2023年高考物理預(yù)測(cè)題之力學(xué)實(shí)驗(yàn)含答案

高考物理預(yù)測(cè)題之力學(xué)實(shí)驗(yàn)一、填空題1．在“探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要步驟是：a．如圖甲所示，將橡皮筋的一端固定在木板上的A點(diǎn)，另一端拴上兩根繩套，每根繩套分別連著一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)。b．分別沿著兩個(gè)方向同時(shí)拉彈簧測(cè)力計(jì)，將橡皮筋的活動(dòng)端拉到某一位置，將此位置標(biāo)記為O點(diǎn)，讀取此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，分別記錄兩個(gè)拉力、的大小。用筆在兩繩的拉力方向上分別標(biāo)記a、b兩點(diǎn)，并分別將其與O點(diǎn)連接，表示兩拉力的方向。c．再用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)將橡皮筋的活動(dòng)端仍拉至O點(diǎn)，記錄其拉力F的大小并用上述方法記錄其方向。（1）實(shí)驗(yàn)中確定分力方向時(shí)，圖甲中的b點(diǎn)標(biāo)記得不妥，其原因是。（2）圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的力的圖示，其中是和合力的實(shí)際測(cè)量值。（3）在該實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是____（單選）；A．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧測(cè)力計(jì)，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同B．分別沿兩個(gè)方向同時(shí)拉彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)，兩繩套之間的夾角越小越好C．測(cè)量時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)外殼與木板之間不能存在摩擦D．測(cè)量時(shí)，橡皮條、繩套和彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)貼近并平行于木板（4）若只有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要（填“2”“3”或“4”）次把橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)探究題2．某實(shí)驗(yàn)小組用智能手機(jī)“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，裝置如下圖所示。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．按圖示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，適當(dāng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，以使小車沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)時(shí)小車重力的下滑分力等于摩擦阻力；B．調(diào)整定滑輪及力傳感器相連的細(xì)線，使其豎直；C．在動(dòng)滑輪的下端掛上智能手機(jī)、沙桶，再由靜止釋放小車，記下力傳感器的示數(shù)；由手機(jī)測(cè)出沙桶加速下降過程中的加速度，并計(jì)算出小車的加速度a；D．在沙桶中加入細(xì)沙，多次重復(fù)步驟C；E.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作出的圖像。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過程，回答以下問題：（1）實(shí)驗(yàn)中手機(jī)、沙桶和細(xì)沙的質(zhì)量（填“需要”或“不需要”）遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。（2）每次實(shí)驗(yàn)中小車的加速度a是沙桶加速度的倍。（3）對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是______A．本實(shí)驗(yàn)小車運(yùn)動(dòng)時(shí)可以不需要平衡摩擦力B．使?fàn)恳≤嚨募?xì)線要與長(zhǎng)木板平行C．力傳感器的示數(shù)應(yīng)為智能手機(jī)、沙桶和細(xì)沙總重力大小的一半（4）由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與力傳感器的示數(shù)F的關(guān)系圖像，本實(shí)驗(yàn)中不可能出現(xiàn)的圖像是______。A． B．C． D．3．某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn)，得到了兩條圖線，如圖（b）所示。（1）圖線是在軌道左側(cè)抬高成斜面情況下得到的（選填A(yù)或B）；（2）滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量；（3）滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)。（取重力加速度）4．“探究質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，實(shí)驗(yàn)中通過傳感器將繩中拉力大小的信息以無線方式傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度。（1）下列說法中正確的是_______。A．細(xì)線必需要與長(zhǎng)木板平行B．不需要平衡摩擦力C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用直流學(xué)生電源供電D．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源（2）實(shí)驗(yàn)中得到一條打點(diǎn)清晰的紙帶如圖乙所示，A、B、C、D、E是計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出，已知交流電頻率為，則這條紙帶記錄小車的加速度大小為（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）本實(shí)驗(yàn)中，砝碼和托盤總質(zhì)量是否需要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，請(qǐng)說明理由：。5．某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，豎直桿豎直固定在M、N兩點(diǎn)，在桿上固定一個(gè)量角器，并在量角器的圓心處固定一個(gè)力傳感器，一根細(xì)線上端連接在力傳感器上，下端系在小球上。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①拉離小球，使細(xì)線與豎直方向成一個(gè)角度，由靜止釋放小球，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)；②記錄小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)力傳感器的最大示數(shù)F；③重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟。（1）該同學(xué)練習(xí)使用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球直徑d時(shí)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，則d=mm。（2）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的有________（選填選項(xiàng)前的字母）。A．可以直接用彈簧測(cè)力計(jì)代替力傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)B．細(xì)線要選擇非彈性的C．小球盡量選擇密度大的（3）實(shí)驗(yàn)中沒有提供天平等可以測(cè)量質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)器材，為完成實(shí)驗(yàn)，需要記錄小球在豎直方向上靜止時(shí)。（請(qǐng)補(bǔ)充完整）（4）為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)量的物理量有________（選填選項(xiàng)前的字母）。A．釋放小球時(shí)細(xì)線偏離豎直方向的角度θB．小球從釋放到運(yùn)動(dòng)至圓周運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的時(shí)間tC．細(xì)線長(zhǎng)L（5）需要驗(yàn)證機(jī)械能守恒的表達(dá)式為（用已知量和測(cè)量量的符號(hào)表示）。（6）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，小球擺到另一側(cè)偏離豎直方向的角度略小于初始釋放位置偏離豎直方向的角度，其原因可能是。6．某實(shí)驗(yàn)小組利用智能手機(jī)的連拍功能，研究小物塊沿斜面勻加速下滑過程。他們找到一塊長(zhǎng)，上表面粗糙程度相同的長(zhǎng)木板，將其一端固定在距水平桌面高的位置，另一端放在桌面上。小物塊由長(zhǎng)木板上端靜止釋放，同時(shí)啟動(dòng)手機(jī)的連拍功能，拍得小物塊下滑過程的多張照片，將連續(xù)拍攝的多張照片疊在一起，如下圖所示，通過貼在長(zhǎng)木板旁的標(biāo)尺測(cè)得不同位置之間的距離：，，，。已知手機(jī)連拍功能的時(shí)間間隔為0.2s，g取。完成以下問題（計(jì)算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。（1）測(cè)量物塊間距時(shí)，讀數(shù)產(chǎn)生的誤差屬于誤差，（選填“偶然”或“系統(tǒng)”）（2）可求得物塊沿斜面下滑的加速度大小為。（3）物塊與長(zhǎng)木板上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。7．物理實(shí)驗(yàn)一般都涉及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)分析等。例如：（1）實(shí)驗(yàn)儀器。用螺旋測(cè)微器測(cè)一金屬絲的直徑，示數(shù)如圖1所示。由圖可讀出金屬絲的直徑為mm。（2）數(shù)據(jù)分析。某同學(xué)在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50.0Hz的交流電源上。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在隨小車運(yùn)動(dòng)的紙帶上打下一系列點(diǎn)跡，挑出點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，圖2是紙帶的一部分，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)2，3，4之間還有1個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，則從打下計(jì)數(shù)點(diǎn)2到打下計(jì)數(shù)點(diǎn)4的過程中小車加速度的大小a=m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）實(shí)驗(yàn)原理。某學(xué)習(xí)小組利用圖3實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與力的關(guān)系”，怎樣操作可以使細(xì)繩拉力等于小車受的合力？請(qǐng)分析說明這樣做的理由。8．用如圖所示裝置研究平拋運(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PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，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）實(shí)驗(yàn)時(shí)下列條件必須滿足的有______。A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末端水平C．擋板高度等間距變化（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)每次必須將鋼球從斜槽軌道同一位置無初速度釋放，目的是。（3）居家學(xué)習(xí)期間，某同學(xué)在水平桌面上用硬練習(xí)本做成一個(gè)斜面，使鋼球從斜面某一位置滾下，如圖所示，鋼球沿水平桌面飛出。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，該同學(xué)計(jì)劃只用一把刻度尺測(cè)量鋼球離開水平桌面時(shí)速度的大小，請(qǐng)寫出測(cè)量原理及步驟。9．實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們?cè)谧觥疤骄考铀俣扰c物體受力、物體質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，讓槽碼通過細(xì)繩拖動(dòng)小車在長(zhǎng)木板上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。（1）除圖甲中所示器材，還需要使用的有________（選填選項(xiàng)前的字母）；A．刻度尺 B．秒表C．天平（含砝碼） D．彈簧測(cè)力計(jì)（2）實(shí)驗(yàn)過程中，下列操作正確的是_______；A．在調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板傾斜程度以平衡小車受到的摩擦力和其他阻力時(shí)，將槽碼通過定滑輪拴在小車上B．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)繩與長(zhǎng)木板保持平行C．先放開小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源（3）正確操作后，甲同學(xué)挑選出一條紙帶，其中一部分如圖乙所示。A、B、C為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打點(diǎn)時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)的速度m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（4）下表為乙同學(xué)記錄的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他想借助坐標(biāo)紙利用圖像法直觀地得到探究結(jié)論，應(yīng)該以為橫軸，以為縱軸建立坐標(biāo)系。合力小車質(zhì)量加速度10.290.860.3420.290.610.4830.290.410.7140.290.360.8150.290.310.94（5）實(shí)驗(yàn)中，在平衡了摩擦力和其它阻力后，認(rèn)為槽碼所受的重力等于使小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合力，這樣會(huì)帶來系統(tǒng)誤差。請(qǐng)你通過分析說明，為了減小該系統(tǒng)誤差，對(duì)槽碼質(zhì)量、小車質(zhì)量的大小關(guān)系有怎樣的要求。10．利用“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器+紙帶”裝置，可以完成不同實(shí)驗(yàn)。（1）某同學(xué)利用如圖1所示的裝置做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)。長(zhǎng)木板水平放置，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源的頻率為。圖2是打出紙帶的一部分，以計(jì)數(shù)點(diǎn)為位移測(cè)量起點(diǎn)和計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則打下計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車位移大小為cm。由圖3中描繪小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得小車的加速度大小為m/s2（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（2）該同學(xué)繼續(xù)用圖1所示裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需做出調(diào)整的是__________。A．換成質(zhì)量更小的車B．調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度C．調(diào)整定滑輪使細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行（3）利用“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器+紙帶”組合裝置，還可以完成哪個(gè)實(shí)驗(yàn)？簡(jiǎn)要說明實(shí)驗(yàn)原理。11．2022年6月5日10時(shí)44分，神舟十四號(hào)飛船搭載航天員陳冬、劉洋和蔡旭哲，成功發(fā)射，并與空間站核心艙順利對(duì)接。神舟十四號(hào)飛行乘組將首次利用位于問天實(shí)驗(yàn)艙的氣閘艙實(shí)施兩到三次出艙活動(dòng)，并將繼續(xù)開展天宮課堂。假設(shè)劉洋想用如圖所示裝置驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，粗糙導(dǎo)軌水平放置，擋光板寬度為9.0mm，兩滑塊A、B被彈簧（圖中未畫出）彈開后，左側(cè)A滑塊通過左側(cè)的光電計(jì)時(shí)器，記錄時(shí)間為0.040s，右側(cè)B滑塊通過右側(cè)的光電計(jì)時(shí)器，記錄時(shí)間為0.060s，A、B質(zhì)量未知。質(zhì)量的測(cè)量是通過艙壁上打開的一個(gè)支架形狀的質(zhì)量測(cè)量?jī)x完成的。由牛頓第二定律可知，如果給物體施加一個(gè)已知的力，并測(cè)得物體在這個(gè)力作用下的加速度，就可以求出物體的質(zhì)量。這就是動(dòng)力學(xué)測(cè)量質(zhì)量的方法。（1）如圖，假如航天員在A、B兩滑塊中間夾了一個(gè)質(zhì)量不計(jì)的壓力傳感器，現(xiàn)讓艙壁支架給B滑塊一個(gè)恒力F，此時(shí)壓力傳感器示數(shù)為。將A、B對(duì)換位置，給A施加相同的恒力F，壓力傳感器示數(shù)為。據(jù)此可知A、B兩滑塊的質(zhì)量之比。（用、表示）（2）在計(jì)算機(jī)設(shè)定的恒力F作用下，物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)，用測(cè)量裝置能夠測(cè)量出支架作用距離x和時(shí)間t，從而計(jì)算出加速度a=（用x、t表示）。（3）若測(cè)出左側(cè)A滑塊質(zhì)量為100g，A滑塊的大小為kg·m/s，右側(cè)B滑塊質(zhì)量為150g，兩滑塊質(zhì)量與速度的乘積的矢量和kg·m/s。（4）對(duì)于在天宮二號(hào)完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是______。A．可以用天平測(cè)出A．B物塊的質(zhì)量B．因?qū)к壌植?，?yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，先要平衡摩擦力C．這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以估算出彈簧的彈性勢(shì)能D．兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積的矢量和式中的、都是速度的大小12．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”，通過描點(diǎn)畫出平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程，以下說法正確的是___________。A．小球運(yùn)動(dòng)的軌道可以不光滑，但斜槽軌道末端必須保持水平B．白紙?jiān)谕鈧?cè)、復(fù)寫紙?jiān)趦?nèi)側(cè)，讓白紙壓著復(fù)寫紙C．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇D．為描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，描繪的點(diǎn)必須用平滑的曲線連接（2）在正確操作實(shí)驗(yàn)的前提下，得到平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，如下圖，可能正確的是；甲：乙：某同學(xué)在軌跡上取一些點(diǎn)，以平拋起點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，測(cè)量它們的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y，如圖所示的圖像能說明平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線的是。丙：?。海?）某同學(xué)在做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到了如圖乙所示的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)的位置在運(yùn)動(dòng)軌跡上已標(biāo)出，g取10，則：①小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為m/s；②小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)為：x=cm，y=cm。13．某同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。已測(cè)得遮光條寬度d、滑塊1、2（均包活遮光條）的質(zhì)量分別為、。現(xiàn)接通氣源，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，將滑塊1向左彈出，與靜止的滑塊2發(fā)生碰撞，碰后兩滑塊沒有粘連，與光電門1相連的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間為，與光電門2相連的計(jì)時(shí)器顯示的先后擋光時(shí)間為和，則碰撞前系統(tǒng)的動(dòng)量，碰撞后系統(tǒng)的動(dòng)量（用所測(cè)物理量的符號(hào)表示）14．有關(guān)牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，回答下列問題：A．B．C．D．（1）若用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，為消除摩擦力的影響，實(shí)驗(yàn)前必須平衡摩擦力。某同學(xué)平衡摩擦力時(shí)操作方法如下：將小車靜止地放在水平長(zhǎng)木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，如圖2所示，直到小車由靜止開始沿木板向下緩慢加速滑動(dòng)為止，這名同學(xué)的操作是（填“平衡摩擦力過度”或“平衡摩擦力不夠”），如果這名同學(xué)先按圖2進(jìn)行操作，然后不斷改變對(duì)小車的拉力F，他得到的M（小車質(zhì)量）保持不變情況下的a-F圖線是（將選項(xiàng)代號(hào)的字母填在橫線上）。（2）這名同學(xué)對(duì)圖2斜面的傾角進(jìn)行調(diào)整，輕推小車發(fā)現(xiàn)小車正好沿斜面做勻速運(yùn)動(dòng)，做完實(shí)驗(yàn)后，各組a-F實(shí)驗(yàn)圖像并不重合，如圖3所示，說明每次實(shí)驗(yàn)小車的質(zhì)量（填“相同”或“不相同”），a-F圖像都是通過原點(diǎn)的直線，說明小車的加速度與受成。（3）其中一次實(shí)驗(yàn)小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，打出的紙帶如圖4所示，每相鄰兩點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)（圖中末畫出），靠近點(diǎn)。（填“A”或“E”）一端的紙帶與小車相連，若小車的質(zhì)量為0.3kg，則細(xì)線對(duì)小車的拉力為N（保留三位有效數(shù)字）。15．小明同學(xué)用如圖甲所示裝置測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，光電門A、B與光電計(jì)時(shí)器相連。（1）讓小球緊靠固定擋板，由靜止釋放，光電計(jì)時(shí)器記錄小球經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時(shí)間、，測(cè)出兩光電門間的高度差，小球直徑為，則測(cè)得小球經(jīng)過光電門A時(shí)的速度為，測(cè)得的重力加速度（用測(cè)得的物理量的符號(hào)表示）；（2）將光電計(jì)時(shí)器記錄小球通過光電門的時(shí)間改為記錄小球從光電門A運(yùn)動(dòng)到光電門B所用的時(shí)間。保持光電門A的位置不變，多次改變光電門B的位置，每次均讓小球從緊靠固定擋板由靜止釋放，記錄每次兩光電門間的高度差及小球從光電門A運(yùn)動(dòng)到光電