(18)力学实验-【衡水金卷·先享题】2026年高考物理一轮复习单元检测卷（Y）

高三一轮复习单元检测卷/物理 (十八)力学实验 (考试时间75分钟，满分100分) 1.(12分)某实验小组的同学利用图甲所示的实验装置探究小车的速度随时间的变化规律。如图乙 所示为小车在钩码的作用下拖着纸带运动的过程中，打点计时器在纸带上打出的点迹。 纸带打点计时器 x0.90110 D jimmmipmimgmrinmmm网 0cm 3 4 5 77777777 甲 (1)已知电火花计时器的工作电源为220V的交变电流。打点计时器所接电源的频率为50Hz, 则纸带上相邻两点的时间间隔为 S。 (2)小车释放前应放到 (填“靠近”或“远离”)打点计时器处， (填“先”或“后”)接 通电源 (填“先”或“后”)释放小车。 (3)A、B、C、D为纸带上的四个计数点，每相邻两个计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B 两点间的距离x= cm,C点对应的速度为 m/s,小车的加速度为 m/s2。 2.(13分)某同学用平抛和碰撞实验器材可以完成“探究平抛运动规律”和“验证动量守恒定律”两个 实验。实验装置分别如图甲、乙所示。 硬板白纸 轨迹点 甲 丙 丁 (1)在“探究平抛运动规律”的实验中。 ①为使钢球能水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线水平，检查切线是否水平的方法是 。 实验中每次都 (填 “需要”或“不需要”)从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球。 ②为定量研究钢球的平抛运动，建立以水平向右为x轴、竖直向下为y轴的坐标系 ()取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于斜槽末端Q点，钢球的球心对应白纸上的位置 即为原点，在确定y轴时需要y轴与重锤线平行。 (b)若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：在如图丙所示的轨迹上取A、B、C 三点，测得AB和BC的水平间距均为x,AB和BC的竖直间距分别为y1和y2,已知当地的重力 加速度为g,可求得钢球平抛的初速度大小为 (用字母x、y1、y2和g表示)。 (2)在“验证动量守恒定律”实验中。 ①如图乙所示，固定挡板位置，实验时先让钢球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到挡板 处，在下面的白纸上留下痕迹，如图丁所示。 ②用天平分别测出钢球和靶球的质量1和2，将重锤线放于槽口，通过重锤在挡板上的投影确 定O点，如图乙所示，M、P、V三点分别为钢球和靶球落点的平均位置，用刻度尺测出P、M、N三 点与O点的距离分别为s、s、s2,在实验误差允许范围内，若m1、m2和s、s1、s2满足的关系式为 (用题中字母表示)，就可验证两球碰撞前、后总动量守恒。 (3)下列关于实验操作的说法正确的是 (填正确答案标号)。 A.两个实验中均需测量钢球的直径 B.两个实验中均需用天平测出钢球的质量 物理第1页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 C.两个实验中均需保证斜槽轨道末端的切线水平 D.两个实验中均需尽量减小钢球与斜槽之间的摩擦力 3.(8分)为了测量“小物块与水平桌面之间的动摩擦因数”，某同学设计了如图甲所示的实验。与水 平桌面平滑连接的四分之一圆弧紧靠挡板P,挡板底端通过强力吸盘可以吸附在桌面上的任意位 置。将小物块从圆弧上的A点由静止释放，小物块运动至桌面边缘后水平飞出。用刻度尺测出 圆弧最低点到桌面边缘的距离L和小物块落地点到桌面边缘的水平距离x。改变挡板在水平桌 面上的吸附位置，重复上述过程。根据测量数据绘制出的L-x2图像如图乙所示，已知桌面到水 平地面的高度h=0.8m,重力加速度g=10m/s2。 (1)小物块与水平桌面之间的动摩擦因数 ◆L/m 为 (2)若将小物块的释放点沿圆弧往上移，根据多次实 验测量的数据绘制出的L-x2图像与图乙比较，下 列说法正确的是 (填正确答案标号)。 0.16x2/m2 A.图像的纵截距为0.5 B.图像的纵截距大于0.5 C.图像的斜率变大 D.图像的斜率不变 4.(12分)学校某物理实验小组用如图甲、乙所示的实验装置来进行验证“当物体的质量一定时，加 速度与所受合外力成正比”的实验。 打点计时器 打点计时器 小车 拉力传感器 小车 甲 丙 (1)当用图甲所示的装置做实验时，下列操作正确的是 (填正确答案标号)。 A.用天平测出砂和砂桶的质量 B.为了实验准确，每次改变砂桶中砂的质量后，都要重新平衡摩擦力 C.平衡摩擦力时，将无滑轮的一端适当垫高，在小车后端连接纸带且穿过打点计时器，小车前端 悬挂砂桶 (2)若该物理小组用图乙所示的装置来实验， (填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。 (3)用图乙所示的装置进行实验时，若保持小车的质量不变，改变砂桶中砂的质量，记录多组拉力 传感器的示数F和对应纸带求出的加速度a的数值，并根据这些数据，绘制出图丙所示的a-F 图像，分析此图像不过原点的原因可能是 ,图像的斜率为 k,则小车的质量为 ,由于图像不过原点，则求得的小车的质量 (填“偏大”“偏小” 或“无影响”)。 5.（10分)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。 (1)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处用一块开有狭缝的橡皮 夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图甲所示。这样做 的目的是 (填正确答案标号)。 A.保证摆动过程中摆长不变 45 B.需要改变摆长时便于调节 -40 C.保证摆球在同一竖直平面内摆动 05 -35 D.可使周期测量得更加准确 (2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L =1m,再用螺旋测微器测量摆球的直径，结果如图乙所示，则该摆球的直径为mm,单摆的 摆长为 m(结果保留六位有效数字)。 轮复习单元检测卷十八 物理第2页（共4页） 回 (3)下列振动图像真实地描述了该单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时 开始，A,、B、C均为30次全振动的图像，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 (填正确答案标号)。（已知sin5°=0.087，sin15°=0.26） x/cm x/cm x/cm ◆x/cm 30 30 D 6.(9分)某同学在学习了力的合成的知识后，尝试利用居家物品验证力的平行四边形定则。他找到 了一根橡皮筋，一块软木板，几盒规格相同的图钉，若干段轻绳，两个相同的轻质小塑料袋（重力可 忽略)。 (1)该同学将软木板竖直放置，将一张白纸粘贴在软木板上，然后将 ◆0 橡皮筋上端用一枚图钉固定在软木板上的O点。如图甲所示，第 一次将装有若干枚图钉的塑料袋用细线系在橡皮筋下端，稳定时， 记录橡皮筋下端点的位置O,、袋内图钉的数量；第二次，用两根细 A B 线系在橡皮筋的下端，并绕过A、B图钉吊起两个装有若干枚图钉 的塑料袋。调整袋内图钉的数量和A、B图钉的位置，使橡皮筋下 右 0 端 甲 乙 (2)关于这个实验，下列说法正确的是 (填正确答案标号)。 A.第二次实验时，只需要记录两个袋内图钉的数量 B.无需称出每个图钉的质量，可以用袋内图钉的数量代表细线拉力的大小 C.此实验需要测出每次细线拉力的大小，所以应该称出每个图钉的质量 D.为了实验成功，第二次实验时应该使两个塑料袋内图钉的数量相同 (3)某次实验时，橡皮筋的状态如图乙所示，那么下列调整可能正确的是 (填正确答案 标号)。 A.仅减少右侧袋内图钉的数量 B.仅增加左侧袋内图钉的数量 C.使A、B图钉各适当下移，并增加右侧袋内图钉数量 D.使A图钉上移，B图钉下移，并增加左侧袋内图钉数量 7.(12分)在“探究平抛运动的特点”的实验中，两个实验小组选用不同的仪器进行实验。 ■■■■■■■■ /cm 坐标纸 士 y/cm 甲 (1)A组同学采用如图甲所示的装置做实验。在此实验中，下列操作或说法正确的是 (填 正确答案标号)。 A.将斜槽轨道的末端调成水平 B.用天平称出小球的质量 C.斜槽轨道必须光滑 D.图甲中挡条每次必须等间距下移 (2)B组同学通过频闪照相，得到做平抛运动的小球以竖直放置的方格板为背景的照片，如图乙所 示，小方格的边长为5cm,重力加速度g=10m/s2,根据图乙中数据回答下列问题： ①图乙中的a点 (填“是”“不是”或“不确定是”)平抛运动的起点。 ②该频闪照相的周期为 ③小球做平抛运动的初速度大小为 m/s,b点的速度为 m/s。(计算结果保留两 位有效数字) 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高三 8.(12分)某学习小组用实验验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示（光电门固定架等未画出）。 小球A的质量为m、半径为R(足够小)，砝码盘的质量为M,且M=3m,每个砝码的质量均为m0 =m。小球A的球心到光电门中心的距离用h表示，通过光电门的时间用t表示，实验时小球A 均由静止释放，重力加速度为g。 v2/m2-s-2) ○A 0.1 0.20.30.40.5/m 甲 (1)某次实验时，学生在砝码盘中放一个砝码，让小球A从球心距离光电门中心为h1的地方由静 止释放，测得小球A通过光电门的时间为t1,则系统总动能的增加量△Ek= ,系统重力势 能的减小量△E。= ,若在误差允许的范围内，△Ek与△E。相等，可以判断系统的机械能 守恒。（用m、g、h1、t、R表示） (2)该实验小组通过改变小球的球心到光电门中心的距离h,测得了一系列数据，如表所示。 h/m 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v/(m·sl) 1.09 1.53 1.88 2.17 2.43 2/(m2。s-2) 1.19 2.34 3.53 4.71 5.90 请在如图乙所示的坐标纸中画出2-h图像，并根据图像，计算当地的重力加速度g= m/s2 (结果保留两位有效数字)。 9.(12分)某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验，如图甲所示为“向心力演示器”装置，已知 挡板A、C分别到左、右塔轮中心轴的距离相等，挡板B到左塔轮中心轴的距离为挡板A的2倍， 皮带按图乙三种方式连接左、右变速塔轮，每层半径之比由上至下依次为1：1、2：1和3：1。 标尺 一弹簧测力筒 第一层 挡板A挡板B挡板C 2R 长槽 短槽 第二层 变速塔轮弋 ,变速塔轮 3R 传动皮带 第三层 手柄 甲 乙 (1)在探究向心力与角速度的关系时，为了控制角速度之比为1：3，需要将传动皮带调至第 (填“一”“二”或“三”)层塔轮，然后将两个质量相同的钢球分别放在挡板 (填“A、B”“A、 C”或“B、C”)处，匀速转动手柄，左侧标尺露出1格，右侧标尺露出9格，则可得出的结论是 (2)在记录两个标尺露出的格数时，同学们发现要同时记录两边的格数且格数又不是很稳定，不便 于读取。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建 议的评价，你认为正确的是 (填正确答案标号)。 A.该方法可行，且不需要匀速转动手柄 B.该方法可行，但仍需要匀速转动手柄 C.该方法不可行，因不能确定拍照时露出的格数是否已稳定 轮复习单元检测卷十八 物理第4页（共4页）】 回高三一轮复习Y ·物理· 高三一轮复习单元检测卷/物理（十八）》 9 命题要素一贤表 注： 1.能力要求： I.理解能力 Ⅱ，推理能力Ⅲ，分析综合能力Ⅳ.应用数学处理物理问题的能力V,实验能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究①科学态度与责任 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 分 值 (主题内容) I V ① ② ③④ 档次 系数 探究小车的速度随时间的变化 1 非选择题 12 易 0.80 规律 探究平抛运动规律和验证动量 非选择题 13 中 守恒定律 0.75 测量小物块与水平桌面之间的 3 非选择题 8 中 0.70 动摩擦因数 验证当物体的质量一定时，加速 4 非选择题 12 中 0.70 度与所受合外力成正比 5 非选择题 10 探究影响单摆周期的因素 中 0.70 6 非选择题 9 验证力的平行四边形定则 中 0.75 7 非选择题 12 探究平抛运动的特点 分 0.70 8 非选择题 12 验证机械能守恒定律 中 0.65 9 非选择题 12 探究影响向心力大小的因素 中 0.75 考答案及解析 1.(1)0.02(1分) (3)从图中读出A、B两点间的距离x=0.70cm,每相 (2)靠近(2分)先(2分)后(1分) 邻两个计数点间有四个点没有画出，则计数点之间的 (3)0.70(2分)0.1(2分)0.2(2分) 时间间隔T=5×0.02s=0.1s,根据平均速度等于 【解析】(1)电火花计时器是使用交流电源的计时仪 中间时刻的瞬时速度，则有C点对应的速度一器 器，电火花计时器使用的是交流220V的电源，打点 周期为交流电的周期，当电源的频率为50Hz时，它 =0.90+1.10×10m/s=0.1m/s,小车的加速度a 2×0.1 每隔0.02s打一次点。 (2)靠近打点计时器才能充分利用纸带，先接通电源， △x=1.10-0.90×10-m/g=0.2m/s。 0.12 待打点稳定后再释放纸带。 2.(1)①将钢球放在斜槽末端，如果钢球静止，表明斜槽 ·75· ·物理· 参考答案及解析 末端的切线水平(3分)需要(2分) ②xA g (3)木板拾得过高，平衡摩擦力过度(3分)是(3分) y2-y (3分) 无影响(2分) (2)m1s=m1s1十252(3分) 【解析】(1)用天平测出砂和砂桶的质量，算出重力代 (3)C(2分) 替小车的合力，A项正确：每次平衡摩擦力后，因 【解析】(1)①为使钢球能水平抛出，必须调整斜槽， ngsin日=gcos0,所以改变砂桶中砂的质量后，不 使其末端的切线水平，检查切线是否水平的方法是： 需要重新平衡摩擦力，B项错误：平衡摩擦力时，将无 将钢球放在斜槽末端，如果钢球静止，表明斜槽末端 滑轮的一端适当垫高，并在小车后端连接纸带且穿过 的切线水平。为了使平抛运动的初速度不变，每次都 打点计时器，但前端不需要悬挂砂桶，C项错误。 需要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球。 (2)改用图乙的装置实验时，因有拉力传感器，可以直 接知道小车的拉力（合力），因此不需要天平测出砂和 ②根据a= 祭，可得g=业，水平方向有x T 砂桶的质量，也就不需要满足质量关系了，但是需要 平衡摩擦力。 T,解得=xVy2一 (3)由图丙可知，当拉力为零时小车就已经有了加速 (2)根据动量守恒定律得m1三=m1 +m，解 度，可能是木板拾得过高，平衡摩擦力过度。对斜率 没有影响，由牛顿第二定律得2F十F。=ma,整理得a 得m1s=m151十2s2,若满足m1s=1s1十252，就可 验证两球碰撞前、后总动量守恒。 皂E士可知=名解彩m 方，图像不过原点 (3)两个实验中均不需测量钢球的直径，只需要保证 对斜率没有影响，不会影响小车质量的测量。 两球的大小相等，A项错误；“探究平抛运动规律”不 5.(1)AB(2分) 用测出钢球的质量，“验证动量守恒定律”需用天平测 (2)7.882(7.8827.884,3分)0.996059（或 出钢球的质量，B项错误；两个实验中均需保证斜槽 0.996058,3分) 轨道末端的切线水平，C项正确；两个实验中均不需 (3)A(2分) 减小钢球与斜槽之间的摩擦力，D项错误。 【解析】(1)在摆线上端的悬点处用一块开有狭缝的 3.(1)0.1(4分) 橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，是为 (2)BD(4分) 了防止摆动过程中摆长发生变化，如果需要改变摆长 【解析】(1)根据运动学公式有一6=一2gL,由小 来探究摆长与周期关系时，方便调节摆长，A、B项 物块飞出后做平抛运动有x==U√g 正确。 ,联立解得 (2)根据螺旋测微器的读数规律得d=7.5tmm十38.2 61 L一2列g,图像的斜率= 0.5 Auh 0.16,解 ×0.01mm=7.882mm。根据题意，单摆的摆长l= 得u=0.1。 L-号=1m-0.03941m=0.996059m (2)根据上述L与x2的关系式可知，若将小物块的释 (3)当摆角小于等于5时，我们认为小球做简谐运动， 放点沿圆弧往上移，小物体到达圆弧最低点的速度 所以振幅约为A=Lsin5°≈8.7cm,当小球摆到最低 增大，图像的斜率不变，纵截距增大，B、D项正确。 点开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做30次 4.(1)A(2分) 全振动，求平均值，所以A图合乎实验要求且误差 (2)需要(2分) 最小。 ·76· 高三一轮复习Y ·物理· 6.(1)仍拉伸到位置0(3分) 2×5×0.01 0.1 m/s=1.0m/s。在b点的竖直速度v= (2)B(3分) (3)C(3分) y1+y2_20×0.01 2t 2×0.10 m/s=1.0m/s,b点的速度vb= 【解析】(1)为保证两次实验时橡皮筋的拉力相同，调 √/6十≈1.4m/so 整袋内图钉的数量和A、B图钉的位置，使橡皮筋下 端仍拉伸到位置O。 8.(1)10mR (3分)3ngh(3分) (2)第二次实验时，需要确定细线的方向和两个袋内 (2)如图所示(3分) 图钉的数量，A项错误：无需称出每个图钉的质量，可 *v2/(m2.s-2) 以用袋内图钉的数量代表细线拉力大小，B项正确，C 项错误；为了实验成功，第二次实验时两个塑料袋内 图钉数量适量即可，没必要相等，D项错误。 (3)仅减少右侧袋内图钉的数量，橡皮筋不会与OO 重合，会远离OO连线，A项错误：仅增加左侧袋内 图钉数，会使橡皮筋与OO偏离的更多，B项错误；使 A、B图钉各适当下移，并增加右侧袋内图钉的数量， 0.1 0.20.30.40.5h/m 可能使橡皮筋下端与位置O重合，顺利完成实验，C 9.8(3分) 项正确；使A图钉上移，B图钉下移，并增加左侧袋 【解析】(1)以小球A、砝码盘和砝码整体为研究对 内图钉的数量，不会使橡皮筋下端与位置O重合，D 项错误。 象，小球经过光电门中心的速度= ,系统总动能 7.(1)A(2分) 的增加量△E=之(m十M+m)=10mR ,系统总 t (2)①是(2分)②0.1(2分)③1.0(3分)1.4(3 分) 重力势能的减少量△E。=(M十)gh一mgh 【解析】(1)要使小球水平抛出，斜槽轨道的末端必须 =3mgh1。 调成水平，A项正确；实验研究平抛运动的规律，与质 (2)画出-h图像，如答案图所示，根据机械能守恒 量无关，不需要测量小球的质量，B项错误；斜槽轨道 1 定律得(M十m)gh-mgh=之[M十m)+m]t,解 不需要光滑，只要保证小球每次从同一位置释放即 可，C项错误：图甲中挡条不必等间距下移，这样会增 h,根据图像得号&-号m。,山图像可 得u2=6 加实验的复杂程度，最后描的点都需要用平滑的曲线 得g≈9.8m/s2。 连接起来，与是否等间距无关，D项错误。 9.(1)三(3分)A、C(3分)在钢球的质量和运动半 (2)①由于a、b、c,d四个点间的相邻竖直距离之比为 径一定时，钢球做圆周运动时所需的向心力与角速度 1:3:5,因此a点是平抛运动的起点。 的平方成正比(3分) ②竖直方向上由匀变速直线运动规律可得△y=g, (2)A(3分) 可得该频闪照相的周期= /2X5X10-z s=0.1s。 【解析】(1)在探究向心力与角速度的关系时，为了控 10 制角速度之比为1：3，因左、右变速塔轮是皮带传动， ③小球做平抛运动的初速度= t 则左、右两变速塔轮边缘的线速度大小相等，由线速 ·77· ·物理· 参考答案及解析 度与角速度关系公式一是可知，角速度与半径成反 在钢球的质量和运动半径一定时，钢球做圆周运动时 所需的向心力与角速度的平方成正比。 比，可知需要将传动皮带调至第三层塔轮。在探究向 (2)由题意可知，在转动手柄时，两边标尺露出的格数 心力与角速度的关系时，需要使两钢球的转动半径和 虽然不同，但是是同时显示的，即两边显示的格数比 质量分别相同，因此将两个质量相同的钢球分别放在 例关系不变，与是否需要匀速转动手柄无关，因此用 挡板A、C处。匀速转动手柄，左侧标尺露出1格，右 手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数，该 侧标尺露出9格，可知左侧钢球需要的向心力与右侧 方法可行，且不需要匀速转动手柄，A项正确。 钢球需要的向心力之比为1：9，则可得出的结论是： ·78·