2025届高考物理二轮热点专项训练精选：力学实验

2025届高考二轮热点专项训练精选 力学实验 一、探究弹簧弹力与形变量的关系 1. 如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与伸长量的关系。 （1） 为完成实验,还需要的实验器材有: 。 （2） 实验中需要测量的物理量有: 。 （3） 图乙是弹簧弹力与弹簧伸长量的图线,由此可求出弹簧的劲度系数为  。图线不过原点的原因是 。 （4） 为完成该实验，设计的实验步骤如下： A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组、对应的点，并用平滑的曲线连接起来 B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度 C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺 D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码 E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数 F.解释函数表达式中常数的物理意义 G.整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： 。 答案：（1）刻度尺 （2）弹簧原长、弹簧所受外力与对应的长度 （3）弹簧有自重 （4） 解析：（1）根据实验原理可知，还需要刻度尺来测量弹簧的长度； （2）根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的长度； （3）取图像中 和 两个点，结合 可得，因为弹簧有自重，所以弹簧不加钩码时就有形变量； （4）根据完成实验的合理性，可知先后顺序为。 2. 在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中，第一组同学设计了如图1所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码。先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度,再算出弹簧伸长的长度，并将数据填在表格中。 图1 测量次序 1 2 3 4 5 6 弹簧弹力 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧的总长度 13.00 15.05 17.10 19.00 21.00 23.00 弹簧伸长的长度 0 2.05 4.10 6.00 8.00 10.00 ① 在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出图线。 图2 ② 根据①所得的图线可知，下列说法正确的是 。 （选填选项前的字母） A. 弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比 B. 弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比 C. 该弹簧的劲度系数为 D. 该弹簧的劲度系数为 ③ 第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂完成实验。他们得到的图线用虚线表示（实线为第一组同学实验所得）。下列图线最符合实际的是 。 A. B. C. D. ④ 某同学想粗略测量一个原长约的弹簧的劲度系数，但该同学手头只有一个量程是的刻度尺,于是该同学在弹簧的中央固定一个用于读数的指针，如图3所示。弹簧下端未悬挂钩码，静止时指针对应的刻度为，弹簧下端挂一质量为的钩码，静止时指针对应的刻度为。已知当地的重力加速度为,则该弹簧的劲度系数可表示为 。 图3 答案：①见解析 ②BC ③C ④ 解析：①根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图像如图所示: ②由 图像可知:弹簧的弹力 与伸长量 的关系图像是一条过原点的倾斜直线，与 成正比,故 错误，正确;由胡克定律可知，劲度系数，结合 图像，故 正确，错误。 ③弹簧竖直悬挂时，在自身重力作用下要伸长，即未挂钩码时已有伸长量，又因为两种情况下弹簧的劲度系数相同，两图像平行，由图示图线可知，正确，、、错误。 ④由题意可知，弹簧的伸长量: 由胡克定律得: 解得。 二、探究两个互成角度的力的合成规律 3. 如图所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力和的大小，此外还必须（ ） A. 记录小圆环的位置 B. 记录两细线的方向 C. 测量两细线的夹角 D. 测量橡皮条的伸长量 答案：AB 解析：由两个测力计的示数得到拉力和的大小，此外还必须记录小圆环的位置和记录两细线的方向。 故选AB。 4在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作： .在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上； .用图钉把橡皮条的一端固定在板上的点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套； .如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住两绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置，记录结点位置和两个弹簧测力计的示数、两条细绳的方向； .按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力和的图示，并以和为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线； .只用一个弹簧测力计通过绳套拉橡皮条，  ；并按同一标度作出这个力的图示； .比较和的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。 （1） 请把步骤中的内容补充完整 。 （2） 本实验中步骤和两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方法 。 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 （3） 下列操作有利于减小实验误差的是 （选填字母代号）。 A. 实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计 B. 拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些 C. 弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 D. 用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大 E. 在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些 （4） 图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，如果没有操作失误，图乙中的与两力中，方向一定沿方向的是。 答案：（1）把橡皮条的结点拉到同一位置，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向 （2）B （3）ACE （4） 解析： （1）为保证两次拉橡皮条的效果相同，需使两次绳套跟橡皮条的结点到达同一个位置，并及时记录力的大小和方向。 （2）本实验中，一个弹簧测力计的作用效果跟两个弹簧测力计共同作用的效果相同，是典型的等效替代法。 （3）细绳长些有利于标定力的方向，但不必等长，故 项错误；为减小读数误差，弹簧测力计的示数可适当大些，而非示数之差较大，故 项错误。 （4）由二力平衡条件易知 沿 方向。 三、探究加速度与物体受力、物体质量的关系 5．用如图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。图1 （1）除了图中所给的器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_______。 A．秒表 B．天平（含砝码） C．弹簧测力计t/s v/(m·s-1) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 图20 D．刻度尺 （2）平衡摩擦力时，按图19把实验器材安装好，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，_______（选填“挂”或“不挂”）盘和砝码。用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做__________运动。图2 盘和砝码 （3）甲同学利用v-t图像求出每条纸带对应的加速度。他在处理其中一条纸带时，求出每个计数点对应的速度，并将各点的速度都标在了如图20所示的坐标系中。请在图20坐标系中作出小车运动的v-t图像，并利用图像求出小车此次运动的加速度a =_________m/s2（保留两位有效数字）。 （4）乙同学在探究小车加速度a与所受拉力F的关系时，根据实验数据作出的a-F图像如图21所示。 ①发现图线不过原点，原因可能是_________。 A．木板一端垫得过高 B．木板一端垫得过低 C．盘和砝码的总质量太大 D．盘和砝码的总质量太小 ( O δ D ) ( O δ B ) ( O δ C ) ( O δ A )②发现图线发生了弯曲。经过思考认为，图线弯曲的原因在于实验中认为细线对小车的拉力F等于盘和砝码的总重力mg，而实际上F与mg并不相等。将记为相对误差δ，若小车质量为M，则相对误差δ与的关系图线应为___________。 答案：（1）BD ；（2）不挂，匀速直线 ；（3）1.0，如答图2所示 ； （4）①A ；②D t/s v/(m·s-1) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 答图2 F O a 图21 解析：（1）该实验中，还需要天平测量小车的质量，刻度尺测量纸带的长度，故选BD； （2）平衡摩擦力的时候不需要挂盘和砝码，达到平衡要求的时候，小车做匀速直线运动。 （3）求图像的斜率，即可得小车的加速度为1.0 m/s2； （4）图线不过原点，说明平衡摩擦力过度，故选A，根据题意mg=(M+m)a，F=Ma,故δ=，故选D。 6. （1）如图1所示为“探究小车加速度a与受力F、质量M的关系”实验装置图。 ①实验中主要采用的研究方法是 。 A．理想模型法　　B．微元法　　C．控制变量法 ②关于本实验，下列说法正确的是 。 A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放小车 B．每次增加重物改变小车的质量，都需要重新平衡摩擦力 C．平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，应不挂槽码图1 ③经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，选取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，建立以计数点0为坐标原点的x轴，相邻计数点间的时间间隔为T，计数点0、3、6的位置坐标分别为0、L1、L2。小车加速度的表达式是 （用所给字母表示）。 0 图2 （2）如图3所示，两小车放在水平桌面上，把木板一端适当垫高平衡阻力。两小车前端各自通过小盘及重物牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在木板上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。 图3 ①用小盘和盘中重物的总重力大小代替拉小车的轻绳拉力大小，其条件是小盘和盘中重物的总质量 （选填“远大于”、“远小于”或“等于”）小车和车中重物的总质量； ②在盘中重物相同且保持不变的情况下，通过增减小车中的重物改变小车的质量，多次进行实验，测得多组数据。把两小车质量（包括车上重物质量）之比作为横轴，对应的两小车位移大小之比作为纵轴，作出图像。该图像满足什么特征即可说明“合力一定时，物体加速度与其质量成反比”。 答案：（1） ①C ②AC ③ ①远小于 ②过原点的一条倾斜直线，斜率为1 四、验证机械能守恒定律 7.利用图2所示装置通过研究重物的落体运动来验证机械能守恒定律。下列做法中正确的是 。图2 A．要用秒表测量时间 B．选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好 C．可以利用公式来计算瞬时速度 答案：B 解析：纸带上的点有着固定的时间间隔，故不需要用秒表测量时间；同时，不能用公式计算瞬时速度，因为公式是基于机械能守恒得出的，所以有循环论证的问题。 8. 某同学用图所示装置验证机械能守恒定律。 ①安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。O点为打点起始点，打下该点时重锤速度为零。选取纸带上打出的连续点、、作为计数点，测出三点距起始点O的距离分别为、、。已知重锤质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点周期为。从打下点到打下点的过程中，重锤的重力势能减少量_________动能增加量_______。（用题中所给字母表示） ②图中，起始点O和刻度尺的0刻线对齐，间的距离为___________。由、、三个计数点求得重锤下落的加速度，___________（选填“可以”或“不可以”）用该值作为重力加速度计算①中重锤重力势能的减少量。 答案： ①. ②. ③. ④. 不可以 解析：从打下点到打下点的过程中，重力势能的减小量为 根据运动学规律推论可知，点的速度为 则动能的增加量为 根据刻度尺读数可知，的距离为。 由于空气阻力对实验的影响，所以利用由、、三个计数点求得重锤下落的加速度小于重力加速度，所以不可以用该值作为重力加速度计算①中重锤重力势能的减少量。 五、探究平抛运动的特点 9.某同学用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。关于该实验，下列做法中正确的是 。 A．选择体积小、质量小的小球 B．借助重锤线确定竖直方向 C．先打开频闪仪，再抛出小球 答案：BC 10．在“研究平抛运动”的实验中： （1） 为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是： 。 （2） 确定小球抛出点即坐标原点的方法是：把小球（设直径为）放在平直轨道的槽口处，用三角板定出小球最高点在纸面上的投影，过投影点作竖直线的垂线（即水平线），找出水平线和竖直线的交点，在交点之下为坐标原点。 （3） 验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是： 。 （4） 某同学在做平抛运动实验中，忘记记下斜槽末端的位置。为物体运动一段时间后的位置，根据如图所示图像，物体抛出点到点的水平距离取（ ） A. B. C. D. 不能确定 答案：（1）见解析 （2）d/2 （3）见解析 （4）A 解析：（1）将小球轻放在斜槽末端，若小球不向任何一方滚动，说明斜槽末端切线水平。 （2）坐标原点是小球静止于斜槽末端时，球心的位置，故在题中所指交点下 处即坐标原点。 （3）在画出的 轴上从原点开始取相邻等距离的若干点，找出对应轨迹曲线上的若干点、、、、 ，再找对应 轴上的点、、、、 ，测出、、、、…各段的长度，若有 成立，则所画曲线较准确。 （4）由图可知，小球在通过相邻两段、时，水平位移相同。在竖直方向上有，所以，故平抛初速度。 设小球从抛出点到 点时间为，则，得，。 六、探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 11、如图1所示，某同学用向心力演示器探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系。通过本实验可以初步得到的结果是________。图1 钢球1 钢球1 A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 B．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比 C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比 答案:AC 12．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。用如图所示的装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验时将皮带套在左右半径不同的变速塔轮上，可以探究向心力与以下哪个物理量的关系______。 A．质量 B．半径 C．角速度 答案：C 解析：改变皮带套在左右变速塔轮上的半径，可以改变两塔轮转动的角速度之比。故选C。 七、验证动量守恒定律 13.图4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。图5中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时先让a球多次从斜槽上某一固定位置C由静止释放，其平均落地点的位置为P。再把b球放在水平轨道末端，将a球仍从位置C由静止释放，a球和b球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作多次，其平均落地点的位置为M、N。测量出a、b两个小球的质量分别为m1、m2（m1>m2），OM、OP、ON的长度分别为x1、x2、x3。 ①在实验误差允许范围内，若满足关系式____________________________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 ②换用不同材质的小球再次进行上述实验，计算得出，若碰撞过程满足动量守恒，请分析说明两球碰撞过程机械能是否守恒_____。 答案： ①. m1x2= m1x1+ m2x3 ②. 不守恒 解析：小球在空中运动的时间为t，若满足动量守恒定律有 得 碰撞前后系统总动能分别为 故可得 根据动量守恒关系式 结合，整理得 由于，故，可知两球碰撞过程机械能不守恒。 14.学用如图1所示的装置来完成“验证动量守恒定律”实验。用天平测量小球1和2的质量分别为、，且。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放球2，使球1从斜槽上某一点S由静止滚下，多次实验，找到其落点的平均位置P。再把球2静置于斜相轨道末端，让球1仍从S处由静止释放，与球2相碰后两球均落在水平木板上，多次重复该过程，找到两球落点的平均位置M和N。 （1）本实验应满足的条件是______ A. 轨道光滑 B. 调节斜槽末端水平 C. 小球1的半径等于小球2的半径 D. 需要的测量仪器有刻度尺和秒表 （2）用刻度尺测量出水平射程OM、OP、ON，在误差允许范围内，若满足______关系，可说明两个小球的碰撞过程动量守恒。 （3）本实验通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度，依据是______。 （4）某同学拍摄了台球碰撞的频闪照片如图2所示，在水平桌面上，台球1向右运动，与静止的台球2发生碰撞。已知两个台球的质量相等，他测量了台球碰撞前后相邻两次闪光时间内台球运动的距离AB，CD，EF，其中EF与AB连线的夹角为，CD与AB连线的夹角为。 从理论分析，若满足______关系，则可说明两球碰撞前、后动量守恒；再满足______关系，则可说明是弹性碰撞。 答案：（1）BC （2） （3）见解析 （4） ①. ， ②. 解析：（1）．实验中，斜槽轨道不一定需要光滑，只须保证同一高度滑下即可。故A错误； B．实验中，斜槽末端必须水平，保证小球做平抛运动。故B正确； C．为保证是正碰，两小球的半径必须相同。故C正确； D．需要刻度尺测量小球平抛运动的射程，需要天平测量小球的质量。故D错误。 故选BC。 （2）小球离开轨道后，做平抛运动，它们在空中运动的时间相等，如果 两边同时乘以时间得 则可认为满足动量守恒。 （3）小球离开斜槽末端后做平抛运动，根据平抛运动的规律 ， 解得 两个小球做平抛运动的高度h相同，则 因此可以用x代替v。 （4）若两球碰撞前、后动量守恒，则有 ， 整理，可得 ， 两球碰撞前、后若是弹性碰撞，则有 整理，可得 15.某学习小组采用以下实验方案验证动量守恒定律。 如图甲，长木板上的小车M左端贴有橡皮泥，右端连一穿过打点计时器的纸带，小车N置于M的左侧。打点计时器电源频率为50Hz。实验过程如下： ①微调长木板右端的小木片，使小车能在木板上做匀速直线运动 ②接通打点计时器电源后，让小车M做匀速直线运动，并与静置于木板上的小车N相碰 ③小车M与N粘在一起，继续做匀速直线运动 ④实验中获得一条纸带如图乙所示，在图上标记各计数点，并测量出AB、BC、CD、DE四段长度 （1）计算小车M碰撞前的速度大小应选______段（选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”），速度大小为______m/s（结果保留三位有效数字）。 （2）若小车M的质量为0.4kg，小车N的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰后两小车的总动量为______（结果保留三位有效数字），进而可以验证，在误差范围内两小车碰撞过程中动量______（选填“守恒”、“不守恒”）。 （3）请你说明步骤①对该实验的作用______。 答案：（1） ①. BC ②. 1.71 （2） ①. 0.684 ②. 守恒 （3）平衡摩擦力，保证两车作用过程中动量守恒/便于选取小车匀速运动的纸带区间，以计算碰撞前后对应的速度大小 解析：（1） 推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，由图可见BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度。打点时间间隔 速度大小为 （2）碰撞过程是一个变速运动的过程，而M和N碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度。碰后速度为 碰前的总动量为 碰后的总动量为 可知在误差范围内两小车碰撞过程中动量守恒。 （3）步骤①对该实验的作用平衡摩擦力，保证两车作用过程中动量守恒/便于选取小车匀速运动的纸带区间，以计算碰撞前后对应的速度大小。 八、用单摆测量重力加速度 16.（1）某同学用如图2所示的装置测量重力加速度。打点计时器的打点周期为T。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3所示。A、B、C、D、E为纸带上5个连续打下的点。根据纸带可得重力加速度g=________（用、、、T表示）。 （2）某实验小组利用图4装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 ①组装好装置后，用毫米刻度尺测量摆线长度L，用螺旋测微器测量小钢球直径d。螺旋测微器示数如图5所示，小钢球直径d=________mm，记摆长。 ②多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出图像，如图6所示。已知图线斜率为k，可得重力加速度g=________（用k、表示）。 :答案：（1） （2） ①. 20.035 ②. 解析：（1）因为 得 （2）①小钢球直径。 ②单摆周期公式 得 可见 得 17.某同学用图1所示装置测定当地重力加速度。 （1）关于器材选择及测量时的一些实验操作，下列说法正确的是 。 A. 摆线尽量选择细些、伸缩性小些且适当长一些的 B. 摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C. 为了使摆的周期大一些以方便测量，应使摆角大一些 （2）在某次实验中，测得单摆摆长为L、单摆完成n次全振动的时间为t，则利用上述测量量可得重力加速度的表达式g=________。 （3）实验时改变摆长，测出几组摆长L和对应的周期T的数据，作出L-T2图像，如图2所示。 ①利用A、B两点的坐标可得重力加速度的表达式g=__________。 ②因摆球质量分布不均匀，小球的重心位于其几何中心的正下方。若只考虑摆长测量偏小造成的影响，则由①计算得到的重力加速度的测量值_______真实值。（选填“大于”“等于”或“小于”） （4）关于摩擦力可以忽略的斜面上的单摆，某同学猜想单摆做小角度摆动时周期满足，如图3所示。为了检验猜想正确与否，他设计了如下实验：如图4所示，铁架台上装一根重垂线，在铁架台的立柱跟重垂线平行的情况下，将小球、摆线、摆杆组成的“杆线摆”装在立柱上，调节摆线的长度，使摆杆与立柱垂直，摆杆可绕着立柱自由转动，且不计其间的摩擦。如图5所示，把铁架台底座的一侧垫高，立柱倾斜，静止时摆杆与重垂线的夹角为β，小球实际上相当于是在一倾斜平面上运动。下列图像能直观地检验猜想是否正确的是 。 A. -sinβ图像 B. -cosβ图像 C. -tanβ图像 答案：（1）AB （2） （3） ①. ②. 等于 （4）B 解析：（1）AB．为减小实验误差，摆线尽量选择细些、伸缩性小些且适当长一些的，摆球尽量选择密度大的，即质量大些、体积小些的，故AB正确； C．应使摆角小于5°，才可看作理想单摆，故C错误； 故选AB。 （2）在某次实验中，测得单摆摆长为L、单摆完成n次全振动的时间为t,则周期为 根据单摆周期公式 解得 （3） ① 根据单摆周期公式 变形有 根据图像的斜率可知 解得 ② 因摆球质量分布不均匀，小球的重心位于其几何中心的正下方。表达式变为 若只考虑摆长测量偏小造成的影响，则图像的斜率不变，测量值等于真实值； （4）根据题图可知等效重力加速度为重力加速度沿着垂直于立柱方向的分量，大小为 a=gcosβ 根据单摆周期公式 变形可知 则应作图像； 故选B。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2025届高考二轮热点专项训练精选 力学实验 一、探究弹簧弹力与形变量的关系 1. 如图甲所示,用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与伸长量的关系。 （1） 为完成实验,还需要的实验器材有: 。 （2） 实验中需要测量的物理量有: 。 （3） 图乙是弹簧弹力与弹簧伸长量的图线,由此可求出弹簧的劲度系数为  。图线不过原点的原因是 。 （4） 为完成该实验，设计的实验步骤如下： A.以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组、对应的点，并用平滑的曲线连接起来 B.记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度 C.将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺 D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码 E.以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式，首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数 F.解释函数表达式中常数的物理意义 G.整理仪器 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来： 。 2. 在探究弹簧弹力大小与伸长量关系的实验中，第一组同学设计了如图1所示的实验装置。在弹簧两端各系一轻细绳套，利用一个绳套将弹簧悬挂在铁架台上，另一端的绳套用来悬挂钩码。先测出不挂钩码时弹簧的长度，再将钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出钩码静止时相应的弹簧总长度,再算出弹簧伸长的长度，并将数据填在表格中。 图1 测量次序 1 2 3 4 5 6 弹簧弹力 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 弹簧的总长度 13.00 15.05 17.10 19.00 21.00 23.00 弹簧伸长的长度 0 2.05 4.10 6.00 8.00 10.00 ① 在图2所示的坐标纸上已经描出了其中5次测量的弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度对应的数据点，请把第4次测量的数据对应点描绘出来，并作出图线。 图2 ② 根据①所得的图线可知，下列说法正确的是 。 （选填选项前的字母） A. 弹簧弹力大小与弹簧的总长度成正比 B. 弹簧弹力大小与弹簧伸长的长度成正比 C. 该弹簧的劲度系数为 D. 该弹簧的劲度系数为 ③ 第二小组同学将同一弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂完成实验。他们得到的图线用虚线表示（实线为第一组同学实验所得）。下列图线最符合实际的是 。 A. B. C. D. ④ 某同学想粗略测量一个原长约的弹簧的劲度系数，但该同学手头只有一个量程是的刻度尺,于是该同学在弹簧的中央固定一个用于读数的指针，如图3所示。弹簧下端未悬挂钩码，静止时指针对应的刻度为，弹簧下端挂一质量为的钩码，静止时指针对应的刻度为。已知当地的重力加速度为,则该弹簧的劲度系数可表示为 。 图3 二、探究两个互成角度的力的合成规律 3. 如图所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力和的大小，此外还必须（ ） A. 记录小圆环的位置 B. 记录两细线的方向 C. 测量两细线的夹角 D. 测量橡皮条的伸长量 4在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，某同学按照如下步骤进行操作： .在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上； .用图钉把橡皮条的一端固定在板上的点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套； .如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住两绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置，记录结点位置和两个弹簧测力计的示数、两条细绳的方向； .按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力和的图示，并以和为邻边作平行四边形，画出它们所夹的对角线； .只用一个弹簧测力计通过绳套拉橡皮条，  ；并按同一标度作出这个力的图示； .比较和的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。 （1） 请把步骤中的内容补充完整 。 （2） 本实验中步骤和两次拉橡皮条的过程，主要体现了下列哪种科学方法 。 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 （3） 下列操作有利于减小实验误差的是 （选填字母代号）。 A. 实验前将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的弹簧测力计 B. 拴在橡皮条上的两条细绳必须等长，并且要尽量长一些 C. 弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 D. 用两弹簧测力计同时拉橡皮条时，两弹簧测力计的示数之差应尽可能大 E. 在记录力的方向时，标记同一细绳方向的两点要远些 （4） 图乙是该同学在白纸上根据实验数据用同一标度画出的图示，如果没有操作失误，图乙中的与两力中，方向一定沿方向的是。 三、探究加速度与物体受力、物体质量的关系 5．用如图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。图1 （1）除了图中所给的器材以及交流电源和导线外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是_______。 A．秒表 B．天平（含砝码） C．弹簧测力计t/s v/(m·s-1) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 图20 D．刻度尺 （2）平衡摩擦力时，按图19把实验器材安装好，将小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，_______（选填“挂”或“不挂”）盘和砝码。用垫块把木板一端垫高，接通打点计时器，让小车以一定初速度沿木板向下运动，不断调节木板的倾斜度，直到小车拖动纸带沿木板做__________运动。图2 盘和砝码 （3）甲同学利用v-t图像求出每条纸带对应的加速度。他在处理其中一条纸带时，求出每个计数点对应的速度，并将各点的速度都标在了如图20所示的坐标系中。请在图20坐标系中作出小车运动的v-t图像，并利用图像求出小车此次运动的加速度a =_________m/s2（保留两位有效数字）。 （4）乙同学在探究小车加速度a与所受拉力F的关系时，根据实验数据作出的a-F图像如图21所示。 ①发现图线不过原点，原因可能是_________。 A．木板一端垫得过高 B．木板一端垫得过低 C．盘和砝码的总质量太大 D．盘和砝码的总质量太小 ( O δ D ) ( O δ B ) ( O δ C ) ( O δ A )②发现图线发生了弯曲。经过思考认为，图线弯曲的原因在于实验中认为细线对小车的拉力F等于盘和砝码的总重力mg，而实际上F与mg并不相等。将记为相对误差δ，若小车质量为M，则相对误差δ与的关系图线应为___________。 6. （1）如图1所示为“探究小车加速度a与受力F、质量M的关系”实验装置图。 ①实验中主要采用的研究方法是 。 A．理想模型法　　B．微元法　　C．控制变量法 ②关于本实验，下列说法正确的是 。 A．实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放小车 B．每次增加重物改变小车的质量，都需要重新平衡摩擦力 C．平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，应不挂槽码图1 ③经正确操作后获得一条如图2所示的纸带，选取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，建立以计数点0为坐标原点的x轴，相邻计数点间的时间间隔为T，计数点0、3、6的位置坐标分别为0、L1、L2。小车加速度的表达式是 （用所给字母表示）。 0 图2 （2）如图3所示，两小车放在水平桌面上，把木板一端适当垫高平衡阻力。两小车前端各自通过小盘及重物牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在木板上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。 图3 ①用小盘和盘中重物的总重力大小代替拉小车的轻绳拉力大小，其条件是小盘和盘中重物的总质量 （选填“远大于”、“远小于”或“等于”）小车和车中重物的总质量； ②在盘中重物相同且保持不变的情况下，通过增减小车中的重物改变小车的质量，多次进行实验，测得多组数据。把两小车质量（包括车上重物质量）之比作为横轴，对应的两小车位移大小之比作为纵轴，作出图像。该图像满足什么特征即可说明“合力一定时，物体加速度与其质量成反比”。 四、验证机械能守恒定律 7.利用图2所示装置通过研究重物的落体运动来验证机械能守恒定律。下列做法中正确的是 。图2 A．要用秒表测量时间 B．选用重物时，同样大小、形状的重物应选重一点的比较好 C．可以利用公式来计算瞬时速度 8. 某同学用图所示装置验证机械能守恒定律。 ①安装好实验装置，正确进行实验操作，从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图所示。O点为打点起始点，打下该点时重锤速度为零。选取纸带上打出的连续点、、作为计数点，测出三点距起始点O的距离分别为、、。已知重锤质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点周期为。从打下点到打下点的过程中，重锤的重力势能减少量_________动能增加量_______。（用题中所给字母表示） ②图中，起始点O和刻度尺的0刻线对齐，间的距离为___________。由、、三个计数点求得重锤下落的加速度，___________（选填“可以”或“不可以”）用该值作为重力加速度计算①中重锤重力势能的减少量。 五、探究平抛运动的特点 9.某同学用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。关于该实验，下列做法中正确的是 。 A．选择体积小、质量小的小球 B．借助重锤线确定竖直方向 C．先打开频闪仪，再抛出小球 10．在“研究平抛运动”的实验中： （1） 为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是： 。 （2） 确定小球抛出点即坐标原点的方法是：把小球（设直径为）放在平直轨道的槽口处，用三角板定出小球最高点在纸面上的投影，过投影点作竖直线的垂线（即水平线），找出水平线和竖直线的交点，在交点之下为坐标原点。 （3） 验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是： 。 （4） 某同学在做平抛运动实验中，忘记记下斜槽末端的位置。为物体运动一段时间后的位置，根据如图所示图像，物体抛出点到点的水平距离取（ ） 六、探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 11、如图1所示，某同学用向心力演示器探究向心力大小F与物体的质量m、角速度ω和轨道半径r的关系。通过本实验可以初步得到的结果是________。图1 钢球1 钢球1 A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 B．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比 C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度平方成正比 12．物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。用如图所示的装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验时将皮带套在左右半径不同的变速塔轮上，可以探究向心力与以下哪个物理量的关系______。 A．质量 B．半径 C．角速度 七、验证动量守恒定律 13.图4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。图5中O点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时先让a球多次从斜槽上某一固定位置C由静止释放，其平均落地点的位置为P。再把b球放在水平轨道末端，将a球仍从位置C由静止释放，a球和b球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作多次，其平均落地点的位置为M、N。测量出a、b两个小球的质量分别为m1、m2（m1>m2），OM、OP、ON的长度分别为x1、x2、x3。 ①在实验误差允许范围内，若满足关系式____________________________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。 ②换用不同材质的小球再次进行上述实验，计算得出，若碰撞过程满足动量守恒，请分析说明两球碰撞过程机械能是否守恒_____。 14.学用如图1所示的装置来完成“验证动量守恒定律”实验。用天平测量小球1和2的质量分别为、，且。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放球2，使球1从斜槽上某一点S由静止滚下，多次实验，找到其落点的平均位置P。再把球2静置于斜相轨道末端，让球1仍从S处由静止释放，与球2相碰后两球均落在水平木板上，多次重复该过程，找到两球落点的平均位置M和N。 （1）本实验应满足的条件是______ A. 轨道光滑 B. 调节斜槽末端水平 C. 小球1的半径等于小球2的半径 D. 需要的测量仪器有刻度尺和秒表 （2）用刻度尺测量出水平射程OM、OP、ON，在误差允许范围内，若满足______关系，可说明两个小球的碰撞过程动量守恒。 （3）本实验通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度，依据是______。 （4）某同学拍摄了台球碰撞的频闪照片如图2所示，在水平桌面上，台球1向右运动，与静止的台球2发生碰撞。已知两个台球的质量相等，他测量了台球碰撞前后相邻两次闪光时间内台球运动的距离AB，CD，EF，其中EF与AB连线的夹角为，CD与AB连线的夹角为。 从理论分析，若满足______关系，则可说明两球碰撞前、后动量守恒；再满足______关系，则可说明是弹性碰撞。 15.某学习小组采用以下实验方案验证动量守恒定律。 如图甲，长木板上的小车M左端贴有橡皮泥，右端连一穿过打点计时器的纸带，小车N置于M的左侧。打点计时器电源频率为50Hz。实验过程如下： ①微调长木板右端的小木片，使小车能在木板上做匀速直线运动 ②接通打点计时器电源后，让小车M做匀速直线运动，并与静置于木板上的小车N相碰 ③小车M与N粘在一起，继续做匀速直线运动 ④实验中获得一条纸带如图乙所示，在图上标记各计数点，并测量出AB、BC、CD、DE四段长度 （1）计算小车M碰撞前的速度大小应选______段（选填“AB”、“BC”、“CD”、“DE”），速度大小为______m/s（结果保留三位有效数字）。 （2）若小车M的质量为0.4kg，小车N的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰后两小车的总动量为______（结果保留三位有效数字），进而可以验证，在误差范围内两小车碰撞过程中动量______（选填“守恒”、“不守恒”）。 （3）请你说明步骤①对该实验的作用______。 八、用单摆测量重力加速度 16.（1）某同学用如图2所示的装置测量重力加速度。打点计时器的打点周期为T。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3所示。A、B、C、D、E为纸带上5个连续打下的点。根据纸带可得重力加速度g=________（用、、、T表示）。 （2）某实验小组利用图4装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 ①组装好装置后，用毫米刻度尺测量摆线长度L，用螺旋测微器测量小钢球直径d。螺旋测微器示数如图5所示，小钢球直径d=________mm，记摆长。 ②多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的小钢球摆动周期T，并作出图像，如图6所示。已知图线斜率为k，可得重力加速度g=________（用k、表示）。 17.某同学用图1所示装置测定当地重力加速度。 （1）关于器材选择及测量时的一些实验操作，下列说法正确的是 。 A. 摆线尽量选择细些、伸缩性小些且适当长一些的 B. 摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C. 为了使摆的周期大一些以方便测量，应使摆角大一些 （2）在某次实验中，测得单摆摆长为L、单摆完成n次全振动的时间为t，则利用上述测量量可得重力加速度的表达式g=________。 （3）实验时改变摆长，测出几组摆长L和对应的周期T的数据，作出L-T2图像，如图2所示。 ①利用A、B两点的坐标可得重力加速度的表达式g=__________。 ②因摆球质量分布不均匀，小球的重心位于其几何中心的正下方。若只考虑摆长测量偏小造成的影响，则由①计算得到的重力加速度的测量值_______真实值。（选填“大于”“等于”或“小于”） （4）关于摩擦力可以忽略的斜面上的单摆，某同学猜想单摆做小角度摆动时周期满足，如图3所示。为了检验猜想正确与否，他设计了如下实验：如图4所示，铁架台上装一根重垂线，在铁架台的立柱跟重垂线平行的情况下，将小球、摆线、摆杆组成的“杆线摆”装在立柱上，调节摆线的长度，使摆杆与立柱垂直，摆杆可绕着立柱自由转动，且不计其间的摩擦。如图5所示，把铁架台底座的一侧垫高，立柱倾斜，静止时摆杆与重垂线的夹角为β，小球实际上相当于是在一倾斜平面上运动。下列图像能直观地检验猜想是否正确的是 。 A. -sinβ图像 B. -cosβ图像 C. -tanβ图像 学科网（北京）股份有限公司 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