专题十一 力学实验 测试 -2025届高考物理二轮复习备考

专题十一 力学实验（测试） 1.（6分）在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤： A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源； B.将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路； C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动； D.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔； E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面； F.断开电源，取下纸带； G.换上新纸带，重复操作两次. （1）其中有错误的步骤是________；应改正为________. （2）将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上，步骤顺序为________. 2.（6分）如图所示某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器的所示某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器的挂钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究所示某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器的在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的图像。 (1)图像不过坐标原点的原因是_______________； (2)本实验中是否需要细沙和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量___(填“是”或“否”) (3)由图像求出小车和传感器的总质量为______kg； 3.（8分）某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落. （1）甲实验的现象是小球同时落地，说明_________； （2）现将球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间_________； （3）安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，斜槽_________（填“需要”或“不需要”）光滑； （4）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），丙图中小方格的边长均为1cm，重力加速度g取，则小球运动中水平分速度的大小为_________m/s.（结果可保留根号） 4.（8分）某实验小组探究“两个互成角度的力的合成规律”，操作如下： (1)首先进行如下操作： ①如图甲，两细绳套系在橡皮条的一端，另一端固定在水平木板，橡皮条的原长为； ②如图乙，用手通过两个弹簧测力计拉橡皮条。橡皮条和细绳套的连接点在拉力的共同作用下，位于O点，橡皮条伸长； ③撤去，改用一个力F单独拉住其中一根细绳套，仍使其位于O点，如图丙。 同学们发现，力F单独作用与共同作用的效果是一样的，所以F等于的合力。本实验采用的科学方法是______。 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.建立物理模型法 (2)然后实验小组探究了合力F与分力的关系，某个弹簧测力计指针位置如图戊所示，其读数为__________N。 (3)若是以为邻边构成的平行四边形的对角线，一定沿方向的是_______（填F或者）。 (4)若在图乙中，夹角大于，现保持O点位置不变，拉力方向不变，增大与的夹角，将缓慢转至水平方向的过程中，两弹簧秤示数大小变化为______。 A.一直增大，一直增大 B.先减小后增大，一直增大 C.一直增大，一直减小 D.一直增大，先减小后增大 5.（6分）实验小组的同学用图所示的实验装置研究一些物理规律。部分实验步骤如下： a.安装好实验器材。接通电源，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b.选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点0当作计时起点。相邻两计数点间有四个点未画出，选取计数点如图中所示； c.测出0点到各点的距离。 （1）在选用仪器和器材时，若用该实验装置“研究小车速度随时间变化的规律”，则要用到的有_______； A.电压合适的交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平（含砝码） （2）若用该实验装置“研究小车速度随时间变化的规律”。测出如图纸带中0点到各点的距离分别为。 （3）由测出的纸带信息可以计算出，打下C点时，小车的速度_______。（保留两位有效数字） （4）各点速度对应的坐标点已在如图坐标系中标出，并作出图线。通过观察图像，实验小组的同学判断小车做匀变速直线运动。根据如图中信息，可以计算出小车的加速度_______。（保留两位有效数字） 6.（10分）某实验小组设计了如图甲所示的装置，用来验证质量一定的情况下，加速度与合外力的关系，同时测定滑块与木板间的动摩擦因数μ，进行了如下实验操作： ①测定出木板的倾角为30°； ②用电动机通过细绳拉动滑块，滑块与细绳间安装有力传感器。调整细绳与木板平行，启动电动机，使滑块沿木板向下做匀速运动，记录此时拉力传感器的示数为； ③撤去细绳，让滑块在木板上由静止开始下滑，通过计算机可得到滑块与位移传感器的距离随时间变化的图像如图乙所示； ④__________。 (1)撤去细绳后，滑块沿木板下滑过程所受的合外力大小为________。 (2)由图乙可求出滑块的加速度________。 (3)已知当地的重力加速度为，可计算出________。（结果保留两位有效数字） (4)为完成本实验的所有目标，请补充步骤④的操作：________。 7.（6分）某同学用如图甲所示实验装置“探究弹簧的弹力和伸长量的关系”。直尺和光滑的细杆水平固定在铁架台上，一根弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接。细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出对应的弹簧总长度L，并将所挂钩码的重力大小作为弹簧的弹力大小F。弹簧伸长均在弹性限度内。 （1）把以上测得的数据描点连线，如图乙所示，则该弹簧的原长_______cm，劲度系数k=_______N/m。（结果均保留3位有效数字） （2）若该同学先把弹簧竖直悬挂，下端不挂钩码测出弹簧原长为，再按照图甲所示方法悬挂钩码，测出弹簧伸长后长度L，以作为弹簧伸长量x，以钩码重力大小作为弹力F大小。由于弹簧自身重力的影响，得到的图线可能是图丙中的_______。 8.（6分） 某同学在实验室取两个材质及底面粗糙程度均相同的木盒，来测量木盒和木板之间的动摩擦因数。他采用“对调法”，可省去称质量的步骤。如图甲所示，一端装有定滑轮的长木板放置在水平桌面上，木盒1放置在长木板上，左端与穿过打点计时器的纸带相连，右端用细线通过定滑轮与木盒2相接。 （1）实验前，要调整定滑轮的角度，使细线与木板平行。 （2）木盒1不放细砂，在木盒2中装入适量的细砂，接通电源，释放纸带，打点计时器打出一条纸带，木盒1与木盒2（含细砂）位置互换，换一条纸带再次实验，打出第二条纸带，两纸带编号为第一组。改变木盒2中细砂的质量，重复上述过程，得到多组纸带。图乙为某组实验中获得的两条纸带中的一条：0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻两计数点间还有4个未标出的计时点，已知交流电源的频率为，该纸带运动的加速度_______。（结果保留两位有效数字） （3）五组实验测得的加速度如表所示，请在丙图中作出的关系图像，已知当地重力加速度为，由图像可得动摩擦因数为_______（结果保留两位有效数字）。 组次 1 2 3 4 5 3.00 3.24 4.00 4.80 5.31 2.81 2.60 1.82 1.00 9.（8分）某同学利用小球做自由落体运动的频闪照片来验证机械能守恒定律。 (1)如图甲所示，照片中的数据已经按比例转化为小球实际的下落高度，当小球从B点运动到F点过程中，小球重力势能的减少量__________，小球动能的增加量_________（用重力加速度g、小球质量m、频闪时间间隔T与照片中的相关物理量表示）； (2)该同学根据照片数据计算出各点的速度v，并做出如图乙所示的图像，图像中。表示_________的距离。若图像的斜率_________，则可验证小球在下落过程中机械能守恒。 10.（10分）验证碰撞过程中动量守恒的实验装置如图所示，固定在桌面的斜面AB与水平面BC在B点平滑连接，圆弧是以斜槽末端C为圆心的圆周。选取两个半径相同、质量不等的小球进行实验，实验步骤如下： (1)①不放小球2，让小球1从斜面上A点由静止释放，并落在圆弧面上，重复多次，标记落点的位置； ②将小球2放在斜槽末端C处，仍让小球1从斜面上A点由静止释放，两球发生碰撞，重复多次，分别标记两小球在圆弧面上的落点位置； ③测出斜槽末端C和落点N、P、M的连线与水平方向的夹角分别为（，为保证入射小球不反弹，两小球的质量应满足________（填写“>”、“=”或“<”）； (2)为了完成该实验，在测量的基础上，还需要测量的物理量有( ) A.斜面的倾角 B.AB两点的高度差 C.两小球的质量 D.圆周的半径R (3)_______点（填写“N”、“P”或“M”）是不放小球2时小球1从斜面上A点由静止释放后的落点位置； (4)当所测物理量满足表达式_______（用所测物理量的字母表示）时，说明两小球碰撞过程满足动量守恒定律； (5)当所测物理量在第（4）问基础上还需满足表达式_______（用所测物理量的字母表示）时，说明两小球碰撞过程是弹性碰撞。 答案以及解析 1.答案：（1）A；先接通电源，再放开纸带 （2）EBCDAFG 解析：（1）打点计时器在使用时，为了使打点稳定，同时为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，要应先接通电源，再放开纸带，故A有错误. （2）本着先安装器材，后进行实验的思路，如在该实验中，先固定长木板，安装打点计时器，然后平衡摩擦力，准备完毕开始进行实验，注意要先打点后释放小车，做完一次实验要及时关闭电源，故正确的实验步骤是：E、B、C、F、A、D、G. 2.答案：(1)没有平衡摩擦力，或平衡的不够(2)否(3)1 解析：（1）由图象可知，当时，加速度仍然为零，说明没有平衡摩擦力，或平衡的不够； （2）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量； （3）图象中的斜率表示质量的倒数，由图可知， 所以质量 3.答案：（1）A球在竖直方向做的是自由落体运动（2）不变（3）不需要（4） 解析：（1）实验现象是小球同时落地，说明A球在竖直方向做的是自由落体运动； （2）将球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球下落高度不变，A球在空中运动的时间不变； （3）每次小球运动轨迹一样，克服摩擦力做功一样多，不需要斜槽光滑； （4）由丙图可知AB与BC过程所用时间相等，竖直方向根据 可得 水平方向有 联立可得小球运动中水平分速度的大小为 4.答案：(1)B (2)3.14/3.15/3.16 (3)F (4)A 解析：（1）本实验采用的科学方法是等效替代法，故选B； （2）弹簧测力计最小刻度0.1N，则指针读数为3.15N； （3）是以为邻边构成的平行四边形的对角线，即是两个力合力的理论值；F是实验值，可知一定沿方向的是F。 （4）若在图乙中，夹角大于90°，现保持O点位置不变，则的合力不变，拉力方向不变，增大与的夹角，将F缓慢转至水平方向的过程中，如图所示 可知一直增大，一直增大。 故选A。 5.答案：（1）AC（3）0.53（4）0.44 解析：（1）若用该实验装置“研究小车速度随时间变化的规律”，则要用到的有电压合适的交流电源和刻度尺，故选AC； （3）相邻两计数点间有四个点未画出，可知 打下C点时，小车的速度 （4）小车的加速度 6.答案：(1) (2)2.1 (3)0.33 (4)改变木板倾角，重复步骤②③，测量多组数据。 解析：（1）匀速下滑时 撤去细绳后，滑块沿木板下滑过程所受的合外力大小 （2）根据 由图可知 解得 （3）根据牛顿第二定律 解得 （4）步骤④的操作：改变木板倾角，重复步骤②③，测量多组数据。 7.答案：（1）5.00；13.0~13.6（2）B 解析：（1）弹簧弹力为零时，弹簧总长度即为弹簧原长，故 弹簧劲度系数 （2）由于弹簧自身重力的影响，当x等于零时，弹簧有一定的弹力，但弹簧劲度系数不变，则 不变，即图像斜率不变。 故选B。 8.答案：（2）0.50（3）见解析；0.43 解析：（2）每相邻两计数点间还有4个未标出的计时点，则 由逐差法可以得出加速度 （3）描点作出的关系图像如图： 根据牛顿第二定律可知 可得 由图像可得纵轴截距，则 可得动摩擦因数 9.答案：(1)； (2)释放点距A点的距离； 解析：（1）从B点运动到F点过程中，该小球的重力势能减少量 由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，该小球在B点的速度 在F点的速度 因此，该小球从B点运动到F点过程中，动能增加量 （2）设释放点距A点的距离为，若小球机械能守恒则有 整理后得 故斜率 故截距为释放点距A点的距离，若图像的斜率，则可验证小球在下落过程中机械能守恒。 10.答案：(1)> (2)C (3)P (4) (5)或者 解析：（1）为保证入射小球不反弹，两小球的质量应满足； （2）小球平抛过程有 联立求解得 由碰撞中动量守恒 将v带入，化简后得 为了完成该实验，在测量的基础上，还需要测量的物理量是两小球的质量，故选C； （3）由图可知，P点是不放小球2时小球1从斜面上A点由静止释放后的落点位置；N点和M点分别是放小球2时碰后小球2和小球1的落点位置； （4）由上述过程可知，当所测物理量满足表达式 时，说明两小球碰撞过程满足动量守恒定律； （5）若碰撞中机械能守恒则有 将v带入，化简后得 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