2023北京高三一模物理汇编：力学实验

2023北京高三一模物理汇编

力学实验

1.（2023.北京海淀.统考一模）某同学探究平抛运动的待点。

（1）用如图1所示装置探究平抛运动竖直分运动的待点。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞

Hb同时B球被松开并自由下落，比较两球的落地时间。

图1

①关于该实验，下列说法正确的是（选填选项前的字母）。

A.A、B两球应选用体积小、质量大的小球

B.打击弹性金属片后两球需要落在同一水平面上

C.比较两球落地时间必须要测量两球下落的高度

②多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球

落地的声响，由此—说明A球竖直方向分运动为自由落体运动，说明A球水平方向分运动为

匀速直线运动。（选填“能”或“不能”）

（2）用如图2所示装置研究平抛运动水平分运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板

上。A球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末端Q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，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一

系列痕迹点。

①下列操作中，必要的是_______（选填选项前的字母）。

A.通过调节使斜槽末段保持水平

B.每次需要从不同位置静止释放A球

C.通过调节使硬板保持竖直

D.尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦

②某同学用图2的实验装置得到的痕迹点如图3所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实

验（选填选项前的字母）。

A.A球释放的高度偏高

B.A球释放的高度偏低

C.A球没有被静止释放

D.挡板MN未水平放置

（3）某同学用平滑曲线连接这些痕迹点，得到图4所示A球做平抛运动的轨迹。请利用该轨迹和（1）中

得出的平抛运动竖直方向分运动的特点，说明怎样确定平抛运动水平分运动是匀速直线运动。

2.（2023•北京东城・统考一模）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。

（1）用游标卡尺测量圆管的外径％示数如图甲所示，则〃=mm。

2,主尺3Cm

J门IlgIy

°游标尺

甲

（2）如图乙所示，用半径相同的4、B两球的碰撞验证“动量守恒定律”，实验中可以不测定小球碰撞前后

的速度，而通过仅测量一个物理量，替代速度的测量，该物理量是O

B.小球抛出点地面的高度

C.小球做平抛运动的水平射程

（3）利用图丙装置研究自由下落物体的机械能是否守恒时，实验结果往往是物体的重力势能的减少量略

大于其动能的增加量，关于这个误差，下列说法正确的是。

A.该误差属于偶然误差

B.该误差属于系统误差

C.可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差

D.可以通过减小摩擦阻力的影响来减小该误差

（4）利用图丁所示的单摆测量重力加速度，为了使测量误差尽量小，可以采取的措施是

T

A.组装单摆时，选用密度和直径都较小的摆球

B.组装单摆时，选用轻且不易伸长的细线

C.测周期时，在摆球通过最低点时开始计时

D.测周期时，测量一次全振动的时间

3.（2023•北京西城・统考一模）利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验.

（I）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使

用的器材是.

A.低压交流电源B.刻度尺C.天平（含祛码）

（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带.在纸带上选取三个连续打出的点A、

B、C,测得它们到起始点O的距离分别为小、怎、hc.已知当地重力加速度为g,计时器打点周期为

T,若从。点到8点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为.

图2

（3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确

的是.

A.该误差属于偶然误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差

B.该误差属于系统误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差

C.该误差属于偶然误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差

D.该误差属于系统误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差

（4）某同学想用图3所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一

个小球α和A6球的质量是〃球的3倍，用手托住b球，。球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放6

球.他想仅利用刻度尺验证6球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，请写出他需要测量的物理量

以及这些物理量应满足的关系式

图3

4.（2023•北京朝阳•统考一模）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。

（1）利用图1所示的装置探究两个互成角度的力的合成规律。为减小实验误差，下列措施可行的有

图13

A.描点作图时，铅笔应尖一些，力的图示适当大些

B.用两个测力计拉细绳套时，两测力计的示数适当大些

C.用两个测力计拉细绳套时，细绳间的夹角越大越好

（2）利用图2所示装置验证机械能守恒定律。图3为实验所得的一条纸带，在纸带上选取连续的、点迹清

晰的3个点A、B、C,测出A、B、C与起始点。之间的距离分别为九、〃2、A,o已知打点计时器的打点

周期为T,重物质量为“，当地重力加速度为g。从打。点到打B点的过程中，重物增加的动能AEk=

,减少的重力势能△£「二。

（3）如图4所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证动量守恒定律。某同学认为即使A球质量叫

大于B球质量机2,也可能会使A球反弹。请说明该同学的观点是否正确并给出理由___________。

A

B

P

Γ'''`.

∕zzzzzz7zzz∕v∙∕zzzzz∕lzz/?///////

OMPN

图4

5.（2023.北京延庆•统考一模）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）实验测量：用螺旋测微器测量某金属丝的直径，示数如图所示，则该金属丝的直径为

（2）实验操作.如图所示，某同学探究两个互成角度力的合成规律，A为固定橡皮条的图钉，。为橡皮条

与细线的结点，。8与OC为细线。下列不必要的实验要求是。

弹簧测力计应在使用前校零

B.实验中两根细线要与木板平行

C.。8与OC应关于OA对称

D.改变拉力，进行多次实验，每次都要使。点静止在同一位置

（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用单色光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若己知双缝之间

的距离为（）∙30mm,测得双缝到屏幕的距离为LOm,第1条到第6条亮条纹中心的距离为10.0Omin,则该

单色光的波长为m（保留2位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而

是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由。

6.（2023.北京丰台.统考一模）某实验小组利用实验室仪器“验证机械能守恒定律”。

（1）甲组同学利用右图装置进行实验。

⅛rx~

打点计时器

实验中，先接通电源再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的3个点A、8、C,

测得A、B、C三个点到起始点O的距离分别为4=12.60cm、&=15.92cm、Λc=19.62cmo取当地重力

加速度g为9.8m∕s2,打点计时器所接电源的频率/=50Hz。重物的质量为m=0∙3kg,则打点计时器打下

B点时纸带的速度vβ=m∕s,从打下。点到打下B点过程中，重物重力势能减少量为

___________J;由于阻力等因素的影响，重物的重力势能减少量（选填“大于”、”等于”“小

于“）动能增加量。（结果均保留3位有效数字）

（2）乙小组利用气垫导轨”验证机械能守恒定律“，实验装置如图所示。安装遮光条的滑块放置在带有刻度

尺的气垫导轨上，滑块通过细绳和重物相连，遮光条宽度为乩滑块经过光电门时，可以读出遮光条通过

光电门的时间％将气垫导轨放在水平桌面上，导轨调至水平，使得连接滑块和重物的细绳处于水平状

态，实验室可提供的器材还有天平，已知当地重力加速度为g。请你利用以上器材帮助乙小组设计“验证机

械能守恒定律”的实验，简要说明实验思路和需要测量的物理量______,并说明以上物理量应该满

足的关系式___________

光电门

遮光条

口

气垫导轨―

I11I【I11I1ILJ-T3^

:g3——I连气源

重物刻度尺

7.（2023•北京石景山•统考一模）某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。

（1）实验中该同学进行了如下操作，其中正确的是（）

A.用公式g=者计算时，将摆线长当作摆长

B.摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动

C.确保摆球在同一竖直平面内摆动

D.摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆

（2）在实验中，多次改变摆长L并测出相应周期T,计算出尸，将数据对应坐标点标注在〃-Z坐标系

（如图所示）中。请将L=0.700m,尸=2.88s?所对应的坐标点标注在图中，根据已标注数据坐标点描绘

（3）将不同实验小组的实验数据标注到同一F-Z,坐标系中，分别得到实验图线b、c,如图所示。己

知图线氏C平行，图线b过坐标原点。对于图线°、氏c,下列分析正确的是（）

A.出现图线C的原因可能是因为使用的摆线比较长

B.出现图线。的原因可能是误将摆线长记作摆长乙

C.由图线6计算出的g值最接近当地的重力加速度，由图线。计算出的g值偏大，图线C计算出的g值偏

小

（4）该同学通过自制单摆测量重力加速度。他利用细线和铁锁制成一个单摆，计划利用手机的秒表计时

功能和卷尺完成实验。但铁锁的重心未知，不容易确定准确的摆长。请帮助该同学提出“通过一定测量，

求出当地重力加速度”的方法。（）

参考答案

1.AB##BA能不能AC##CAAC##CA见解析

【详解】（1）[1]A.为了减小空气阻力对实验的影响，应选用体积小，密度大的小球，故A正确；

B.打击弹性金属片后两球需要落在同一水平面上，以确保小落高度相同，故B正确：

C.比较两球落地时间不需要测量两球下落的高度，C错误。

故选ABo

⑵多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球

落地的声响，由此可以能A球竖直方向分运动为自由落体运动，不能说明A球水平方向分运动为匀速直线

运动。

（2）[3]A.由于“研究平抛物体的运动”斜槽的末端必须保持水平，A正确；

B.由于每次小球运动轨迹相同，因此每次小球必须从同一位置，由静止释放，B错误；

C.平抛运动的轨迹位于竖直方向，因此硬板应保持竖直，C正确；

D.A球每次从同一位置静止释放即可，不需要减小A球与斜槽之间的摩擦，D错误。

故选AC。

[4]通过图像可知，这个偏差较大的点处水平的速度相比其他的点较大，故产生的原因，可能是该次实验A

球释放的高度偏高或A球没有被静止释放，故AC正确，BD错误。

故选AC。

（3）[5]如图所示，在曲线OP上取4、B、C、。四点，这四个点对应的坐标分别（X,，yA）,（⅞-%）、

（⅞-先）、（⅞-%），使

Xl：%：%：%=1：4：9:16

若

xA:xli∖xc∖XD=∖∖2'.3'Λ

则说明钢球在X方向的分运动为匀速直线运动。

2.23.7CBD##DBBC##CB

【详解】（I）UJ圆管的外径为

J=23mm+0.1mm?7=23.7mm

（2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中下落的高度相同，在空中运动的时间相同，小球的水平

位移与其初速度成正比，所以可以用小球的水平射程代替小球的初速度，C正确，AB错误。

故选c。

（3）[31实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个误差是系统误差，无法避免，系统

误差时由于空气阻力与摩擦阻力造成的，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故BD

正确，AC错误；

故选BDo

（4）[4]A.组装单摆须选用密度较大直径较小的摆球，A错误；

B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线，B正确；

C.测量周期时，选取平衡位置作为计时起点与终止点，因为摆球通过平衡位置时速度最大，相等的距离

误差时，引起的时间误差小，时间测量相对准确，C正确；

D.把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期，误差较大，应采用累积法测量周期，D错误。

故选BCo

3.AB##BAgQhLWD需要测量的物理量：释放时人球距地面的高度九和。球上升的最

8T-

高点距地面的高度生，以上物理量应满足的关系式是色=1∙5%

【详解】（I）U]电磁打点计时器需要用到低压交流电源，而处理实验数据时需要用刻度尺测量出计数点之

间的距离，根据机械能守恒定律得到

以便验证实验表达式

gh=^v2

故实验不需要测量重物的质量，因此不需要天平。

故选ABo

（2）[2]重物下落过程做匀加速直线运动，由匀变速直线运动的推论可知，打B点时的速度为

2T

若从打0点到打B点的过程中，机械能守恒，应满足的关系式为

,ɪ2

tngnβ=—mv~

即满足

（3）[3J此实验因空气阻力以及摩擦力的存在，总会使减小的重力势能略大于增加的动能，这属于系统误

差，是不可避免的，但想要实验结果更加准确，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差。

故选D。

（4）[4]该实验的原理是。球落地瞬间两球速度大小相同，然后。球继续上升到最高点，分别测出匕球离地

面的高度和“球上升的高度，用高度差计算出〃球做竖直上抛运动时的初速度，从而验证系统机械能守

恒，方案需要测量的物理量有：释放时6球距地面的高度丸和“球上升的最高点距地面的高度〃2。设。球

竖直上抛时的初速度为叭则有

2

2g(h2-hx)=v

在小球b落地前有

I2

(3m-tn)ghλ=—(3∕π÷∕n)v

两式联立可得

∕⅞=1.5/7,

故以上物理量应满足的关系式是也=L5%。

2

4.AB##BA，0一九)mgh2该同学的观点不正确，见解析

8T2

【详解】(1)[1]探究两个互成角度的力的合成规律。为减小实验误差,可以采取以下措施，描点作图时，

铅笔应尖一些，力的图示适当大些；用两个测力计拉细绳套时，两测力计的示数适当大些；细绳间的夹角

不能太大，也不能太小。

故选ABo

(2)[2]从打0点到打B点的过程中，有

重物增加的动能为

AEk△〃忧='叫二"

k2s8T2

[3]减少的重力势能

AEP=Mgh2

(3)[4]该同学的观点不正确。理由如下：设碰前A球的动量为po,动能为Elς°,碰后A球的动量为网、

动能为七一B球动量为生、动能为Ek2。取碰前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律有

Pn=P∣+P2

若A球反弹，则

p∣<0

所以

P2>Po

即

J2,%∕>J2∕⅛

又因为

mx>m2

所以

Eg>Eko

违背了能量守恒定律，所以该同学的观点错误。

5.0.703C6.0×IO-7若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6

条亮条纹中心的距离，然后再除以5,得到相邻条纹间距的平均值，测量误差较小

【详解】（1）[1]由图可知，该金属丝的直径为

J=0.5mm+20.3×0.01rnm=0.703rnm

（2）[2]AB.为了减小实验误差，弹簧测力计应在使用前校零，拉线方向应与木板平面平行，故AB正

确；

CD.两弹簧测力计的方向不必对称，只需达到作用效果就行；改变拉力，进行多次实验，每次都要使。点

静止在同一位置，故C错误，D正确。

本题选不必要的，故选C。

（3）[3]根据题意可知，条纹间距为

10.00…

λAx=------mm=2.00mm

5

由公式Ar=在可得，该单色光的波长为

a

X==6.θχio,m

用若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后

再除以5,得到相邻条纹间距的平均值，测量误差较小。

6.1.760.468大于见解析见解析=+机）4~

【详解】（I）口]打点频率为

∕=50Hz

则可知打点周期

T=-=0.02s

f

根据做匀变速直线运动的物体，中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得

19.62-12.60

×IO2m/s≈1.76m∕s

2×0.02

⑵从打下O点到打下B点过程中，重物重力势能减少量为

△E=JnghB=0∙3×9.8×15.92×IO2J≈0.468J

[3]由于阻力等因素的影响，在重物下降过程中要克服阻力做功，故可知重物的重力势能减少量大于动能增

加量。

（2）[4]实验思路：在此实验装置中，重物和滑块运动时所受阻力很小，可以忽略不计，重物、滑块和遮

光条组成的系统满足机械能守恒条件。从静止释放滑块，测出其经过光电门时的速度和重物下降的高度，

重物下降的高度等于滑块移动的距离，求出重物重力势能的减少量和重物、滑块、遮光条的动能增加量，

若二者相等，可验证机械能守恒。

⑸需测量的物理量：重物质量相、滑块和遮光条的总质量M,滑块释放点到光电门的距离

⑹应满足的关系式为

9.86B见解析

,即应该将摆

线长与摆球的半径之后当作摆长，A错误；

B.实验过程，单摆的摆长不能发生变化，即摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动，B正确；

CD.单摆的运动应该是同一竖直平面内的圆周运动，即实验是应该确保摆球在同一竖直平面内摆动，不能

够使摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆，C正确，D错误。

故选BCo

(2)[2]将该坐标点标注在坐标中，用一条倾斜的直线将描绘的点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两

则有

尸=旦

g

结合图像有

4π2