角度，其原因可能是。6．某实验小组利用智能手机的连拍功能，研究小物块沿斜面匀加速下滑过程。他们找到一块长，上表面粗糙程度相同的长木板，将其一端固定在距水平桌面高的位置，另一端放在桌面上。小物块由长木板上端静止释放，同时启动手机的连拍功能，拍得小物块下滑过程的多张照片，将连续拍摄的多张照片叠在一起，如下图所示，通过贴在长木板旁的标尺测得不同位置之间的距离：，，，。已知手机连拍功能的时间间隔为0.2s，g取。完成以下问题（计算结果均保留2位有效数字）。（1）测量物块间距时，读数产生的误差属于误差，（选填“偶然”或“系统”）（2）可求得物块沿斜面下滑的加速度大小为。（3）物块与长木板上表面间的动摩擦因数为。7．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。用螺旋测微器测一金属丝的直径，示数如图1所示。由图可读出金属丝的直径为mm。（2）数据分析。某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，打点计时器接在频率为50.0Hz的交流电源上。打点计时器在随小车运动的纸带上打下一系列点迹，挑出点迹清晰的一条纸带，图2是纸带的一部分，相邻计数点2，3，4之间还有1个计时点，则从打下计数点2到打下计数点4的过程中小车加速度的大小a=m/s2。（结果保留两位有效数字）（3）实验原理。某学习小组利用图3实验装置“探究加速度与力的关系”，怎样操作可以使细绳拉力等于小车受的合力？请分析说明这样做的理由。8．用如图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Q点飞出，落在水平挡板MN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）实验时下列条件必须满足的有______。A．斜槽轨道光滑B．斜槽轨道末端水平C．挡板高度等间距变化（2）实验时每次必须将钢球从斜槽轨道同一位置无初速度释放，目的是。（3）居家学习期间，某同学在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使钢球从斜面某一位置滚下，如图所示，钢球沿水平桌面飞出。已知当地重力加速度为g，该同学计划只用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小，请写出测量原理及步骤。9．实验小组的同学们在做“探究加速度与物体受力、物体质量关系”的实验时，采用如图甲所示的实验装置，让槽码通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。（1）除图甲中所示器材，还需要使用的有________（选填选项前的字母）；A．刻度尺 B．秒表C．天平（含砝码） D．弹簧测力计（2）实验过程中，下列操作正确的是_______；A．在调节长木板倾斜程度以平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，将槽码通过定滑轮拴在小车上B．调节滑轮的高度，使细绳与长木板保持平行C．先放开小车再接通打点计时器的电源（3）正确操作后，甲同学挑选出一条纸带，其中一部分如图乙所示。A、B、C为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打点时，纸带运动的速度m/s（结果保留两位有效数字）。（4）下表为乙同学记录的一组实验数据，他想借助坐标纸利用图像法直观地得到探究结论，应该以为横轴，以为纵轴建立坐标系。合力小车质量加速度10.290.860.3420.290.610.4830.290.410.7140.290.360.8150.290.310.94（5）实验中，在平衡了摩擦力和其它阻力后，认为槽码所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力，这样会带来系统误差。请你通过分析说明，为了减小该系统误差，对槽码质量、小车质量的大小关系有怎样的要求。10．利用“打点计时器+纸带”装置，可以完成不同实验。（1）某同学利用如图1所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验。长木板水平放置，打点计时器所接交流电源的频率为。图2是打出纸带的一部分，以计数点为位移测量起点和计时起点，则打下计数点时小车位移大小为cm。由图3中描绘小车运动的数据点，求得小车的加速度大小为m/s2（计算结果保留3位有效数字）。（2）该同学继续用图1所示装置做“探究加速度与力的关系”的实验，需做出调整的是__________。A．换成质量更小的车B．调整长木板的倾斜程度C．调整定滑轮使细绳与长木板平行（3）利用“打点计时器+纸带”组合装置，还可以完成哪个实验？简要说明实验原理。11．2022年6月5日10时44分，神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲，成功发射，并与空间站核心舱顺利对接。神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施两到三次出舱活动，并将继续开展天宫课堂。假设刘洋想用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒，粗糙导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块A、B被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧A滑块通过左侧的光电计时器，记录时间为0.040s，右侧B滑块通过右侧的光电计时器，记录时间为0.060s，A、B质量未知。质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。由牛顿第二定律可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。（1）如图，假如航天员在A、B两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B滑块一个恒力F，此时压力传感器示数为。将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为。据此可知A、B两滑块的质量之比。（用、表示）（2）在计算机设定的恒力F作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度a=（用x、t表示）。（3）若测出左侧A滑块质量为100g，A滑块的大小为kg·m/s，右侧B滑块质量为150g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和kg·m/s。（4）对于在天宫二号完成这个实验，下列说法正确的是______。A．可以用天平测出A．B物块的质量B．因导轨粗糙，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力C．这个实验可以估算出弹簧的弹性势能D．两滑块的质量与速度乘积的矢量和式中的、都是速度的大小12．某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置“研究平抛物体运动”，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。（1）根据实验过程，以下说法正确的是___________。A．小球运动的轨道可以不光滑，但斜槽轨道末端必须保持水平B．白纸在外侧、复写纸在内侧，让白纸压着复写纸C．每次小球释放的初始位置可以任意选择D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点必须用平滑的曲线连接（2）在正确操作实验的前提下，得到平抛小球的运动轨迹，如下图，可能正确的是；甲：乙：某同学在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，如图所示的图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是。丙：丁：（3）某同学在做平抛运动实验时得到了如图乙所示的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，g取10，则：①小球做平抛运动的初速度大小为m/s；②小球抛出点的位置坐标为：x=cm，y=cm。13．某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。已测得遮光条宽度d、滑块1、2（均包活遮光条）的质量分别为、。现接通气源，将气垫导轨调至水平，将滑块1向左弹出，与静止的滑块2发生碰撞，碰后两滑块没有粘连，与光电门1相连的计时器显示的挡光时间为，与光电门2相连的计时器显示的先后挡光时间为和，则碰撞前系统的动量，碰撞后系统的动量（用所测物理量的符号表示）14．有关牛顿第二定律的实验验证，回答下列问题：A．B．C．D．（1）若用如图1所示的实验装置，为消除摩擦力的影响，实验前必须平衡摩擦力。某同学平衡摩擦力时操作方法如下：将小车静止地放在水平长木板上，把木板不带滑轮的一端慢慢垫高，如图2所示，直到小车由静止开始沿木板向下缓慢加速滑动为止，这名同学的操作是（填“平衡摩擦力过度”或“平衡摩擦力不够”），如果这名同学先按图2进行操作，然后不断改变对小车的拉力F，他得到的M（小车质量）保持不变情况下的a-F图线是（将选项代号的字母填在横线上）。（2）这名同学对图2斜面的倾角进行调整，轻推小车发现小车正好沿斜面做匀速运动，做完实验后，各组a-F实验图像并不重合，如图3所示，说明每次实验小车的质量（填“相同”或“不相同”），a-F图像都是通过原点的直线，说明小车的加速度与受成。（3）其中一次实验小车拖着纸带运动，打点计时器每隔0.02s打一个点，打出的纸带如图4所示，每相邻两点间还有四个点（图中末画出），靠近点。（填“A”或“E”）一端的纸带与小车相连，若小车的质量为0.3kg，则细线对小车的拉力为N（保留三位有效数字）。15．小明同学用如图甲所示装置测量当地的重力加速度，光电门A、B与光电计时器相连。（1）让小球紧靠固定挡板，由静止释放，光电计时器记录小球经过光电门A和光电门B所用的时间、，测出两光电门间的高度差，小球直径为，则测得小球经过光电门A时的速度为，测得的重力加速度（用测得的物理量的符号表示）；（2）将光电计时器记录小球通过光电门的时间改为记录小球从光电门A运动到光电门B所用的时间。保持光电门A的位置不变，多次改变光电门B的位置，每次均让小球从紧靠固定挡板由静止释放，记录每次两光电门间的高度差及小球从光电门A运动到光电