2021届高考物理23个命题热点十四力学常规实验（原卷版）

备战2021年高考物理23个命题热点巧练

热点十四力学常规实验

1.（2020•济南高三模拟）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,A、B间距为&滑

块尸上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为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、8时,

通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间f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，当图乙中的八仅选填

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4=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，当关系式经£=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,用题中给定的物理量符号表达）

2.（2021届•云南保山高三第一次月考）某兴趣小组用如图甲所示实验装置完成探究弹簧弹力和弹簧伸长的关

系后做拓展研究。

.v/cm

请根据如下实验过程，完成相关实验内容：

(1)将轻质弹簧悬挂于铁架台，测得弹簧原长及；

(2)在弹簧下端拴挂质量为相的钩码，待系统静止时，测得弹簧长度L；

(3)当地重力加速度为g,弹簧的劲度系数氏=(用〃?、g、乙表示)；

(4)托起钩码使弹簧恢复原长，并由静止释放，测得弹簧拉伸的最大长度V。发现于是进一步探究弹

簧两次伸长量Lo和x=〃一口之间的关系；

(5)改变钩码个数，重复实验，得到多组出、x数据，作出x-xo图象如图乙所示；

(6)由图乙可知*=________,该小组换用不同弹簧进行同样实验，发现令的值相同；

XoXo

(7)通过分析，该小组得出了弹簧弹性势能的表达式：

①步骤(2)中，系统静止时，钩码受力平衡，有〃?g=(用八沏表示)；

②步骤(4)中，根据机械能守恒定律，弹簧被拉伸到最长时的弹性势能AEp=(用〃］、g、x表示)；

③结合步骤(6),劲度系数为k的弹簧伸长x时，对应的弹性势能£P=(用k、x表示)。

3.如图甲、乙所示，在“验证力的平行四边形定则”实验中:

甲

(1)如果“力的平行四边形定则”得到了验证，那么图乙中cosa：cos8=.

(2)现将钩码改为两个弹簧测力计，使橡皮筋另一端拴上两个细绳套，用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，

橡皮筋与细绳套的结点拉至。点，力的示意图如图丙所示，现使月大小不变地沿顺时针转过某一小角度,

相应地使Fi的大小及图中y角发生变化.则相应的变化可能是.

A.人一定增大

B.Q可能减小

C.B若增大，7角一定减小

D.凡若增大，y角可能增大

4.(2020•河南省高三段考)某同学利用如图甲所示装置验证机械能守恒定律。他在打好点的纸带中挑选出一

条点迹清晰的纸带，如图乙所示。把打下的第一个点记作0,从0点后某个点开始，依次记为1、2、3...,

分别测出各个计时点到0点的距离，已标在图乙中，已知打点计时器打点周期T=0.02s,当地重力加速度

大小g=9.80m/s2,回答下列问题。

(1)这五个数据中有一个不符合测量读数要求，该数据是(填图乙中的数据，不用写单位)。

(2)改正(1)中不符合测量读数要求的数据后，通过该纸带上的数据，可得出重物下落的加速度〃=

m/s2o

(3)若重物的质量为0.5kg,从开始下落到打第4个标记点时;重物的机械能损失为Jo(结果保留两

位有效数字)

(4)在处理纸带时，测出各点的速度y后，描绘//(各点到0点的距离)图象如图丙所示，若选取的重物质量

较大而密度不是很大，所受空气阻力会随重物的速度增大而明显增大，则^-h图象可能是A、8、C中的

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5.(2020•河南商丘高三模拟)图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平

面相切于B点且固定.带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P为光电

计时器的光电门，己知当地重力加速度为g.

123cm

IIIIIIIiIIiIiI.IIIIIIlliI

lIll|II11II11f|lIIlI

05101520

乙

(1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度4=cm；

(2)实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有

A.小物块质量相

B.遮光条通过光电门的时间f

C.光电门到C点的距离x

D.小物块释放点的高度/?

(3)为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据(2)测量的物理量，建立如图所示的坐

标系来寻找关系，其中合理的是,

6.（2020•河北衡水中学二模）某同学用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，该装置由水平长木板及固定在

木板一端的硬币发射器组成，硬币发射器包括支架、弹片及弹片释放装置，释放弹片可将硬币以某一初速

度弹出.已知一元硬币和五角硬币与长木板间动摩擦因数相同，主要实验步骤如下：

a.将一元硬币置于发射槽口，释放弹片将硬币发射出去，硬币沿着长木板中心线运动，在长木板中心线的

适当位置取一点O,测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离.再从同一位置释放弹片将硬币发射出去，

重复多次，取该距离的平均值记为汨，如图乙所示；

b.将五角硬币放在长木板上，使其左侧位于。点，并使其直径与中心线重合，按步骤①从同一位置释放弹

片，重新弹射一元硬币，使两硬币对心正碰，重复多次，分别测出两硬币碰后停止滑行时距。点距离的平

均值尤2和右，如图丙所示.

I「%>2广

乙丙

（1）为完成该实验，除长木板，硬币发射器，一元及五角硬币，刻度尺外，还需要的器材为:

（2）实验中还需要测量的物理量为,验证动量守恒定律的表达式为（用测量物理量

对应的字母表示）.

7.（2020•威海模拟）利用如图1所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为M=200.0

g,钩码的质量为%=10.0g,打点计时器的电源为50Hz的交流电。

⑴挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到

(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图2所示。选择某一点为。，依次每隔4个计时点取一个计数

点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离Av,记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度口，其中打出

计数点T”时小车的速度ri=m/s»

冷位：cm)

图2

(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g=9.80m/s2,利用W=mgAx算出拉力对小车做的功利用反

=3例俣算出小车动能，并求出动能的变化量计算结果见下表。

W/X10-3J2.452.923.353.814.26

-3

A£k/xl0J2.312.733.123.614.00

请根据表中的数据，在图3中作出AEk-W图象。

(4)实验结果表明，总是略小于卬。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车

和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力尸=No

8.(2020・特泽模拟)如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电

I'JB.滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，

每次滑块都从A处由静止释放.

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度”，如图乙所示，则〃=mm.

(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间,,若要得到滑块的

加速度，还需要测量的物理量是.

(3)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,通过描点作出________(填

“I”尸'或“"一F")的线性图象.

9.在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、

B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为了

=0.02s的交流电源。他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度

如下表：

ABCDEFG

f•??f??

:::::

:::；

速度/(m-s-i)0.1220.1640.2050.2500.289

对应点BCDEF

⑴计算W的公式为卜=(用已知量字母表示)。

(2)根据表中记录的数据，以A点对应的时刻为f=0,可作出v-t图如并求物体的加速度m/s2o

(3)如果当时电网中交变电流的频率是六51Hz,而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值

相比（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

10.（2020•广东实验中学月考改编）某实验小组利用如图所示的装置探窕加速度与力、质量的关系。

（1）实验中除了需要小车、祛码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、

两根导线、复写纸、纸带之外，还需要、。

（2）下列做法正确的是.

A.调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行

B.在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时.，将装有祛码的托盘通过定滑轮拴在小车上

C.实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源

D.通过增减小车上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

E.用托盘和盘内祛码的重力作为小车和车上祛码受到的合外力，为减小误差，实验中一定要保证托盘和祛

码的总质量远小于小车和车上祛码的总质量

（3）某同学以小车和车上祛码的总质量的倒数=为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出的£

关系图线，如图所示。由图可分析得出：加速度与质量成关系（选填"正比”或"反比”）；图线不过原

点说明实验有误差，引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角（选填“过大”或“过小”）。

11.（2020•宁德质检）某次“探究加速度a跟物体所受合力厂和质量相的关系”的实验过程是:

甲

乙

(1)图甲所示为实验装置图。图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、。、E间的时间间隔为0.1s,

根据纸带可求出小车的加速度大小为.m/s4结果保留两位有效数字)。

(2)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，进行多次测量。根据实验数据做出了加速度。随拉力F的变化

图线，如图所示。图中直线没有通过原点，其主要原因是。

(3)保持沙和沙桶质量不变，改变小车中祛码质量，进行多次测量，得到小车加速度质量机及其对应的5

的数据如表中所示：

实验次数12345678

小车加速度

1.901.721.491.251.000.750.500.30

a/(m-s-2)

小车和祛码质量

0.250.290.330.400.500.711.001.67

m/kg

4.003.453.032.502.001.411.000.60

a.请在坐标纸中画出图线:

b.根据作出的小《图象可以得到的结论是

12.(2020•郑州模拟)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打

点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。

甲乙

(1)为完成实验，还需要的器材有

A.米尺B.0〜6V直流电源

C.秒表D.0〜6V交流电源

(2)某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s,根据纸带计算出

打下D点时重物的速度大小为m/s。(结果保留三位有效数字)

(3)采用重物下落的方法，根据公式%6=〃?g〃验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是

为验证和满足此要求，所选择的纸带第1、2点间的距离应接近。

（4）该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v^-h图象如图丙所示，则图线斜率的物理意义是

r2/(m2-s-2)

丙

13.在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置:

人射小球

甲乙

（1）若入射小球质量为机I,半径为厂1；被碰小球质量为机2，半径为厂2，则

A.n>r2B.m\>m2,n<rj

C.m\>ni2>r\—riD.m\<tm，n=厂2

（2）若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中一定需要的是。

A.直尺B.游标卡尺C.天平

D.弹簧测力计E.秒表

（3）设入射小球的质量为如，被碰小球的质量为m2,则在用图甲所示装置进行实验时（P为碰前入射小球落

点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的结论为。（用装置图中的字母表示）

14.（2020•长沙模拟）某同学设计了一个用电磁打点计时器探究碰撞中的不变量的实验：在小车A的前端粘有

橡皮泥，推动小车4使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀

速直线运动。他设计的装置如图（甲）所示。小车4后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz,长

木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。

电磁打点计时器

小车橡皮泥.便、,

纸带

长木鹤旧

，1〃仄薄木片

（甲）

"8.40~10.50~'<9.08'6.95"（加）