2021届高考物理考前特训：力学实验(解析版)

力学实验【原卷】

1．（2021·北京西城区高三一模）用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2，且m1 > m2。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。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，在白纸上留下各自落点的痕迹。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON。 ①本实验必须满足的条件是______ A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的

C．小球1每次必须从同一高度由静止释放

②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：________

③通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，这样做的依据是：________

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（2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的落点分布是________

2.（2021·浙江衢州市高三二模）（1）图1中，“探究求合力的方法”、“研究平抛运动”两实验均需使用的器材是_______（填写器材名称）

（2）在“探究求合力的方法”实验中，通过对拉的方法来选择两个弹簧秤，方案一∶两弹簧秤竖直悬挂在铁架台上对拉（图2），方案二∶两弹簧秤置于水平桌面对拉（如图3），下列说法正确的是_________（多选） A．弹簧秤使用前必须进行调零 B．实验时，两个弹簧秤的量程需一致

C．若方案一的两弹簧秤读数相等，则可正常使用 D．若方案二的两弹簧秤读数相等，则可正常使用

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（3）在“探究求合力的方法”的实验中，某实验小组使用的弹簧秤量程为5.00N，将橡皮条一端固定，先用两只弹簧秤将橡皮条另一端拉到某一位置，标记为O点，紧靠细绳标记A、B两点，并记录弹簧秤读数∶然后用一只弹簧秤将其拉至O点，标记紧靠细绳的C点，并记录弹簧秤读数，该小组完成的部分实验数据记录在图4中。

①按实验要求完成作图；（____）

②结合图4，分析实验过程与结果，下列措施对减小实验误差有益的是____________（多选） A．适当增加橡皮筋的原长 B．适当增大两细绳的夹角 C．增大A、B两点到O点的距离 D．增大弹簧秤的拉力

3．（2021·辽宁抚顺市高三一模）用如图所示装置来探究质量一定时加速度和合

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外力的关系。其中M为带有遮光条的小车的质量，m为沙和沙桶的质量，不计绳与滑轮质量。

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，其示数如图所示，则d______mm；测出小车静止时遮光条到光电门的距离为x，将小车由静止释放，由光电计时器读出遮光条通过光电门的时间是t，则小车的加速度a______。（用测量量的符号表示）

（2）以拉力传感器的示数F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，画出aF图像是一条直线，如图所示。图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k。则小车的质量为______。

A．

2111 B． C． D．

2tanktank 4 / 40

4．（2021·天津高三模拟）打点验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。

①除图示器材外，下列器材中，必需的一组是__________ A．直流电源及导线、天平及砝码 B．直流电源及导线、刻度尺

C．交流电源（220V，50Hz）及导线、天平及砝码 D．交流电源（220V，50Hz）及导线、刻度尺

②下图中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器打下O点（中未标出）时，重锤开始下落，a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度如图所示。打点计时器在打出b点时锤下落的高度hb=__________cm，下落的速度为vb=__________m/s（计算结果保留3位效数字）。

③某同学用上述方法测出各计数点到O点的距离h，算出对应的速度平方v2，并作出v2-h图像，设当地重力加速度为g。下列说法正确的是__________。 A．v2h图像一定过原点

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B．若v2h图像是一条过原点的直线，则机械能一定守恒 C．若v2h图像是一条过原点的直线，则斜率等于g D．若v2h图像是一条过原点的直线，则斜率略小于2g

5．（2021·河北高三一模）图1是探究加速度与力关系的实验装置。提供器材如下：带有刻度尺的气垫导轨、气泵、光电门2个、数字计时器、带挡光片滑块（其上可放砝码），砝码盘（质量5g）、质量5g的砝码5个。

实验步骤：固定光电门，测出光电门间的距离；调节导轨水平，将滑块用细线跨过轻质滑轮与砝码盘相连；将5个砝码放到滑块上，释放滑块，测出其经过光电门1和2的挡光时间；取滑块上一个砝码放入砝码盘，释放滑块，测出挡光时间；再次取滑块上一个砝码，依次重复上述操作，直至将5个砝码全部转移到砝码盘。描点作图分析加速度与力的关系。

（1）图2、图3分别为甲、乙同学用各自实验数据绘制的a—F图像。

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上述图像中只有 _____（填“图2”或“图3”）能正确反映加速度和力的关系。错误图像形成的原因可能是_____。 A．滑块释放时具有一定的初速度

B．绘制a—F图像时，将砝码盘中的砝码重量作为合力F C．滑块上固定的挡光片发生倾斜

（2）依据上述正确图像计算出滑块的质量为____g。（结果保留三位有效数字）

6．（2021·重庆高三二模）某实验小组利用如题图所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数。在左端带有滑轮的水平长木板上放置一个滑块，滑块通过跨过定滑轮的细绳与小物块相连，滑块上表面安装窄遮光片，在虚线P处安装光电门，遮光片经过光电门时，数字计时器（图中未画出）会记录遮光片的挡光时间，已知重力加速度为g。实验过程如下：

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（1）用游标卡尺测出遮光片的宽度d，用天平测出滑块（含遮光片）的质量M和小物块的质量m；

（2）按题图组装器材，调节滑轮高度使细绳与木板平行；

（3）固定滑块，使遮光片左侧与O点对齐，测出O点与P点之间的距离x； （4）释放滑块，遮光片通过光电门，数字计时器记录的时间为t；

（5）整理器材，处理数据。处理数据时，实验小组先计算出滑块经过P点的速度v=_______；再计算出滑块从O运动到P的加速度a=________；最后根据牛=________（均用直接测量量顿第二定律得到滑块与长木板之间的动摩擦因数µ和常数表示）。

7．（2021·山东高三模拟）某小组设计了如图所示的实验方案做“验证牛顿第二定律实验”。质量分别为m1、m2m1m2的两物体P、Q通过一根跨过定滑轮的轻质细线相连接，物体Q上固定宽度为d的挡光片。在外力的作用下让物体Q静止在A点，稳定后释放P和Q，在A点正上方高h处固定一光电门，挡光片通过光电门的时间t可由光电计时器测出。实验过程中可调整光电门的位置从而改变h，并测出对应的时间t，得到若干组(h,t)。

(1)该实验的实验原理是___________（用题中所给的量表示）。

(2)得到若干组(h,t)后，该小组的同学提出用图像法来处理实验数据，你认为他们

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应该描绘的图像是___________。 A．ht

11h B． C．ht2 D．ht2 t(3)该小组的同学按上述方法作出图像后，发现与预想的情况偏差较大，试写出一条可能的原因___________。

8．（2021·天津高三一模）用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出）， 所用电源的频率为50Hz。已知m1150g、m2250g。则（结果均保留两位有效数字）

(1)在打下0点到打下计数点5的过程中系统重力势能的减少量ΔEp_____J；（当地的重力加速度g取10m/s2）

(2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量ΔEk_____J；

v2

(3)某同学测出多个计数点的速度大小v及对应m2下落的高度h，作出的h图

2

像如图丙所示，则图像的斜率表达式k_____。（用m1、m2和g表示）

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9．（2021·辽宁辽阳市高三一模）在“探究加速度与力、质量的关系”时，某班AB小组同学自己小组同学按教材中的实验方案组装了一套实验装置如图甲所示，

设计了另一套实验装置如图乙所示。其中B小组同学将拉力传感器测出的拉力F直接认为等于小车所受的合力。

（1）为了让细线的拉力等于小车所受的合力，A小组同学将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力．你认为B小组同学是否应将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力：___________（填“是”、“否”或“无影响”）。 （2）为了让小盘和重物所受的重力等于细线的拉力，A小组同学让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M．你认为B小组同学是否必须让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M_________（填“是”或“否”）。

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s（3）B小组同学通过对另一条清晰纸带的分析，在t图像中描出了一些点，如

t 图丙所示．则小车运动的加速度大小a________m/s2（结果保留两位有效数字）。

10．（2021·山东枣庄市高三二模）某学习兴趣小组利用如下装置做了“用单摆测量重力加速度的大小”实验。

（1）他们用机械式秒表记录了单摆完成50次全振动所需的时间，如图所示。秒表的读数为________s；

（2）如图所示，给出了摆线上端的四种悬挂方式，其中，引起的摆长测量误差较小的是哪几种？_______（选填图中的字母代号）；

A． B． C． D．

（3）通过查阅资料，该学习兴趣小组又用如下装置再次进行实验，测定了最大 摆角分别为2、3、4、5及10、15、20时单摆的周期，数据记录如下表所示：最大摆2 3 4 5 10 15 20 角 11 / 40

周期2.006 （秒） 根据表中数据，你可以得出的结论是___________。

2.006 2.006 2.006 2.010 2.014 2.018

11．（2021·广东深圳市高三一模）图1为“验证加速度与质量关系”的实验装置，图2为同时释放小车甲、乙后打出的两条纸带（相邻计数点间均有4个点并未画出）。忽略绳子的质量以及滑轮与绳子间的摩擦。

（1）测量得到各相邻计数点间的距离如下表所示（单位：cm）：

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纸带甲 纸带乙 S1（S1′） S2（S2′） S3（S3′） S4（S4′） S5（S5′） S6（S6′） 3.13 3.50 4.38 4.49 5.63 5.51 6.87 6.49 8.13 7.51 9.37 8.51 可以判断小车___________（填“甲”或“乙”）的加速度较大。请通过定量分析，说明你的判断依据：___________。

（2）测得甲、乙两车质量分别为M1、M2，加速度分别为a1、a2，若在误差允许范围内满足___________（用a1、a2、M1、M2表示），则验证了加速度与质量的关系。

（3）欲得到（2）中的实验结论，下列操作必要的有___________。 A．连接小车的细绳与桌面平行 B．平衡两小车和桌面间的摩擦力 C．用天平测量动滑轮和钩码的总质量

12．（2021·天津高三模拟）某同学用如图1所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。

①实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是__________；

②以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验

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数据作出F－L图像，如图2所示。由图像可知：弹簧自由下垂时的长度L0=______________cm，弹簧的劲度系数k=________N/m；

③实验中未考虑弹簧自身受到的重力，请你说明这对弹簧劲度系数的测量结果是否有影响。___________。

13．（2021·湖南娄底市高三零模）某同学设计了如图所示装置验证机械能守恒定律。

（1）质量均为M的重物A、B用绕过光滑定滑轮的轻绳连接、重物A上装有质量不计的遮光片，竖直标尺下端固定有光电门，固定重物A。先记下遮光片在标尺上对准的位置，再在重物A点下面悬挂一个质量为m的钩码。由静止释放重物A，记录遮光片通过光电门的遮光时间t，若遮光片的宽度为d，则遮光片挡光

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时重物A的速度为v______。

（2）在乘物A下面悬挂2个，3个，4个……n个，保持每次重物下落的位置不变，重复（1）实验多次，测得多个对应的遮光片遮光时间

2

横轴，作出t

1t，以t为纵轴，以

n2为

1

图像，通过标尺测出物A释放时遮光片离光电门的距离h，当地n

重力加速度为g，如果作出的图像与纵轴的截距等于______，图像的斜率等于______，则机械能守恒定律得到验证。

14．（2021·天津高三模拟）用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。 ①对测量原理的理解正确的是____。

4π2lA．由g=2可知，T一定时，g与l成正比

T4π2lB．由g=2可知，l一定时，g与T2成反比

T42lC．单摆的振动周期T和摆长l可用实验测定，由g=2可算出当地的重力加速

T度

②若测量结果得到的g值偏大，可能是因为____。 A．组装单摆时，选择的摆球质量偏大 B．测量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长

C．测量周期时，把n次全振动误认为是（n+1）次全振动 ③下表是某同学记录的实验数据，并做了部分处理。 组次 1 2 3 4 5 6 15 / 40

摆长40.00 50.00 60.00 80.00 100.00 120.00 l/cm 50次全振63.0 动时t/s 周期1.26 T/s 周期的平1.59 方T2/s2 请计算第5组实验中的T2=____s2。

2.01 2.40 3.20 4.80 1.48 1.55 1.79 2.19 74.0 77.5 89.5 100.0 109.5

④将上表数据输入计算机，可得到图2所示的l﹣T2图像，图线经过坐标原点，

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斜率k=0.25m/s2。由此求得重力加速度g=____m/s2。（π2=9.87，此空答案保留3位有效数字）

力学实验

1．（2021·北京西城区高三一模）用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2，且m1 > m2。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。先不放小球2，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上，在白纸上留下各自落点的痕迹。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON。 ①本实验必须满足的条件是______

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A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的

C．小球1每次必须从同一高度由静止释放

②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：________

③通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，这样做的依据是：________

（2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的落点分布是________

【答案】BC m1OPm1OMm2ON 小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直

2方向满足ygt，下落高度一定，运动时间相同；水平方向满足xvt，水平位

12移与平抛初速度成正比 B

【解析】(1)[1]A．因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑对该实验影响不大，A错误；B．斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，B正确；C．小球1每次必须从同一高度释放，保证尽可能每次碰撞情况相同，C正确；故选BC。 [2][3] 小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足y下落高度一定，运动时间相同；水平方向满足xvt

水平位移与平抛初速度成正比，两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为

m1OPm1OMm2ON

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12gt 2

(3)碰撞前的动量等于碰撞后的动量，所以P点是碰撞前的位置，M点是碰撞后的位置，N点是被碰小球的下落位置，AC错误，B正确；故选B。

2.（2021·浙江衢州市高三二模）（1）图1中，“探究求合力的方法”、“研究平抛运动”两实验均需使用的器材是_______（填写器材名称）

（2）在“探究求合力的方法”实验中，通过对拉的方法来选择两个弹簧秤，方案一∶两弹簧秤竖直悬挂在铁架台上对拉（图2），方案二∶两弹簧秤置于水平桌面对拉（如图3），下列说法正确的是_________（多选） A．弹簧秤使用前必须进行调零 B．实验时，两个弹簧秤的量程需一致

C．若方案一的两弹簧秤读数相等，则可正常使用 D．若方案二的两弹簧秤读数相等，则可正常使用

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（3）在“探究求合力的方法”的实验中，某实验小组使用的弹簧秤量程为5.00N，将橡皮条一端固定，先用两只弹簧秤将橡皮条另一端拉到某一位置，标记为O点，紧靠细绳标记A、B两点，并记录弹簧秤读数∶然后用一只弹簧秤将其拉至O点，标记紧靠细绳的C点，并记录弹簧秤读数，该小组完成的部分实验数据记录在图4中。

①按实验要求完成作图；（____）

②结合图4，分析实验过程与结果，下列措施对减小实验误差有益的是____________（多选） A．适当增加橡皮筋的原长 B．适当增大两细绳的夹角 C．增大A、B两点到O点的距离 D．增大弹簧秤的拉力

【答案】刻度尺 AD 见解析 BC

【解析】（1）[1] “探究求合力的方法”中，需要使用刻度尺做力的图示，“研究平

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抛运动”的实验中，需要使用刻度尺测量物体的位移，即两个实验中都要使用刻度尺；

（2）[2]弹簧秤在使用前必须进行调零；实验中使用的两个弹簧秤，其量程可以不同；方案一中竖直悬挂时，上面的弹簧由于自身重力作用而弹力偏大，下面的弹簧由于自身重力作用而弹力偏小，若两弹簧秤读数相等，则水平测量拉力时读数必然不同，所以不能使用；若方案二的两弹簧秤读数相等，则可正常使用；故选AD。

（3）[3] 作图如下：

（3）[4]增加橡皮筋的原长对实验没有影响；图中两分力的夹角较小，根据平行四边形的特点，适当增大两细绳的夹角，可以使作图更精确，从而减小实验误差；绳子的作用是显示出力的方向，增大A、B两点到O点的距离，可以提高分力方向的精确度，从而减小实验误差；弹簧秤的量程为5.00N，图中合力已经达到了4.80N，所以不能再增大弹簧秤的拉力；故选BC。

3．（2021·辽宁抚顺市高三一模）用如图所示装置来探究质量一定时加速度和合外力的关系。其中M为带有遮光条的小车的质量，m为沙和沙桶的质量，不计绳与滑轮质量。

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（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，其示数如图所示，则d______mm；测出小车静止时遮光条到光电门的距离为x，将小车由静止释放，由光电计时器读出遮光条通过光电门的时间是t，则小车的加速度a______。（用测量量的符号表示）

（2）以拉力传感器的示数F为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，画出aF图像是一条直线，如图所示。图线与横坐标的夹角为，求得图线的斜率为k。则小车的质量为______。

2111A． B． C． D．

2tanktankd2 D 【答案】5.50mm a2xt2【解析】（1）[1]20分度的游标卡尺精确度为0.05mm，则遮光条的宽度为

d5mm100.05mm5.50mm

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[2]小车通过遮光条的速度为vd t小车从静止开始做匀加速直线运动，由运动学公式有v22ax

d2 联立解得加速度为a2xt2（2）[3]拉力传感器的示数F即为绳的拉力，对小车由牛顿第二定律有FMa 可得a1F M1 M故aF图像的斜率为k解得小车质量为M

1k而图像横轴和纵轴无标度，也没有相同的标度，故不能用倾角的正切值计算斜率。故选D。

4．（2021·天津高三模拟）打点验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。

①除图示器材外，下列器材中，必需的一组是__________ A．直流电源及导线、天平及砝码 B．直流电源及导线、刻度尺

C．交流电源（220V，50Hz）及导线、天平及砝码 D．交流电源（220V，50Hz）及导线、刻度尺

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②下图中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器打下O点（中未标出）时，重锤开始下落，a、b、c是打点计时器连续打下的3个点。刻度尺的刻线与O点对齐，a、b、c三个点所对刻度如图所示。打点计时器在打出b点时锤下落的高度hb=__________cm，下落的速度为vb=__________m/s（计算结果保留3位效数字）。

③某同学用上述方法测出各计数点到O点的距离h，算出对应的速度平方v2，并作出v2-h图像，设当地重力加速度为g。下列说法正确的是__________。 A．v2h图像一定过原点

B．若v2h图像是一条过原点的直线，则机械能一定守恒 C．若v2h图像是一条过原点的直线，则斜率等于g D．若v2h图像是一条过原点的直线，则斜率略小于2g 【答案】D 19.30 1.94（1.93~1.95） AD

【解析】①[1]电磁打点计时器需要的电源是交流电源；打点的时间间隔是0.02s，不需要秒表；验证机械能守恒定律的实验可以不用测量重物的质量，可以不要天平；测量长度要用到米尺。故选D。

②[2]由图可知，打点计时器在打出b点时锤下落的高度hb为19.30cm。 [3]用a、c两点的平均速度代表b点的瞬时速度有

hcha(23.4515.70)102vb===1.94m/s（1.93~1.95都正确）

2T0.022③[4]若机械能守恒则有mgh=2mv2，整理后有v2=2gh，则若机械能守恒则v2—h

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1

的图像是一条过原点，且斜率为2g的直线，但由于有空气阻力以及纸带和限位孔之间有摩擦等，导致有实验误差，则该直线过原点，但斜率略小于2g。故选AD。

5．（2021·河北高三一模）图1是探究加速度与力关系的实验装置。提供器材如下：带有刻度尺的气垫导轨、气泵、光电门2个、数字计时器、带挡光片滑块（其上可放砝码），砝码盘（质量5g）、质量5g的砝码5个。

实验步骤：固定光电门，测出光电门间的距离；调节导轨水平，将滑块用细线跨过轻质滑轮与砝码盘相连；将5个砝码放到滑块上，释放滑块，测出其经过光电门1和2的挡光时间；取滑块上一个砝码放入砝码盘，释放滑块，测出挡光时间；再次取滑块上一个砝码，依次重复上述操作，直至将5个砝码全部转移到砝码盘。描点作图分析加速度与力的关系。

（1）图2、图3分别为甲、乙同学用各自实验数据绘制的a—F图像。

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上述图像中只有 _____（填“图2”或“图3”）能正确反映加速度和力的关系。错误图像形成的原因可能是_____。 A．滑块释放时具有一定的初速度

B．绘制a—F图像时，将砝码盘中的砝码重量作为合力F C．滑块上固定的挡光片发生倾斜

（2）依据上述正确图像计算出滑块的质量为____g。（结果保留三位有效数字） 【答案】图2 B 1903 【解析】（1）1根据牛顿第二定律aF知，加速度和合外力成正比，a—F图像m应该是过原点的一条直线，所以上述图像中只有图2能正确反映加速度和力的关系；

2图3不是过原点的一条直线，形成的原因可能是绘制a—F图像时，将砝码盘

中的砝码重量作为合力F，没有考虑砝码盘（质量5g）本身的重量，使得实际的合力比绘制a—F图像时的合力偏大，故选B；

（2）3设滑块的质量为M，砝码盘及砝码的质量为m，细线上的拉力为FT，据牛顿第二定律，对砝码盘及砝码mgFTma，对滑块FTMa，可得加速度

a

mgF110.1364.53kg1，变形为，即图2图像斜率即为，有mMmMmMmM0.030 26 / 40

mM1kg=0.220kg=220g，由题知当F30102N时，即5个砝码全部转移到砝4.53码盘，这时砝码盘及砝码的质量m30g，所以滑块的质量M190g。

6．（2021·重庆高三二模）某实验小组利用如题图所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数。在左端带有滑轮的水平长木板上放置一个滑块，滑块通过跨过定滑轮的细绳与小物块相连，滑块上表面安装窄遮光片，在虚线P处安装光电门，遮光片经过光电门时，数字计时器（图中未画出）会记录遮光片的挡光时间，已知重力加速度为g。实验过程如下：

（1）用游标卡尺测出遮光片的宽度d，用天平测出滑块（含遮光片）的质量M和小物块的质量m；

（2）按题图组装器材，调节滑轮高度使细绳与木板平行；

（3）固定滑块，使遮光片左侧与O点对齐，测出O点与P点之间的距离x； （4）释放滑块，遮光片通过光电门，数字计时器记录的时间为t；

（5）整理器材，处理数据。处理数据时，实验小组先计算出滑块经过P点的速度v=_______；再计算出滑块从O运动到P的加速度a=________；最后根据牛=________（均用直接测量量顿第二定律得到滑块与长木板之间的动摩擦因数µ和常数表示）。

dm(mM)d2d2 【答案】 22 tM2Mgxt2xt 27 / 40

【解析】[1]滑块经过P点的速度v2

d tv2d2[2]根据v=2ax，可得滑块从O运动到P的加速度a2

2x2xt[3]根据牛顿第二定律mgMg(mM)a，解得滑块与长木板之间的动摩擦因数

m(mM)d2=M2Mgxt2。

7．（2021·山东高三模拟）某小组设计了如图所示的实验方案做“验证牛顿第二定律实验”。质量分别为m1、m2m1m2的两物体P、Q通过一根跨过定滑轮的轻质细线相连接，物体Q上固定宽度为d的挡光片。在外力的作用下让物体Q静止在A点，稳定后释放P和Q，在A点正上方高h处固定一光电门，挡光片通过光电门的时间t可由光电计时器测出。实验过程中可调整光电门的位置从而改变h，并测出对应的时间t，得到若干组(h,t)。

(1)该实验的实验原理是___________（用题中所给的量表示）。

(2)得到若干组(h,t)后，该小组的同学提出用图像法来处理实验数据，你认为他们应该描绘的图像是___________。 A．ht

112hh B． C．ht D．t2

t(3)该小组的同学按上述方法作出图像后，发现与预想的情况偏差较大，试写出一条可能的原因___________。

d2【答案】m1gm2gm1m222ht D 轻质细线与定滑轮之间有摩擦或光电门

测瞬时速度存在误差

28 / 40

【解析】(1)[1]根据牛顿第二定律的表达式，有F合ma 物体P、Q做匀变速直线运动，有v22ah 而速度vd tF合m1gm2g

d2代入公式可得，该实验原理是m1gm2gm1m222htd(2)[2]由t2ah可知

2

1t2h与t2成正比关系，所以应该描绘的图像是h1图像，理

论上可以得到一条过原点的直线；

(3)[3]作出图像后，发现与预想的情况偏差较大，说明实验误差较大，可能的原因有轻质细线与定滑轮之间有摩擦、光电门测瞬时速度存在误差等。

8．（2021·天津高三一模）用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出）， 所用电源的频率为50Hz。已知m1150g、m2250g。则（结果均保留两位有效数字）

(1)在打下0点到打下计数点5的过程中系统重力势能的减少量ΔEp_____J；（当地的重力加速度g取10m/s2）

29 / 40

(2)在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量ΔEk_____J；

v2

(3)某同学测出多个计数点的速度大小v及对应m2下落的高度h，作出的h图

2

像如图丙所示，则图像的斜率表达式k_____。（用m1、m2和g表示）

(m2m1)g【答案】0.60J 0.58J mm

12【解析】(1)1在打下0点到打下计数点5的过程中系统重力势能的减少量

ΔEpm2m1gx0.2500.150100.45400.1460J0.60J

(2)2相邻两计数点间还有4个点未标出，计数点间的时间间隔T=0.02×5s=0.1s 在纸带上打下计数点5时，m2的速度vx460.14600.1940m/s1.7m/s 2T20.1在打下0点到打下计数点5的过程中系统动能的增加量

ΔEk11m1m2v20.1500.2501.72J=0.58J 2212(m2m1)g123(mm)gh(mm)v(3)由机械能守恒定律得21，可得2vmmh 12212图象的斜率表达式k(m2m1)g。 m1m29．（2021·辽宁辽阳市高三一模）在“探究加速度与力、质量的关系”时，某班AB小组同学自己小组同学按教材中的实验方案组装了一套实验装置如图甲所示，

设计了另一套实验装置如图乙所示。其中B小组同学将拉力传感器测出的拉力F直接认为等于小车所受的合力。

30 / 40

（1）为了让细线的拉力等于小车所受的合力，A小组同学将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力．你认为B小组同学是否应将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力：___________（填“是”、“否”或“无影响”）。 （2）为了让小盘和重物所受的重力等于细线的拉力，A小组同学让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M．你认为B小组同学是否必须让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M_________（填“是”或“否”）。

（3）B小组同学通过对另一条清晰纸带的分析，在t图像中描出了一些点，如 图丙所示．则小车运动的加速度大小a________m/s2（结果保留两位有效数字）。【答案】是 否 4.8

【解析】(1)[1]为使细线上的拉力等于小车所受的合力，两个小组都要平衡摩擦力；

(2)[2]A小组中要使小盘和重物受到的重力等于小车所受的合力，必须满足小盘和重物的总质量远小于小车的质量，而B小组中细线上的拉力是用拉力传感器直接测出的，不需要满足小盘和重物的总质量远小于小车的质量；

31 / 40

st

(3)[3]将题图丙中的点连成直线，如图所示，由匀变速直线运动规律可知

1sasv0tat2，变形后得v0t

t22s所以由t图像的斜率可求得a4.8m/s2。

t10．（2021·山东枣庄市高三二模）某学习兴趣小组利用如下装置做了“用单摆测量重力加速度的大小”实验。

（1）他们用机械式秒表记录了单摆完成50次全振动所需的时间，如图所示。秒表的读数为________s；

（2）如图所示，给出了摆线上端的四种悬挂方式，其中，引起的摆长测量误差较小的是哪几种？_______（选填图中的字母代号）；

32 / 40

A． B． C． D．

（3）通过查阅资料，该学习兴趣小组又用如下装置再次进行实验，测定了最大 摆角分别为2、3、4、5及10、15、20时单摆的周期，数据记录如下表所示：最大摆2 3 4 5 10 15 20 角 周期2.006 （秒） 根据表中数据，你可以得出的结论是___________。

2.006 2.006 2.006 2.010 2.014 2.018

【答案】99.8 ABD 在最大摆角不大于5°时，单摆振动周期跟振幅无关，大于5°时，振动周期随最大摆角的增大而增大。 【解析】（1）[1]秒表的读数为t1.5min9.8s99.8s

（2）[2]为了避免实验时由于小球的摆动而导致悬点摇动，而使摆长发生变化，故悬挂点不能摇动，要固定。 故选ABD。

（3）[3]由表格中数据得出结论是在最大摆角不大于5°时，单摆振动周期跟振幅

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无关，大于5°时，振动周期随最大摆角的增大而增大。

11．（2021·广东深圳市高三一模）图1为“验证加速度与质量关系”的实验装置，图2为同时释放小车甲、乙后打出的两条纸带（相邻计数点间均有4个点并未画出）。忽略绳子的质量以及滑轮与绳子间的摩擦。

（1）测量得到各相邻计数点间的距离如下表所示（单位：cm）： 纸带甲 纸带乙 S1（S1′） S2（S2′） S3（S3′） S4（S4′） S5（S5′） S6（S6′） 3.13 3.50 4.38 4.49 5.63 5.51 6.87 6.49 8.13 7.51 9.37 8.51 可以判断小车___________（填“甲”或“乙”）的加速度较大。请通过定量分析，说明你的判断依据：___________。

（2）测得甲、乙两车质量分别为M1、M2，加速度分别为a1、a2，若在误差允许范围内满足___________（用a1、a2、M1、M2表示），则验证了加速度与质量的关系。

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（3）欲得到（2）中的实验结论，下列操作必要的有___________。 A．连接小车的细绳与桌面平行 B．平衡两小车和桌面间的摩擦力 C．用天平测量动滑轮和钩码的总质量 【答案】甲 根据加速度as可知，s大的则加速度大，纸带甲相等时间内T2的位移差约为1.25cm，而乙纸带为1.00cm，故甲纸带的加速度更大 M1a1M2a2 AB

【解析】(1)[1]由图表可知，甲的纸带上两点相差距离差x大于乙，故甲的加速度较大； [2]根据加速度ax可知，s大的则加速度大，纸带甲相等时间内的位移差约为T21.25cm，而乙纸带为1.00cm，故甲纸带的加速度更大；

(2)[3]绳子两边受力相等，由牛顿第二定律可得Fma，故M1a1M2a2。 (3)[4]实验中需要绳子的拉力为小车受力的合外力，则需要平衡摩擦力，且细绳与桌面平行。由于拉两边小车的绳子是一根绳子，拉力相等，故不需要测量动滑轮组和砝码的总质量。故AB。

12．（2021·天津高三模拟）某同学用如图1所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系，把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。

①实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是

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__________；

②以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出F－L图像，如图2所示。由图像可知：弹簧自由下垂时的长度L0=______________cm，弹簧的劲度系数k=________N/m；

③实验中未考虑弹簧自身受到的重力，请你说明这对弹簧劲度系数的测量结果是否有影响。___________。

【答案】根据平衡条件，钩码静止时其所受重力大小等于弹力大小 10.0 40 无影响，因为kΔF，与弹簧自重无关 ΔL①[1]实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，【解析】这样做的依据是根据平衡条件，钩码静止时其所受重力大小等于弹力。

②[2][3]由图可知，当弹簧没挂重物时，弹簧自由下垂的长度L010.0cm0.1m 弹簧的劲度系数为k③[4]因为kF2.00N/m40N/m L0.150.1F,与弹簧自重无关，故无影响。 L13．（2021·湖南娄底市高三零模）某同学设计了如图所示装置验证机械能守恒定律。

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（1）质量均为M的重物A、B用绕过光滑定滑轮的轻绳连接、重物A上装有质量不计的遮光片，竖直标尺下端固定有光电门，固定重物A。先记下遮光片在标尺上对准的位置，再在重物A点下面悬挂一个质量为m的钩码。由静止释放重物A，记录遮光片通过光电门的遮光时间t，若遮光片的宽度为d，则遮光片挡光时重物A的速度为v______。

（2）在乘物A下面悬挂2个，3个，4个……n个，保持每次重物下落的位置不变，重复（1）实验多次，测得多个对应的遮光片遮光时间t，以t2为纵轴，以为

2

横轴，作出t图像，通过标尺测出物A释放时遮光片离光电门的距离h，当地

1n1n

重力加速度为g，如果作出的图像与纵轴的截距等于______，图像的斜率等于______，则机械能守恒定律得到验证。

dd2Md2 【答案】

t2ghmgh【解析】（1）[1]由题意可得，遮光片遮光时重物的速度v2d td2Md211d2, （2）[2][3]根据机械能守恒，可得nmgh(nm2M),即有 t2ghmghn2td2Md2如果图像与纵轴的截距为、斜率为，则机械能守恒定律得到验证。

2ghmgh14．（2021·天津高三模拟）用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。

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①对测量原理的理解正确的是____。

4π2lA．由g=2可知，T一定时，g与l成正比

T4π2lB．由g=2可知，l一定时，g与T2成反比

T42lC．单摆的振动周期T和摆长l可用实验测定，由g=2可算出当地的重力加速

T度

②若测量结果得到的g值偏大，可能是因为____。 A．组装单摆时，选择的摆球质量偏大 B．测量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长

C．测量周期时，把n次全振动误认为是（n+1）次全振动 ③下表是某同学记录的实验数据，并做了部分处理。 组次 1 摆长40.00 50.00 60.00 80.00 100.00 120.00 l/cm 50次全振63.0 动时t/s 周期1.26 T/s 38 / 40

2 3 4 5 6 74.0 77.5 89.5 100.0 109.5 1.48 1.55 1.79 2.19

周期的平1.59 方T2/s2 请计算第5组实验中的T2=____s2。

2.01 2.40 3.20 4.80

④将上表数据输入计算机，可得到图2所示的l﹣T2图像，图线经过坐标原点，斜率k=0.25m/s2。由此求得重力加速度g=____m/s2。（π2=9.87，此空答案保留3位有效数字）

【答案】C C 4.00 9.87

L4π2L【解析】(1)[1]重力加速度与单摆无关，由单摆周期公式T2π可知g2，

gT测出单摆的摆长L与周期T，可以求出重力加速度，故选C；

L4π2L(2)[2]由单摆周期公式T2π可知g2

gTA．摆周期与摆球质量无关，组装单摆时，选择的摆球质量偏大不会导致g的测量值偏大，故A错误；B．测量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长，所测摆长L

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偏小，所测g偏小，故B错误；C．测量周期时，把n次全振动误认为是（n+1）次全振动，所测周期T偏小，所测g偏大，故C正确；故选C；

(3)[3]由表中实验数据可知，完成50次全振动需要的时间为100.0s，则周期T=2.0s，所以T2=2.02=4.00s2 (4)[4]由单摆周期公式T2πg=9.87m/s2。

gg2L2klT可知，l-T图象的斜率，解得4π24π2g 40 / 40