專題17 力學(xué)實(shí)驗(yàn)-2019年高考物理母題題源系列(原卷版)

1、 17專題 力學(xué)實(shí)驗(yàn)【母題來源一】2019 年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國卷）【母題原題】某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為 50 hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間還有 4 個(gè)打出的點(diǎn)未畫出。在五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是_點(diǎn)，在打出cabcde點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為_m/s（保留 3 位有效數(shù)字）；物塊下滑的加速度大小為_m/s2（保留 2 位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）a （2）0.233 （3）0.75【解析】分析可知，物塊沿傾斜長木板最勻加速直線運(yùn)動(dòng)，紙帶上的點(diǎn)跡，從

2、 a 到 e，間隔越來越大，可知，物塊跟紙帶的左端相連，紙帶上最先打出的是a 點(diǎn)；在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打 c 點(diǎn)瞬間，物塊的速度xbd2t4.6510-20.12v =c=m/s = 0.233 m/s ； 根 據(jù) 逐 差 法 可 知 ， 物 塊 下 滑 的 加 速 度()6.15 -3.15 1040.12x - xce-2a =acm/s = 0.75 m/s2 。24t2【母題來源二】2019 年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國卷）【母題原題】如圖（a），某同學(xué)設(shè)計(jì)了測量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：鐵架臺(tái)、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率 50 hz 的交流電源，紙帶

3、等?；卮鹣铝袉栴}：（1）鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù) =_（用木板與水平面的夾角 、重力加速度 和鐵塊下滑的加g速度 表示）a1 （2）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角 =30。接通電源。開啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)（每兩個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有 4 個(gè)點(diǎn)未畫出）。重力加速度為 9.8 m/s2。可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_（結(jié)果保留 2 位小數(shù)）。g sinq - ag cosq【答案】（1）（2）0.35g sinq - ag cosq【解析】（1）由 sin-mgcos= ，解得：=mg mas

4、- s（2）由逐差法 =得： =（76.39-31.83 ）10-2 m， =0.15 s， =（31.83-5.00 ）10-2m，故 =s t s aaiii9tiii219.8 -1.9744.5610 - 26.83102-2-2m/s =1.97 m/s ，代入式，得：=0.35。223910-29.82【母題來源三】2019 年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國卷）【母題原題】甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測重力加速度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1 s 拍 1 幅照片。（1）若要從拍得的照片中獲取必要的

5、信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是_。（填正確答案標(biāo)號(hào)）a米尺（2）簡述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。答：_。b秒表c光電門d天平（3）實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù) 3 幅照片上小球的位置 、 和 得到 =24.5 cm、 =58.7 cm，則該地的重力a b c abac加速度大小為 =_m/s2。（保留 2 位有效數(shù)字）g【答案】（1）a （2）將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺 （3）9.7【解析】此實(shí)驗(yàn)用數(shù)碼相機(jī)替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故實(shí)驗(yàn)原理是相同的，仍然需要米尺來測量點(diǎn)與點(diǎn)之2 間的距離；就本實(shí)驗(yàn)而言，因?yàn)槭遣煌掌?，所以是測量連續(xù)幾張照片上小球位置之間的距離；加速度求解仍然用逐差法計(jì)算

6、，注意是 與 之間的距離差。bc ab【母題來源四】2019 年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試物理（北京卷）【母題原題】用如圖 1 所示裝置研究平地運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道滑下后從 點(diǎn)飛出，落在水平擋板q上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，mnpq鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。（1）下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有_。a斜槽軌道光滑b斜槽軌道末段水平c擋板高度等間距變化d每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球（2）為定量研究，建立以水平方向?yàn)?軸、豎直方向?yàn)?軸的坐標(biāo)系。xya取平拋運(yùn)動(dòng)

7、的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于q點(diǎn)，鋼球的_（選填“最上端”、“最下端”或者“球心”）對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)；在確定 軸時(shí)_（選填“需要”或者“不需要”） 軸與重錘線平行。yyb若遺漏記錄平拋軌跡的起始點(diǎn)，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取a、b、c三點(diǎn)，aby1和 的水平間距相等且均為 ，測得 和 的豎直間距分別是 和 ，則 1 _ （選填“大于”、“等于”bc x ab bcy y12y32或者“小于”）?？汕蟮娩撉蚱綊伒某跛俣却笮開（已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?，結(jié)果用上述字母g表示）。3 （3）為了得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是_。a從細(xì)管

8、水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡b用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡c將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡（4）伽利略曾研究過平拋運(yùn)動(dòng)，他推斷：從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣。這實(shí)際上揭示了平拋物體_。a在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)b在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)c在下落過程中機(jī)械能守恒（5）牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)就一次比一次遠(yuǎn)，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將

9、繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星。同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會(huì)從做平拋運(yùn)動(dòng)逐漸變?yōu)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析原因。g= x【答案】（1）bd （2）球心 需要 大于 v（3）b （4）b （5）利用平拋y- y021運(yùn)動(dòng)的軌跡的拋物線和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)證明即可【解析】根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)解答。（1）本實(shí)驗(yàn)中要保證小球飛出斜槽末端時(shí)的速度為水平，即小球做平拋運(yùn)動(dòng)，且每次飛出時(shí)的速度應(yīng)相同，所以只要每次將小球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故 bd 正確；（2）a.平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)應(yīng)為鋼球靜置于 點(diǎn)時(shí)，鋼球的球心對(duì)應(yīng)紙上的位置，由于平拋運(yùn)動(dòng)在q豎直方向做自由

10、落體運(yùn)動(dòng)，所以在確定 軸時(shí)需要 軸與重錘線平行；yyb.由初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律即在相等時(shí)間間隔內(nèi)所通過的位移之比為 1:3:5: 7 :可y 1知，由于 a 點(diǎn)不是拋出點(diǎn)，所以；設(shè) ，bc 間所用的時(shí)間為 t，豎直方向有： - =，12ab y y gt2y3214 g= v tv = x0水平方向有： x，聯(lián)立解得：；0-y y21（3）a 項(xiàng)：從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，由于細(xì)水柱射出后受到空氣阻力的作用，；且水的液面高的時(shí)候速度大，液面低的時(shí)候速度小，故不可行；b 項(xiàng)：用頻閃照相在同一底片上記錄小球不同時(shí)刻的位置即平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡上的點(diǎn)，平滑連接在一起即為平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，所以此方案

11、可行；c項(xiàng)：將鉛筆垂直于豎直的白板放軒，以一定初速度水平拋出，筆尖與白紙間有摩擦阻力的作用，所以鉛筆作的不是平拋運(yùn)動(dòng)，故此方案不可行；12h（4）由平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向運(yùn)動(dòng)可知， h故 b 正確；= gt，時(shí)間t=，所以只要高度相同，時(shí)間相同，22g1g5）由平拋運(yùn)動(dòng)可知，豎直方向： =，水平方向： = v t ，聯(lián)立解得： =（hgt2xyx ，即拋出2202v20物體的軌跡為拋物線，當(dāng)拋出的速度越大，在拋物線上某點(diǎn)的速度足以提供該點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，物體的軌跡從拋物線變?yōu)閳A?！久}意圖】考查本題主要是紙帶問題，逐差法求加速度；一段平均速度等于中點(diǎn)的瞬時(shí)速度是經(jīng)?？嫉?，必須掌握的；驗(yàn)證力的平

12、行四邊形法則，涉及彈簧的勁度系數(shù)和彈力的計(jì)算，意在考查考生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。解答此題關(guān)鍵是知道等效法的實(shí)驗(yàn)原理，聯(lián)系胡克定律進(jìn)行解答?！究荚嚪较颉?、高考對(duì)于基本儀器的讀數(shù)作為基礎(chǔ)知識(shí)考查頻率較高。在力學(xué)部分，考查的實(shí)驗(yàn)儀器主要有彈簧測力計(jì)、秒表、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺，大多數(shù)時(shí)候是填空題，注意估讀和誤差分析。2、力學(xué)中有多個(gè)實(shí)驗(yàn)都要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，能否正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并根據(jù)紙帶進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)運(yùn)算，是能否完成這些實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，利用紙帶直接測量的時(shí)間和位移，可以計(jì)算研究對(duì)象的瞬時(shí)速度和加速度，若結(jié)合其它物理量的測量，還可以解決與上面這些量直接有關(guān)或間接有關(guān)的問題，例如：計(jì)算動(dòng)能、重力勢能、動(dòng)摩擦因數(shù)、

13、功率、轉(zhuǎn)速等，從而延伸出很多與紙帶有關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。3、圖象法是一種重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法。圖象具有既能描述物理規(guī)律，又能直觀地反映物理過程、表示物理量之間定性定量關(guān)系及變化趨勢的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前高考試題對(duì)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析考查的頻率較高?！镜梅忠c(diǎn)】1、游標(biāo)卡尺和螺旋測微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題（1）10 分度的游標(biāo)卡尺，以 mm 為單位，小數(shù)點(diǎn)后只有 1 位，20 分度和 50 分度的游標(biāo)卡尺以 mm 為單位，小數(shù)點(diǎn)后有 2 位，且對(duì)齊格數(shù)不估讀。5 （2）螺旋測微器以 mm 為單位，小數(shù)點(diǎn)后必須有 3 位，對(duì)齊格數(shù)要估讀，同時(shí)還要注意半毫米刻度線是否露出。2、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶問題的處理方法（1）打點(diǎn)

14、計(jì)時(shí)器的認(rèn)識(shí)和正確使用：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為低壓交流46 v；電火花計(jì)時(shí)器工作電壓為交流 220 v；工作時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶。（2）紙帶的應(yīng)用判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。若 =0，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若 不為零xx且為定值，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。（3）求解瞬時(shí)速度利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示，求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，只需在這一點(diǎn)的前后各取相同時(shí)間間隔的兩段位移和，則打點(diǎn)時(shí)的速度ntxxnn+1x + xv =nn+12tn（4）用“逐差法”求加速度3、圖象法處理數(shù)據(jù)的常用方法和技巧圖象是描

15、述物理過程、揭示物理規(guī)律、解決物理問題的重要方法之一，用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中最常用的方法。它的優(yōu)越性表現(xiàn)在：能形象直觀地表達(dá)物理規(guī)律，有效地減少偶然誤差對(duì)結(jié)果的影響，較方便地獲得未經(jīng)測量或無法直接測量的物理量數(shù)值。圖象法處理數(shù)據(jù)的常用方法和技巧：（1）合理選取坐標(biāo)軸合理選取坐標(biāo)軸就是要選擇好橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)所代表的物理量，確定每個(gè)物理量的單位和標(biāo)度，明確坐標(biāo)原點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的物理量的數(shù)值。（2）抓住“斜率”做文章考查了學(xué)生運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的本領(lǐng)，考查學(xué)生對(duì)圖線斜率意義的理解。因此只有在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)過程中加強(qiáng)這一能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，才能收到以不變應(yīng)萬變之效。（3）在“截距”上求變化作為實(shí)驗(yàn)圖

16、線的描繪，如果說斜率是聯(lián)系各變量的中樞神經(jīng)的話，那么圖象與橫縱軸的交點(diǎn)就是那“龍”的眼睛，截距就反映這些特定狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的物理量的大小。6 1（2019遼寧葫蘆島第一高級(jí)中學(xué)高一期末）在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，使質(zhì)量為的重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶如圖m=1.00 kg所示。 為第一個(gè)點(diǎn)， 、 、 為從合適位置開始選取連續(xù)點(diǎn)中的三個(gè)點(diǎn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 sa b co打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?=9.80 m/s2，那么：g（1）根據(jù)圖上所得的數(shù)據(jù)，應(yīng)取圖中 點(diǎn)到_點(diǎn)來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；o（2）從 點(diǎn)到（1）問中所取的點(diǎn)

17、，重物重力勢能的減少量 e =_j，動(dòng)能增加量 e =_jopk（結(jié)果取三位有效數(shù)字）；（3）若測出紙帶上所有各點(diǎn)到 點(diǎn)之間的距離，根據(jù)紙帶算出各點(diǎn)的速度 及物體下落的高度 ，則 以ovhv2為縱軸，以 為橫軸畫出的圖象是下圖中的_。h22（2019湖南高一期末）利用圖中所示裝置研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)。（1）下列操作正確的是_。a調(diào)節(jié)斜槽末端切線水平b小球必須從斜槽同一位置釋放c斜槽必須光滑d以小球在斜槽末端時(shí)球心在木板（白紙）上的射影為軌跡的拋出點(diǎn)（2）用乙是某同學(xué)描繪出的軌跡，試判斷： 點(diǎn)是拋出點(diǎn)嗎？_。（填“是”或“否”）a（3）另一同學(xué)將 紙換成方格紙，每個(gè)小方格的邊長 =20 cm，通過

18、實(shí)驗(yàn)，記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的al個(gè)位置。如圖丙所示，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度 =_m/s；運(yùn)動(dòng)到 點(diǎn)時(shí)的速度vb0v =_m/s（g 取 10 m/s2）。b3（2019山西平遙中學(xué)高一期末）某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系，小車在橡皮7 筋的作用下彈出后，沿木板滑行，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 hz。（1）木板傾斜的目的是為了_。（2）實(shí)驗(yàn)中先后用同樣的橡皮筋1 條、2 條、3 條，合并起來掛在小車的前端進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤嚒５? 次只掛 1 條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功記為 ，第w1二次掛 2 條橡皮筋時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為 2 ，橡皮筋對(duì)小

19、車做功后使小車獲得的速度可由w1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶測出。根據(jù)第四次的紙帶（如圖所示）求得小車獲得的速度為_m/s。（結(jié)果保留 3 位有效數(shù)字）（3）若w v2圖象是一條過原點(diǎn)的傾斜的直線，則說明_。4（2019內(nèi)蒙古集寧一中高一期末）在用下圖所示的裝置做“探究動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：（1）下列說法中正確的是_（填字母代號(hào)）。a該實(shí)驗(yàn)不需要平衡摩擦力b為簡便起見，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋的規(guī)格要相同，拉伸的長度要一樣c通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的最大速度d通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶來測定小車加速過程中獲得的平均速度（2）下列說法中正確的是_（填字母代號(hào)）。a橡皮筋做的功可以直接測量b把

20、橡皮筋拉伸為原來的兩倍，橡皮筋做功也增加為原來的兩倍c可以通過改變橡皮筋的條數(shù)來改變拉力做功的數(shù)值d可以通過改變小車的質(zhì)量來改變拉力做功的數(shù)值5（2019黑龍江大慶中學(xué)高一期末）圖甲為“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的裝置圖，實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為 50 hz，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?9.80 m/s2，測得所用重物的質(zhì)量為 1.00 kg。若按實(shí)驗(yàn)要求正確地選出紙帶進(jìn)行測量，量得連續(xù)三個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn) 、 、 到第一個(gè)點(diǎn)的距離如圖乙所示，那么：a b c8 （1）紙帶的_端與重物相連；（填“左”或“右”）；（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn) b 時(shí)，物體的速度v = _m/s （保留兩位有效數(shù)字) ；bde =

21、_j（3）從起點(diǎn) o 到計(jì)數(shù)點(diǎn) b 的過程中重力勢能減少量，此過程中物體動(dòng)能的增加量pde = _j；（g=9.8 m/s ，以上兩空均保留兩位有效數(shù)字）2kde _ de（填“ ”“ = ”或“ ”），這是因?yàn)開（4）通過計(jì)算，；pk（5）實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_。6（2019廣東高一期末）在“探究功與速度變化的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案：使小物塊在橡皮筋的作用下沿水平桌面被彈出，第二次、第三次操作時(shí)分別改用2 根、3 根、同樣的橡皮筋將小物塊彈出，測出小物塊被彈出時(shí)速度，然后找到牽引力對(duì)小物塊做的功與小物塊速度的關(guān)系。（1）要測得小物塊被彈出后的水平速度，需要測量哪些物理量_。（填正確答案標(biāo)號(hào)，g 已知）a小物塊的質(zhì)量 mb橡皮筋的原長 xc橡皮筋的伸長量d桌面到地面的高度 he小物塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離 l（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，若把橡皮筋兩端固定，使橡皮筋的伸長量依次加倍來實(shí)現(xiàn)橡皮筋對(duì)小物塊做功成整數(shù)倍變化，這樣做有什么不好？答：_。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做出的圖象如圖乙所示，圖線不通過原點(diǎn)的原因是_。7（2019湖南高一期末）某