力學(xué)實(shí)驗(yàn)-2022年高考真題和模擬題物理分類匯編（解析版）

專題17力學(xué)實(shí)驗(yàn)

【真題匯編】

1、（2022?湖南卷?門1）小圓同學(xué)用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設(shè)計(jì)了如圖（a）

所示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量冰墩墩玩具的質(zhì)量。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

橡

刻

支

K冰

度

架

墩

尺

皮E

墩

e幣

筋

降

E

（1）查找資料，得知每枚硬幣的質(zhì)量為6.05g；

（2）將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測(cè)量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長(zhǎng)度/,記錄數(shù)據(jù)如下表:

序號(hào)12345

硬幣數(shù)量〃/枚510152025

長(zhǎng)度//cm10.5112.0213.5415.0516.56

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（b）上描點(diǎn)，繪制圖線；.

（4）取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長(zhǎng)度的示數(shù)如圖（c）所示，此時(shí)橡皮筋

的長(zhǎng)度為cm；

（5）由上述數(shù)據(jù)計(jì)算得冰墩墩玩具的質(zhì)量為g（計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

【答案】①.見(jiàn)解析②.15.35③.127

【解析】

（3）[1]根據(jù)表格標(biāo)點(diǎn)連線如圖

（4）[2]由圖可知刻度尺的分度值為1mm,故讀數(shù)/=15.35cm；

（5）[3]設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為k,原長(zhǎng)為xo,則

n^mg^k^-x0）

n2mg:k也一%）

設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m,則有

m1g=左（1-%）

聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)可得叫“42.69g,

2、（2022?廣東卷-T11）某實(shí)驗(yàn)小組為測(cè)量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失,

設(shè)計(jì)了如圖（。）所示的裝置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

(b)

（1）讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈。調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從

光電門正上方釋放后，在下落和反彈過(guò)程中均可通過(guò)光電門。

（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量小球的直徑，示數(shù)如圖（〃）所示，小球直徑d=mm。

⑶測(cè)量時(shí)，應(yīng)（選填"A”或"B"，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計(jì)時(shí)器”，8為“先

接通數(shù)字計(jì)時(shí)器，后釋放小球”）。記錄小球第一次和第二次通過(guò)光電門遮光時(shí)間彳和與。

（4）計(jì)算小球通過(guò)光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為〃3可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失AE=

（用字母機(jī)、4、A和弓表示）。

（5）若適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會(huì)（選填“增大”或“減小”）因空氣阻力引起的測(cè)量誤差。

【答案】①.7.883##7.884②.B③.-；?（-）---///（—）（4）.增大

【解析】

（2）[1]依題意，小球的直徑為

d-7.5mm+38.4x0.01mm=7.884mm

考慮到偶然誤差，7.883mm也可以。

（3）[2]在測(cè)量時(shí)，因小球下落時(shí)間很短，如果先釋放小球，有可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)間記錄不完整，所以應(yīng)先接通

數(shù)字計(jì)時(shí)器，再釋放小球，故選B。

（4）[3]依題意，小球向下、向上先后通過(guò)光電門時(shí)的速度分別為也、丫2,則有

d

Vl~?

d

則小球與硅膠材料碰撞過(guò)程中機(jī)械能的損失量為

,?1,121,d、,1,d、2

△E=-mV[——mv-——m(—)~

2222A2

（5）⑷若調(diào)高光電門的高度，較調(diào)整之前小球會(huì)經(jīng)歷較大的空中距離，所以將會(huì)增大因空氣阻力引起的測(cè)

量誤差。

3、（2022?山東卷?T13）在天宮課堂中、我國(guó)航天員演示了利用牛頓第二定律測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。受此

啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無(wú)線加速度傳感器、輕彈簧和待測(cè)物體等器材設(shè)計(jì)了測(cè)量物體質(zhì)

量的實(shí)驗(yàn)，如圖中所示。主要步驟如下：

①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上;

②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；

"傳感器加整臂器

r^iooooooooooooy）oooooo「一"［滑塊氣墊導(dǎo)軌*連氣通

Ld.......廿一百

圖甲

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)滑塊左端位于。點(diǎn)。A點(diǎn)到。點(diǎn)的距離為5.00cm,

拉動(dòng)滑塊使其左端處于A點(diǎn)，由靜止釋放并開(kāi)始計(jì)時(shí)；

④計(jì)算機(jī)采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力尺加速度〃隨時(shí)間f變化的圖像，部分圖像如圖乙所示。

回答以下問(wèn)題(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字):

(1)彈簧的勁度系數(shù)為N/m。

(2)該同學(xué)從圖乙中提取某些時(shí)刻尸與。的數(shù)據(jù)，畫(huà)出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度

傳感器的總質(zhì)量為kg。

(3)該同學(xué)在滑塊上增加待測(cè)物體，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟，在圖丙中畫(huà)出新的〃一尸圖像H,則待測(cè)物體的

質(zhì)量為

【答案】①.12②.0.20③.0.13

【解析】

(1)[1]由題知，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)滑塊左端位于。點(diǎn)，A點(diǎn)到。點(diǎn)的距離為5.00cm。拉動(dòng)滑塊使其左端處

于A點(diǎn)，由靜止釋放并開(kāi)始計(jì)時(shí)。結(jié)合圖乙的F—f圖有

Ax=5.00cm,F=0.61ON

根據(jù)胡克定律

計(jì)算出

k=12N/m

(2)[2]根據(jù)牛頓第二定律有

F=ma

則a—F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中I,則有

13-0

kg-1=5kg-'

m0.6

則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為

m=0.20kg

（3）[3]滑塊上增加待測(cè)物體，同理，根據(jù)圖丙中II,則有

11.5-0

kg」=3kg」

m'0.5

則滑塊、待測(cè)物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為

=0.33kg

則待測(cè)物體的質(zhì)量為

△/i=M-m=0.13kg

4、（2022?全國(guó)甲卷-T23）利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)碰撞過(guò)程進(jìn)行研究。讓質(zhì)量為網(wǎng)的滑塊A與質(zhì)量為加2

的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，比較碰撞后A和B的速度大小匕和力，進(jìn)而分

析碰撞過(guò)程是否為彈性碰撞。完成下列填空：

（1）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平;

（2）測(cè)得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg。要使碰撞后兩滑塊運(yùn)動(dòng)方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為

kg的滑塊作為A；

（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時(shí)，A的左端到左邊擋板的距離與B的右端到右邊擋板的距離”

相等；

（4）使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時(shí)刻開(kāi)始到各

自撞到擋板所用的時(shí)間4和弓；

（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟（4）。多次測(cè)量的結(jié)果如下表所示；

12345

tjs0.490.671.011.221.39

121s0.150.210.330.400.46

0.31

k20.330.330.33

(6)表中的左2=(保留2位有效數(shù)字)；

(7)五的平均值為；(保留2位有效數(shù)字)

彩

V.

(8)理論研究表明，對(duì)本實(shí)驗(yàn)的碰撞過(guò)程，是否為彈性碰撞可由，判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，

嶺

則之的理論表達(dá)式為(用叫和加2表示)，本實(shí)驗(yàn)中其值為(保留2位有效數(shù)字)，若該值與

V2

(7)中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認(rèn)為滑塊A與滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞。

【答案】①.0.304②.0.31③.0.32④.2m⑤.0.33

【解析】

(2)[1]應(yīng)該用質(zhì)量較小的滑塊碰撞質(zhì)量較大的滑塊，碰后運(yùn)動(dòng)方向相反，故選0.304kg的滑塊作為A。

(6)[2]由于兩段位移大小相等，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得

(7)[3]—平均值為

%

O.31+O.31+O.33+O.33+O.33八“

kr=------------------------------------=0.32

5

（8）⑷⑸彈性碰撞時(shí)滿足動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒，可得

m,%=一機(jī)M+m2v2

121212

耳仍％=5叫匕+萬(wàn)里嗎

聯(lián)立解得

v{_nu-町

v22叫

代入數(shù)據(jù)可得

上=0.33

%

5、（2022?全國(guó)乙卷?T22）用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻（r=0）開(kāi)始的一段時(shí)間內(nèi)，該飛

行器可視為沿直線運(yùn)動(dòng)，每隔1s測(cè)量一次其位置，坐標(biāo)為x,結(jié)果如下表所示:

t/s0i23456

x/m050710941759250533294233

回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動(dòng)，判斷的理由是:

（2）當(dāng)x=5O7m時(shí)，該飛行器速度的大小丫=m/s；

（3）這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小。=m/s2（保留2位有效數(shù)字）。

【答案】①.相鄰1s內(nèi)的位移之差接近&t=80m②.547③.79

【解析】

(1)⑴第Is內(nèi)的位移507m,第2s內(nèi)的位移587m,第3s內(nèi)的位移665m,第4s內(nèi)的位移746m,第5s內(nèi)

的位移824m,第6s內(nèi)的位移904m,則相鄰Is內(nèi)的位移之差接近Ar=80m,可知判斷飛行器在這段時(shí)間內(nèi)

做勻加速運(yùn)動(dòng)：

(2)[2]當(dāng)戶507m時(shí)飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則

「您1nzs=547mzs

2

(3)⑶根據(jù)

_玉6-％03_4233-2x1759

m/s2?79m/s2

9T29xl2

6、(2022?浙江6月卷?T17)(1)①“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，長(zhǎng)木板水

平放置，細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行。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)，則打計(jì)

數(shù)點(diǎn)8時(shí)小車位移大小為cm。由圖3中小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為m/s?(保留兩位有

效數(shù)字)。

OAB

〕岫他1時(shí)1|11|1他師“加他卿他

01cm23456

圖2

利用圖1裝置”探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需調(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.把鉤碼更換成祛碼盤和祛碼D.改變連接小車的細(xì)繩與長(zhǎng)木板的夾角

v/(m?s")

1.50

1.50

0.90

0.60

0.30

00.100.200.300.400.500.60

圖3圖4

(2)“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在該實(shí)驗(yàn)中，

①下列說(shuō)法正確的是;

A.拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同

B.在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)

C.測(cè)量時(shí)彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦

D.測(cè)量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要(選填“2”、“3”或“4”)次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到

0。

【答案】①.6.15~6.25②.1.7~2.1③.BC##CB④.D⑤.3

【解析】

(1)|1]依題意，打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車位移大小為6.20cm,考慮到偶然誤差，6.15cm~6.25cm也可;

[2]由圖3中小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，有

Av1.05-0.30

=1.9m/s2

0.4

考慮到偶然誤差，L7m/s2~2.1m"也可;

[31A.利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量,

所以不需要換質(zhì)量更小的車，故A錯(cuò)誤;

B.利用圖1裝置”探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要利用小車斜向下的分力以平衡其摩擦阻

力，所以需要將長(zhǎng)木板安打點(diǎn)計(jì)時(shí)器-端較滑輪一端適當(dāng)?shù)母咭恍?，故B正確；

C.以系統(tǒng)為研究對(duì)象，依題意“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)有

L9mzs2x1ng二手.

M4-m

考慮到實(shí)際情況，即/4小g,行

1.9m/s2—

M+m

則可知

Ma4/77

而利用圖1裝置”探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證所懸掛質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，即加

可知目前實(shí)驗(yàn)條件不滿足，所以利用當(dāng)前裝置在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，需將鉤碼更換成祛

碼盤和祛碼，以滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所懸掛物體的質(zhì)量，故C正確：

D.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需將連接祛碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板始終保持平行，與之前的相同，故D錯(cuò)誤。

故選BC.

（2）f4]A.在不超出彈簧測(cè)力計(jì)的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當(dāng)大些，不必使兩只測(cè)力計(jì)

的示數(shù)相同，故A錯(cuò)誤；

B.在日記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的一個(gè)點(diǎn)就可以了，故B錯(cuò)誤;

C.實(shí)驗(yàn)中拉彈簧秤時(shí)，只需讓彈簧與外殼間沒(méi)有摩擦，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為彈簧對(duì)細(xì)繩的拉力相等，

與彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤：

D.為了減小實(shí)驗(yàn)中摩擦對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板，故

D正確。

故選D。

[5]若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)，用手拉住一條細(xì)繩，用彈簧稱拉住另一條細(xì)繩，互成角度的拉橡

皮條，使其結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一點(diǎn)0,記下位置。和彈簧稱示數(shù)Q和兩個(gè)拉力的方向；交換彈簧稱和手所拉細(xì)繩

的位置，再次將結(jié)點(diǎn)拉至。點(diǎn)，使兩力的方向與原來(lái)兩力方向相同，并記下此時(shí)彈簧稱的示數(shù)B；只有一

個(gè)彈簧稱將結(jié)點(diǎn)拉至0點(diǎn)，并記下此時(shí)彈簧稱的示數(shù)尸的大小及方向；所以若只有一只彈簧秤，為了完成

該實(shí)驗(yàn)至少需要3次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到。。

7、（2022?浙江1月卷?T23）“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小

車A、B,給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B,小車A、B碰撞前后的速度大小可由速度傳感器測(cè)得。

BA

u襠

①實(shí)驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行的操作有。

A.測(cè)量滑軌的長(zhǎng)度

B.測(cè)量小車的長(zhǎng)度和高度

C.碰撞前將滑軌調(diào)成水平

②下表是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)得的數(shù)據(jù)：

碰撞后B的速

碰撞前A的速度大碰撞后A的速度

A的質(zhì)量/kgB的質(zhì)量/kg度大小/

小/（m.s"）大小/（m-s-1）

（m-s-1）

0.2000.3001.0100.2000.800

由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構(gòu)成系統(tǒng)的總動(dòng)量大小是kg-m/s?（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

【答案】①.C（2）.0.200

【解析】

①⑴碰撞前將滑軌調(diào)成水平，保證碰撞前后A、B做勻速直線運(yùn)動(dòng)即可，沒(méi)有必要測(cè)量滑軌的長(zhǎng)度和小車

的長(zhǎng)度、高度。

故選Co

②[2]由表中數(shù)據(jù)可知小車A的質(zhì)量小于B的質(zhì)量，則碰后小乍A反向運(yùn)動(dòng)，設(shè)碰前小車A的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?/p>

方向，則可知碰后系統(tǒng)的總動(dòng)量大小為

p'^mHvB-mAv'A

解得

p=0.200kg-m/s

8、（2022?浙江1月卷?T17）（1）在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，以小鋼球離開(kāi)軌道末端時(shí)球心位置為坐標(biāo)

原點(diǎn)。，建立水平與豎直坐標(biāo)軸。讓小球從斜槽上離水平桌面高為人處?kù)o止釋放，使其水平拋出，通過(guò)多次

描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心的軌跡，如圖所示。在軌跡上取一點(diǎn)A,讀取其坐標(biāo)（xo,州）。

①下列說(shuō)法正確的是_______.

A.實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑

B.畫(huà)軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)

C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)

②根據(jù)題目所給信息，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小vo=

③在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是。

【答案】①.C②.D③.確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同

【解析】

①[1]A.只要保證小球每次從同一位置靜止釋放，到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同，與實(shí)驗(yàn)所用斜槽是否光

滑無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；

B.畫(huà)軌跡時(shí)應(yīng)應(yīng)舍去誤差較大的點(diǎn)，把誤差小的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，故B錯(cuò)誤；

C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離遠(yuǎn)點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差，故C正確；

故選Co

②⑵坐標(biāo)原點(diǎn)0為拋出點(diǎn)，由平拋規(guī)律有

%=%

12

y?=2gr

聯(lián)立解得平拋初速度為

故選D。

③[3]小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同，從而能確保多次

運(yùn)動(dòng)的軌跡相同。

9、（2022?河北?T11）某實(shí)驗(yàn)小組利用鐵架臺(tái)、彈簧、鉤碼、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺等器材驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能

守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為匕原長(zhǎng)為L(zhǎng)o,鉤碼的質(zhì)量為m。已知彈簧的彈性勢(shì)能

表達(dá)式為E依2,其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間。

2

彈黑

鉤碼

（1）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測(cè)得此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度為L(zhǎng)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源。從靜止

釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖2所示，紙帶上相

鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為了（在誤差允許范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出A點(diǎn)）。從打出4點(diǎn)到打出F

點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為，鉤碼的動(dòng)能增加量為，鉤碼的重力勢(shì)能增加量為。

BCDE1?'G

（2）利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到彈簧彈性勢(shì)能減少量、鉤碼的機(jī)械能增加量分別與鉤碼上

升高度力的關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知，隨著力增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是

【答案】①.k{L-^hs--kh；（2）.加仇一.）③.mghs④.見(jiàn)解析

28T2

【解析】

（1）⑴從打出A點(diǎn)到打出F點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，彈簧的彈性勢(shì)能減少量為

11

△Ep彈=5&（乙一4廠9--k（L-0

整理有

多彈.“-4也-；利

[2]打F點(diǎn)時(shí)鉤碼的速度為

2T

由于在誤差允許的范圍內(nèi)，認(rèn)為釋放鉤碼的同時(shí)打出4點(diǎn)，則鉤碼動(dòng)能的增加量為

1、m仇一兒丫

AE=_.,_0=、勺

kk28T2

⑶鉤碼的重力勢(shì)能增加量為

△Ep&=mg/is

（2）⑷鉤碼機(jī)械能的增加量，即鉤碼動(dòng)能和重力勢(shì)能增加量的總和，若無(wú)阻力做功則彈簧彈性勢(shì)能的減少

量等于鉤碼機(jī)械能的增加量?，F(xiàn)在隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，而兩條曲線在縱向的間

隔即阻力做的功，則產(chǎn)生這個(gè)問(wèn)題的主要原因是鉤碼和紙帶運(yùn)動(dòng)的速度逐漸增大，導(dǎo)致空氣阻力逐漸增大，

以至于空氣阻力做的功也逐漸增大.

10、（2022?湖北?112）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用拉力傳感器驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)。一根輕繩一端連接

固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖甲所示。拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎

直平面內(nèi)擺動(dòng)，記錄鋼球擺動(dòng)過(guò)程中拉力傳感器示數(shù)的最大值（儂和最小值4m。改變小鋼球的初始釋放位

置，重復(fù)上述過(guò)程。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的Inax-Znin圖像是一條直線，如圖乙所示。

（1）若小鋼球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為o

（2）由圖乙得:直線的斜率為，小鋼球的重力為—N。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（3）該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源是（單選，填正確答案標(biāo)號(hào)）。

A.小鋼球擺動(dòng)角度偏大

B.小鋼球初始釋放位置不同

C.小鋼球擺動(dòng)過(guò)程中有空氣阻力

圖甲圖乙

【答案】①.-2②.-2.1③.0.59④.C

【解析】

(1)田設(shè)初始位置時(shí)，細(xì)線與豎直方向夾角為仇則細(xì)線拉力最小值為

Tmin=mgcos0

到最低點(diǎn)時(shí)細(xì)線拉力最大，則

mg1（1—cos。）--mv2

Ttt^-mg=my

聯(lián)立可得

=3〃zg_27；m

即若小鋼球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為-2；

（2）[2]⑶由圖乙得直線的斜率為

1.77-1.35

k=

0.2

3mg=1.77

則小鋼球的重力為

mg=0.59

（3）[4]該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源是小鋼球擺動(dòng)過(guò)程中有空氣阻力，使得機(jī)械能減小，故選C。

【突破練習(xí)】

1.（2022?廣東普通高中高三下學(xué)期一模）某興趣小組用光電門、計(jì)時(shí)器和直尺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。圖

（a）是其實(shí)驗(yàn)裝置，其操作方法是：讓直尺下端剛好處于光電門處并由靜止釋放，光電計(jì)時(shí)器記錄直尺通

過(guò)光電門的時(shí)間，直尺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中尺身始終處于豎直方向，圖（b）是量程分別為0?15.0cm的鋼尺和。?

20.0cm的塑料尺。

vI(i1111v?11?i1pi11111i'p?111111n1iM

01234567891011121314151617181920

cm

圖(a)圖(b)

（1）為了較準(zhǔn)確測(cè)出重力加速度，應(yīng)選擇（選填"鋼尺”或"塑料尺”）完成該實(shí)驗(yàn)。

（2）小組通過(guò)5次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得直尺通過(guò)光電門的時(shí)間如下表。第4次實(shí)驗(yàn)操作可能存在的問(wèn)題是：直尺下

端開(kāi)始遮光時(shí)具有（選填“加速度”“初速度”或“重力”）

次數(shù)12345

時(shí)間/S0.1840.1860.1850.1500.186

2L

（3）剔除第4組數(shù)據(jù)，從表格其他數(shù)據(jù)算出時(shí)間的平均值是0.185s,并利用選定的直尺的量程L代入g=丁

得gR8.77m/s2,結(jié)果與當(dāng)?shù)刂亓铀俣炔罹噍^大，上述數(shù)據(jù)處理存在的問(wèn)題是。

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確的計(jì)算結(jié)果應(yīng)該是8=_______。(結(jié)果保留2位小數(shù))

【答案】①.鋼尺②.初速度③.計(jì)算位移時(shí)誤用鋼尺的量程，應(yīng)該用鋼尺的總長(zhǎng)度④.

9.70m/s2

【解析】

(1)[1|由于鋼尺的密度大，空氣阻力的影響小，所以選鋼尺；

(2)[2]由表格可知，第4次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間明顯小于其他幾次，可能存在的問(wèn)題是：直尺下端開(kāi)始遮光時(shí)具有

初速度；

2[

(3)[3]根據(jù)g=7-,帶入計(jì)算的加速度得

L-0A5m

結(jié)果與當(dāng)?shù)刂亓铀俣炔罹噍^大，上述數(shù)據(jù)處理存在的問(wèn)題是計(jì)算位移時(shí)誤用鋼尺的量程，應(yīng)該用鋼尺的

總長(zhǎng)度;

(4)[4]由圖可知，鋼尺總長(zhǎng)度為0.166m,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，正確的計(jì)算結(jié)果應(yīng)該是

g=2x0166s2

1nz=9.70m/s

0.185x0.185

2.(2022?北京市海淀區(qū)高三下學(xué)期一模)如圖1所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)?/p>

個(gè)小球碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。圖1中的O點(diǎn)為小球拋出點(diǎn)在記錄紙上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先使A球多次

從斜軌上位置P靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置及然后，把半徑相同的B球靜置于水平軌道的末端，

再將A球從斜軌上位置P靜止釋放，與B球相碰后兩球均落在水平地面上，多次重復(fù)上述A球與8球相碰

的過(guò)程，分別找到碰后A球和B球落點(diǎn)的平均位置。和凡用刻度尺測(cè)量出水平射程0。、OE、OF。測(cè)

得A球的質(zhì)量為“入，B球的質(zhì)量為，7%。

p

圖1

（1）實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)代替小球碰撞前后的速度。

①實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件有。

A.兩球的質(zhì)量必須相等B.軌道末端必須水平

C.A球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放

②“通過(guò)測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)代替小球碰撞前后的速度”可行的依據(jù)是o

A.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小球的機(jī)械能保持不變

B.平拋運(yùn)動(dòng)的下落高度一定，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，水平射程與速度大小成正比

（2）當(dāng)滿足表達(dá)式時(shí)，即說(shuō)明兩球碰撞中動(dòng)量守恒；如果再滿足表達(dá)式時(shí)，則說(shuō)明兩球的

碰撞為彈性碰撞。（用所測(cè)物理量表示）

（3）某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)采用另一方案：使用半徑不變、質(zhì)量分別為‘初人、!加人、!加人的8球。將A球三次從

斜軌上位置P靜止釋放，分別與三個(gè)質(zhì)量不同的8球相碰，用刻度尺分別測(cè)量出每次實(shí)驗(yàn)中落點(diǎn)痕跡距離

。點(diǎn)的距離。0、OE、OF,記為西、&、芻。將三組數(shù)據(jù)標(biāo)在西一演圖中。從理論上分析，圖2中能反

映兩球相碰為彈性碰撞的是。

圖2

【答案】

①.BC##CB②.B③.mA0E=mAOD+mBOF④.

〃久222

OE=mAOD+mROF⑤.A

【解析】

（1）（HA.為防止碰后小球A反彈，應(yīng)使A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，故A錯(cuò)誤；

B.為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，軌道末端必須水平，故B正確；

C.為保證小球4到軌道末端時(shí)的速度相等，4球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放，故C正確。

故選BCo

[2]小球做平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，有

.12

x=vt

整理得

發(fā)現(xiàn)，平拋運(yùn)動(dòng)的下落高度一定，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，水平射程與速度大小成正比。

故選B

（2）[3]因?yàn)榭捎眯∏蜃銎綊佭\(yùn)動(dòng)的水平射程來(lái)代替小球拋出時(shí)的速度，根據(jù)動(dòng)量守恒有

以%=%匕+%匕

mAOE-加4OD+mBOF

[4]若碰撞過(guò)程為彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，有

121212

m

=~^l+-^BV2

即

222

mAOE=m^OD-^-mBOF

(3)[5]因?yàn)榕鲎睬?，球A的速度不變，則球A單獨(dú)落地時(shí)的演一直不變。

根據(jù)

mAx2=mAx]+mBx3

222

mX

加A%2=Al+'%工3

整理得

m.-mB

&=———-x,

2mA,

因?yàn)槿M數(shù)據(jù)中球B的質(zhì)量不同，故王-七圖像中，三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率不同，且代入數(shù)據(jù)得斜

率分別為

,5,1,1

K.=—,k、=一,k,=—

'12-34

故選A?

3.(2022?山東濰坊市高三下學(xué)期一模)利用如圖所示的裝置可測(cè)量滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度.一斜面

上安裝有兩個(gè)光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動(dòng).當(dāng)一帶有遮光片

的滑塊自斜面上端滑下時(shí)，與兩個(gè)光電門都相連的計(jì)時(shí)器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時(shí)間t.

改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測(cè)量，每次都使滑塊從同一點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，并用米尺測(cè)量甲、乙之間的

距離X,記下相應(yīng)的"直,

遮光片

滑塊,/光電門甲

光電門乙

x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950

l(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4

x

1(m/s)1.711.621.551.451.341.22

完成下列填空和作圖:

(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小滑塊經(jīng)過(guò)光電門乙時(shí)的瞬時(shí)速度w、測(cè)量值X和r四

個(gè)物理量之間所滿足的關(guān)系式是

X

(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在下圖給出的坐標(biāo)紙上畫(huà)出一一，圖線

X

(3)由所畫(huà)出的二一f圖線，得出滑塊加速度的大小為“m*(保留2位有效數(shù)字).

【答案】①.言』+匕

③.2.0

000.10.20.30.40.50.60.70.80.91.077*

【解析】

沿斜面向下是勻加速運(yùn)動(dòng)，反過(guò)來(lái)也可以看成是初速度為火的沿斜面向上的勻減速運(yùn)動(dòng)，由位移公式

x=v,t+-at2

2

x

山于要畫(huà)7-r圖象，所以可將上式變形得

Xa

—=——t+v,

t2'

X

⑵⑵——/圖線如圖所示.

（3）［刃由

xa

—=——t+v

t2't

可知圖象的斜率

解得

a——2k—2.0m/s2.

4.（2022?山東濟(jì)南市高三下學(xué)期一模）某研究性學(xué)習(xí)小組從北京冬奧會(huì)冰壺比賽項(xiàng)目中獲得啟發(fā)，利用冰

壺碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。該小組在兩個(gè)相同的奶粉罐中加水，放在戶外結(jié)冰后制成兩只質(zhì)量不同的冰

壺A和B,在戶外一塊平整的水平地面上潑水結(jié)冰形成冰面。小組成員用如圖甲（俯視）所示的裝置壓縮

彈簧后將冰壺彈出，此冰壺與另一只靜止的冰壺發(fā)生碰撞。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①固定發(fā)射裝置，將冰壺A壓縮彈簧后釋放;

②標(biāo)記冰壺A停止時(shí)的位置，在冰壺運(yùn)動(dòng)路徑上適當(dāng)位置標(biāo)記一定點(diǎn)O,測(cè)出冰壺A停止時(shí)右端到。點(diǎn)的

距離，如圖乙所示。重復(fù)多次，計(jì)算該距離的平均值記為

③將冰壺B靜置于冰面，左端位于0點(diǎn)。重新彈射冰壺A,使兩冰壺對(duì)心正碰，測(cè)出冰壺A停止時(shí)右端距

。點(diǎn)的距離和冰壺B停止時(shí)左端距0點(diǎn)的距離。重復(fù)多次，分別計(jì)算距離的平均值記為々和W，如圖丙所

示。

丙

(1)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)如何操作才能確保冰壺A每次到達(dá)。點(diǎn)時(shí)的速度均相同？()

(2)為完成實(shí)驗(yàn)，還需要測(cè)出,驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為(用/、巧、七和測(cè)量物

理量對(duì)應(yīng)的字母表示)。

【答案】①.每次將彈簧壓縮至同一位置靜止釋放②.冰壺A的質(zhì)量■，冰壺B的質(zhì)量@.

—rriyylx^

【解析】

(1)[1]確保冰壺A每次到達(dá)0點(diǎn)時(shí)的速度均相同，需要每次將彈簧壓縮至同一位置：

(2)⑵⑶根據(jù)動(dòng)量守恒定律

州巧=町匕’+62%，

運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做勻減速運(yùn)動(dòng)

v2=2ax

聯(lián)立解得

故還需要測(cè)量冰壺A的質(zhì)量叫，冰壺B的質(zhì)量加2。

5.（2022?山東煙臺(tái)市德州市高三下學(xué)期一模）某物理實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置“探究小車的加速度與受

力的關(guān)系”。

（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確是______;

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先釋放小車再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源

B.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長(zhǎng)木板保持平行

C.每次改變重物質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜度

D.為盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量

（2）一次實(shí)驗(yàn)中獲得紙帶如圖乙所示，已知所用電源的頻率為50Hz,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，4、B、C、

D、E、F、G為所取計(jì)數(shù)點(diǎn)，由圖中數(shù)據(jù)可求得加速度大小。=m/s2；（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

々44??gF

012345678cm

乙

（3）實(shí)驗(yàn)小組先保持小車質(zhì)量為如不變，改變小車所受的拉力尸，得到“隨產(chǎn)變化的規(guī)律如圖丙中直線4

所示，然后實(shí)驗(yàn)小組換用另一質(zhì)量為3的小車，重復(fù)上述操作，得到如圖丙中所示的直線B,由圖可知，

如m2（選填“大于”或“小于”）,直線8不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是一一。

【答案】①.BCD②.（）.18##0.19③.小于④.長(zhǎng)木板傾斜程度過(guò)大，補(bǔ)償阻力過(guò)度

【解析】

(I)[1]A.實(shí)驗(yàn)時(shí)，要去先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源再釋放小車，A錯(cuò)誤；

B.繩子的拉力應(yīng)與運(yùn)動(dòng)方向一致，故應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪的高度，使?fàn)恳≤嚨募?xì)線與長(zhǎng)木板保持平行，B正確;

C.平衡后，應(yīng)有

/.imgcos0=mgsin0

即有

〃=tan夕

故每次改變重物質(zhì)量時(shí)，不需要重新調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜度，C正確；

D.為盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)要求小車的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量，D正確。

故選BCD。

⑵[2]設(shè)

AD=xt

DG-x.,

由圖乙可得

%=3.65cm-0.40cm=3.25cm

x2=8.60cm-3.65cm=4.95cm

所用電源的頻率為50Hz,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，可得AO之間的時(shí)間間隔為

t=3x0.02x5s=0.3s

根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，即

Ax=&-占=aF

代入數(shù)據(jù)，解得

a=0.19m/s2

（3）[3][4]根據(jù)牛頓第二定律可得

F