2021年新高考真题物理汇编22 力学实验（一）（解析版）

专题22力学实验（-）

1.（7分）（2021高考新课程湖北卷）某同学假期在家里进行了重力加速度测量实验。如图（a）所示，将

一根米尺竖直固定，在米尺零刻度处由静止释放实心小钢球，小球下落途经某位置时，使用相机对其进行

拍照，相机曝光时间为」一s。由于小球的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。根据照片中米尺刻度

500

读出小球所在位置到释放点的距离H、小球在曝光时间内移动的距离ai。计算出小球通过该位置时的速度

大小v,进而得出重力加速度大小g。实验数据如下表：

米尺

图（a）图（b）

次数12345

△1/cm0.850.860.820.830.85

v/(m•s-,)4.254.104.154.25

H/m0.91810.94230.85300.88600.9231

（1）测量该小球直径时，游标卡尺示数如图（b）所示，小球直径为mm。.

（2）在第2次实验中，小球下落H=0.9423m时的速度大小v=m/s（保留3位有效数字）；第3次

实验测得的当地重力加速度大小g=m/s2（保留3位有效数字）。

（3）可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有

A.适当减小相机的曝光时间

B.让小球在真空管中自由下落.

C.用质量相等的实心铝球代替实心钢球

【参考答案】12.（1）15.75（2分）（2）4.30（1分）9.85（2分），（3）AB（2分）

【解题思路】（1）根据游标卡尺读数规则，小球直径为10mm+15x0.05mm=10.75mm。

（2）根据小球在曝光时间内移动的距离△/=0.86cm,相机曝光时间为1=—!-s,小球卜落H=0.9423m时的

500

速度大小v=Z\〃t=4.30m/s。第3次实验，小球所在位置到释放点的距离H=0.8530m,|Jjv2=2gH,解得测得

2

的当地重力加速度大小g=9.85m/s0

（3）适当减小相机的曝光时间，可以减小速度v的测量误差；让小球在真空管中自由下落，可以消除空气

阻力的影响；用质量相等的实心铝球代替实心钢球，将增大测量误差。所以选项AB正确。

2.（6分）（2021新高考湖南卷）

某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：

（1）用游标卡尺测量垫块厚度力，示数如图（b）所示，h=cm；

（2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平；

（3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；

（4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数〃和滑块对应的加速度。；

（5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4）,记录数据如下表:

n123456

0.0870.1800.2600.4250.519

根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线。

如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是m/s2（保留三位有效数字）。

【参考答案】（1）1.02（5）“力图像0.342.

a/(ms*2)

【解题思路】本题考查探究加速度与合外力的关系实验、游标卡尺及其相关知识点，主要考

查实验探究能力.

（1）根据游标卡尺读数规则,垫块厚度h=10mm+2x0.1mm=10.2mm=1.02cmo

（5）利用描点法描出各点，再过尽可能多的点做直线，得出图像。由图像上横坐标n=4对应点的

纵坐标可知，表中缺失的数据为0.342m/s2。.

【方法总结】游标卡尺不估读。

3.（7分）（2021年高考广东学业水平选择性测试）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓

冲装置如图8所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30。,弹簧固定在有机玻璃管底端,

实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管

内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻

度尺示数品，数据如表1所示，实验过程中弹簧始终处于弹性限度内.采用逐差法计算弹簧压缩量，

进而计算其劲度系数.

(1)利用AZ，i=Li+3-Li，(i=l,2,3)计算弹簧的压缩量："i=6.03cm,△乙2=6.08cm,cm,

△L]+4乙2+小心3

压缩量的平均值红=3=cm；

（2）上述AL是管中增加个钢球时产生的弹簧平均压缩量；

（3）忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2,该弹簧的劲度系数为N/m（结果保留3位有效数

字）.

【参考答案】（1）6.046.05（2）3（3）500

【名师解析】（1）刈3=18.0%计12.055=6.045,压缩量的平均值瓯=3=6.05cm；

（2）上述瓦是管中增加3个钢球时产生的弹簧譬压缩量；

（3）由胡克定律，F=kx,F=3mgsin30*3N,x=AZ=6.05cm=0.00605m,解得k=500N/m。

4.（8分）（2021新高考北京卷）

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。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为mm。

4cm

10

（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，8、C、

D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在

频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度%=m/s（结果保留小

数点后两位）。

CD(

)B•.........................,.........

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||iiii|iiii|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||1

(2345678910II121314]

cm/

图2

（3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小

车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶

和砂的总质量相比小车质量M小得多。请分析说明这个要求的

理由。

【参考答案】（1）31.4

（2）0.44

（3）设绳的拉力为T,小车运动的加速度为对桶和砂，有mg-T=ma；对小乍，有7=雨。得

T一加g。小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力凡即尸=』一叫=」一侬。可

M+mM+/%]+机

M

见，只有桶和砂的总质量，"比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力mg等于使小车

做匀加速直线运动的合力凡

【解题思路】（1）根据游标卡尺读数规则，该金属管的内径为31mm+0.4mm=31.4mm。

（2）相邻计数点之间的时间T=5Xl/f=5X0.02s=0.10s。根据匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均

速度等于中间时刻的瞬时速度，可得纸带运动的速度=0.44m/so

（3）设绳的拉力为7,小车运动的加速度为或对桶和砂，有mg_T=ma；对小车，有7=裱。得

7=上一〃火。小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力尸，即尸=上一"g=—!—,咫。可

M+mMi.m

1H-------

M

见，只有桶和砂的总质量m比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力等于使小车

做匀加速直线运动的合力凡

5.（12分）（2021新高考天津卷）

（1）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X］、/、/、尤4、X5'X6-

①写出小球在位置1的速度表达式.

②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.

③在测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”）

（2）随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择.充电宝可以视为与电池一样的

直流电源.一充电宝的电动势约为5V,内阻很小，最大放电电流为2A,某实验小组测定它的电动势和内

阻.他们剥开充电宝连接线的外绝缘层，里而有四根导线，红导线为充电宝的正极，黑导线为充电宝的负

极，其余两根导线空置不用，另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流，定值电阻％=3。，两只数字多

用电表M、N,两表均为理想电表，并与开关S连成如图所示电路.

充电宝

①图中测量电流的电表是，测量电压的电表是.（均填写字母M或N）

②调节滑动变阻器，测得多组/、。数据，记录如下表，其中只有一个数据记录有误，审视记录的数据，可

以发现表中第次的记录数据有误填测量次数的序号）

次数1234567

电流//A0.2990.4770.6840.8771.0651.