专题16 力学实验-学易金卷：3年（2021-2023）高考1年模拟物理真题分项汇编（山东专用）

专题16 力学实验 【2021-2023三年高考】 1．（2022·山东·统考高考真题）在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： （1）弹簧的劲度系数为_____N/m。 （2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg。 （3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg。 2.（2021·山东·统考高考真题）某乒乓球爱好者，利用手机研究乒乓球与球台碰撞过程中能量损失的情况。实验步骤如下： ①固定好手机，打开录音功能； ②从一定高度由静止释放乒乓球； ③手机记录下乒乓球与台面碰撞的声音，其随时间（单位：s）的变化图像如图所示。 根据声音图像记录的碰撞次序及相应碰撞时刻，如下表所示。 碰撞次序 1 2 3 4 5 6 7 碰撞时刻（s） 1.12 158 2.00 2.40 2.78 3.14 3.47 根据实验数据，回答下列问题： （1）利用碰撞时间间隔，计算出第3次碰撞后乒乓球的弹起高度为___________m（保留2位有效数字，当地重力加速度）。 （2）设碰撞后弹起瞬间与该次碰撞前瞬间速度大小的比值为k，则每次碰撞损失的动能为碰撞前动能的___________倍（用k表示），第3次碰撞过程中___________（保留2位有效数字）。 （3）由于存在空气阻力，第（1）问中计算弹起高度___________（填“高于”或“低于”）实际弹起高度。 【2023年一年模拟】 1．（2023·山东德州·德州市第一中学统考三模）某实验小组用橡皮筋验证力的平行四边形定则，实验步骤如下： ①取三条规格相同的橡皮筋，用刻度尺测量并记录它们的自然长度； ②用弹簧测力计分别将三条橡皮筋拉至相同的长度，若弹簧测力计的示数相同，则继续进行后续实验； ③将三条橡皮筋的一端系在一起，再将其中两条的另一端分别固定在贴有白纸的水平木板上的M、N两点，如图所示； ④将第三条橡皮筋的另一端P系一细绳，用力拉细绳，使三条橡皮筋的结点静止在某位置，在白纸上将该位置记作O，同时记录三条橡皮筋的方向和长度； ⑤以结点位置O为起点，分别沿OM、ON方向和PO方向作出线段、、，使每条线段的长度与各自对应的橡皮筋的成正比。 ⑥以线段、为邻边作平行四边形，若对角线同线段重合，则说明两个力和它们的合力符合平行四边形定则。 ⑦重复以上实验步骤中的④⑤⑥，多做几次实验。 请完成以下问题 （1）以下说法正确的是______。 A．该实验所选用三条橡皮筋的自然长度要相等 B．步骤②的目的是验证三条橡皮筋的劲度系数是否相同 C．步骤④中拉细绳的力可以不与木板平行 D．步骤⑦中多次实验结点静止时的位置O必须在同一位置 （2）将步骤⑤填空中的答案填在答题卡对应的位置上； （3）若第二次实验同第一次相比较，OM、ON夹角不变，OM、OP的夹角变小；橡皮筋OP长度不变，则橡皮筋OM长度______；则橡皮筋ON长度______。（选填“变大”或“变小”或“不变”） 2．（2023·山东潍坊·统考三模）某实验小组设计了图甲所示的装置，测量滑块与水平台面间的动摩擦因数。已知当地重力加速度为，实验步骤如下：      （1）用螺旋测微器测量固定在滑块上的遮光条宽度d，示数如图乙所示，则________； （2）将滑块放在光电门下方，测出滑块到转轴的距离。控制转台缓慢加速，滑块滑动前每一周的运动都视为匀速圆周运动。当遮光条挡光时间为时，滑块转动的角速度________； （3）当遮光条挡光时间为时，滑块开始滑动，滑块与平台间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则两者间的动摩擦因数________。（用题中所给物理量的符号表示） 3．（2023·山东威海·统考二模）如图所示为某小组验证机械能守恒定律的实验装置。将圆柱体重锤从A点由静止释放，当重锤沿竖直面做圆周运动经过装置E时，E能够同时记录此时重锤相对于最低点的高度h和重锤遮挡光电门的时间t。沿圆周改变装置E的位置，每次都将重锤从