专题12 力学实验-最新高考高三一模物理试题汇编

2021年高考高三一模物理试题汇编

专题12 力学实验

1、（2021·上海市长宁区高三一模）如图是某同学利用光电门传感器等器材验证“小车的加速度与质量关系”的实验装置。光电门固定在轨道上的点。

(1)实验过程中，下列做法正确的是（      ）

A. 要控制小车和钩码的质量都不变

B. 要控制小车和钩码的总质量不变

C. 要控制小车的质量不变，改变钩码的质量

D. 要控制钩码的质量不变，改变小车的质量

(2)在点由静止释放小车，测出小车上挡光片通过光电门的时间为，若挡光片的宽度为，挡光片前端距光电门的距离为，则小车的加速度________。

(3)若实验中测得5组实验数据，为比较直观地得到加速度与质量的关系，应该画出_________图像。其理由是____________。

(4)实验得到的结论是_______。

2、（2021·上海市松江区高三一模）如图a为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置：

(1)在该实验中必须采用控制变量法，应保持___________不变，用钩码所受的重力作为___________，用DIS测小车的加速度；

(2)改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线（如图b），此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是______________；

(3)若在原装置中的P处加装一力传感器，重复上述实验，得到的a-F图线与图b中的图线相比会有什么不同：_____________________；

(4)在(3)中，若小车质量为M，不断增加钩码的数量，则力传感器示数的极限值为________。

3、（2021·上海市闵行区高三一模）在“用研究机械能守恒定律”的实验中，利用如图所示的器材进行实验。图中的①是__________，②是_________。（填器材名称）从右侧某一高度由静止释放摆钢，可以观察到摆摆到左侧的最高位置与释放点基本在同一高度，改变①在固定杆上的位置，重复多次实验，仍能观察到上述结果，由此可以得出的实验结论是________________。

4、（2021·上海市嘉定区高三一模）“用DIS研究机械能守恒定律”实验装置如图所示。

(1)本实验用到的传感器是___________，为让标尺盘处于竖直平面内，标尺盘上的垂直线与自然下垂的摆线要___________（选填“平行”或“垂直”）。

(2)某同学以摆锤运动的最低点为零势能面，在离开最低点一定高度h处静止释放摆锤，测量摆锤到达最低点的瞬时速度，测得动能与重力势能的三组数据。由第1组数据可估算出摆锤下落高度h约为______m。

(3)该同学根据上述三组数据中动能与重力势能近似相等，得出：摆锤在释放后，摆动整个过程近似满足机械能守恒。这一推断证据___________（选填“充分”或“不充分”），理由是___________。

5、（2021·上海市嘉定区高三一模）请完成“验证力的平行四边形定则”实验的相关内容.

(1) 如图甲所示,在铺有白纸的水平木板上,橡皮条一端固定在A点,另一端拴两个细绳套.

(2)如图乙所示,用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为O点,记下此时弹簧测力计的示数F1和F2及_________________.

(3) 如图丙所示,用一个弹簧测力计拉橡皮条,使绳与橡皮条的结点拉到O点,记下此时弹簧测力计的示数F=____________N和细绳的方向.

(4) 如图丁所示,已按一定比例作出了F1、F2和F的图示,请用作图法作出F1和F2的合力F/._____

(5) F/与F大小相等,方向略有偏差,如果此偏差仅由F1引起,则原因是F1的大小比真实值偏_______(填“大”或“小”)或F1与F2的夹角比真实夹角偏______________.(填“大”或“小”)．

6、（2021·上海市嘉定区高三一模）如图（a）为“用DIS研究加速度和力的关系”的实验装置。某实验小组改变所挂钩码的数量，多次重复测量，绘出如图（b）所示的图像。引起误差的主要原因是（　　）

A. 小车与轨道之间存在摩擦

B. 先点击“记录数据”，后释放小车

C. 所挂钩码的总质量太大

D. 所用小车的质量太大

7、（2021·江苏省新高考高三适应性考试）用如图1所示的实验装置测量木块与长木板间的动摩擦因数。把左端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，载有砝码的木块右端连接穿过打点计时器的纸带，左端连接细线，细线绕过定滑轮挂有槽码，木块在槽码的牵引下运动通过纸带测量木块的加速度，并测出木块与砝码的总质量M，槽码的总质量m，计算木块与木板之间的摩擦力f。改变M和m进行多次实验。

(1)下列实验操作步骤，正确顺序是___________；

①释放木块

②接通打点计时器电源

③将木板固定在水平桌面上

④调节滑轮高度使细线与木板平行

⑤将纸带穿过打点计时器的限位孔并固定在木块上

(2)实验打出的一段纸带如图2所示打点计时器的工作频率为50Hz，图中纸带按实际尺寸画出，则木块的加速度为___________m/s2；

(3)甲同学测得的数据见下表。

请根据表中的数据，在方格纸上作出f-M图像__________；

(4)已知重力加速度g=9.80m/s2，可求得该木块与木板动摩擦因数=___________；

(5)乙同学用(3)问表中的数据逐一计算出每次测量的值，取其平均值作为测量结果。他发现该值比甲同学在(4)问中得出的值大。你认为哪位同学的结果更准确，请简要说明理由______________。

8、（2021·江苏省南通市海门一中高三一调）（1）小明同学做“探究弹簀弹力和弹簧形变量的关系”的实验。

（1）实验装置如图甲，下列操作规范的是______。

A．实验前，应该先把弹簧水平放置测量其原长

B．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

C．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

D．实验结束后，应拆除实验装置，整理并复原实验器材

（2）小明同学在实验后，根据记录的数据进行处理，描绘出弹簧的伸长量△l与弹力F相关的点如图乙所示，请你根据所学知识用一定的线来拟合这些点______

(3)根据拟合的线，回答以下问题：

①本实验中弹簧的劲度系数k=___N/m；

②图线中后半部分明显偏离直线，你认为造成这种现象的主要原因是______。

9、（2021·江苏省南通市海门一中高三一调）用如图1所示的装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，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，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点，如图2所示的白纸上建立以抛出点为坐标原点、水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。

(1)为保证实验结果误差尽可能小，下列说法正确的是______。

A.斜槽轨道必须光滑

B.必须调节斜槽，保证末端水平，且让小球出射方向与硬板平行

C.必须调节硬板，保证硬板在竖直平面内

D.轨道末端的Q点即为坐标原点，也就是平抛运动的起点

(2)在图2中实验记录到的点有一个位置明显发生偏差，其产生的原因可能是：该次实验时，小球在斜槽上释放的位置与其它几次相比偏______（选填“高”或“低”）。

(3)根据图2记录的点可求得钢球平抛的初速度大小为______m/s（已知g=10m/s2）。

10、（2021·湖南省岳阳市高三一模）在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学利用如图甲得到一条纸带，如图乙所示，纸带上每相邻两计数点间还有4个计时点未标出。打点计时器所用交流电频率为50Hz，忽略纸带所受的阻力。

（1）若纸带的右端与小车连接。根据纸带提供的数据可判断小车做______直线运动。（填“匀加速”“匀减速”或“匀速”）

（2）打下计数点B时小车的速度vB=______m/s；小车加速度大小为a=______m/s2。（两空的结果均保留两位有效数字）

11、（2021·湖南省永州市高三一模）某兴趣小组在学习了自由落体以后设计了一个测量重力加速度的装置，装置如图甲所示。（注意实验时，将第一个光电门固定在靠近钢球开始下落的位置）

实验步骤如下：

A．按照图示安装实验器材

B．释放小球，记录小球从第一个光电门下落到第二个光电门之间的高度h和所用时间t，并填入设计好的表格中

C．保持第一个光电门位置不变，改变第二个光电门的位置，多次重复实验步骤B

D．根据实验数据作出图像，并由此图像求解重力加速度

根据以上信息思考下面的问题：

(1)根据实验数据得到的图像如图乙所示，写出图线的斜率k与重力加速度g之间的关系为g=_________。

(2)根据实验中的数据以为纵轴，t为横轴建立坐标系，发现图线不过原点，如图丙所示，图线与纵轴的截距的物理意义是___________

A．小球通过第一个光电门时的速度

B．小球通过第二个光电门时的速度

(3)从理论上利用图丙计算的重力加速度g与利用图乙计算的重力加速度g_______（填“有”或“无”）区别。

12、（2021·湖北省荆州市高三第一次质检）物理实验课上，老师与同学们一起研究了重锤下落过程中机械能守恒的问题，课后老师请同学们分小组设计实验继续研究：

(1)甲小组同学想用如图1所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上，将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为。已知小球质量为，当地重力加速度为。

在误差允许范围内，当满足关系式_________________时，可验证机械能守恒。

(2)乙小组认为机械能也包含弹性势能，于是用如图2所示装置进行验证机械能守恒定律。已知重力加速度为，实验步骤如下：

a、如图2甲所示，先把弹簧平放在光滑的水平面上，左端固定，用弹簧测力计多次水平向右拉伸弹簧，用刻度尺测出弹簧的长度，并读出对应的拉力，画出弹簧弹力与长度的函数关系图象如图2乙所示，则弹簧的劲度系数为______，弹簧长度为时，弹簧弹性势能大小为______。（取弹簧原长时弹性势能为零）

b、如图2丙所示，用质量为的小球压缩弹簧，当弹簧长度为时，将小球由静止释放，小球脱离弹簧后从光滑水平面水平抛出，落在地面上，测得下落高度为，落地点到水平面右侧边缘的水平距离为，若满足关系式______（用字母、、、、、、表示），则可“验证机械能守恒定律”。

13、（2021·湖北省荆州市高三第一次质检）如图所示是某位同学在研究小车的匀变速直线运动时，通过打点计时器获得的一条纸带。在所打的点中，取、、、、为计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未标出，测出各计数点间的距离分别是、、、．设打点计时器的打点周期为，请完成下列问题。

(1)以下关系式中正确的是______。

A． B． C． D．

(2)小车的加速度______（用、、、和表示）

(3)若已知，，，，则打下点时小车的速度______（留两位小数）。

14、（2021·广东省潮州市高三第一次质检）实验室利用打点计时器研究小滑块的运动情况，打出如图所示的纸带，计时器接在频率为50Hz的交流电源上。请回答下列问题：

(1)纸带中AB段运动的时间为___________s；

(2)小滑块的加速度大小为________m/s2，打A点时该物体的速度大小为________m/s。（小数点后保留两位数字）

15、（2021·福建省宁德市高三第一次质检）用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。主要实验步骤如下：

①安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次；

②选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点小车纸带与源插头当作计时起点O，然后每隔0.1s选取一个计数点，依次标为A、B、C、D、E、F……如图2所示；

③通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、……点时小车的速度，分别记作、、、、……；

④以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。

结合上述实验步骤，请你完成下列问题：

(1)在下列器材中，需用到的有___________（填选项前的字母）。

A.电压合适的50Hz交流电源

B.电压可调直流电源

C.刻度尺

D.秒表

E.天平（含砝码）

(2)根据图3中所描的坐标点，画出图像___________。

(3)观察图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是___________。由图像计算出小车的加速度_______。（保留两位有效数字）

16、（2021·安徽省芜湖市高三第一次质检）图甲为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。

(1)在平衡摩擦力的过程中，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，根据纸带点迹可判断应适当______（填“减小”或“增大”）木板的倾角，直至小车匀速运动；

(2)平衡摩擦力后，当满足小车质量M远大于钩码质量m的条件时，小车所受的合外力可近似为钩码的重力。实验中，当所挂钩码数量一定时，研究小车加速度a与其质量M的关系，由于未满足上述质量条件，实验结果得到的图象可能是______；

A.    B.    C.    D.

(3)图丙为实验中打出一条纸带，纸带上有七个相邻的计数点，相邻计数点间有4个点未标出，经测量：xAB=4.21cm、xBC=4.63cm、xCD=5.04cm、xDE=5.50cm，xEF=5.92cm，xFG＝6.35cm。已知工作电源的频率为50Hz，则小车的加速度a=______m/s2。（结果保留2位有效数字）

17、（2021·安徽省马鞍山市高三一模）小明设计了如图甲所示的实验装置，用来探究物体动能变化与外力做功的关系。不可伸长的轻绳跨过定滑轮将小车P和重物Q连接，和小车相连的细绳与斜面平行，纸带穿过打点计时器与重物相连。电源频率为50Hz。实验时，进行了如下操作：

①用天平测得小车P质量M=500g、重物Q质量m=100g；

②按图甲组装好器材，并用铜丝做成钩环挂在重物Q上作为配重，不断调整配重质量，直到小车恰沿斜面匀速下滑时，测得此时配重质量m0=150g；

③重物Q不加配重，接通打点计时器，小车由静止释放；

④关闭电源，取下纸带进行数据处理。

图乙是实验中获取的一条纸带：打下的第一个点标为计数点0，相邻两个计数点之间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示，重力加速度取9.8m/s2.（计算结果保留3位有效数字）。

(1)在纸带上打下计数点5时的速度=___________m/s；

(2)在打点0~5过程中系统动能的增加量ΔEk=___________J，合外力对系统所做的功为W=___________J。

18、（2021·安徽省黄山市高三第一次质检）在利用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验中：若打点计时器所接交流电的频率为50赫兹，实验得到甲、乙两条纸带，如图所示，应选______纸带较好。若已测得点2到4间距离为，点0到3间距离为，打点周期为T，验证重物开始下落到打点计时器打下点3这段时间内机械能守恒，、和T应满足的关系为______。

19、（2021·安徽省安庆市高三一模）某实验小组做“探究弹簧弹力与弹簧伸长量关系”的实验，采用如图甲所示的装置，质量不计的弹簧下端挂一个小盘，在小盘中增添砝码，改变弹簧的弹力。实验中作出了小盘中砝码重力F随弹簧伸长量x变化的图像如图乙所示。

（1）图像乙不过原点的原因是___________。