专题18 力学实验-2021年高考物理各地市模拟题专题汇编

专题18 力学实验(原卷版)

一、实验题（本大题共12小题）

1.[来源:2021年湖北省龙泉中学、宜昌一中高考物理联考试卷（2月份）]在完成了“探究加速度与力、质量之间的关系”的书本实验后，某同学想办法设计了一个新的实验用于进一步验证上述物理量的关系，具体操作过程如下：

A.用天平称出小车质量为，弹簧测力计质量为取

B.接通打点计时器电源，让小车从一具有一定倾角的平整斜面上由静止开始加速下滑，用纸带记录下它的运动情况，以便求出它的加速度a．

C.撤掉打点计时器，在小车尾部用细线与一个弹簧测力计和水桶连接，在水桶中加入适量水，使轻推小车时，能使其沿斜面向下做匀速直线运动当小车到达斜面底部静止后，读出此时弹簧测力计的读数F．

D.改变斜面的倾角，重复以上实验几次，通过几组数据来验证三个物理量之间的关系．
 

请回答下列问题：

下面这条纸带，是在某次实验中得到的每5个点取一个计数点，可求出此时小车的加速度_____ 

小车由静止开始匀加速下滑过程中所受到的合力为____用本题中所给的物理量符号表示 

在该同学的这个验证实验中，____选填“需要”或“不需要”保证小车质量远大于所挂物体的总质量 

2.[来源:2021年山东省新高考物理模拟试卷]伽利略斜面实验被誉为物理学史上最美实验之一、研究小组尝试使用等时性良好的“节拍法”来重现伽利略的斜面实验，研究物体沿斜面运动的规律。实验所用节拍频率是每秒2拍，实验装置如图所示。在光滑倾斜的轨道上装有可沿轨道移动的框架，框架上悬挂轻薄小金属片，滑块下滑撞击金属片会发出“叮”的声音金属片对滑块运动的影响可忽略。实验步骤如下：

从某位置记为静止释放滑块，同时开始计拍调节框架的位置，使相邻金属片发出的“叮”声恰好间隔1个拍，并标记框架在轨道上的位置、、；

测量、、到的距离、、如图所示。

将测量数据记录于下表，并将节拍数n转换成对应时间t的平方。

表格中“C”处的数据应为___________；

由表中数据分析可得，s与成___________关系填“线性”或“非线性”；

滑块的加速度大小为___________结果保留2位小数。

3.[来源:2021年江苏省常州市高考物理调研试卷（一模）]某同学用图甲所示装置，测量系统运动过程中所受阻力的大小．已知、的两物体用细线连接，跨过光滑轻质小滑轮．在m下端接上纸带，接通打点计时器电源，让M从高处由静止开始下落，如图乙为实验打出的一条纸带，每相邻两计数点间还有4个点图中未标出，g取，请测量并求出运动过程中系统受到的阻力大小．结果保留两位有效数字

4.[来源:2021年安徽省阜阳市高考物理质检试卷]某同学用图示装置测量木块与水平木板间的动摩擦因数。图中牵拉木块的细线与木板平行。该同学测得木块的质量是砝码含砝码盘质量的k倍，根据打出的纸带求出木块运动的加速度大小为a。
 

已知当地的重力加速度大小为g，根据测得的物理量，木块与木板间的动摩擦因数表示为________。

本实验测得的结果________选填“大于”、“小于”或“等于”木块与木板间的实际动摩擦因数。

5.[来源:2021年陕西省安康市高考物理第二次质检试卷]某同学利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。将宽度为d的挡光片水平固定在物体A上，将物体A、B同时由静止释放，释放时挡光片上端与光电门之间的高度差为h，让质量较大的物体B通过细线绕过轻质定滑轮带着A一起运动，挡光片通过光电门的时间为t，已知当地的重力加速度大小为g。回答下列问题。

该同学用游标卡尺测挡光片的宽度时，测量情况如图乙所示，则挡光片的宽度______mm。
由于没有天平，不能直接测出两物体的质量，该同学找来了一个质量为的标准砝码和一根弹簧，将标准砝码、物体包括挡光片和物体B分别静止悬挂在弹簧下端，用刻度尺测出弹簧的伸长量分别为、、，则物体A的质量______。
用挡光片通过光电门的平均速度表示挡光片上端到达光电门时的速度，若运动过程中物体A、B组成的系统机械能守恒，则应满足关系式______用题中已测得或已知的物理量的字母表示

6.[来源:2021年湖北省九师联盟高考物理巩固试卷（2月份）]某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．

下列不必要的实验要求是_______．

A.应使小车从靠近打点计时器位置释放

B.滑轮与小车间的细绳应与木板平行

C.应先接通电源，后释放小车

D.应使小车质量M远大于重物质量m

E.在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将重物通过定滑轮拴在小车上

某条纸带测量数据如图所示，O、A、B、C、D、E、F为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．量出相邻的计数点之间的距离分别为、、、、、已知打点计时器的工作频率为，则小滑车的加速度值为_______结果保留两位有效数字．

实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度．根据测得的多组数据画出关系图象，如图所示．此图象的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因是__________________________________。

7.[来源:2021年广东省新高考“八省联考”高考物理适应性试卷]为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图，其中是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：

小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量________，动能的增加量________均用题中所给字母表示

观察图中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：__________。

为减小实验误差，实验时应选用密度__________选填“较大”或“较小”的小球。

8.[来源:2021年江苏省淮安市清江浦区淮阴中学高考物理模拟试卷]某实验小组利用如图甲所示的实验装置来测量匀加速直线运动的加速度。滑块上的左右端各有一个完全一样的遮光板。若光线被遮光板遮挡，光电传感器会输出高电平。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光板1、2分别经过光电传感器时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压随时间变化的图像。
实验前，接通气源，将滑块不挂钩码置于气垫导轨上，轻推滑块，则图乙中的、、、间满足关系_____________________，则说明气垫导轨已经水平。

如图丙所示，用游标卡尺测量遮光板的宽度d，挂上钩码后，将滑块由如图甲所示位置释放，通过光电传感器和计算机得到的图像如图乙所示，若、、、和d已知，则遮光板1和遮光板2在经过光电传感器过程中的平均速度分别为________________、_____________用已知量的字母表示。

在情况下，滑块运动的加速度_________________用已知量的字母表示。

9.[来源:2021年安徽省蚌埠市高考物理二模试卷]某同学利用图a所示装置验证动能定理。
 

把木板的一端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做___________运动。将槽码、小车、打点计时器、纸带安装好。接通电源，槽码下落，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，相邻两点的时间间隔为，从图给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小___________，打出P点时小车的速度大小___________若槽码的质量为，g取，则从B到P的过程中，合力对小车做的功___________结果均保留2位小数

根据该方案计算出小车动能的增量总会略小于W，其原因是___________________。

10.[来源:2021年云南师大附中高考物理适应性试卷（七）]某同学用如图甲所示装置“验证机械能守恒定律”时，得到如图乙所示的纸带。选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，点O、C间的距离为，点O、E间的距离为，测得重物的质量为m。已知当地重力加速度为g，打点计时器打点周期为T。

下列做法正确的有________填正确答案序号。

A.必须要称出重物和夹子的质量

B.图中两限位孔必须在同一竖直线上

C.将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器

D.数据处理时，可以选择任一点迹清晰的点作为O点

E.数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置

选取O、C两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是________，重物增加的动能是________；在误差允许范围内若两者相等，即验证了机械能守恒定律。

11.[来源:2021年安徽省A10联盟高考物理开年试卷]某同学用如图甲所示装置研究物块的匀变速直线运动。

实验所用的打点计时器如图乙所示，该打点计时器所用的电源是   

A.的交流电  的直流电  的交流电

实验中得到一条清晰的纸带如下图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G7个点。

以打A点为计时零点，以t为横坐标、其中d为各点到A点的距离，t表示A点到各点的运动时间为纵坐标，得到图象的斜率为k，则加速度的大小为______；图线与纵轴的交点表示的物理意义是：__________________________。

该同学认为：图象中的图线与时间轴围成的面积表示物块在t时间内运动的位移大小。他的观点是________选填“正确”或“错误”的。

12.[来源:2021年山东省聊城一中高考物理模拟试卷（2月份）]某实验小组做“探究加速度与力的关系”实验时，先采用如图甲所示的常规实验方案，处理数据时发现误差比较明显。该小组经过分析讨论，对实验方案进行了改进和优化，采用如图乙所示实验方案，具体实验操作步骤如下：

A.挂上托盘和砝码，调整垫块位置，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
B.取下托盘和砝码，用天平测出其总质量为m，查出并记录当地重力加速度g；
C.把小车放回木板上原位置，让小车沿木板加速下滑，测出其下滑的加速度a；
D.改变砝码质量和垫块位置，多次测量m和a，通过作图可得到的关系。
比较甲、乙两实验方案，实验时需要满足条件的实验方案是________选填“甲”、“乙”或“甲和乙”；
采用乙实验方案，在作关系时，小车受到的合外力________________；
在一次实验操作中，获得如图丙所示的纸带，A、B、C、D、E为计数点，其中相邻两计数点间均有四个点未画出，所用交变电源的频率为50Hz，则在打下C点时小车的速度大小___________，由纸带可求得小车运动的加速度____________计算结果均保留两位有效数字。

图丁是该小组先后采用甲、乙两个实验方案描绘出的关系图象，图象中_________选填或是乙实验方案得到的关系图象。