专题10 力学实验与创新-【创新大课堂系列】高三物理全国名校名卷168优化重组卷

县区 姓名 准考证号 科目 新教材·物理 弥 整(0少)和)限 2.(2025·今画·！ 今小“期“六烧)。 (2这/)理同卡想据身练收据听出TI2-入图 图 .(2025.全区·煤业洲洲)(g少移火锦/)程社 2 实验与创新 末端水平飞出.改变水平板的高度，就改变了小 球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运 动轨迹.某同学设想小球先后三次做平抛，将水 平板依次放在如图1、2、3的位置，且1与2的 间距等于2与3的间距.若三次实验中，小球从 抛出点到落点的水平位移依次是x1,x2,x3,机 械能的变化量依次为△E1,△E2,△E3. (1)若忽略空气阻力的影响，则 A.x2一x1=x3一x2,△E1=△E2=△E3 B.x2-x1>x3-x2,△E1=△E2=△E3 C.x2-x1>x3-x2,△E1<AE2<△E3 D.x2-x1<x3-x2,△E1<△E2<AEs (2)做完上述试验后，该小组发现可利用平抛运 动规律测量某桶装水电动抽水器（如图甲）的流 量Q(单位时间流出水的体积). 0 L hm 0510 甲 乙 如图乙，为了方便测量，取下不锈钢出水管，用 游标卡尺测量其外径D,读数为 cm, (3)测完外径后，转动出水管至出水口水平，接通 电源，待水流稳定后，用米尺测出管口到落点的高 度差h=44.10cm和管口到落点的水平距离L= 30.00cm,已知重力加速度，g=9.8m/s2,则水流 速度v= m/s(保留两位有效数字). (4)已知出水管管壁的厚度为d,该抽水器的流 量Q的表达式为 (用物理量D、d、v表 示).若根据测得的流量算出装满一杯水需要的 时间总是比实际需要的时间短，可能的原因是 (写出一种即可). 3.(2025·辽宁沈阳·模拟预测)(9分)某同学利 用现有的实验器材想要测量当地的重力加速 度.一光滑桌面倾斜放置，其与水平面间的夹角 为0，在桌面上固定一悬挂点O,轻绳通过拉力 传感器拴接在O点，另一端连接一个质量为m 的物块. ①现给物块足够大的初速度，使其在桌面内做 圆周运动，分别记录物块在最低点时绳子的拉 力T1和最高点时绳子的拉力T2,改变不同的 初速度，记录多组T1和T2; ②建立坐标系，以拉力T,为纵轴、拉力T,为横 轴，得到了一条线性图像，测得图线斜率为，纵 轴截距为b. (1)根据以上数据，可得重力加速度的表达式为 8 (用m、b、0表示)； (2)在本次实验中，斜率k= (3)若仅考虑物块运动过程中的受到桌面的滑 动摩擦力，不计其他阻力，此时的斜率k'将 (选填“大于”“小于”或者“等于”)该值 4.(2024·甘肃卷，11)(12分)用图1所示实验装 置探究外力一定时加速度与质量的关系. 打点 定滑轮细绳 砝码计时器纸带 o 小车 槽码 垫块 长木板 图1 S SS.S.S:S.S:S 图2 2.0 乙 1.5- 甲 1.0---- 0- 0.2000.4000.6000.8001.000M/kg 图3 (1)以下操作正确的是 (单选，填正确 答案标号) A.使小车质量远小于槽码质量 B.调整垫块位置以补偿阻力 C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带 D.释放小车后立即打开打点计时器 (2)保持槽码质量不变，改变小车上砝码的质量，： 得到一系列打点纸带.其中一条纸带的计数点如 图2所示，相邻两点之间的距离分别为s,$2,…, —38 ,时间间隔均为T.下列加速度算式中，最优的是 （(单选，填正确答案标号) Aa=(++++ T2 T2 72 4二3+3二2+2二1 T2 T2 2 a(+++7+ 2T2 2T2 2T2 42+,T 2T2 2T2 Ca=(示++元+示 32 3T2 ) a=+++4行） (3)以小车和砝码的总质量M为横坐标，加速 度的倒数上为纵坐标，甲、乙两组同学分别得到 M的图像如图3所示 由图可知，在所受外力一定的条件下，a与M成 (填“正比”或“反比”)；甲组所用的 (填“小车”、“砝码”或“槽码”)质量比乙组的 更大 (2025·山西省高考考前适应性测试)(12分)利 用图甲的装置验证“小车质量一定时加速度与 力的关系”.在平衡摩擦力后，通过力传感器测 量细线中的弹力，用打点计时器记录小车的运 动.当传感器的示数为0.275N时，打下的纸带 如图乙所示.A、B、C是三个连续的计数点，相 邻两点间还有四个点未画出，它们与O的距离 如图乙所示.已知打点计时器使用的交流电频 率为50Hz,完成下列填空：（计算结果保留3位 有效数字) 力传感器 打点计时器 小车 纸带 砂桶 甲 —31.25 单位：cm 445.00 -61.25 乙 (1)打下B点时，小车速度的大小为 m/s; (2)小车加速度的大小为 m/s2; (3)可以推断，小车的质量最接近下列选项中的： (填选项前的字母) A.110gB.220gC.330gD.440g 6.(2025·辽宁·模拟预测)(12分)某实验小组设 计了如图所示的装置，探究物体沿斜面下滑是 否做匀变速直线运动.实验操作步骤如下： 水箱 滑块 阀1 斜面 挡板 量简 7777777777777777777777777777777777777777777 ①让滑块从离挡板某一距离x处由静止沿某一 倾角0的斜面下滑，并同时打开装置中的阀门， 使水箱中的水流到量筒中； ②当滑块碰到挡板的同时关闭阀门（假设水流 出均匀稳定)； ③记录下量筒收集的水量V; ④改变滑块起始位置离挡板的距离，重复以上 操作； ⑤测得的数据见表格. 次数 1 2 3 4 5 6 2(m) 4.5 3.9 3.0 2.1 1.5 0.9 V(mL) 90 84 62 52 40 (1)(单选题)该实验利用量筒中收集的水量来 表示 A.水箱中水的体积 B.水从水箱中流出的速度 C.滑块下滑的时间 D.滑块下滑的位移 (2)小组同学漏填了第3组数据，实验正常，你 估计这组水量V= mL;若保持滑块质量 不变，增大倾角0，则相同的x,水量V将 (填“增大”“不变”或“减小”) (3)(单选题)下面说法中不属于该实验误差来 源的是 A.水从水箱中流出不够稳定 B.滑块开始下滑和开始流水不同步 39 C.选用的斜面不够光滑 D.选用了内径较大的量筒 7.(2024·山东卷，13)(12分)在第四次“天宫课 堂”中，航天员演示了动量守恒实验.受此启发， 某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实 验，气垫导轨两端分别安装α、b两个位移传感 器，a测量滑块A与它的距离xA,b测量滑块B 与它的距离xB.部分实验步骤如下： ①测量两个滑块的质量，分别为200.0g和 400.0g: ②接通气源，调整气垫导轨水平； ③拨动两滑块，使A、B均向右运动； ④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间 变化的图像，分别如图乙、图丙所示 传感器a滑块A滑块B 传感器影 一连气源 图甲 AxA/cm xB/cm 120 120 100 100 80 80 60 60 40 20 0 1.0 2.0 0 10 2.0/ 图乙 图丙 回答以下问题： (1)从图像可知两滑块t= s时发生 碰撞； (2)滑块B碰撞前的速度大小v= m/s (保留2位有效数字)； (3)通过分析，得出质量为200.0g的滑块是 （填“A”或“B”). 8.(2025·湖南岳阳3月模拟)(12分)某同学用如 图甲所示的装置验证动能定理和测量滑块与长 木板之间的动摩擦因数.将木板固定在水平桌 面上，木板左端固定一个挡板，挡板与滑块之间 有一个轻质弹簧，轻质弹簧与挡板固定连接，滑 块靠近弹簧.长木板上安装有两个光电门 固定挡 遮光片 光电门1 光电门2 轻弹藏几浴块 ● 木板 甲 25 20 ↑2m2.s2 o旺，m2s 2 34 5 6 丙 (1)用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图乙所 示，其读数为d= mm; (2)给滑块装上遮光片，向左推动滑块，压缩弹 簧到适当位置，由静止松手，滑块离开弹簧后先 后通过光电门1、2，与光电门相连的计时器记录 下遮光片通过光电门1、2的时间分别为△1和 △2，用刻度尺测出PQ间的距离为1，设滑块质 量为，滑块与长木板间的动摩擦因数为，重 力加速度为g,则滑块从P位置运动到Q位置 的过程中验证动能定理的表达式为 (用第1、2小问中所给的字母 表示)： (3)改变弹簧的压缩程度进行多次实验，并计算 得出多组滑块通过P点和Q点的速度1和 2,根据下表中的数据在坐标纸上描点连线，作 出u12一v22图像如图丙所示， 2 5 6 (m2·s2 v12 2.803.614.41 4.80 6.45 7.58 v22 0.601.412.25 3.65 4.23 5.40 (4)若重力加速度为g取9.8m/s2,用刻度尺测 出PQ间的距离l=33.0cm,由w12一v22图像 可得，滑块与长木板间的动摩擦因数为 (结果保留两位小数). ￥ 9.（2025·东北三省三校4月第二次联合考试) (12分)如图(a)所示，质量为m的均匀直杆一 端固定在光滑转轴O处.从水平位置将杆无初 速度释放后，杆将绕转轴O向下转动.某同学想 利用转动过程中杆的机械能守恒来探究杆在向 下转动过程中动能的表达式.他将光电门置于 某一位置，记下此位置与O的高度差h.可用光 电门测出杆的另一端A通过其所用的时间.当 地重力加速度已知为g. (1)设杆的宽度为L(很小)，A端通过光电门的时 间为t,则A端通过光电门的瞬时速度4的表达 式为A= ;他利用螺旋测微器测量宽度 L,结果如图(b)所示，则L= mm; -40 -35 05三 -30 h/m (a) (b) (c) (2)调节h的大小，并记录对应的A端通过光电 门的时间，数据如下表.观察并处理表中数据， 为形象直观反映t和h的关系如图(c)所示，以h 为横坐标，则应选择 (选填“t”“t1”或 “t2”)为纵坐标画出图像； 组次 1 2 3 5 h/m 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 t/ms 5.58 3.97 3.24 2.79 2.50 2.29 t/ms -1 0.18 0.25 0.3 0.36 0.40 0.44 t 2/ms 2 0.0320.0630.095 0.1280.1600.191 (3)从释放到A端下降了高度h,直杆重力势能 的减少量△E,= (用题中所给的物理量 符号表示)； (4)已知杆质量为m,宽度为L,A端转动到任意 位置经过光电门时速度为vA,图像(c)中P点坐 标(a、b),当地重力加速度为g,用以上物理量，可 得直杆向下转动到任意位置时其动能的表达式 为Ek=15.解析(1)设B离开弹簧时A的速度大小为UA,在弹簧将： A、C匀速运动一段位移后，A、B碰撞 A、B弹开的过程中，A和B组成的系统动量守恒，取向右为： Mu =2MU, 正方向， C在A上滑行(L一s')刚好到达B上，对C与AB有 由动量守恒定律有3mw-5ma=0, mu1+2Mu2=(m+2M) 3 解得ua=亏 合mm2+子·2M2=(m+2M0m+mg- 1 (2)设B与C第一次碰撞后瞬间B、C的速度大小分别为U1、! ,,取向右为正， 解得=30√厘m/. 7 由动量守恒定律有3mv=3m4十312， 由能量守恒定律有号×8md=子X3mm+专×3m, 1 答案17.5m/s(210m/5（3)30,正m/s 解得y=0,2=U, 专题10力学实验与创新 B与C第一次碰撞后，C以速率v碰撞挡板后以速率v反 弹，同理，C以速率v与B发生第二次碰撞后，B的速率为，1解析(1)物块经过光电门时的速度大小U=4 C的速率为0，B返回后压缩弹簧，当A与B的速度相等时 (2)设斜面倾角为日，物块从静止到光电门，由动能定理，有 弹簧的弹性势能最大，设此时A、B的速度大小均为， 由动量守恒定律有5mvA十3mv=(5m十3m)v4, 由能量守饭定律有En=号X5mu,'十号X3md- -×: kd2 d d (5m十3m)2, (3)若的位置读数偏小，则h偏大，图线相对于原来的会水 3 解得Em=Omw, 平移动，但不改变斜率，重力加速度的测量值也不改变 ③这B与C第一次碰拉5醉周，B,C的逸度分别为 答案(1)4(2)g t (3)不变 2 取向右为正， 根据动量守恒定律有3mw=3mve十Mc, :2.解析(1)因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落 根能量关系有义8m时=之3m十M, 的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水平方向 上做匀速直线运动，所以x2一x1>x?一x2,因为平抛运动的 3m-M 6m 解得%一3m十7，=3m+M, 过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，则△E1=△E2= △E,故选B. 为使B与C第一次碰撞后，B与弹簧、B与C不再发生相互 (2)图乙可知该游标卡尺精度为0.1mm,则读数7mm十 作用， 有g<0,-v≥vcva≥-vB, 0.1mm×1=7.1mm=0.71cm. 解得9m≤M≤12mm. (3)根据平抛运动规律，竖直方向有h=0.4410m=2gt,水 答案(1号。(2易d (3)9mM12m 平方向有L=0.3m=vt,联立解得水流的平抛初速度v= 16.解析(1)全过程由动量守恒定律有 1.0m/s. m6=(m十2M)u共 解得o#=7.5m/s. （)罐袖水器的流量Q的表达式Q=50=x(侣-山)，若根 (2)设C与A共速时的速度为U1,且A还未与B发生碰撞，： 据测得的流量算出装满一杯水需要的时间总是比实际需要的 由动量守恒定律和能量守恒定律有 时间短，说明流量的湖量值编大，根播Q-(侣-d),可知 mv=(mM)v 合m=名(m+0a2中mgs 1 可能是D偏大或d偏小（或者是水流速度的测量值偏大，即 测量h偏小或L偏大，) 联立得=10m/s 答案1B20.1(31.0〔4（号-d）p D偏大 s1=7.51m<L 此过程对A,应用动能定理有 或d偏小（或者是水流速度的测量值偏大，即测量h偏小或L umgsAMv 偏大.) 得sA=5m<10m .解析1)小球在最低点时，有工一mgsn0=m二，在最高 故假设成立，则A和B发生碰撞时的速度为 4=10m/s. 点时，有了，十mgn0=m二，从最低点到最高点，根据动能 (3)由题意知，C的初速度越小，则和A达到共速过程时间越： 短；当C的初速度最小时，A、C达到共速时有 定理有-mgX2Lsin0=之m-之mu,联立可得T= m=(十M)U T2十6 mgsin0,可知T1-T2图像的纵轴哉距为b=6 ngsin0, 合mw=2(m+0'+mg 1 b 解得重力加速度为g一6msin日 194 (2)由T1=T2十6mgsi0,可知T1一T2图像的斜率为=1.！6.解析(1)关于初速度为零的匀变速运动，位移与时间的二次 (③)若考虑滑动摩擦力，则从最低点到最高点，根据动能定理：方成正比，由于水是均匀稳定地流出，水的体积和时间成正 比，所以量筒中收集的水量可以间接的测量滑块下滑的时间. 有-mgX2Lsin9-mgscos9=号ms-是m,共中s= 故选C. πL,整理可得T1=T2十6 ngsin8+2πungcos0,故k'仍然为： (2)该运动是匀变速直线运动，位移与时间的二次方是成正 1,保持不变. 比，即位移与体积的二次方是成正比，即x=kV,根据1、3组 数据可得：1=kV,x=kV2,解得水量V≈74mL,若保持 b 答案1)6m$n9(2)1(3)等于 滑块质量不变，增大倾角日，则滑块的加速度变大，相同的x, 4.解析(1)此实验需要将细绳的拉力近似等于槽码的重力，应： 时间减小，水量V将减少， (3)本实验误差的主要来源有：水从水箱中流出不够稳定，还 使小车质量远大于槽码质量，故A错误；此实验将细绳的拉{ 可能来源于距离测量的不准确，滑块开始下滑和开始流水不 力作为小车受到的合力，故需要调整垫块位置，玫变长木板的： 同步，选用了内径较大的量筒，本题选不属于该实验误差来源 倾斜程度以补偿阻力，纸带运动时打点计时器对其也有阻力： 的，故选C 作用，故补偿阻力时要带着纸带和打点计时器，故B错误，C 答案(1)C(2)74减少(3)C 正确；要先接通打点计时器的电源，再释放小车，故D错误；！7.解析(1)由x-t图像的斜率表示速度可知，两滑块的速度 (2)对于A选项的a=号（作++++ 在t=1.0s时发生突变，即发生了碰撞；(2)由x-t图像斜率 T 的绝对值表示速度大小可知，碰撞前瞬间B的速度大小)= +学产）进行理可得到=示，对于 90-1101cm/s=0.20m/5,(3)由题图乙知，碰撞前A的速 T 1.0 度大小v4=0.50m/s,碰撞后A的速度大小约为v'A= 项的=(2示+2示+2示+2示+2示+ 0.36m/s,由题图丙可知，碰撞后B的速度大小为v'= 0.5m/s,对A和B的碰撞过程由动量守恒定律有mAA十 2T）进行垫理可得到：a-十7五，对于C选项的 12T m=m'A十m',代入数据解得4≈2，所以质量为 mu 。（行示宗++示+行)称整理 200.0g的滑块是B. 答案(1)1.0(2)0.20(3)B 可得到：a=十5十一5-5，对于D选项的a=8,解析（1)螺旋测微器的国定刻度为4,5mm,可动部分为 15T 20.5×0.01=0.205mm,所以读数为d=4.5+0.205 (示+行+行+行）进行整理可得到：a= =4.705mm; (2②)遮先片逼进光电门1,2的造度分别为m一品=品， d s十5，十5十5一5一5一一1，对比4个整理之后的加速度 16T 则滑块从P位置运动到Q位置的过程中，由动能定律得： 算式，只有D选项的算式将实验数据全部用到了，故最优的是 以=（品）广（品） D选项的算式，故D正确，ABC错误； (4)由上式可得u2=w22+2gl,由图可知：22=0时，42 (③)由。-M因像因可知，因线为近似经过原点的领斜直线， 2.2,代入数据解得=0.34. 即在误差允许的范国内，在所受外力一定的条件下，日与M 答案 (1)4.705mm (2)-mg1=专m(是) 成正比，则Q与M成反比.设槽码的质量为m,根据牛頓第二： (品) (4)0.34 定律得：m8一M,可得：石-动M,可知国线的斜车越小槽0解折1)开的宽度为L很小，A坊通进先电门的时同为，则 码的质量越大.因图线甲的斜率小于乙的，故甲组所用的槽码 A端道过光电门的醉时递度队的表达式为口=上，螺夜测 质量比乙组的更大. 微器测量宽度L的读数L=6.5mm十0.360mm= 答案(1)C(2)D(3)反比槽码 6.860mm. (2)观察表中的数据，可以看出t2与h成正比，因此应选择 5.解析(1)利用平均速度求得瞬时速度为 04=(61.25-31.25)X10 t为纵坐标. m/s=1.50m/s. 2×0.1 (③)从释放到A端下降了高度，直杆重心下降的高度为合， (2)利用逐差法可求得加速度为a= 所以直杆重力势能的减少量△E=mg 2 (61.25-45.00)×102-(45.00-31.25)×102 (4)由图像（©）分析可得t2=bh,A端转动到任意位置经过 0.12 m/s' 2.50m/s2. 光电门时速度A=二，根搭机械能守恒，直杆向下转动到任 (3)由牛顿第二定律可得M=25=2X0275kg=0.22kg= 2.50 意位置时其动能的表达式为E,=mS=mgat =mgav? 26L? 220g,所以B正确。 答案(1)1.50(2)2.50(3)B 答案(1)上6.860(2)t2(3)mg t (A)mgava? 2 26L 195