直线运动与静力学探究实验 实验题专项强化练习 - 2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 该专项聚焦直线运动与静力学探究实验，通过三大模块系统整合实验原理、数据处理与误差分析，以题载法构建科学探究与科学思维训练体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |测量瞬时速度、加速度|2题|打点计时器逐差法、光电门平均速度替代瞬时速度、频闪照片图像法|从运动学公式推导到多种测量工具的数据处理，形成“原理-工具-误差分析”链条| |探究弹簧弹力与形变量关系|3题|F-l图像斜率求劲度系数、串联弹簧劲度系数计算、超弹性限度误差分析|基于胡克定律，从单弹簧到串联弹簧，构建“规律-应用-拓展”逻辑| |探究力的合成规律|2题|等效替代法、力的图示平行四边形法则、三力平衡条件|以平行四边形定则为核心，通过实验操作与理论验证，强化“猜想-验证-结论”探究思维|

2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 实验题专项强化练习 直线运动与静力学探究实验 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　测量做直线运动物体的瞬时速度、加速度 1．(1)0.63 (2) 0.12 偏小 (3)不可行，理由：取由O到A点，下落时间为0.04s，重力加速度约为，由，可知第一段OA的时间间隔小于0.04s，因此不是一条直线。 【详解】（1）相邻两个计数点间的时间间隔 根据逐差法，该小车的加速度 （2）[1]遮光条宽度 遮光条通过第一光电门的速度 通过第二光电门的速度 滑块的加速度 [2]光电门测量滑块瞬时速度的原理是遮光片通过光电门的速度可以用平均速度代替，真实速度为挡光片前边缘到达光电门中心的瞬时速度，显然测量的速度偏小，故测得的加速度偏小。 （3）不可行，理由：取由O到A点，下落时间为0.04s，重力加速度约为，由 可知第一段OA的时间间隔小于0.04s，因此不是一条直线。 2．(1)使小球每次通过光电门1时的速度相同 (2) (3) 【详解】（1）光电门1的位置保持不动，则小球释放到光电门1的下落高度不变，所以光电门1的位置保持不动的目的是使小球每次通过光电门1时的速度相同。 （2）小球由光电门1时到光电门2的过程，根据运动学公式可得 （3）小球由光电门1时到光电门2的过程，设小球的初速度为，根据运动学公式可得 整理可得 可知图像的斜率为 解得重力加速度为 小专题2　探究弹簧弹力与形变量的关系 1． C 25 拉力继续增大将超过弹簧的弹性限度 避免弹簧自身重力对实验的影响 【详解】（1）[1] A．每次增加的钩码数量不需要相等，故A错误； B．通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比，故B错误； C．用悬挂钩码的方式给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态，使弹簧所受拉力的大小等于钩码的重力，故C正确； D．不同弹簧的弹力与伸长量之比，即弹簧的劲度系数k不一定相等，故D错误。 故选B。 （2）[2][3]弹簧的劲度系数 在弹性限度内，弹力的大小与弹簧的形变量成正比，在点出现拐点是因为超过了弹簧的弹性限度。 （3）[4]避免弹簧自身重力对实验的影响。 2．(1)3.60 (2) 98.0 弹簧超出了弹性限度 (3)200 【详解】（1）两根弹簧的总原长为，因此每根的原长为3.60cm （2）[1] 由胡克定律可得每根弹簧的劲度系数 [2] 发现图像出现了弯曲，原因是弹簧超出了弹性限度 （3）将手机吊在轻弹簧下端，发现轻弹簧伸长了2cm，由此可知，手机吊在串联的两根弹簧下伸长量为4cm，由图像可知，手机质量为200g 3．(1)320 (2)0.5 (3)超过了弹簧的弹性限度 【详解】（1）由胡克定律可得，图像斜率绝对值的倒数表示弹簧的劲度系数，则有。 （2）同理可得两根相同的弹簧串联后的劲度系数 所以。 （3）当拉力大于后图像弯曲，不再成线性变化是因为超过了弹簧的弹性限度。 小专题3　探究两个互成角度的力的合成规律 1．(1) (2) (3)C 【详解】（1）弹簧测力计最小分度为，则图中读数为。 （2）由图戊可知，是通过作平行四边形得到的合力理论值，由于存在一定的误差，方向不一定沿方向； 是用一个力拉橡皮筋得到的合力实验值，根据二力平衡可知，方向一定沿方向。 （3）A．三根细绳不需要等长，故A错误； B．实验中不需要满足三个弹簧测力计中的任意两个测力计的拉力之和都应大于第三个，故B错误； C．为减小实验误差，实验时应保证细绳与木板平行，故C正确。 故选C。 2． B ABC/ACB/BAC/BCA/CAB/CBA 3.8 F 不会 不必 不合理 用一个测力计拉橡皮条会超过量程 C 【详解】（1）[1]本实验中两次拉橡皮条的过程，使结点到达相同的位置，采用的研究方法是等效替代法。 故选B。 （2）[2] A．同一次实验过程中，为了保证效果相同，O点位置不允许变动，故A正确； B．实验中，为了减小误差，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度，故B正确； C．拉橡皮筋的细绳要长一些，标记同一细绳方向的两点要远一些，两分力的夹角适当大一些，故C正确； D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角只需要适当大一些就好，需要取，故D错误。 故选ABC。 （3）[3]图乙中弹簧测力计的分度值为，由图可知此时橡皮条的弹力大小为。 （4）[4][5]由图丙可知是通过、做平行四边形得到的合力理论值；是一个力拉橡皮条得到的合力实验值，根据二力平衡可知，的方向一定沿AO。 （5）[6]实验中，如果将细绳换成橡皮条，O点沿OB、OC方向的拉力仍等于弹簧测力计的读数，则实验结果不会发生变化。 （6）[7]进行第二次实验，记下结点位置O1，位置O1不必与位置O相同。 （7）[8][9]某次实验中，用两个测力计同时拉，两测力计夹角为60°，两个测力计示数均为6N，则合力大小为 可知用一个测力计拉橡皮条会超过量程，故这样的操作不合理。 （8）[10] A．与的合力范围为 由于 可知、、三个力的合力不能为0，不能使物体处于平衡状态，故A错误； B．与的合力范围为 由于 可知、、三个力的合力不能为0，不能使物体处于平衡状态，故B错误； C．与的合力范围为 由于 可知、、三个力的合力可以为0，能使物体处于平衡状态，故C正确； D．与的合力范围为 由于 可知、、三个力的合力不能为0，不能使物体处于平衡状态，故D错误。 故选C。 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $2027届新高考高三第一轮复习 高三物理备课组 新课标 · 新高考2027届高三第一轮复习 实验题专项强化练习 直线运动与静力学探究实验 板块 班级：_________ 学号：_________ 姓名：_________ 小专题1　测量做直线运动物体的瞬时速度、加速度 1．在高中阶段，我们学习了多种测量物体加速度的方法。 (1)通过打点计时器，可以测量小车的加速度。实验装置如图所示。通过实验得到了一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（），然后每隔选取一个计数点，如图中A、B、C、D、E、F所示。某同学测量了相邻两计数点间的距离：，，，，，，请计算该小车的加速度____（保留小数点后两位） (2)通过光电门，同样可以测量物体的加速度。如图，滑块上安装了宽度为的遮光条，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一光电门的时间，通过第二个光电门的时间，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间，试估算滑块的加速度____（保留两位有效数字），该估算值与真实值相比____（选填“偏大”、“偏小”或“相同”） (3)频闪照片也是一种测量加速度的方法。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某时刻，将一小球从O点由静止释放，频闪仪每隔闪光一次。以O点为原点，竖直向下为正方向建立坐标轴，并测量各时刻的位置坐标、、 。下图是小球自由下落时的部分频闪照片示意图，照片中的数字是小球下落的距离（单位：cm）。小崔同学为了减小偶然误差，他建议做图，把实验数据代入（如，；， ），得到一条过原点的直线，再通过该直线的斜率得到加速度。请问该方案是否可行？如果可行，请求出加速度的值（结果保留两位有效数字）；如果不可行，请说明原因____。 2．某研究小组利用图甲所示装置测定重力加速度。实验器材由带有刻度尺的竖直支架、小球释放器、小球、光电门1和2及光电门计时器和捕球器组成。实验时，按图装配好实验器材，小球、两个光电门和捕球器在同一竖直线上，利用刻度尺读出两个光电门的距离h，打开计时器后释放小球，记录下计时器显示的小球从光电门1到光电门2所用时间t；保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复实验，多次读出两个光门间的距离h和小球经过两个光电门所用时间t，在坐标纸上作出图线，如图乙所示，不计空气阻力。 (1)在上述步骤中光电门1的位置保持不动的目的是______________________________。 (2)若小球到达光电门1时的速度为v1，当地重力加速度为g，小球从光电门1到光电门2所用时间为t1，则小球通过光电门2的速度v2的表达式为________。（用v1、g和t1表示） (3)若图像斜率为k，纵轴截距为b，重力加速度g＝________。（用题目中已知量表示） 小专题2　探究弹簧弹力与形变量的关系 1．在“探究弹力与弹簧伸长量的关系”实验中，实验装置如图甲所示，将弹簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度线处，实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将钩码挂在绳子的下端，测量相应的数据，通过描点法作出F-l（F为弹簧的拉力，l为弹簧的长度）图像，如图乙所示。    （1）下列说法中正确的是_________。（填正确答案标号） A．每次增加的钩码数量必须相等 B．通过实验可知，在弹性限度内，弹力与弹簧的长度成正比 C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧水平且处于平衡状态 D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与弹簧伸长量，会得出拉力与弹簧伸长量之比相等 （2）根据乙图可求得该弹簧的劲度系数为_________N/m（保留两位有效数字），图像中在点出现拐点是因为________。 （3）该实验将弹簧水平放置而不是竖直放置，优点在于：_________。 2．某同学用两根完全相同但原长较短的轻弹簧串联后挂在铁架台上的固定横杆上，探究弹簧形变与弹力的关系。在轻弹簧的旁边竖直固定一刻度尺，刻度尺的零刻度与串联后弹簧的最上端对齐，装置如图甲所示，重力加速度g取。 (1)不挂钩码时，弹簧下端的指针所指刻度尺的刻度位置如图乙所示，则每根弹簧的原长为______cm。 (2)在弹簧下面悬挂钩码，多次改变钩码的质量m，测出每次两弹簧的总长度L，由求出每次两弹簧总的伸长量x，根据每次测得m、x作出m－x图像如图丙所示，由此求出每根弹簧的劲度系数______N/m；（结果保留三位有效数字）；继续增加悬挂钩码的个数，根据测得的数据继续描点作m－x图像，发现图像出现了弯曲，原因是______。 (3)在铁架台的横杆上只悬挂一个轻弹簧，将手机吊在轻弹簧下端，发现轻弹簧伸长了2cm，则该手机的质量______g。 3．某同学想测量平常锻炼用的拉力器（如图甲所示）中弹簧的劲度系数。他将拉力器上的弹簧拆下，用其中一根弹簧、激光测距仪、水桶和硬纸片设计了如图乙所示的装置。 (1)挂好水桶稳定后，向水桶中加入一定量的水，记录相应水桶和水的总重力，并用激光测距仪测量纸片到地面的距离，多次向水桶中加入水并记录数据，然后描点连线得到了如图丙所示的图线，不计弹簧和纸片的重力，则弹簧的劲度系数________。（结果保留三位有效数字） (2)该同学将两根相同的弹簧串联挂在铁架台上，重复（1）过程，得到了如图丁所示的图像，则两根相同的弹簧串联后的劲度系数与一根弹簧的劲度系数的关系近似为________。（结果保留1位有效数字） (3)图丁中，当拉力大于后图像弯曲的原因是________。 小专题3　探究两个互成角度的力的合成规律 1．某实验小组在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验： 如图甲所示，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定在木板上（木板未画出），橡皮条的长度为，用两个弹簧测力计通过细绳将小圆环拉至点，如图乙，记录此时弹簧测力计的示数、及两细绳方向；改用一个弹簧测力计单独将小圆环拉至点，如图丙，记录此时弹簧测力计的示数及细绳方向；用力的图示法画出、与，并以、为邻边做平行四边形，画出其对角线，比较与的关系。 (1)某次记录的弹簧测力计的示数如图所示，其读数为__________； (2)图戊为画出的测量结果，为小圆环位置，图中的与方向一定沿方向的是__________； (3)实验小组为进一步研究力的合成规律，又找到了一把弹簧测力计，使用三个弹簧测力计仍将小圆环拉至点，下列说法正确的是 A．三根细绳必须等长 B．三个弹簧测力计中的任意两个测力计的拉力之和都应大于第三个 C．实验时应保证细绳与木板平行 2．某同学用橡皮条与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮条的图钉，OB和OC为细绳套，测力计量程为10N。 （1）本实验采用的研究方法是___________。 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）在做本实验时，下列操作中正确的是___________。（填正确选项前的字母） A．同一次实验过程中O点位置不允许变动 B．实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度 C．拉橡皮筋的细绳要长一些，标记同一细绳方向的两点要远一些，两分力的夹角适当大一些 D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应取，以便于算出合力的大小 （3）某一次实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮条使橡皮条与细绳套的结点到达O点，弹簧测力计的示数如图乙所示，此时橡皮条的弹力大小为___________N。 （4）根据实验数据，该同学画出如图丙所示的图，图中___________是、合力的理论值，___________的方向一定沿AO。（两空均选填“F”或“”） （5）实验中，如果将细绳换成橡皮条，O点沿OB、OC方向的拉力仍等于弹簧测力计的读数，则实验结果___________发生变化。（选填“会”或“不会”） （6）进行第二次实验，记下结点位置O1，位置O1___________（选填“必须”或“不必”）与位置O相同。 （7）某次实验中，用两个测力计同时拉，两测力计夹角为60°，两个测力计示数均为6N，这样的操作___________（选填“合理”或“不合理”），理由是___________。 （8）一个物体受到三个共点力的作用，在下列给出的几组力中，能使物体处于平衡状态的是______。 A．F1=3N ， F2=4N ， F3=8N    B．F1=4N ， F2=2N ， F3=1N C．F1=4N ， F2=5N ， F3=6N    D．F1=5N ， F2=6N ，F3=15N 第 2 页 共 8 页 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $