新高考物理二轮复习专题练习：专题14力学实验专题训练（含答案）

专题14 力学实验 专题训练

1．（2021·安徽蚌埠·一模）如图，一带有遮光条的滑块A置于长木板一端，将木板倾斜一定角度后，滑块可沿木板加速下滑，光电门B和C记录遮光条通过的时间分别为和，已知遮光条的宽度为d。

（1）要测量滑块下滑时的加速度大小，还需测出的遮光条一个物理量是_________（用文字及字母表示）；滑块的加速度大小________（用已知量和测得量的字母表示）。

（2）减小木板的倾角，重新实验，当倾角为时，测出，则滑块与木板间的动摩擦因数________。

2．（2021·四川巴中·模拟预测）小明利用“研究加速度与外力关系”的实验装置来测量滑块与木板间的动摩擦因数μ。如图甲所示，滑块放在长木板上并置于水平桌面，沙桶通过滑轮与细线拉滑块，在细线上接有一个微型力传感器，通过力传感器直接读出细线的拉力F。保持滑块质量不变，给沙桶添加少量细沙改变力传感器的示数F，利用打点记时器打出的纸带求出对应F时的加速度a，从而得到如图乙所示的图像，通过图像可以知道：

（1）滑块的质量为________kg；

（2）滑块与木板间的动摩擦因数________。

（3）实验中打出的一条纸带如图丙所示，打点记时器打点的周期是T，在纸带上依次标上1、2、3、4、5、6等计数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出来，测出、、、。则他利用以上数据求打该纸带时滑块加速度的表达式为________（用T、、、、表示）。

3．（2021·江苏·南京市中华中学模拟预测）在某一验证机械能守恒定律的实验中，同学们设计了如图甲所示的实验装置：

（1）实验时，一组同学进行了如下操作：

①用天平分别测出重物A、B的质量和（A的质量含挡光片、B的质量含挂钩，且），用螺旋测微器测出挡光片的宽度d，测量结果如图丙所示，则______mm；

②将重物A、B用绳连接后，跨放在轻质定滑轮上，一个同学用手托住重物B，另一个同学测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，之后释放重物B使其由静止开始下落；

③记录挡光片经过光电门的时间。

（2）如果系统（重物A、B）的机械能守恒，应满足的关系式为______（用、，重力加速度g，，d和h表示）。

（3）实验进行过程中，有同学对实验作了改进，使重物A、B的质量满足，又在B的下面挂上质量为m的钩码，如图乙所示。挡光片中心到光电门中心的竖直距离仍为h。依然由静止释放B，挡光片经过光电门的速度用v表示，若系统的机械能守恒，则通过此实验可算出当地的重力加速度______（用给定的字母写表达式）。

（4）为提高实验结果的准确程度，以下建议中确实对提高准确程度有作用的是(    )

A．绳的质量要轻且尽可能光滑 B．尽量保证重物只沿竖直方向运动，不要晃动

C．钩码质量越小越好D．挡光片的宽度越大越好

4．（2021·陕西·榆林十二中模拟预测）（1）在“探究平抛运动在水平方向的运动规律”的实验中，某同学采用如图所示的装置来获得平抛运动的轨迹。为得到一条轨迹，需多次释放小球，每次释放小球的位置___________ （填“相同”或“任意”）；释放时小球初速度___________（填“为零”或“不为零”）。

（2）如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果取g=10m/s2，那么：

①闪光的时间间隔是___________s；

②小球经过B点时的速度大小是___________m/s。（结果保留两位有效数字）

5．（2021·北京延庆·一模）在用图装置测量重力加速度的实验中，小白同学用测量范围为0~1m的米尺测量摆长，用停表测量摆动周期，再根据单摆周期公式计算重力加速度。

（1）组装单摆时，应选用___________（选填选项前的字母）。

A．长度略大于1m的细线B．长度略小于1m的细线

C．半径约为2cm的橡胶球D．半径径为1cm的小钢球

（2）在测量过程中，下列操作合理的是___________

A．先测好摆长，再将单摆悬挂到铁架台上

B．释放单摆时，摆角尽量大些，以便观察

C．单摆摆动稳定后，摆球经过平衡位置时开始计时

D．摆动过程中，若逐渐形成了圆锥摆，可以继续测量，不影响单摆周期

（3）小白同学通过实验测得：悬点O到小球球心的距离L；计时开始后，从小球第一次通过平衡位置到第n次通过平衡位置所用时间为t，则重力加速度g =___________（用L、n、t及常数表示）。

（4）小红同学通过改变摆长，测量多组数据，做出T2-L图像，如图她发现图线起点位于原点上方，这可能是由于她在测量摆长时，从悬点量到了小球的___________（选填“上沿”或“下沿”），这样将使根据图像得出的g测量值___________（选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）。

（5）本实验测得的重力加速度一般略微偏小，这是由于以下系统误差造成的___________

A．小球经过平衡位置时计时，很难看准，造成较大的周期测量误差

B．小球球心位置较难确定，使摆长测量存在较大的系统误差

C．由于存在空气阻力，会减慢单摆的速度，使周期测量值比理论值偏大

D．单摆摆动过程中，摆线会稍稍伸长，造成摆长的测量值比实际值偏小

6．（2022·甘肃·兰州一中二模）某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，给小车A一定的初速度，使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘成一体，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源的频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。

（1）若得到打点纸带如图乙所示，并已将测“得各”计数点间距离标在图上。A为运动起始的第一点，则应选________段来计算小车A碰前的速度，应选________段来计算小车A和小车B碰后的共同速度（以上两空选填“AB”、 “BC”、“CD”或“DE”）。

（2）测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg，由以上测量结果可得：碰前mAvA＋mBvB＝________kg·m/s；碰后mAvA′＋mBvB′＝________kg·m/s。

7．（2021·陕西·西安工业大学附中模拟预测）某同学利用如图所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。首先将木板倾斜固定在水平面上，木板与水平面间的夹角为，木板底端固定一打点计时器，然后将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计时器。现使木块获得一沿木板向上的瞬时初速度向上运动，打点计时器打出的纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出，打点计时器使用交流电的频率为，测得相邻两计数点之间的距离分别为、、、。已知，，重力加速度g取。

（1）通过计算纸带数据可得木块运动的加速度大小为___________，木块与木板之间的动摩擦因数为___________。（计算结果均保留2位有效数字）

（2）如果当时所用交流的频率为，而该同学仍按计算，由此会造成木块与木板间动摩擦因数的测量值与实际值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）

（3）该同学按照人教版《物理》必修一课后题中提到的方法，将图中的4段纸带剪开贴到坐标纸上，若这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上，说明此物体做___________运动，斜率大小可以反映加速度大小。若此图中直线斜率为k（其中，k无单位），纸带宽为d，则加速度a的表达式为___________。

8．（2021·青海西宁·三模）晓宇利用如图所示实验装置测量重力加速度，甲、乙两个小球用轻绳连接跨过光滑的定滑轮，实验操作如下：

①测量甲、乙两小球的质量、；

②测量出小球的直径；

③将光电门固定在铁架台上，测量出铁架台的底端到光电门的距离；

④将小球乙放在铁架台的底端，将装置由静止释放，记录小球乙通过光电门的时间；

⑤改变光电门距离铁架台底端的高度，重复④，记录多组实验数据。

回答下列问题：

（1）小球乙通过光电门的速度大小为___________（用测量的量表示），该测量速度___________（填“大于”“等于”或“小于”）小球球心通过光电门的实际速度。

（2）晓宇在处理实验数据时，建立了坐标系，为了更直观，晓宇描绘的图线为一条直线，则如果纵轴为，则横轴应为___________；如果图线的斜率为，则重力加速度大小应为___________（用测量的量表示）。

9．（2021·天津市南开区南大奥宇培训学校模拟预测）图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。

（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有___________。

a.安装斜槽轨道，必须保证斜槽轨道光滑

b.每次小球释放的初始位置可以任意选择

c.每次小球应从同一高度由静止释放

d.为描出小球的运动轨迹，必须所有的点用折线连接

（2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图乙中y-x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是___________。

（3）图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取两点A、B，测得A、B两点纵坐标y1=5.0cm，y2=45.0cm，A、B两点水平间距Δx=40.0cm。则平抛小球的初速度v0为___________m/s。（重力加速度g取10m/s2）

10．（2021·四川省仪陇宏德中学模拟预测）有一实验装置如图所示，水平台面上固定一个斜面，斜面底端有一小圆弧与水平台面平滑连接，且小圆弧末端与台面右端平齐，一个固定的水平木板紧靠平台右侧竖直面，用图钉将白纸和复写纸固定在木板上，水平台面距木板的高度为H。将一个质量为m的小球从斜面上高h处由静止滑下，小球落在复写纸上后在白纸上印一个痕迹，落点距平台右侧竖直面的水平距离为L，逐渐增大小球开始释放时的初始高度，得到一系列不同的落点。本实验以小球在斜面上的运动为研究过程，重力加速度为g。

（1）如果用此装置探究合外力做功与动能增加量是否成正比，斜面______（填“需要”或“不需要”）光滑；

（2）如果用此装置验证机械能守恒定律，斜面必须保证足够光滑，如果各物理量之间满足关系式______，即可认为机械能守恒定律成立；

（3）测量长度、高度时的起止点都应该以球心为准，仔细观察发现，在测量小球平抛下降高度时实际测量的却是水平台面距离木板的高度，此处操作对验证机械能守恒定律______（填“有”或“没有”）影响。

11．（2021·黑龙江·哈尔滨三中模拟预测）某实验小组用如图甲所示的实验装置来验证动量守恒定律。

（1）为保证两小球为对心碰撞，某同学先用游标卡尺测量两小球的直径是否相等，经测量发现两小球直径相同，游标卡尺的示数如图乙所示，可知小球的直径为___________mm；

（2）图甲中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球多次从斜轨上某一位置由静止释放，找到其平均落地点的位置 P，测量平抛射程。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，再将入射小球从斜轨上同一位置由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复。接下来必要完成的步骤是___________（填选项前的符号）

A．用天平测量入射小球的质量 m1和被碰小球的质量 m2

B．测量入射小球开始释放高度 h

C．抛出点距地面的高度 H

D．测量平抛射程、

（3）若两球碰撞过程中动量守恒，其表达式可表示为________（用（2）问中测量的量表示）。

12．（2022·河北·模拟预测）用如图甲所示的实验装置测定滑块的加速度大小，将气垫导轨调整水平并安装光电门A，滑块上固定一遮光条，滑块用跨过气垫导轨左端定滑轮的轻质细线与钩码相连，调整定滑轮高度使细线水平，滑块每次都从同一位置B由静止释放，光电门A的位置可以改变，光电门A与位置B间的距离L可以由固定在气垫导轨上的标尺直接读出。

（1）实验前用20分度游标卡尺测得滑块上的遮光条宽度d如图乙所示，则d=__________cm。

（2）本实验中__________（填“需要”或“不需要”）保证所挂钩码的质量m远小于滑块（包括遮光条）的质量M。

（3）滑块上的遮光条通过光电门A的时间t可直接读出，通过光电门A的速度由公式计算获得。保持钩码质量不变，通过改变光电门A的位置获得多组数据，作出v2-L图像如图丙所示，则滑块的加速度大小为__________m/s2（结果保留两位有效数字）。

13．（2022·全国·一模）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。

①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是___________。

②已知交流电频率为，重物质量为，当地重力加速度，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值___________J、C点的动能___________J（计算结果均保留3位有效数字）。比较与的大小，出现这一结果的原因可能是___________。

A．工作电压偏高          B．存在空气阻力和摩擦力          C．接通电源前释放了纸带

14．（2021·天津市宁河区芦台第一中学一模）某研究性学习小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中（实验装置如图所示），已知单摆在摆动过程中的最大偏角小。

（1）安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图所示，则摆球直径_______，再测量摆线长l，则单摆摆长___________（用d、l表示）；

（2）摆球摆动稳定后，当它到达最低点时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数，当时刚好停表.停止计时的秒表读数为，该单摆的周期为______s（周期要求保留三位有效数字）；

（3）计算重力加速度测量值的表达式为_______（用T、L表示），如果测量值小于真实值，可能原因是__________；

A．将摆球经过最低点的次数n计少了

B．计时开始时，秒表启动稍晚

C．将摆线长当成了摆长

D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长

（4）正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T，并在坐标纸上画出与L的关系图线，如图所示

由图线算出重力加速度的大小_____（保留3位有效数字，计算时取9.86）。

15．（2021·湖北·模拟预测）用如图甲所示装置研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）关于本实验，下列说法中正确的是__________。

A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放B．轨道倾斜部分必须光滑

C．轨道末端必须水平

（2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上的位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落点的位置（A、B、C三点中的某个点），然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上的位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，用同样的方法找到两小球碰后平均落点的位置（A、B、C三点中剩下的两个点）。实验中需要测量的有__________。

A．入射小球和被碰小球的质量、B．入射小球开始的释放高度h

C．小球抛出点距地面的高度HD．两球相碰前后的平抛射程OB、OA、OC

（3）某同学在做上述实验时，测得入射小球和被碰小球的质量关系为，两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图乙所示，他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，在实验误差允许范围内，两小球在碰撞前后动量是守恒的。

①该同学要验证的关系式为_______________________________________；

②若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，需要判断关系式_________________________是否成立。[用（2）中的物理量表示]

参考答案：

1．     滑块从B到C的时间t         

2．     1     0.2    

3．     5.315               AB

4．     相同     为零     0.10     2.5

5．     BD     C          上沿     不受影响     CD

6．     BC     DE     0.420     0.417

7．     8.1     0.26     偏大     匀减速直线    

8．          小于         

9．     C     C     2.0

10．     不需要          没有

11．     12.05     AD    

12．     0.275     不需要     1.9

13．     阻力与重力之比更小（或其它合理解释）     0.547     0.588     C

14．     1.87                    AC     9.86

15．     AC     AD