2023届上海市高考物理模拟试题训练【高考二轮复习】：实验（力学）

2023届上海市高考物理模拟试题知识点分类训练【高考二轮

复习】：实验（力学）

一、单选题

1.（2023•上海•一模）在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理

想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、微元法和科学假说法、建立物理模型法

等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（）

A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫建立物理模型

法

B.根据速度定义式V=字，当非常小时，孚就可以表示物体在f时刻的瞬时速度，

∆r∆r

该定义应用了极限思想方法

C.在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关

系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了假设法

D.在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看

作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法

二、实验题

2.（2023・上海•模拟预测）在“用DlS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电

门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端4

点对齐，光电门放在8处，测出A到B的距离£和挡光片的宽度4由静止开始释放小

车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间加。

挡光片光国门

L_____________0

I（）N

aLB口

钩码

（1）根据题中已知物理量，小车的加速度α=_________（用题中字母表示）；

（2）在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是

A.要用天平称量小车质量B.钩码的质量应该远小于小车质量

C.通过增减配重片来改变小车的质量D.不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平

（3）上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速

度测量值和真实值相比

A.偏大B.偏小

C.一样大D.都有可能

（4）为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系

图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为

3.（2023・上海虹口・统考二模）图（a）装置可以研究物体质量一定时，其加速度与合外

力的关系。实验时，气垫导轨水平放置，右侧适当位置的上方固定光电门，调整定滑轮

的高度，使滑块与滑轮间的细绳水平。

挡

光

滑

片

块

）∕f∣I叫.3少"F”W

气垫拿轨：轨道标尺

-------≡­

U图（a）

（1）测量前，力传感器调零（选填“需要”、“不需要”）。

（2）在右侧吊篮中放入祛码，将滑块由静止释放，力传感器测得细绳中的拉力F,光

电门测得宽度为d的挡光片的挡光时间加。保持滑块质量不变，逐渐增加吊篮中祛码的

个数，再将滑块由静止释放，测得多组拉力尸和对应的挡光时间加。建立图（b）所示

的坐标系，若希望从图像方便而又准确地得出加速度与合外力的关系，则每次滑块

（选填“必须”、"不必”）从相同位置释放，挡光片宽度

改变（选填“可以”、“不可以”）。

（3）某同学依据采集的数据绘出图（b）所示的图线，并得出图线的斜率3从轨道标

尺上读出滑块释放位置与光电门之间的距离X,则滑块与挡光片的总质量

M=（用k、X、d表小）O

（4）为了提高实验的准确度，可以采取的措施有o（不少

试卷第2页，共10页

于2条措施）

4.（2023•上海松江•统考二模）图（a）是“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置。

（a）

（1）本实验可先进行定性探究，通过改变的位置来观察摆锤释放后摆起的最

大高度与释放时的高度是否相同；

（2）由于本实验需要测出摆锤经过不同位置的动能，每次实验时需要将摆锤从装置图

中的位置由静止释放，并利用光电门传感器测出摆锤经过不同位置时的速度；

（3）某实验小组得到下表所示的A、B、C、D四组数据，请判断H那组数据不合理，并

说明造成数据不合理的可能原因：;

次数DCBA

高度him00.0500.1000.150

速度v∕π√s1.6501.4150.9880

势能EpIJ00.00390.00780.0118

动能Ek∕J0.00910.00840.00390

机械能E/J0.00910.01230.01170.0118

（4）某实验中心将上述实验进行了改进，装置如图（b）所示，根据装置图说明可判断

光电门传感器应该安装在图中的上，这样设计的好处是

①底座

②立柱

③固定装置

④连接杆

⑤摆棒

⑥挡光片

5.（2023・上海虹口・统考二模）图（4）为“研究共点力的合成“实验装置图，A为固定的

图钉，。为橡皮筋与细绳的结点，OB和Oe为细绳。根据记录的数据，在图的）中画

出了力的图示，则尸与尸中，（选填"尸’或"P”）是依据等效性测得

的合力。实验中，若将细绳OC换成橡皮筋，则实验结果（选填”发

生变化”或“不受影响”）。

图(b)

6.（2023・上海长宁・统考二模）“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图所示。

（1）该实验使用的是—传感器;

（2）由于实验中没有注意始终满足小车质量M>>,"（钩码质量）的条件，得到图像可

能是图.

试卷第4页，共10页

（3）小王同学想用该装置来验证尸=M“。他将钩码换成小桶，在小车中放入沙子，将

小车中的沙子逐次放入小桶中，但保持小车、小桶及沙子的总质量不变。记录小桶和沙

子的总质量为，〃，小车和沙子的总质量为M，则小车的加速度可表示为用一（用“m、

M、g”表示）•实验中测量不同的，"对应的加速度”，此时—要求（选填“不必”

或“仍然”），作出“--图像（选填"加'、"M+加’、"，，'、"上''或"一1—”）,如

mMtn+M

果图像是过原点的直线，说明F=Λ⅛成立。

7.（2023•上海金山・统考二模）“用DIS研究加速度与质量的关系''的实验装置如图a所

ZjSo

位移传臀（发射器）位移传感器（接收器）

&-∣p-jI~I.

轨道

工

钩码图a

（1）本实验（选填"能''或"不能”）在“天宫课堂”完成。

（2）实验中，通过图像的测得小车加速度；需保持不变，改变小车上

的配重片数量，多次测量。

（3）某同学测得数据后，以小车加速度的倒数为纵坐标，小车上配重片的质量为横坐

标，作出如图b所示图像。若钩码的重力为G,小车的质量为M,重力加速度为g,则

直线与横轴交点的横坐标为,直线的斜率为。

8.（2023・上海松江•统考二模）在“研究共点力的合成”实验时，需要两次拉伸橡皮筋，

两次都要将橡皮筋的结点拉到相同的;通过本实验可以验证共点力合成时遵循

________定则。

9.（2023・上海崇明•统考二模）用单摆测重力加速度实验中,

（1）同学甲有如下操作，其中正确的操作是（）

A.测量摆长时把摆线悬挂并拉紧

B.测悬点到摆球顶点的线长作为摆长

C.把摆球从平衡位置拉起至摆角约4。释放

D.摆球经过最低点时启动秒表计时

E.摆球每经过最低点记录一次作为全振动次数

（2）该同学改进测量方法后，多次测量得到数据见表。除了第1组外，其中一组数据

偏差较大，它是第组，可以删除。根据各组数据求重力加速度，然后求

得到当地的重力加速度，其中第1组数据计算得重力加速度为m∕s2（结果保留3

位有效数字）。

数据组摆长Um全振动次数n全振动n次所用的时间/∕s周期77s

11.003060.62.02

20.953059.41.98

30.903054.71.82

40.853055.71.86

50.803054.51.82

（3）同学乙实验时将人工记录振动次数改为自动记录，如图A所示的装置，摆球在垂

直纸面的平面内摆动，在摆动最低点的左、右两侧分别放置光敏电阻与某一自动记录仪

相连、激光光源，记录仪显示的光敏电阻阻值R随时间，变化的关系如图B所示，则该

单摆的振动周期为。若保持悬点到小球顶点的线长不变，改用直径小些的球进

行实验，则该单摆的周期将（选填“变大”、”不变”或"变小”）。

10.（2023・上海奉贤•统考二模）利用器材：一倾角可以调节的平直轨道、小车、米尺、

秒表等，探究加速度与力的关系。实验步骤如下:

①用米尺测量斜面上固定点4与斜面底端A2之间的距离s。

试卷第6页，共10页

②让小车自A/点从静止开始下滑到底端A2,记下所用的时间/,则小车的加速度。=

③用米尺测量4相对于4的高度山已知小车所受重力为机g,若无摩擦力的影响，则

小车所受的合外力F=。

④改变斜面倾角，多次重复上述②③。

⑤以〃为纵坐标，为横坐标，若作出如图所示的图线，推断出加速度与合外力成

正比的结论。

（1）在上述步骤中填入适当的公式或文字。

（2）实验中实际存在摩擦阻力的影响，为消除影响，某同学设计如下方案：

①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时4点相对于斜面底端A2的高度

hθo

②进行上述步骤中的各项测量。

③计算与作图时用（ft-⅛）代替人

对此方案有以下几种评论意见，其中较合理的意见是（）

A.方案正确可行，可以消除摩擦阻力的影响

B.方案理论上可行，但实际操作时无法确定小车是否做匀速运动

C.方案理论上有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关

11.（2023•上海普陀・统考二模）“用DlS研究物体加速度与力的关系”的实验装置如图（a）

轨道

钩码

图⑶

（I）第一组、第二组同学分别将轨道水平、倾斜放置（A端垫高）进行实验，根据实

验数据分别绘制了图线，如图（b）所示。图线①是轨道（选填“水平”

或“倾斜”）放置实验时获得的图线，其横轴截距的物理含义是；

图线②没过原点的原因是0

（2）两组同学思考后，调整装置，重新实验，获得实验图线③和④，如图（C）所示，

图线③和④不重合的原因是O

（3）实验时小车所受拉力的实际值________（选填“大于”“等于”或“小于”）测量值。

12.（2023・上海静安・统考一模）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，设计了如图所示的装置，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.

释放装置

（1）实验时，操作顺序应为（选填"A”或"B"，其中A为“先点击记录数据，后

释放小球”，B为“先释放小球，后点击记录数据”），记录小球第一次和第二次通过光电

门的遮光时间4和4.

（2）小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为能.已知小球的质量为〃?、直径

为d,可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE=（用字母〃?、d、f∣和U表

示）.

（3）请分析说明，可以采取什么办法减小实验误差？

13.（2023•上海浦东新•统考一模）某同学利用DIS验证机械能守恒定律，实验装置如

试卷第8页，共10页

图所示。保持摆锤释放器在P点位置不变，由静止释放摆锤，分别利用传感器（图中未

画出）测出摆锤经过A、B、C、。四个位置的挡光时间％已知摆锤的直径4=0.008m,

质量加=0∙（X）8kg.取。所在水平面为零势能面，A、B、C三点相对于零势能面的高度

如图所示，实验获取的数据如下表：

位置Tz/cmt/sv∕m∙<,

A150.0078261.022

B100.0055981.429

C50.004607▲

D00.0039982.001

（1）本实验使用的是传感器。

（2）表格中“▲”所代表的物理量的值为m/s。

（3）实验中该同学发现传感器所测的位置略低于A点，则他经过计算机获得的速度数

据与真实值比，。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）

（4）该同学认为，如果分析t与〃的关系，也能验证机械能守恒定律。所以该同学将数

据进一步处理，作出“玄-/7”图，图线如图所示。根据图线和相关数据，可以推算出小

摆锤的机械能E=J（保留到小数点后第3位）。若该图线的斜率绝对值为限

事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，测出了新的四组数

据重新作图，图线的斜率绝对值为犬。则A_____k'（选填或

14.（2023∙上海•一模）有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自

在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长/的关系“，他们通过

校园网交换实验数据，并由计算机绘制了尸-/图象，如图甲所示，去北大的同学所测实

验结果对应的图线是(选填或"B”)。另外，在南大做探究的同学还利用

计算机绘制了6两个摆球的振动图象(如图乙所示)，在f=ls时，人球振动的方向是

15.(2023.上海•一模)在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期

公式得到g=答，只要测出多组单摆的摆长/和运动周期T,作出产-/图象，就可以

求出当地的重力加速度.理论上炉"图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数

(1)造成图象不过坐标原点的原因可能是；

(2)由图象求出的重力加速度g=m∕s2.(取I2=9.87)

三、填空题

试卷第IO页，共10页

参考答案：

1.C

【详解】A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法建立物理模

型法，是建立了理想化模型。故A正确，与题意不符；

B.根据速度定义式

∆x

V=­

∆z

当△/非常小时，空就可以表示物体在，时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法。故

∆r

B正确，与题意不符；

C.在探究加速度、力和质量三者之间的关系时。用了控制变量法。故C错误，与题意相符;

D.在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀

速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法。故D正确，与题意不符。

本题选不正确的故选C。

d2

2.7ʒ-BB小车与轨道间存在摩擦力

2L(∆r)

【详解】(1)[1]小车从A到B有

V2=IaL

其中V为B点速度大小，其值为

d

V=­

∆r

联立解得

d2

tz^2∆(∆r)2

(2)[2]A.本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时只要保证小车质量不变就行,

不需要测量小车质量，A错误。

B.设绳子上的拉力大小为T,小车质量为钩码质量为小，在平衡摩擦力的前提下，对

小车和钩码有

[T=Ma

[ma—T=nuι

解得

答案第1页，共9页

M

本实验认为钩码重力大小为绳子拉小车拉力的大小，所以钩码的质量应该远小于小车质量，

B正确。

C.本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时要保证小车质量不变，C错误。

D.轨道光滑的话不需要平衡摩擦力，轨道保持水平，轨道不光滑的话，要使轨道倾斜来平

衡摩擦力，D错误。

故选Bo

(3)[3]小车做匀加速直线运动，用光电门测出的是挡光过程的平均速度，其等于挡光过程

的中间时刻的速度，小于小车实际的末速度。

(4)[4]由图知，当钩码质量大于某值时，小车才有加速度，说明小车与轨道间存在摩擦力，

当绳子拉力大于摩擦力时小车才动起来。

3.需要必须不可以居选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块

κd

释放位置与光电门之间的距离X

【详解】(1)[1]测量前，力传感器需要调零。

(2)[2][3]设每次滑块释放位置与光电门的距离为X,滑块的质量为M,根据牛顿第二定律

可得

F=Ma

滑块经过光电门的速度为

d

V=­

∆r

根据运动学公式可得

2ax=v1

联立可得

1二2XF

(∆r)2-Md1

为了使隗一尸图像的斜率保持不变，则每次滑块必须从相同位置释放，挡光片宽度不可

以改变。

(3)[4]根据

1_2XF

(At)2~Md2

答案第2页，共9页

可知G⅛-尸图像的斜率为

,_2x

lcF

解得滑块与挡光片的总质量为

1/2x

M=-

kd27

（4）［5］为了提高实验的准确度，可以采取的措施有：选择宽度较小的挡光片，适当增大滑

块释放位置与光电门之间的距离X。

4.定位档片或摆锤释放C组数据不合理，可能原因是摆锤释放位置高于A点或

摆锤释放时有初速度⑤/摆锤摆锤释放一次就能测出各点的机械能，完成实验更

加方便

【详解】U）［1］释放位置不同，则上升的最大高度不同，所以通过改变定位档片或摆锤释

放的位置来观察摆锤释放后摆起的最大高度与释放时的高度是否相同。

（3）（2］C组数据不合理，可能原因是摆锤释放位置高于A点或摆锤释放时有初速度。

（4）⑶图挡光片放在运动路径上，则光电门传感器应该安装在⑤摆锤上。这样设计的好处

是摆锤释放一次就能测出各点的机械能，完成实验更加方便。

5.F不受影响

【详解】［1］实验测的弹力方向沿绳子方向，即图中的Ao方向，由于误差的存在，作图法得

到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与AO方向有一定的夹角，故尸一

定沿A。方向，/是B和七的合力的理论值。

⑵在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，不会影响分力的大小与方向，那么实验结果不受

影响。

6.位移C一丝一不必m

m+M

【详解】（1）［1］该实验使用的是位移传感器；

（2）［2］当M>>机时，可以近似认为拉力等于钩码重力，此时有

F=Ing=Ma

解得

整

M

所以只有当M>>机时，图像才为过原点的一条直线，当不满足该条件时，绳子拉力明显小

答案第3页，共9页

于钩码重力，小车此时实际的加速度会小于管，故图线会向下弯曲。

故选C。

（3）[3]对小车、小桶和沙子整体为研究对象，根据牛顿第二定律有

mg=[M+ιn）a

解得

a=A-

tn+M

[4][5]因为机+M不变，此时作出。-小图像为过原点的直线，说明F=Λ⅛成立，本实验没

有系统误差，不必满足M-Wo

7.不能斜率钩码的重力-一⅛

【详解】（1）[11天宫内部处于失重状态，本实验不能在“天宫课堂”完成。

（2）[2]IW图像的斜率表示加速度，故实验中，通过图像的斜率测得小车加速度。

[3]本实验研究加速度与质量的关系，实验中需保持钩码的重力不变，改变小车上的配重片

数量，多次测量。

（3）[4][5]根据牛顿第二定律得

G

a=-----C

M+一

g

则

1M1

—=-----1----

aGg

「I

则直线与横轴交点的横坐标为-一；直线的斜率为3。

gG

8.位置平行四动形

【详解】nip〕在“研究共点力的合成”实验时，根据实验原理可知，需要两次拉伸橡皮筋，

两次都要将橡皮筋的结点拉到相同的位置;通过本实验可以验证共点力合成时遵循平行四边

形定则。

9.CD/DC3平均值9.68Ito变小

【详解】（I）UJA.测量摆长时需把摆球处于自由下垂状态时测量，A错误；

B.测悬点到摆球中心的线长作为摆长，B错误；

C.单摆作简谐运动要求摆角小于5。，把摆球从平衡位置拉起至摆角约4。释放可以，C正确;

D.摆球经过最低点时产生的时间误差小，在该位置启动秒表计时，D正确；

答案第4页，共9页

E.从最低点开始计时，摆球每经过最低点记录一次，假设总共记录〃次，则全振动次数为

E错误。

故选CDo

（2）[2]由图看出随着摆长的减小，周期减小，第3组和第5组周期相同，说明第3组数据

偏差较大。

网根据各组数据求重力加速度，然后对所以的重力加速度求平均值，得到当地的重力加速

度。

[4]由公式

得第1组数据计算得重力加速度为

g=4"；L=9.68m∕s2

。ηr∙Z

（3）[5]单摆在一个周期内经过平衡位置两次，由图知两次时间间隔为2%,故该单摆的振

动周期为组。

[6]由周期

改用直径小些的球进行实验，则摆长减小，该单摆的周期将变小。

.2sh1

ɪθn-产mg-产C

【详解】（1）②⑴小车做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动规律S=Lm2,

2

得

③⑵小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力，这两个力在垂直斜面方向

的合力为零，所以沿斜面方向的力为〃zgsinɑ,而斜面高度为/?,根据几何关系有

h

SIna=一

s

所以有小车受到的合外力为

答案第5页，共9页

F=nig—

s

⑤[3]若加速度与合外力成正比，则

—=km

则以/7为纵坐标，器为横坐标，若作出如图所示的图线，推断出加速度与合外力成正比的

结论。

（2）③图当改变斜面的倾角，小车所受摩擦力会发生改变，故选C。

11.水平水平轨道与小车之间的摩榛力大小轨道倾角过大（A端垫得过高）

两组同学实验时所用小车（及配件）的总质量不同小于

【详解】（1）口][2]由图线①可知，当/增大到一定值后，物体才有加速度，可知没有平衡

摩擦力，则为轨道水平放置实验时获得的图线，根据牛顿第二定律

ma=F-μιng

当α=0时

可知其横轴截距的物理含义是水平轨道与小车之间的摩橡力大小；

⑶由图线②可知，合外力尸为零时，小车的加速度不为零，可知为平衡摩擦力过度，即轨

道倾角过大（A端垫得过高）；

（2）[4J根据牛顿第二定律

nuι—F

a=­F

m

图线③和④斜率不同，可知质量不同，故原因为两组同学实验时所用小车（及配件）的总质

量不同；

答案第6页，共9页

(3)[5]实验中是以钩码的重力作为物体所受的合外力，设钩码质量为，*，物体质量为M,

以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有

mg=(m+Λ∕)6Z

解得

m-∖-M

以物体为研究对象，得绳子的拉力为

F□=MMa-——mg—

m1

——+1

M

可知

F<mg

即实验时小车所受拉力的实际值小于测量值。

12.A内∣w(⅛-∣∕τz(⅛选择密度较大，体积较小的小球

【详解】(1)[1]在测量时，因小球下落的时间很短，如果先释放小球，后点击记录数据，

有可能处出现记录的数据不完整，所以应先点击记录数据，后释放小球。故选A。

(2)[2][3]小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转