2022届高考物理二轮复习卷：力学实验_试卷库

1、用图甲所示装置探究物体的加速度与力、质量的关系。实验前已经调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行，已经平衡了摩擦力。g＝9.8m/s² ．

(1)实验时保持小车（含车中砝码）的质量M不变，用打点计时器测出小车运动的加速度α．图乙为悬挂一个钩码后实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测得各计数点到A点间的距离如图乙所示。已知所用电源的频率为50Hz，则小车的加速度大小a＝m/s² ．若悬挂钩码的质量为50g，把悬挂的钩码和小车（含车中砝码）看成一个整体，则小车（含车中砝码）的质量M＝kg．（结果均保留两位有效数字）

(2)实验时保持悬挂钩码的质量m不变，在小车上增加砝码，改变小车的质量，得到对应的加速度，若用加速度作为纵轴，小车（含车中砝码）的质量用M表示，为得到线性图象，则横轴代表的物理量为。 (2)

A . 小车（含车中砝码）的质量M B . 小车（含车中砝码）的质量与悬挂钩码的质量之和m+M C . 小车（含车中砝码）的质量与悬挂钩码的质量之和的倒数 $\text{[math]}$ D . 悬挂钩码质量的倒数 $\text{[math]}$

2、实验：小车速度随时间变化的规律的装置，可以完成许多力学实验。如图甲所示（重力加速度g）

(1)以下说法正确的是________ (1)

A . 用此装置“探究小车速度随时间变化的规律”时，不需要钩码总质量远小于小车的质量，但必须平衡摩擦力 B . 用此装置“探究加速度与力的关系”时，每次改变钩码个数后，不需要重新平衡摩擦力：“探究加速度与质量关系”时，每次改变小车质量需重新平衡摩擦力 C . 用此装置“探究功与速度变化关系”时，不需要平衡摩擦力 D . 若在小车和细线之间安装一个力的传感器在“探究加速度与力的关系”时，不需要满足钩码质量远小于小车的质量

(2)利用此装置“探究在外力一定的条件下，物体的加速度与质量的关系”时通过在小车上添加钩码来改变小车的质量，得到图乙所示的实验图象，横坐标m为小车上钩码的质量，设图乙中直线的斜率为K，在纵轴上的截距为b，若牛顿运动定律成立，则小车受到的拉力为，小车的质量（不计车上的钩码）为。（用K、b来表示本题结果）

(3)某同学利用此装置“探究在小车质量一定的条件下，物体的加速度与拉力F的关系”时，通过增加绳子下端挂的钩码个数来改变小车所受的拉力F，得到小车的加速度a与拉力F的数据，画出a—F图象，发现当F较大时图象发生了如图丙所示的弯曲，当F无穷大时图象将趋于一条水平线，则此时对应的加速度a=；该同学经过思考后将实验方案改变为用小车中的钩码挂在绳的下端增加外力，那么关于该同学的修正方案，下列说法正确的是。

A．该修正方案可以避免a-F图线末段发生弯曲

B．该修正方案可以避免a-F图线末段发生弯曲的条件是小车质量大于等于细线下钩码质量

C．该修正方案画出的a-F图线斜率倒数为小车的质量

D．该修正方案画出的a-F图线斜率倒数为小车总质量和绳下钩码质量的总和

3、某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。

已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小v_B=m/s，打出P点时小车的速度大小v_P=m/s（结果均保留2位小数）。

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为。

4、小李同学利用图①装置验证机械能守恒定律时，打出如图②所示的纸带，已知打点计时器频率为 $\text{[math]}$ 。

(1)下列关于该实验说法正确的是______。 (1)

A . 纸带必须尽量保持竖直方向以减小摩擦阻力作用 B . 为了验证机械能守恒，必须选择纸带上打出的第一个点作为起点 C . 将电磁打点计时器改成电火花计时器可以减少纸带和打点计时器间的摩擦 D . 可以选择较轻的物体作为重物以延长下落的时间，实验效果更好

(2)根据图②中纸带的数据，打下C点时重物的速度为 $\text{[math]}$ （结果保留2位小数）。

(3)小明同学用两个形状完全相同，但质量不同的重物 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 分别进行实验，测得几组数据，并作出 $\text{[math]}$ 图象，如图③所示，由图象可判断 $\text{[math]}$ 的质量 $\text{[math]}$ 的质量（选填“大于”或“小于”）。

5、某同学利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度，如图（a）所示，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、数字计时器、光电门等。导轨下方两支点间的距离为l。实验步骤如下：

(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当光电门A记录的遮光时间（填“大于”“小于”或“等于”）光电门B记录的遮光时间时，认为气垫导轨水平；

(2)用游标卡尺测量遮光片宽度d。如图（b）所示，d=cm；

(3)在导轨左支点下加一高度为h的垫块，让滑块从导轨顶端滑下，记录遮光片经过A、B两处光电门的光时间△t₁、△t₂及遮光片从A运动到B所用的时间t₁₂ ，可求出重力加速度g=（用题中给出的物理量符号表示）；

(4)分析实验结果发现，重力加速度的测量值比该地的实际值偏小，写出一条产生这一结果的可能原因：。

6、

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，为防止读数时测微螺旋发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。从图中的示数可读出合金丝的直径为 $\text{[math]}$ mm。

(2)如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

①如图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球 $\text{[math]}$ 多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球 $\text{[math]}$ 静置于水平轨道末端，再将入射球 $\text{[math]}$ 从斜轨上S位置静止释放，与小球 $\text{[math]}$ 相碰，并多次重复。

接下来要完成的必要步骤是。（填选项前的符号）

A．用天平测量两个小球的质量 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$

B．测量小球 $\text{[math]}$ 开始释放高度 $\text{[math]}$

C．测量抛出点距地面的高度 $\text{[math]}$

D．分别找到 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM，ON

②本实验中若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为（用①中测量的量表示）

7、用下列器材测量小车质量 $\text{[math]}$ 。小车，一端带有定滑轮的平直轨道，垫块，细线，打点计时器，纸带，频率为 $\text{[math]}$ 的交流电源，直尺，6个槽码，每个槽码的质量均为 $\text{[math]}$ 。

(1)完成下列实验步骤中的填空：

i.按图甲安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着6个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；

ii.保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂5个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；

iii.依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii；

iv.以取下槽码的总个数 $\text{[math]}$ 的倒数 $\text{[math]}$ 为横坐标， $\text{[math]}$ 为纵坐标，在坐标纸上作出 $\text{[math]}$ 关系图线。

(2)已知重力加速度大小 $\text{[math]}$ ，计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空：

①下列说法错误的是；

A．接通电源后，再将小车从靠近打点计时器处释放

B．小车下滑时，位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行

C．实验中必须保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量

D．若细线下端悬挂着2个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小为 $\text{[math]}$

②某次实验获得如图乙所示的纸带，相邻计数点间均有4个点未画出，则在打“5”点时小车的速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ，加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；

③写出 $\text{[math]}$ 随 $\text{[math]}$ 变化的关系式（用 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 表示）；

④测得 $\text{[math]}$ 关系图线的斜率为 $\text{[math]}$ ，则小车质量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

8、某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔 $\text{[math]}$ 发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为 $\text{[math]}$ 。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。

完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）

(1)小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为 $\text{[math]}$ ，竖直分量大小为 $\text{[math]}$ ；

(2)根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为 $\text{[math]}$ 。

9、如图所示为某同学进行探究“加速度与力、质量的关系”的实验装置，数字化信息系统能直接获取到小车加速度a的大小，滑轮与细线的摩擦可忽略不计。

(1)使用该装置进行下列实验时，下列说法正确的是__________。 (1)

A . 测力计的示数等于沙桶和沙子所受的总重力 B . 测力计的示数小于沙桶和沙子所受的总重力 C . 测力计的示数等于小车所受拉力的一半 D . 测力计的示数小于小车所受拉力的一半

(2)改变该装置进行实验时，下列说法正确的是__________。 (2)

A . 若把测力计换成力传感器，仍需要平衡小车与桌面间的摩擦力 B . 若把测力计换成力传感器，则不需要平衡小车与桌面间的摩擦力 C . 若把测力计左端固定点稍稍上移，则力的测量值大于真实值 D . 若把测力计左端固定点稍稍上移，力的测量值小于真实值

(3)使用该装置进行实验时，保持桌面水平，得到的图像可能是图2中的（图2中甲、乙、丙三条线为平行直线）。

10、某同学设计出如图甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，让小球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，当地重力加速度为g．

(1)为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪两个物理量_____________． (1)

A . 小球的质量m B . AB之间的距离H C . 小球从A到B的下落时间t_AB D . 小球的直径d

(2)小球通过光电门时的瞬时速度v=（用题中所给的物理量表示）．

(3)调整AB之间距离H，多次重复上述过程，作出 $\text{[math]}$ 随H的变化图象如图乙所示，若小球下落过程中机械能守恒，则该直线的斜率k=（用题中所给的物理量表示）．

11、某同学用如图甲所示装置结合频闪照相研究平抛运动。重力加速度g=10m/s。

(1)关于实验要点，下列说法正确的是_______。 (1)

A . 选用的斜槽越光滑越好 B . 调节斜槽，使斜槽槽口切线水平 C . 调节纸板，使纸板面竖直且与小球运动轨道所在平面平行 D . 画平抛运动轨迹时，将槽口在纸板上的水平投影作为平抛运动的起点

(2)让小球从斜槽上合适的位置由静止释放，频闪照相得到小球的位置如图乙所示，A、B、C是相邻三次闪光小球成像的位置，坐标纸每小格边长为5cm，则小球从槽口抛出的初速度大小为v₀=m/s，小球从槽口抛出到运动到B点位置所用的时间为t=s；B点离槽口的水平距离x=m。

12、下图是某小组进行“研究物体平抛运动规律”的实验装置；每次将小球从圆弧轨道释放。通过调节铁架台上挡板的高度，小球与挡板相撞，记录撞击使小球在挡板上留下的痕迹点。

(1)以下是实验过程中的些做法，其中合理的是______。 (1)

A . 每次小球释放的初始位置可任意选择 B . 安装轨道时，使其末端保持水平 C . 当铁架台挡板倾斜时，不会导致小球平抛运动轨迹点出现误差 D . 描绘轨迹图时以轨道与木板的等高点作为小球平抛运动的起点高度

(2)以小球离开轨道开始平抛运动位置为坐标原点，竖直向下为y轴正方向，水平向右为x轴正方向，小球平抛初速度为 $\text{[math]}$ ，重力加速度为g。理论上，y关于x的函数为。（用 $\text{[math]}$ 、g表示）

(3)如装置图所示，当挡板从轨道底端等高位置O开始，每次向下调节相同高度至A、B、C、D位置，挡板上的撞击点如下图中1、2、3、4所示，其中位置A对应下图中的（1、2、3、4）；间距 $\text{[math]}$ （结果可用根号表示）。

13、如图1所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

(1)为减少阻力的影响，应取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做运动；

(2)连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图2所示的纸带。纸带上О为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为 $\text{[math]}$ 的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。实验时小车所受拉力为 $\text{[math]}$ ，小车的质量为 $\text{[math]}$ ，请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化 $\text{[math]}$ ，补填表中空格（结果保留至小数点后第四位）

	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$	$\text{[math]}$
$\text{[math]}$	0.0432	0.0572	0.0734	0.0915
$\text{[math]}$	0.0430	0.0570	0.0734	0.0907

分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内 $\text{[math]}$ ，与理论推导结果一致。

(3)实验前已测得托盘质量为 $\text{[math]}$ ，实验时该组同学放人托盘中的砝码质量应为 $\text{[math]}$ （ $\text{[math]}$ ，结果保留两位有效数字）。

14、某探究小组想利用验证机械能守恒定律的装置测量当地的重力加速度，如图（甲）所示。框架上装有可上下移动位置的光电门1和固定不动的光电门2；框架竖直部分紧贴一刻度尺，零刻度线在上端，可以测量出两个光电门到零刻度线的距离；框架水平部分用电磁铁吸住一个质量为m的小钢球，小钢球的重心所在高度恰好与刻度尺零刻度线对齐。切断电磁铁线圈中的电流时，小钢球由静止释放，当小钢球先后经过两个光电门时，与光电门连接的传感器即可测算出其速度大小 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。小组成员保证光电门2的位置不变，多次改变光电门1的位置，得到多组 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的数据，建立如图（乙）所示的坐标系并描点连线，得出图线的斜率为k。

(1)用20分度的游标卡尺测量小钢球的直径，如图（丙）所示，该小钢球的直径是mm；

(2)下面关于减小重力加速度的测量误差的说法中正确的是______； (2)

A . 光电门1的位置尽可能靠近刻度尺零刻度 B . 光电门1的位置不能太靠近光电门2 C . 换用大小相同但密度较小的小塑料球完成此实验，对测量结果没有影响

(3)当地的重力加速度为（用k表示）；

(4)撤掉光电门1，也能测出当地的重力加速度。考虑到切断电流时电磁铁线圈中的磁性不能马上消失，利用 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的数据测出的当地重力加速度比原方案相比（选填“偏大”、“偏小”、“相等”）。

2022届高考物理二轮复习卷：力学实验

一、实验探究题（共14小题）

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