广东省广州市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-14力学实验

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广东省广州市高考物理三年（2020-2022）模拟题知识点分类汇编-14力学实验 一、实验题1．（2022·广东广州·统考一模）用图甲装置研究“小车（含拉力传感器）质量一定时，加速度与合外力的关系”，实验步骤如下：①细绳一端绕在电动机上，另一端系在拉力传感器上，将小车放在长板的P位置，调整细绳与长板平行，启动电动机，使小车沿长板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数；②撤去细绳，让小车从P位置由静止开始下滑，设小车受到的合外力为F，通过计算机可得到小车与位移传感器的距离随时间变化的图像，并求出小车的加速度a；③改变长板的倾角，重复步骤①②可得多组F、a数据：完成下列相关实验内容：（1）在步骤①②中，______F（选填“=”“>”或“<”）；（2）本实验________（选填“需要”“不需要”）平衡小车所受到的摩擦力；（3）某段时间内小车的图像如图乙，根据图像可得小车的加速度大小为_______（计算结果保留两位小数）；（4）分析表中的F、a数据可知：在误差允许范围内，小车质量一定时，__________。0.41.01.51.82.10.792.103.103.624.19 2．（2022·广东广州·统考二模）在“测量重力加速度”的实验中，某同学利用图中的装置得到了几条较为理想的纸带。由于不小心，纸带都被撕断了，如图所示。已知每条纸带上每5个点取一个计数点，相邻计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为0、1、2、3、4、……。回答下列问题：（1）在B、C、D三段纸带中，与纸带A属于同一条的应该是______；A、    B、    C、    D、（2）打纸带A上点1时重物的速度大小为______m/s（保留三位有效数字）；（3）计算得到的重力加速度大小为______m/s2（保留三位有效数字）；（4）得到的重力加速度偏小的原因是______。3．（2021·广东广州·统考模拟预测）依据伽利略在《两种新科学的对话》中描述的实验方案，某实验小组设计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑的运动特点。操作步骤如下：①让滑块从距离挡板s处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水流到量筒中（假设水流均匀稳定）；②当滑块碰到挡板时关闭阀门；③记录量筒收集的水量V；④改变s，重复以上操作；⑤将测得的数据记录在表格中。（1）该实验用量筒中收集的水量来表示滑块下滑的___________。A．位移    B．时间    C．速度    D．加速度（2）若保持下滑的距离s不变，仅增大滑块的质量，水量V将___________（选填“增大”“不变”或“减小”）；（3）根据记录的表中数据得到s与___________（选填“”“V”或“V2”）成正比，由此可得滑块沿斜面下滑做匀变速直线运动。4．（2021·广东广州·统考一模） 某同学利用图所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图所示。打点计时器电源的频率为50Hz。（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点_______和_______之间某时刻开始减速；（2）计数点5对应的速度大小为_______m/s；（保留三位有效数字） （3）物块减速运动过程中加速度的大小为a=_______m/s2（保留三位有效数字） ，若用 来计算物块与桌面间的动摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值______ （填“偏大”或“偏小”）。5．（2021·广东广州·统考二模）用工作频率为50Hz的打点计时器进行“研究匀变速直线运动”的实验。如图是实验时获得的一条纸带，O(未画出)、A、B、C、D和E为纸带上的计数点，每相邻两点间还有4个计时点未画出。现对纸带进行以下处理：以A为圆心、AO为半径作圆，交AB于点a；以B为圆心、BA为半径作圆，交BC于点b；如此依次得到c、d两点。在处理后的纸带上，用刻度尺进行相关测量，得到aB、bC、cD、dE的值并填入表格中。1aBbCcDdE△s/cm1.011.02△s31.02(1)表格中△s3=______cm；(2)根据表中数据可知，匀变速直线运动位移的特点是______；(3)与纸带相连的物体的加速度大小a=______m/s2，打点计时器打A点时，物体的速度大小v=______m/s。(计算结果均保留两位小数)6．（2021·广东广州·统考三模）某实验小组利用如图甲所示的实验装置验证动量守恒定律，已知小球A、B的直径相同，质量分别为m1、m2。（1）用10分度的游标卡尺测量小球A的直径d。其示数如图乙所示，直径d=________cm。（2）用两条细线分别将球A、B悬持于同一水平高度，且自然下垂时两球恰好接触，球心位于同一水平线上。将球A向左拉起，使其悬线与竖直方向的夹角为时由静止释放，与球B碰撞后，球A向左摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为，球B向右摆且测得摆到最高点时其悬线与竖直方向的夹角为、通过以上实验结果可知质量m1______（填“大于”“小于”或“等于”）m2。（3）若两球碰撞前后的动量守恒，则________。（用测量的物理量表示）7．（2021·广东广州·统考一模）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将白纸固定在水平放置的木板上，橡皮筋的端用图钉固定在木板上，端系上两根带有绳套的细绳。（1）如图（a），用两个弹簧测力计通过细绳沿平行木板的不同方向同时拉橡皮筋，将橡皮筋的端拉至某点。记下点位置和两细绳的方向，并读出两个拉力的大小分别为___和。（2）如图（b），撤去（1）中的拉力，现只用一个弹簧测力计通过细绳沿平行木板的方向拉橡皮筋，并再次将端拉至点，再次将端拉至点的目的是_______________；记下细绳的方向，并读出拉力的大小为。（3）如图（c），某同学以点为作用点，用图示标度画出了力的图示，请你画出力、的图示并按平行四边形定则画出它们的合力_____。（4）比较与的关系，即可验证。8．（2020·广东广州·统考二模）在“验证力的平行四边形定则”实验中，橡皮条一端固定在贴有白纸的水平木板上P点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计A和B，平行木板沿两个不同的方向拉弹簧测力计。某次实验，当橡皮条与两细绳的结点被拉到O点时，两细绳刚好相互垂直，弹簧测力计的示数如图甲所示。(1)两细绳对结点的拉力大小可由A、B分别读出：FA=_____N和FB_____N；(2)请在图乙的方格纸（一小格边长表示0.5N）上画出这两个力及它们合力的图示_____。9．（2020·广东广州·统考一模）某同学用图（a）所示装置“探究弹力和弹簧伸长的关系”。弹簧的上端固定在铁架台支架上，弹簧的下端固定一水平纸片（弹簧和纸片重力均忽略不计），激光测距仪可测量地面至水平纸片的竖直距离h。(1)该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧__________时，记录所挂钩码的重力和对应的h；(2)根据实验记录数据作出h随弹簧弹力F变化的图线如图（b）所示，可得未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离h0=______cm，弹簧的劲度系数k=_______ N/m。（结果都保留到小数点后一位）10．（2020·广东广州·统考二模）在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图1对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图2进行探究。在弹性限度内，将质量为的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图甲、图乙中弹簧的长度、如下表所示。钩码个数1234/cm30.0031.0432.0233.02/cm29.3329.6529.9730.30已知重力加速度m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数k=_____N/m(结果保留两位有效数字)。由表中数据______(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数。
参考答案：1．     =     不需要     2.10     小车的加速度与合外力成正比【详解】（1）[1] ①中小车匀速下滑时，由平衡条件②中小车加速下滑时，由受力分析知联立可得（2）[2]由（1）中分析可知，小车加速下滑过程的合外力已通过①中小车匀速下滑时拉力传感器的示数读出，所以不需要再平衡摩擦力了。（3）[3]图乙中标出的三个位置坐标反映了小车连续相等时间内的位移，根据匀变速位移变化推论知可解得（4）[4]由表中数据可以看出，F与a的比值基本不变，所以可得：在误差允许范围内，小车质量一定时，小车的加速度与合外力成正比。2．     C     3.50     9.60     打点计时器与纸带间有阻力（空气阻力、处在海拔较高位置）【详解】（1）[1]根据匀变速运动的位移差公式带入数据可得△x=x12-x01=39.80cm-30.20cm=9.60cm则应有x34=x12+2△x=39.80cm+2×9.60cm=59.00cm故ABD错误，C正确。故选C。（2）[2]匀变速直线运动某段时间平均速度等于中间时刻瞬时速度，故(3)[3]由△x=gT2，得到(4)[4]重锤下落过程中，除了受重力外，还受到打点计时器对纸带的摩擦阻力、空气阻力等力，导致下落过程加速度小于重力加速度；当然也可能实在海拔较高处做实验的结果，所以重力加速度偏小。3．     B     不变     【详解】（1）[1]探究滑块在斜面上的运动性质，需要有计时工具，因为水流均匀稳定，故量筒中的水量可以表示滑块下滑的时间。故选B。（2）[2]因为滑块的运动时间由运动性质决定，与质量无关，所以如果滑块下滑的距离s不变，仅增大滑块质量，滑块运动时间不变，那么水量也不变；（3）[3]因为量筒中的水量如果滑块做匀加速直线运动，则则4．     6     7（或7　6）     1.00     2.00     偏大【详解】（1）[1][2]从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速。（2）[3]根据某段的平均速度等于中时刻的速度，则计数点5对应的速度（3）[4]由纸带可知，计数点7往后做减速运动，根据逐差法得[5]在减速阶段产生的加速度的力是滑动摩擦力和纸带受的阻力，所以计算结果比动摩擦因数的真实值偏大。5．     1.00     连续相等时间内的位移增量相等     1.01     0.24【详解】(1)[1]表格中(2)[2] aB=AB−OA，bC=BC−AB，cD=CD−BC，dE=DE−CD，表中可以看出：aB、bC、cD、dE的长度在误差允许的范围内近似相等，故为连续相等的时间间隔内的位移差，即匀变速直线运动位移的特点是：连续相等时间内的位移增量相等；(3)[3][4]由逐差法可知带入数据解得6．     3.26     小于     【详解】（1）[1] 直径（2）[2] 因A小球碰撞后反弹，所以（3）[3] 小球A下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得碰撞后，对AB两球分别根据机械能守恒定律得若两球碰撞前后的动量守恒，则满足联立以上四式得7．     1.80     使该拉力单独作用跟F1、F2同作用效果相同     【详解】（1）[1]弹簧测力计的最小刻度为0.1N，由图可知，F的大小为1.80N；（2）[2]记录力的过程中要记录力的大小和方向，为了保证两个过程产生的拉力效果相同，应使两次拉到同一个位置。（3）[3]取5mm的长度对应的力的大小为0.6N，则F1、F2的大小如图所示，利用平行四边形定则做出它们的合力如图8．     4.00N     2.50N     【详解】（1）[1][2]由图甲中可知，弹簧测力计读数分别为4.00N和2.50N；（2）[3]由于每格为0.5N，故、分别为8格和5格，故力的图示如图所示9．     静止     120.0     31.3【详解】(1)[1]该同学在弹簧下端逐一增挂钩码，每增挂一个钩码，待弹簧静止时，此时弹力与重力大小相等，记录所挂钩码的重力和对应的h(2)[2]由图可知，当时即为未挂钩码时水平纸片到地面的竖直距离[3]由胡克定律可得，即图像斜率绝对值的倒数表示弹簧劲度系数则有10．     49     能【详解】[1]图1中，钩码数量和弹簧常量的关系为钩码每增加一个，弹簧长度伸长，取三次伸长量的平均值有所以弹簧劲度系数[2]根据图2可得，每增加一个钩码，弹簧长度伸长量为，即所以此时有代入数值解得所以根据表中数据能求出弹簧乙的劲度系数。