力学实验（原卷版）-2024年北京高考物理三模试题分类汇编

专题07力学实验（原卷版）

1.（2024•北京海淀•统考三模）两组同学做“验证机械能守恒定律”实验。

（1）甲组同学采用如图甲所示的实验装置。

①对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是O

A.重物选用质量和密度较大的金属锤

B.打点计时器的两限位孔在同一竖直面内上下对正

C.精确测量出重物的质量

D.先释放重物，再接通电源后

②在一次实验中，质量机的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图丙所示。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0的距离分别为九八怎、hc。

已知纸带相邻两个点之间时间间隔为△人从打。点到打B点的过程中，重物的动能增

加量阻=;设这一过程中物体的重力势能减小量为公心，则应该有大小关系

△E、"k（填"大于”、“等于”或“小于”），这是因为

图乙

③根据学过的匀变速直线运动的规律，利用图乙中的纸带，论证说明AC段的平均速度

是否可以代替AC段时间中点8的瞬时速度。—

（2）乙组同学采用如图丙所示的实验装置。实验前，将气垫导轨调至水平，用天平称

出托盘和祛码的总质量山，测出挡光条的宽度为d,并将滑块移到图示位置，测出挡光

条到光电门的距离为释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间为人多次改变光

电门的位置，每次均令滑块自同一点开始滑动，测量相应的/与f值。

D光电门

气垫导轨L挡光条和滑块

愕，一'.....

11।।占।1

一乜I

托盘和硅码

为验证机械能守恒定律，请写出该组同学还需要测量哪个物理量以及各物理量应满足的

关系式。—

2.（2024•北京顺义.统考三模）甲、乙两同学分别用不同的方案做“验证动量守恒定律”

实验。

（1）甲同学用如图所示的装置研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。。点是小球抛出

点在地面上的垂直投影，实验时先让质量为班的入射小球多次从斜槽上位置S由静止

释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置尸，测出平抛射程OP（称为第一次

操作）。然后，把半径相同质量为性的被碰小球静置于斜槽末端，仍将入射小球从斜槽

上位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位

置分别为M、N,测出OM、ON（称为第二次操作）。在实验误差允许范围内，若满足

关系式见\OP\=%+?|ON|,则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。

OMPN

①下列关于本实验条件的叙述，正确的是o（选填选项前的字母）

A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放

B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量

C.斜槽倾斜部分必须光滑

D.斜槽末端必须水平

②若第二次操作时，入射小球从斜槽上静止释放的位置低于S,其他操作都正确的情况

下，实验结果为班|。尸|/|0”|+〃回加|（选填“>”“<”或“=”）。

（2）乙同学用如图所示实验装置进行实验，两个带有等宽遮光条的滑块A、B间放置轻质

弹簧,挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定，将其置于气垫导轨上。

接通充气开关，烧断细线，A、B由静止向相反方向运动。利用光电计时器可记录下两

遮光条通过光电门C、D的时间分别为「、马。A、B的质量分别为机1、m2o

光电'1C光电门D

滑块A滑块B

①在实验操作正确的前提下，若满足与^近似相等(用所测物理量的字母表示),

则可以认为两滑块被弹簧弹开前后动量守恒。

②本实验(选填“需要”或者“不需要”)调节气垫导轨水平，判断气垫导轨水平的依

据是O

3.(2024北京人大附中•校考三模)图为一种利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”的实

验装置。主要实验步骤如下：

(1)将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平。

(2)测出挡光条的宽度乩

(3)将滑块移至图示位置，测出挡光条到光电门的距离

(4)释放滑块，读出挡光条通过光电门的挡光时间入

(5)用天平称出托盘和祛码的总质量形，滑块和遮光片的总质量

(6)……

关于本实验，有几个同学提出了他们的想法，

小红：本实验验证的是托盘和磋码与地球组成系统机械能是否守恒；

小白：若要符合机械能守恒的结论，以上测量物理量应该满足，咫/=《"(4)2

2t

小高：本实验要满足托盘和祛码的总质量远小于滑块和遮光片的总质量；

小考：通过改变滑块的初始释放位置，测量出多组/、4的数据，利用实验数据绘制

(g)2一/图像，若是一条过原点的直线，可认为该系统机械能守恒；

小必：本实验中，托盘和祛码与滑块和遮光片组成的系统动量守恒;

大胜：本实验还可以求出滑块和遮光片的加速度。

以上同学的说法，正确的有几人()

D.3

4.（2024.北京人大附中•校考三模）在高中阶段，我们学习了多种测量物体加速度的方

（1）通过打点计时器，可以测量小车的加速度。实验装置如图所示。通过实验得到了一条

点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0）,然后每隔（Ms选取一个计

数点，如图中A、B、C、D、E、尸••所示。某同学测量了相邻两计数点间的距离：

04=7.05cm,AB=7.68cm,3c=8.31cm,CD=8.95cm,DE=9.57cm,EF=10.20cm,

请计算该小车的加速度4=—m/s?（保留小数点后两位）

"4?§?号」|

（2）通过光电门，同样可以测量物体的加速度。如图，滑块上安装了宽度为2.0cm的遮光

条，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第

一光电门的时间公4=0.20s,通过第二个光电门的时间A&=0O5S,遮光条从开始遮住

第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间f=2.5s,试估算滑块的加速度/=—

m/s2（保留两位有效数字），该估算值与真实值相比—（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）

数字计时器

光瑞咱y门1遮千条

I11uII/.J.11J1'11.u.1I~TT^矗、源

士

槽码

（3）频闪照片也是一种测量加速度的方法。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪

仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在

几个闪光时刻的位置。某时刻，将一小球从。点由静止释放，频闪仪每隔0.04s闪光一

次。以。点为原点，竖直向下为正方向建立坐标轴，并测量各时刻的位置坐标玉、演、

马…。下图是小球自由下落时的部分频闪照片示意图，照片中的数字是小球下落的距

离(单位：cm)。小崔同学为了减小偶然误差，他建议做无一产图，把实验数据代入(如

^2=0.0016s2,%!=0.21cm；=0.0064s2,=1.76cm■■■),得到一条过原点的直线，

再通过该直线的斜率得到加速度的。请问该方案是否可行？如果可行，请求出加速度的

值(结果保留两位有效数字)；如果不可行，请说明原因—o

0一昌O

0.21——

1.76一OB

4.90―OC

9.61―QD

5.(2024・北京首师大附中•校考三模)请根据下列实验的实验原理或实验方法回答问题。

(1)某实验小组在探究弹簧的劲度系数与其长度、粗细和制作弹簧所用钢丝直径的关系时,

对弹簧进行一些相关测量，如图所示。用刻度尺测整根弹簧的自由长度如图甲所示，该

长度的测量值为cm。用螺旋测微器测钢丝的直径如图乙所示，该直径的测量值一

mm。

甲乙

(2)“验证力的平行四边形定贝门的实验如图所示，同学们在操作过程中有如下议论，其中

对减小实验误差有益的说法是

A.两根细绳必须等长

B.橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

D.拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些。

6.（2024・北京首师大附中•校考三模）小明和小红同学分别通过实验“探究加速度与质量

的关系”和“加速度与力的关系”。

（1）小明同学在探究小车加速度与质量的关系时，采用了如图所示方案。

打点计时器

①保持祛码盘中祛码质量不变，通过增减小车中的祛码个数改变小车中祛码和小车的总

质量与此相对应，利用纸带上打出的点来测量小车的加速度。对此实验方案，下列

做法中合理的是;

A在平衡阻力时，需要把木板的一侧垫高，并将祛码盘及盘中祛码用细线通过定滑轮系

在小车上

B实验前，先接通打点计时器电源，待打点计时器工作稳定后再释放小车

C调节滑轮，使细线与木板平行

②实验中打出的一条纸带的部分实验数据如图所示，相邻两个计数点间还有四个点未画

出。所用交变频率为50Hz,由该纸带可求小车的加速度a=m/s2（结果保留两位有

效数字）；

纸带运动方向+J

<------------►<-------------><---------------►<---------------->

16.1816.6617?13Z61n

单位:cm

③小明记录的6组实验数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图的坐标纸上,

请用"+”标出余下的一组数据的对应点，并作出〃一,图像。由a—上图像可得出的实

MM

验结论为O

a/(m.s-2)

F/NM/kga/(m-s'2)

0.291.160.25

0.290.860.34

0.290.610.48

0.290.410.71

0.290.360.81

0.290.310.93

（2）小红同学在探究小车的加速度。与所受合外力的关系时，设计并采用了如图所示

的方案。其实验操作步骤如下：

打点计时器

a.挂上祛码盘和祛码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；

b.取下祛码盘和祛码，测出其总质量为相，并让小车沿木板下滑，测出加速度a；

c.祛码盘中祛码的个数，重复步骤a和6,多次测量，作出a—P图像o

①该实验方案满足条件M»m（选填“需要“或”不需要"）；

②若小红同学实验操作规范，随祛码盘中祛码个数的增加，作出的。一尸图像最接近图

中的_____

7.（2024.北京首师大附中•校考三模）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探

究平抛运动的特点。

（1）关于实验，下列做法正确的是（填选项前的字母）。

A.选择体积小、质量大的小球B.借助重垂线确定竖直方向

C.先抛出小球，再打开频闪仪D.水平抛出小球

（2）图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄

上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B

两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做运动；根据,可判断

A球水平方向做匀速直线运动。

图2

（3）某同学使小球从高度为0.8m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动（每

秒频闪25次），最多可以得到小球在空中运动的个位置。

（4）某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置

为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为%轴和y轴正方向,建立直角坐标系xOy,

并测量出另外两个位置的坐标值（毛,匕）、（得，％），如图3所示。根据平抛运动规律,

利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为

X

%---。

O

图3

8.（2024・北京九中•校考三模）利用如图所示装置做“验证牛顿第二定律”的实验。

①除了图中所给的器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材

是.

A.秒表

B.天平（含祛码）

C.弹簧测力计

D.刻度尺

②实验平衡摩擦力时。按图把实验器材安装好，先不挂重物，将小车放在木板上，后面

固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，让小

车以一定初速度沿木板向下运动，并不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板

做运动。

③甲同学利用VT图像求出每条纸带对应的加速度。他在处理其中一条纸带时，求出每

个计数点对应的速度，并将各点的速度都标在了如图所示的坐标系中、请在坐标系中作

出小车运动的v-f图像，并利用图像求出小车此次运动的加速度m/s2（结

④乙同学在验证小车加速度。与所受拉力产的关系时，根据实验数据作出的小F图像如

图甲所示。发现图线不过原点，原因可能是。

B.木板一端垫得过低

C.盘和祛码的总质量太大了

D.盘和祛码的总质量太小了

⑤丙同学作出的图像如图乙所示。发现图线有一段是曲线，请帮他分析曲线弯曲的

原因，并提出实验改进意见

图乙

9.（2024.北京大兴精华学校.校考三模）在用打点计时器测小车运动速度的实验中，所

用交流电源的频率为50Hz,记录小车运动的纸带如图所示（纸带左端与小车相连），在

纸带上选择5个计数点。、A、B、C、D,相邻两计数点之间还有四个点未画出。

OABCD

<-3.18Ja

<--------6.75-------->1（单位：cm）

<-----------------10.71------------------►

<----------------------------15.06-----------------------------►

（1）由图中可知，纸带做的是（选填“加速”或“