力学实验-2022年高考物理真题模拟试题专项解析

（16）力学实验—2022年高考物理真题模拟试题专项汇编

1.【2022年全国甲卷】利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为叫的滑块A与质量为

吗的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小匕和

（2）测得两滑块的质量分别为0.510kg和0.304kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质

量为kg的滑块作为A。

（3）调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离距与8的右端到右边挡板的

距离52相等。

（4）使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与8碰撞，分别用传感器记录A和8从碰撞时刻开

始到各自撞到挡板所用的时间4和％。

（5）将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤（4）。多次测量的结果如下表

所示。

12345

4/s0.490.671.011.221.39

r2/s0.150.210.330.400.46

0.31k20.330.330.33

彩

（6）表中的&=（保留2位有效数字）。

（7）五的平均值为__________（保留2位有效数字）。

V2

（8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由乜判断。若两滑块的碰撞为弹性

碰撞，则:的理论表达式为（用町和色表示），本实验中其值为（保留2位

有效数字），若该值与（7）中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的

碰撞为弹性碰撞。

2.【2022年全国乙卷】用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（r=0）开始的一段时间内，

该飞行器可视为沿直线运动，每隔1s测量一次其位置，坐标为x,结果如下表所示：

t/s0123456

x/m050710941759250533294233

回答下列问题：

(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是:

(2)当x=507m时，该飞行器速度的大小丫=m/s;

(3)这段时间内该飞行器加速度的大小“=m/s2(保留2位有效数字)。

3.【2022年湖南卷】小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图

(a)所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：

图⑸

(1)查找资料，得知每枚硬币的质量为6.05g；

(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度/,记录数据如下表:

序号12345

硬币数量n/

510152025

枚

长度〃cm10.5012.0213.5415.0516.56

(3)根据表q口数据在图(b)上描点，绘制出线：

优m

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2530”/枚

Itl(b)图©

（4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时

像皮筋的长度为cm;

（5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为g（计算结果保留3位有效数字）.

4.【2022年山东卷】在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受

此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了

测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：

①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；

②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨；

力传感器加速度传感器

[Q0Q00Q0QQ0Q0QQ0Q。。]匚、滑块气垫导轨

--1—连气源

।牛I।।।1।।।।I।।।।坪1।।।।।।

图甲

③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于。点。A点到。点的

距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于4点，由静止释放并开始计时；

④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力尸、加速度。随时间，变化的图像，部分图像如图乙所

zjso

图乙

图丙

回答以下问题（结果均保留两位有效数字）：

（1）弹簧的劲度系数为N/m。

（2）该同学从图乙中提取某些时刻尸与。的数据，画出a-尸图像如图丙中I所示，由此可得滑块

与加速度传感器的总质量为kg。

（3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的。-F图像II,则待

测物体的质量为kg。

5.【2022年广东卷】某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损

失，设计了如图（a）所示的装置，实验过程如下：

释放装置

45

40

（1）让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，

使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。

（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径d=mm。

（3）测量时，应（选填“4”或“B"，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为

“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间乙和弓。

（4）计算小球通过光电门的速度，己知小球的质量为小，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能

损失A£=（用字母d、乙和弓表不）。

（5）若适当调高光电门的高度，将会（选填"增大”或"减小”）因空气阻力引起的测量

误差。

6.【2022年浙江卷】（1）①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平

放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，

则打计数点B时小车位移大小为cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为

m/s2（保留两位有效数字）。

细绳小车打点计时器

01cm2

②利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是（多选）。

A.换成质量更小的车B.调整长木板的倾斜程度

C.把钩码更换成祛码盘和祛码D.改变连接小车的细绳与长木板的夹角

（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中:

图3

①下列说法正确的是（单选）；

A.拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同

B.在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点

C.测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦

D.测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板

②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉

至IJ。。

7.【2022年河北卷】某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机

械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为％,原长为品，钩码的质量为，*已知弹

簧的弹性势能表达式为E"其中人为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速

度大小为g。

图1

（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L.接通打点计时器电源。

从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所

示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为r（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。

从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为,钩码的动能增加量为,

钩码的重力势能增加量为o

（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别

与钩码上升高度力的关系，如图3所示。由图3可知，随着〃增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变

大，主要原因是。

8.【2022年辽宁卷】某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度

的遮光带和透光带（宽度用）表示•实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落

穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间

间隔。

（1）除图中所用的实验器材外，该实验还需要（填“天平”或‘‘刻度尺"）

（2）该同学测得遮光带（透光带）的宽度为4.50cm,记录时间间隔的数据如表所示,

编号1遮光带2遮光带3遮光带

Ar/(xl0-3s)73.0438.6730.00

根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3=m/s

(结果保留两位有效数字)；

(3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为加;则重力加速度g=

(用d、M、表示)

(4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：

答案以及解析

1.答案:(2)0.304

(6)0.31

(7)0.32

(8)-4~L;0.34

2叫

解析：(2)要使碰撞后两滑块的运动方向相反，必须使质量较小的滑块碰撞质量较大的静止滑块,

所以应选取质量为0.304kg的滑块作为A。

(6)5,=v]t},s2=v2t2,si=s2,解得自=殳=0.31。

G

(7)—的平均值为(031+0.31+0.33+0.33+0.33)-5®0.32。

为

(8)由碰撞过程遵循动量守恒定律有町%=-町匕+叱匕，若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则碰撞前

后系统总动能不变，即:町片=:町片+!九吭联立解得匕=彗二色，将题给数据代入可得

222v22町

上=小1=0.34。

v22ml

2.答案：(1)相邻相等时间间隔位移差大小接近

(2)547

(3)79

解析：(1)将表格中数据转化如图，则

xy=507m,x2=587m,x3=665m,x4=746m,占=824m,x6=904m,可得

x2-x}=80m,x3-x2=78m,x4-x3=81m,x5-x4=78m,x6-x5=80in,相邻相等时间间隔位移差

大小接近，可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动。

(2)x=507m时该飞行器的速度即f=ls时的瞬时速度，利用匀变速直线运动的特点可知时间中

r+r1094m

点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故"==/=547m/s。

(3)由逐差法得“=(%+%)-(♦+占+*)=(4233-175?)-1759m/s2=79m/s?。

9产9xl2

3.答案：(3)见解析

(4)15.35

(5)127

解析：(3)根据表格标点连线如图

51015202530〃/枚

(4)由图可知刻度尺的分度值为1mm,故读数/=15.35cm：

(5)设橡皮筋的劲度系数为原长为升,则为，阳

n2mg=k(l5-x0)

设冰墩墩的质量为m，则有，4g=&(/-%)

联立各式代入数据可得犯，42.69g。

4.答案：(1)12

(2)0.20

(3)0.13

解析：本题考查利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。

（1）由题意知，开始时弹簧的伸长量为5.00cm,弹力尸=0.610N,根据胡克定律k=4，计算

Ax

出攵B12N/m。

（2）根据牛顿第二定律尸=，凶得故尸图像的斜率为滑块与加速度传感器的总质量

m

1"0

的倒数，根据题图丙I,求得斜率攵=一=三kgi=5kg1则滑块与加速度传感器的总质量为

m0.6

m=0.20kgo

（3）同理，滑块上增加待测物体后，。-尸图像的斜率为滑块、待测物体与加速度传感器的总质

量，根据题图丙H,求得斜率〃='=M^kg」=3kg，解得加=0.33kg,则待测物体的质量

m0.5

为Nm=加—机=0.13kg。

5.答案：（2）7.885

（3）B

（5）增大

解析：本题考查螺旋测微器的使用、用打点计时器测速度、能量的转化与守恒以及误差分析等。

（2）螺旋测微渊的读数为7.5mm+38.5x0.01mm=7.885mm。

（3）由于小球自由落体运动时间很短，所以测量时，应先接通数字计时器，后释放小球。

（4）小球丛某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失等于前后通过光电门的动能的

减小量，根据光电门测速的原理丫=4可知，

（5）若适当调高光电的高度，则小球丛光电门向下运动以及弹起后向上运动的过程中空气阻力做

功增大，将会增大因空气阻力引起的测量误差（碰撞时机械能的损失的测量值中包含有克服空气

阻力做功的量）.

6.答案：（1）①6.20±0.051.9±0.2

②BC

（2）①D

②3

解析：本题考查探究小车速度随时间变化的规律。

（1）①以计数点。为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小可以从刻度尺读出,

08=6.20cm；由题图3求出图线的斜率，该斜率为加速度的大小，则

（）

“=胃i95二—0磬qm/s2=1.9m/s2；②利用题图1装置“探究加速度与力、质量的关系的实验，不需要

0.6-0.1

更换质量更小的车，因为要保证小车的质量远大于祛码和祛码盘的总质量，A项错误；需要平衡摩

擦力，即需要调整长木板的倾斜程度，B