贵州高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-15力学实验

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贵州高考物理三年（2020-2022）模拟题汇编-15力学实验

一、实验题
1．（2022·贵州贵阳·统考模拟预测）甲、乙两位同学相互协作利用如图a所示的装置，测量重锤下落过程受到的平均阻力大小，主要实验步骤如下：

①按照实验设计组装仪器，并使系统处于静止状态，如图a所示；
②接通电源，释放重锤：
③选取纸带中一段清晰的连续的点作为计数点，用刻度尺测量其计数点间的距离，如图b示；
④用天平测出重锤质量。
请回答下列问题：
（1）已知打点计时器所接电源的频率为50Hz，打点计时器打B点时重锤速度的大小为___________（保留三位有效数字）；
（2）重锤下落的加速度大小为___________（保留三位有效数字）；
（3）已知当地重力加速度的大小为，纸带的重力不计，应用牛顿第二定律，测出重锤下落过程受到的平均阻力大小为___________N（保留两位有效数字）。
2．（2022·贵州黔南·统考模拟预测）某同学利用重物自由下落来做“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。

（1）在“验证机械能守恒定律”的实验中，有下列器材可供选择：
A．带夹子的铁架台    B．电火花计时器    C．220V交流电源
D．纸带    E．带夹子的重物    F．秒表    G．天平    H．刻度尺
其中不必要的器材有______（填器材前面的字母）
（2）请指出实验装置甲中存在的明显错误：______。
（3）进行实验时，为保证测量的重物下落时初速度为零，应选______（填“A”或“B”）。
A．先接通电源，再释放纸带        B．先释放纸带，再接通电源。
（4）根据打出的纸带，选取纸带上连续打出的1、2、3、4四个点如图乙所示。已测出点1、2、3、4到打出的第一个点0的距离分别为h1、h2、h3、h4，打点计时器的打点周期为T。若代入所测数据能满足表达式gh3=______，则可验证重物下落过程机械能守恒（用题目中已测出的物理量表示）。
（5）某同学作出了v2-h图象（图丙），则由图线得到的重力加速度g=______m/s2 （结果保留三位有效数字）。
（6）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是______。
A．利用公式v=gt计算重物速度            B．利用公式计算重物速度
C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响         D．没有采用多次实验取平均值的方法
3．（2022·贵州黔南·统考模拟预测）某同学做“研究匀变速直线运动”的实验．
(1)做本实验时______（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；
(2)已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，如图所示是“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中电磁打点计时器打出的纸带，图中0、1、2、3、4、5、6是按时间先后顺序标出的计数点，用刻度尺测得：， ，，，，．那么：（计算结果保留三位有效数字）
①在计时器打出点2时，小车的速度大小为______m/s；
②小车的加速度的大小为______m/s2。

4．（2022·贵州黔南·统考模拟预测）某中学的物理航天兴趣小组通过观看“天空授课”引发思考，设计了一款可以在太空中测量物体质量的实验装置如图甲所示。有一圆盘桌面上放置一个质量未知的小球，小球与弹簧测力计通过细线连接，细线通过圆盘上的一个小孔，弹簧测力计的另一端通过另一细线固定于水平面上，与为同一个光电门的激光发射器和接收器，与数字计时器相连，实验时可认为激光与小球的直径在一条直线上。小球处于太空环境中可认为与桌面无挤压，开始实验时轻推小球。

（1）通过游标卡尺测出小球的直径如图乙所示，请读出小球的直径___________；
（2）弹簧测力计的示数如图丙所示，请读出力___________；
（3）实验中测出小球运动的半径为，通过光电门的时间△；
（4）请写出小球质量的表达式___________（结果用、、、△表示）。
5．（2022·贵州·统考模拟预测）某同学探究做圆周运动的物体的向心力大小与运动半径、角速度及质量的关系的实验装置如图所示。水平光滑圆盘沿半径方向有一个小槽，槽内固定有压力传感器，用来测量向心力大小；圆盘可绕通过圆心的竖直轴匀速转动，竖直轴与电动机用传送带相连（图中未画出），电动机转动的角速度可以控制。将质量为m的小球紧贴压力传感器放置，测出小球到圆盘圆心的距离r，且保持不变，启动电动机，使圆盘转动。

（1）保持m、r不变，改变圆盘转动的角速度，多次测量，得到小球的向心力Fn与角速度的关系如图乙所示，若r=0.2m，则小球的质量为______kg（保留2位有效数字）；
（2）该同学采用的实验方法是______。
6．（2022·贵州·统考一模）用如图所示的装置验证动量守恒定律，滑块和相碰的端面上装上弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。

（1）实验前需要调节气垫导轨水平：先在光电门的右侧轨道上只放滑块A，向左轻推一下滑块A，其先后通过光电门和光电门的时间分别为、，若，则需将导轨左端_____（选填“调高”或“调低”）。
（2）调节气垫导轨水平后，将滑块置于光电门的左侧，滑块静置于两光电门间的某一适当位置。给一个向右的初速度，通过光电门的时间为，与碰撞后再次通过光电门的时间为，滑块通过光电门的时间为。为完成该实验，还必须测量的物理量有______（填选项前的字母）。
A．挡光片的宽度
B．滑块及挡光片的总质量
C．滑块A及挡光片的总质量
D．光电门到光电门的间距
（3）若滑块A和在碰撞的过程中动量守恒，则应该满足的表达式为：______________（用已知物理量和测量的物理量的字母表示）。
7．（2021·贵州·统考二模）某实验小组用如图所示的装置来验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。图中A是每次让质量为m的滑块（含遮光片）由静止开始下滑的固定位置，光电门（带光电计时器）固定在靠近长木板（倾角可调节）底端的B处。实验中除用到图中所示的器材外，还用到了米尺和游标卡尺，已知重力加速度大小g。

请完成下列问题：
（1）在实验小组已测量遮光片的宽度d，A与B之间的距离s，遮光片通过光电门的时间t，则滑块沿斜面下滑的加速度大小的表达式为___________（用测量量的符号表示）；
（2）在完成（1）的前提下，测出了A点相对于B点的高h，如果不考虑摩擦力的影响，则滑块所受的合外力大小的表达式为________（用已知量和测量量的符号表示）；
（3）多次改变_______（选填“m”“h”或“s”），重复上述测量，以h为横坐标，为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。
8．（2021·贵州毕节·统考二模）为验证碰撞中的动量是否守恒，某实验小组选取两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤进行实验。

①用天平测出两小球的质量（分别为m1和m2，且m1>m2）。
②按图安装好实验装置，将斜槽PQ固定在桌边，使斜槽末端切线水平，先不放小球m2，让竖直挡板紧贴斜槽末端，再让小球m1从斜槽顶端P处由静止释放，记下小球m1在竖直挡板上的撞击位置O。
③将竖直挡板向右平移距斜槽末端一定距离，确保小球在碰撞前后均能撞击固定竖直挡板。
④先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端P处由静止释放，记下小球m1撞击竖直挡板的位置。
⑤将小球m2放在斜槽末端，再让小球m1从斜槽顶端P处由静止释放，与m2发生碰撞，分别记下小球m1和m2撞击竖直挡板的位置。
⑥图中 A、B、C点是该实验小组记下的小球与竖直挡板撞击的位置，用毫米刻度尺量出各个撞击点到O的距离，分别为OA、OB、OC。
根据该实验小组的测量，回答下列问题：
（1）小球m1与m2发生碰撞后，m1撞击的是图中的___________点，m2撞击的是图中的___________点（填字母A、B、C）。
（2）只要满足关系式___________则说明碰撞中的动量是守恒的（用m1、m2、OA、OB、OC表示）。
9．（2021·贵州毕节·统考二模）毕节市著名风景区韭菜坪，最高峰海拔2900.6m，素有“贵州屋脊”之称，大韭菜坪为世界上最大面积的野韭菜花带，小韭菜坪石林境观俊奇独特。某高中学校的同学到小韭菜坪观赏石林，被独特奇秀的石林景观震撼，同学们突然想知道小韭菜坪的重力加速度是多少，于是他们结合所学物理知识，利用“单摆”实验测定山顶的重力加速度，同学们进行了以下操作，请完成以下填空：
①实验装置如图，用直尺测出摆线的长度为l1和小球最低端到悬点的距离为l2，则摆长l=___________（用l1和l2表示）
②若摆球在竖直平面内做小角度摆动时，可视为简谐运动，为了记录振动次数和测量振动周期，同学们从某一次经过最低点时开始计时并计数1次，测出经过最低点n次（约60~100次）的时间为t，则该单摆的振动周期为T=___________；
③同学们根据测量的实验数据，计算出小韭菜坪的重力加速度，则表达式为g=___________。（用l1、l2、n、t表示）。

10．（2021·贵州黔东南·统考一模）某同学利用如图甲所示的装置测量滑块与木板间的动摩擦因数.先用游标卡尺（10分度）测量滑块上遮光条的宽度d，然后把木板固定在水平桌面上，光电门固定在木板旁边，使带有遮光条的滑块由木板左端以一定的速度向右滑出，记录遮光条经过光电门的挡光时间t和滑块在木板上的停止位置到光电门的距离x，多次改变滑块滑出时的初速度大小，测出滑块经过光电门时对应的挡光时间t和滑块停止位置到光电门的距离x。重力加速度大小为g。

(1)测量遮光条宽度时，游标卡尺的示数如图乙所示，则挡光条的宽度______；
(2)多次实验后，根据实验数据，以为纵坐标，x为横坐标，作出图像如图丙所示，测得其斜率为k，则滑块与木板间的动摩擦因数可表示为______。（用k、d和g等物理量的符号表示）
11．（2021·贵州六盘水·统考一模）利用图（a）所示装置研究某弹簧的长度随弹力变化的关系并测定其劲度系数。一组同学将弹簧竖直悬挂于铁架台上，刻度尺竖直固定在弹簧旁，并使刻度尺的“0”刻度与弹簧上端的固定点对齐。通过改变其下端悬挂的钩码个数改变弹簧的弹力F，记录弹簧下端对应的刻度L，作出L—F图像如图（b）所示，则

(1)弹簧的劲度系数为______N/m；
(2)另一组同学在实验中刻度尺的“0”刻度在弹簧固定点的上方，你认为这对测量结果有没有影响______（填“有”或“没有”），理由是_________。
12．（2020·贵州铜仁·统考三模）某课外活动小组的同学设计用如图所示的装置探究“物体从静止开始运动时获得的速度与外力做功的关系”。

(1)他们先用螺旋测微器测量小球直径d，读数如图所示，则d =______mm。
(2)他们把小球拉到离最低点高度分别为h、2h、3h、4h处由静止释放，测出各次小球通过最低点处的光电门时的挡光时间t，并算出小球经过光电门的速度v及v2.记入记录表中。计算小球速度的关系式：v =__（用字母表示）。
次数
1
2
3
4
5
外力做功W
mgh
2mgh
3mgh
4mgh
5mgh
V/ms-1
1.39
1.97
2.41
2.78
3.11
V2/（ms-1）2
1.93
3.88
5.81
7.73
9.67

(3)比较表中数据（m为小球质量，g为重力加速度），在一定误差范围内可以得出结论___。
13．（2020·贵州铜仁·统考二模）某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律．气垫导轨上A处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连，每次滑块都从同一位置由静止释放，释放时遮光条位于气垫导轨上B位置的上方。

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝________mm
(2)下列不必要的一项实验要求是________(请填写选项前对应的字母)
A．滑块必须由静止释放
B．应使滑块(包括遮光条)的质量远大于钩码的质量
C．已知当地重力加速度
D．应使牵引滑块的细线与气垫导轨平行
(3)实验中，接通气源，滑块静止释放后，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t，测得滑块(包括遮光条)质量为M，钩码质量为m，A、B间的距离为L，在实验误差允许范围内，钩码减小的重力势能mgL与__________(用直接测量的物理量符号表示)相等，则机械能守恒。
14．（2020·贵州铜仁·模拟预测）某同学验证小球自由下落过程中的机械能守恒，实验装置如图所示，用电磁铁吸住小球，断开电源后小球自由下落，用刻度尺测量释放前小球球心到光电门的距离h，用光电门记录小球通过光电门的时间△t。

(1)下列实验操作中不必要的一项是( )
A．选用体积小的实心铁球完成实验
B．适当地增加小球球心到光电门的距离
C．用天平精确测量小球的质量
(2)该同学用螺旋测微器测量小球的直径d，已知当地的重力加速度为g，若等式__________成立就认为下落过程中机械能守恒，但实际运动过程中会受到空气阻力的影响，往往会得到不等式_______________。
15．（2020·贵州·统考模拟预测）如图甲所示，一根伸长可忽略的轻绳跨过轻质定滑轮，两个质量相等的砝码盘分别系于绳的两端。甲、乙两位同学利用该装置探究系统加速度与其所受合力的关系。共有9个质量均为m的砝码供实验时使用。

请回答下列问题：
(1)实验中，甲将左盘拉至恰好与地面接触，乙把5个硅码放在右盘中，4个底码放在左盘中。系统稳定后，甲由静止释放左盘；
(2)若要从(1)的操作中获取计算系统加速度大小的数据，下列器材中必须使用的是____（填正确答案标号）；
A．米尺
B．秒表
C．天平
D．弹簧秤
(3)请说明用(2)中选择的器材要测量本实验中的必要物理量是：_________________；
(4)由(3)中测量得到的物理量的数据，根据公式________________（用所测量物理量的符号表示），可以计算出系统加速度的大小：
(5)依次把左盘中的砝码逐个移到右盘中，重复(1)(3)(4)操作；获得系统在受不同合力作用下加速度的大小，记录的数据如下表，请利用表中数据在图乙上描点并作出a-F图象___________；
实验次数
1
2
3
4
5
合外力F(mg)
1
3
5
7
9
加速度
0.20
0.60
0.99
1.38
1.80

(6)从作出的a－F图像能得到的实验结论是：___________________。

参考答案：
1．     3.42     5.75     0.81
【详解】（1）[1]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段时间的平均速度，打点计时器打B点时重锤速度的大小为

（2）[2]由纸带数据可知相邻位移差为

重锤下落的加速度大小为

（3）[3]设重锤下落过程受到的平均阻力大小为，根据牛顿第二定律可得

解得

2．     FG     打点计时器接直流电源     A          9.67     C
【详解】（1）[1]在验证机械能守恒的实验中，验证动能增加量与重力势能的减小量是否相等，所以要测量重锤下降的高度和瞬时速度，测量下降高度和瞬时速度均需要刻度尺，不需要秒表，不必测量重锤的质量，也不需要天平。
故选FG；
（2）[2]电磁打点计时器需要用学生电源，4～6V的低压交流电；电火花打点计时器需要220V的交流电源，所以图中的打点计时器接直流电是错误的。
（3）[3]打点计时器的使用方法，必须先接通电源，后释放纸带。
故选A。
（4）[4]重力减少量为

对应的动能增加量表达式

二者相等说明机械能守恒，即

化简得

（5）[5]据机械能守恒表达式

解得

斜率为

解得

（6）[6]在验证机械能守恒定律实验中，由于重锤下落需要克服空气阻力以及纸带和限位孔的摩擦阻力做功，所以重力势能减少量稍大于动能增加量。
故选C。
3．     不需要     0.860     3.10
【详解】(1)[1]做“研究匀变速直线运动”的实验，过程中是否有摩擦力，对实验没有影响；
(2)①[2]由于每2个点取一个计数点的纸带，所以相邻的计数点间的时间间隔为

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上2点时小车的瞬时速度大小为

②[3]根据匀变速直线运动的逐差法公式可得



为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值，可得

代入数值可得

4．     1.650
     2.4    
【详解】（1）[1]游标卡尺的分度值为0.05mm，故读数为

（2）[2]由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为，示数为；
（4）[3]在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，则小球的线速度为

弹簧的弹力提供小球做匀速圆周运动所需的向心力，则

解得

5．     0.43     控制变量法
【详解】（1）根据向心力公式，可知图像的斜率为mr，结合图像，有

解得

（2）实验中通过保持小球的质量和运动半径不变，探究向心力与角速度的关系，采用的是控制变量法。
6．     调高     BC    
【详解】（1）[1]先后通过光电门和光电门的时间分别为、，，说明滑块A在加速，应将左端调高。
（2）[2]如果导轨水平时，滑块在导轨上做匀速直线运动，所以滑块经过两光电门时用时相等。本实验中需要验证动量守恒，所以在实验中必须要测量质量和速度，速度可以根据光电门的时间求解，而质量通过天平测出，同时，遮光板的宽度可以消去，所以不需要测量遮光片的宽度。故B、C正确，A、D错误。
（3）[3]根据速度公式可知，碰前的速度

碰后A的速度

的速度

设的原方向为正方向，根据动量守恒定律可知：应验证的表达式为

代入数据并化简可得

7．          （或）     h
【详解】（1）[1]遮光片通过光电门的速度为

根据匀变速运动规律有

则块沿斜面下滑的加速度大小的表达式为

（2）[2]由牛顿第二定律可得

或者

（3）[3]根据上面的分析

则有

整理得

所以多次改变h，重复上述测量，以h为横坐标，为纵坐标，根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。
8．     C     A    
【分析】考查验证动量守恒实验。
【详解】（1）[1] 根据动量守恒

可知

故相等水平位移内速度小的物体下落高度大，m1撞击的是C点；
[2]m2撞击的是A点；
（2）[3] 设Q点到竖直挡板的距离为x，两球平抛时初速度为v，下落高度为h，有

因此，只要有

即

即可验证碰撞中的动量是守恒的。
9．              
【详解】(1)[1]单摆摆长为悬点到球心间的距离，则摆长

(2)[2]单摆的振动周期为
T=
(3)[3]由单摆周期公式得

10．     3.3    
【详解】(1)[1]游标卡尺的示数.
(2)[2]由公式

结合图丙解得
11．     100     没有     图线斜率的倒数为弹簧的劲度系数，刻度尺的“0”是否与弹簧上端对齐，只改变图线的截距，不影响图线的斜率。 或： 弹簧长度的改变量与“0”刻度是否与弹簧上端对齐无关。
【详解】(1)[1]由图可知△L=k△F，根据胡克定律，k 的倒数为弹簧的劲度系数，所以劲度系数为

(2)[2][3]图线斜率的倒数为弹簧的劲度系数，刻度尺的“0”是否与弹簧上端对齐，只改变图线的截距，不影响图线的斜率。计算中用到的是弹簧长度的改变量，而此改变量的数值与用刻度尺的哪一段测量无关，所以对测量结果没有影响。
12．     6.123（6.122—6.125算正解）          速度的二次方与外力做的功成正比
【详解】(1)[1]螺旋测微器主尺的读数为6mm，副尺的分度值为0.01mm，副尺的读数为，螺旋测微器需要估读，因此读数为6.123mm（6.122—6.125算正解）；
(2)[2]光电门测瞬时速度的原理是极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小；因此小球速度的关系式为

(3)[3]由表格中数据可得：当外力做功等比例增加时，速度的增加量不是成比例增加，但速度的二次方基本成比例增加，因此在一定误差范围内，速度的二次方与外力做的功成正比。
13．     2.75     B    
【详解】(1)[1]由图示游标卡尺可知，主尺示数为2mm，游标尺示数为15×0.05mm=0.75mm，则游标卡尺读数为2mm+0.75mm=2.75mm
(2)[2]A．由题意可知，滑块必须由静止释放，故A正确；
B．本实验判定钩码重力势能的减少量与系统动能的增加量的关系，故不需要保证所挂钩码的质量m远小于滑块质量M，故B错误；
C．由实验原理可知

则应知道当地重力加速度，故C正确；
D．为了减小滑块与导轨间的阻力作用，应使牵引滑块的细线与气垫导轨平行，故D正确。
本题选不必的，故选B
(3)[3]由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，因此滑块经过光电门时的瞬时速度为

实验要验证机械能守恒定律，故

14．     C         
【详解】(1)[1]A．为了减小空气阻力的影响，小球选择质量大体积小的，所以选用体积小的实心铁球完成实验，故A选项是必要的；
B．本实验采用光电门利用平均速度法求解速度，适当地增加小球球心到光电门的距离可以减小误差，故B选项是必要的；
C．若减小的重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒，则有

即

所以不需要用天平精确测量小球的质量，故C选项是不必要的；
故选C；
(2)[2]该实验需要验证重力势能的减小等于动能的增加，其表达式为

即

[3]由于存在空气阻力，实验中发现，小球下降过程中，除增大的动能和减小重力势能外，还产生内能，因此增大的动能小于小球减小的重力势能，即有

15．     AB     释放前，用米尺测量右盘离地面的高度h，用秒表记录右盘下落至地面的时间t               系统质量一定时，其加速度与所受合外力成正比
【详解】(2)[1]根据实验原理可知，砝码盘做匀加速直线运动，由公式可知，要得到加速度应测量释放前，用米尺测量右盘离地面的高度h，用秒表记录右盘下落至地面的时间t，故AB正确。
故选AB；
(3)[2]由(2)可知，要测量本实验中的必要物理量，释放前，用米尺测量右盘离地面的高度h，用秒表记录右盘下落至地面的时间t
(4)[3]根据实验原理可知，砝码盘做匀加速直线运动，满足
(5)[4]根据表格数据描点如图

(6)[5]由图像可知，a－F图像为经过原点的一条直线，说明系统质量不变时加速度和合外力成正比。