北京市2026届高三物理一模备考限时训练（七）-力学实验（一）

北京市2026届高三物理一模备考限时训练（七） 力学实验（一） （训练时长 45分钟） 一、研究匀变速直线运动的规律 1. 用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 图1 图2 主要实验步骤如下： .安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 .选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点，然后每隔相同的时间间隔选取一个计数点，如图2中、、、、、所示。 .通过测量、计算可以得到在打、、、、点时小车的速度，分别记作、、、、。 .以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系，在坐标系中描点，如图3所示。 图3 结合上述实验步骤，请你完成下列任务： （1）在下列器材中，还需要使用的有_  _  _  _  和_  _  _  _  （填选项前的字母）。 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）在图3中已标出计数点、、、对应的坐标点，请在该图中标出计数点对应的坐标点，并画出图像。 （3）观察图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是  ；图像斜率的物理意义是  。 （4）描绘图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示打下各计数点时小车的瞬时速度，从理论上讲，对的要求是_  _  _  _  _  _  _  _  （选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的大小与速度测量的误差_  _  （选填“有关”或“无关”）。 （5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请结合匀变速直线运动的知识分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的。 图4 2.利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图1所示。 （1）按照图1安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为________（填各实验步骤前的字母）。 （2）实验中打出的一条纸带如图2所示，为依次选取的三个计数点（相邻计数点间有4个点未画出），可以判断纸带的　　　　　　　　（填“左端”或“右端”）与小车相连。 （3）图2中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度　　　　　　　　。 （4）某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为s，圆盘半径m，则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为　　　　　　　　m/s2；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为　　　　　　　　m/s2。（结果均保留两位有效数字） 二、探究加速度与力、质量的关系 3.如图所示，某同学用该装置探究加速度与力的关系。 （1）装置图中木板右侧垫高以平衡阻力，这样做的目的是___________。 A. 为使小车所受合力与绳子拉力大小相等 B. 为使绳子拉力大小近似等于槽码重力 C. 为使小车能做匀加速运动 （2）实验中用槽码重力代替细绳拉力，会使拉力的测量值比真实值偏　　　　　　　　　　　（填“大”或“小”） （3）实验中保持小车质量不变多次改变槽码质量，测得对应的小车加速度。以下作出的图像中与实验事实相符的是___________。 （4）实验小组改进方案，利用如图所示装置进行探究。小钢球置于一小车内，车内后壁装有压力传感器，车顶安装有遮光条。细绳一端系于小车上，另一端跨过固定在水平长木板上的定滑轮，挂上钩码。 a.若将压力传感器的示数视为小球所受合力的大小，在实验过程中，　　　　　　　　　　　（选填“需要”或“不需要”）满足“钩码质量远小于小车质量”的条件，细线　　　　　　　　　　　（选填“需要”或“不需要”）调节至与长木板平行。 b.光电门安装在长木板的位置，在长木板上标记另一位置。改变钩码个数，让小车每次都从位置开始运动，记录多组压力传感器示数和光电门测量的遮光时间。某同学猜想小球的加速度与成正比，若用图像法验证猜想，则最直观、合理的关系图像是下列选项中的　　　　　　　　　　　。 A. B. C. D. 4. 用如图1所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验。 （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 D.刻度尺 （2）平衡摩擦力时，按图1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。 （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2所示的坐标系中。请在图2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3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 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×100％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　 　。 三、验证力的平行四边形定则 5. 如图所示为“验证力的平行四边形定则”的实验，实验步骤如下： ①用两个相同的弹簧测力计沿细绳互成角度拉套在橡皮筋结点的细绳套，使橡皮筋伸长，结点到达纸面上某一位置静止，记为O； ②记录两个弹簧测力计的拉力、的_____和_____； ③只用一个弹簧测力计拉绳套，使结点_____，记录弹簧测力计的拉力F； ④按照力的图示要求，作出拉力、、F的图示； ⑤根据力的平行四边形定则，作出和的合力； ⑥比较F与的大小、方向的一致程度。 （1）请将步骤②中的内容填写完整：　　　　　、　　　　　。 （2）请将步骤③中的内容填写完整：　　　　　。 （3）下图四个实验报告中的实验记录及数据处理，正确的是_____（选填对应选项的字母）。 A. B. C. D. 四、探究弹簧弹力和伸长量的关系 6.某同学利用图甲所示的装置探究弹簧弹力和伸长量的关系。 （1）该同学将弹簧的上端与刻度尺的零刻度对齐，读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度值，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，依次读出指针所指刻度尺的刻度值，所读数据列表如下（设弹簧始终未超过弹性限度，取N/kg） 1 2 3 4 5 6 钩码质量 0 30 60 90 120 150 刻度尺读数 6.00 8.38 9.46 10.62 11.80 在图甲中，挂30g钩码时刻度尺的读数为　　　　　cm； （2）如图乙所示，该同学根据所测数据，建立了坐标系，并描出了5组测量数据，请将第2组数据描在坐标纸上（用“+”表示所描的点），并画出的关系图线　　　　　　　　(记得填涂到答题卡上）； （3）根据的关系图线可得该弹簧的劲度系数约为　　　　　N/m（保留3位有效数字）。 （4）另一同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图像，从图像上看，该同学没能完全按实验要求做，使甲弹簧的图像上端发生弯曲。由直线部分可知，甲、乙两根弹簧谁的劲度系数更大　　　　　（填“甲”或“乙”）。造成甲弹簧的图像上端发生弯曲的原因可能是　　　　　。 五、探究平抛运动的特点 7. 某同学探究平抛运动的特点。 （1） 用如图1所示装置探究平抛运动竖直分运动的特点。用小锤打击弹性金属片后，球沿水平方向飞出，同时球被松开并自由下落，比较两球的落地时间。 ① 关于该实验，下列说法正确的是（选填选项前的字母）。 A. 、两球应选用体积小、质量大的小球 B. 打击弹性金属片后两球需要落在同一水平面上 C. 比较两球落地时间必须要测量两球下落的高度 ② 多次改变、两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，由此说明球竖直方向分运动为自由落体运动，_  _  说明球水平方向分运动为匀速直线运动。（选填“能”或“不能”） （2） 用如图2所示装置研究平抛运动水平分运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。 图1 图2 图3 图4 ① 下列操作中，必要的是（选填选项前的字母）。 A. 通过调节使斜槽末段保持水平 B. 每次需要从不同位置静止释放球 C. 通过调节使硬板保持竖直 D. 尽可能减小球与斜槽之间的摩擦 ② 某同学用图2的实验装置得到的痕迹点如图3所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验（选填选项前的字母）。 A. 球释放的高度偏高 B. 球释放的高度偏低 C. 球没有被静止释放 D. 挡板未水平放置 （3） 某同学用平滑曲线连接这些痕迹点，得到图4所示球做平抛运动的轨迹。请利用该轨迹和（1）中得出的平抛运动竖直方向分运动的特点，说明怎样确定平抛运动水平分运动是匀速直线运动。 8. 三位同学采用不同的实验方案进行“探究平抛运动的规律”实验。 （1） 甲同学采用图1所示的装置。用小锤击打弹性金属片，金属片把球沿水平方向弹出，同时球被松开自由下落，观察到两球同时落地。多次改变装置的高度，同时改变小锤打击的力度，两球仍然同时落地，这说明_  _  _  _  。 A. 球竖直方向的分运动是自由落体运动 B. 球水平方向的分运动是匀速直线运动 C. 球的运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 （2） 乙同学采用图2所示的装置。两个相同的弧形轨道、上端分别装有电磁铁、，轨道右端切线均水平且位于同一条竖直线上，其中的末端可看作与光滑的水平板相切。调节电磁铁、的高度，使，将小铁球、分别吸在电磁铁、上，然后切断电源，使两铁球同时从轨道、的末端以相同的水平初速度射出，实验可观察到的现象应是  ，初步说明i。 （3） 丙同学采用图3所示的装置。通过描点在坐标纸上记录下小球平抛运动中时间间隔相等的三个位置、、，但没有记录平抛运动的起点位置，如图4所示。已知坐标纸每小格的边长为，不计空气阻力，则该相等的时间间隔_  _  ，小球做平抛运动的初速度_  _  _  _  。取重力加速度。 （4） 丙同学改变了实验方案，如图5所示，他把桌子搬到墙的附近，调整好仪器，使从斜槽轨道固定位置滚下的小球能够打在正对的墙上，把白纸和复写纸附着在墙上，记录小球的落点。该同学在实验中仅水平移动桌子，使固定于斜槽末端的重垂线依次处于图5中1、2、3的位置进行实验，1与2的水平间距等于2与3的水平间距。通过三次实验，记录到小球在白纸上同一竖直线上的三个落点，则下列三幅图中_  _  _  _  图可能正确。 参考答案： 1. 答案：（1） A；C （2） 见解析 （3） 见解析 （4） 越小越好；有关 （5） 见解析 解析：（1） 需要使用电压合适的交流电源，供打点计时器使用，所以选择；还需要刻度尺测量各点间的距离，从而算出各自速度大小，所以选择。 （2） 点对应的时间为，对应的速度为，从而确定点的位置，再将各点平滑连接，如图所示。 （3） 图像是过原点的一条直线，可知小车的速度随着时间均匀变化，说明小车做匀变速直线运动；图像的斜率表示小车的加速度。 （4） 当时，用平均速度表示打下各计数点时小车的瞬时速度，即对的要求是越小越好；选取的大小与速度测量的误差有关。 （5） “斜面实验”中小球做匀加速直线运动，若小球的初速度为零，依据运动学速度公式，可知速度与时间成正比，则位移与时间的二次方成正比，因此只需要测量小球在不同位移内对应的时间，即可检验小球的速度是否随着时间均匀变化。 2.答案：（1）CBA （2）.左端 （3）. （4）.① ②1.6 3.答案：（1）A （2）大 （3）A （4）.①不需要 ②需要 ③D 4.答案：（1）BD （2）不挂 匀速直线 （3）1.0 （4）①A ②D 5.答案：（1）.①大小 ②方向 （2）仍到位置O （3）B 6.答案：（1）7.15 （2） （3）25.9 （4）①乙 ②弹簧已经超过了弹性限度。 7. 答案：① AB ② 能；不能 （2） ① AC ② AC （3） 见解析 解析： ① 为了减小空气阻力对实验的影响，应选用体积小、密度大的小球，故正确；打击弹性金属片后两球需要落在同一水平面上，以确保两球下落的高度相同，故正确；比较两球落地时间不需要测量两球下落的高度，错误。 ② 多次改变、两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，由此能说明球竖直方向分运动为自由落体运动，不能说明球水平方向分运动为匀速直线运动。 （2） ① 由于该装置是研究平抛运动水平分运动的特点，斜槽的末端必须保持水平，正确；由于每次小球运动轨迹相同，因此每次小球必须从同一位置由静止释放，错误；平抛运动的轨迹位于竖直方向，因此硬板应保持竖直，正确；球每次从同一位置静止释放即可，不需要减小球与斜槽之间的摩擦，错误。 ② 通过图像可知，这个偏差较大的点处的水平速度相比其他的点较大，产生的原因可能是该次实验球释放的高度偏高或球没有被静止释放，故、正确，、错误。 （3） 如图所示，在曲线上取、、、四点，建坐标系，这四个点对应的坐标分别为、、、，使，若，则说明球在水平方向的分运动为匀速直线运动。 8.答案：（1） A （2） 见解析 （3） 0.1；2 （4） B 解析： （1） 无论水平速度是多少，两个小球均同时落地，说明平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动，故正确，、错误。 （2） 观察到铁球、同时到达水平轨道上同一位置相碰，说明铁球的水平分运动为匀速直线运动。 （3） 在竖直方向上，根据，解得。则小球做平抛运动的初速度为。 （4） 1与2的水平间距等于2与3的水平间距，故1与2位置小球做平抛运动的时间差等于2与3位置小球做平抛运动的时间差，则在竖直方向上，2与3位置小球做平抛运动的竖直位移差比1与2位置小球做平抛运动的竖直位移差大，故正确，、错误。 学科网（北京）股份有限公司 $