力學(xué)實(shí)驗(yàn)-2022年高考物理真題模擬試題專項(xiàng)解析

（16）力學(xué)實(shí)驗(yàn)—2022年高考物理真題模擬試題專項(xiàng)匯編

1.【2022年全國(guó)甲卷】利用圖示的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)碰撞過程進(jìn)行研究。讓質(zhì)量為叫的滑塊A與質(zhì)量為

嗎的靜止滑塊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

（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距與8的右端到右邊擋板的

距離52相等。

（4）使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，并與8碰撞，分別用傳感器記錄A和8從碰撞時(shí)刻開

始到各自撞到擋板所用的時(shí)間4和％。

（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

4/s0.490.671.011.221.39

r2/s0.150.210.330.400.46

0.31k20.330.330.33

彩

（6）表中的&=（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）。

V2

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

碰撞，則:的理論表達(dá)式為（用町和色表示），本實(shí)驗(yàn)中其值為（保留2位

有效數(shù)字），若該值與（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。

2.【2022年全國(guó)乙卷】用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻（r=0）開始的一段時(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/s0123456

x/m050710941759250533294233

回答下列問題：

(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=507m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)。

3.【2022年湖南卷】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：

圖⑸

(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n/

510152025

枚

長(zhǎng)度〃cm10.5012.0213.5415.0516.56

(3)根據(jù)表q口數(shù)據(jù)在圖(b)上描點(diǎn)，繪制出線：

優(yōu)m

7::::::::::::....

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2530”/枚

Itl(b)圖?

（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)

像皮筋的長(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）.

4.【2022年山東卷】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)，如圖甲所示。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；

力傳感器加速度傳感器

[Q0Q00Q0QQ0Q0QQ0Q。。]匚、滑塊氣墊導(dǎo)軌

--1—連氣源

?牛I???1????I????坪1??????

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4點(diǎn)，由靜止釋放并開始計(jì)時(shí)；

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

zjso

圖乙

圖丙

回答以下問題（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)，畫出a-尸圖像如圖丙中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，在圖丙中畫出新的。-F圖像II,則待

測(cè)物體的質(zhì)量為kg。

5.【2022年廣東卷】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（a）所示的裝置，實(shí)驗(yàn)過程如下：

釋放裝置

45

40

（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，在下落和反彈過程中均可通過光電門。

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

（3）測(cè)量時(shí)，應(yīng)（選填“4”或“B"，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計(jì)時(shí)器”，B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光電門的遮光時(shí)間乙和弓。

（4）計(jì)算小球通過光電門的速度，己知小球的質(zhì)量為小，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能

損失A￡=（用字母d、乙和弓表不）。

（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。

6.【2022年浙江卷】（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)O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)B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/s2（保留兩位有效數(shù)字）。

細(xì)繩小車打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

01cm2

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（多選）。

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

（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:

圖3

①下列說(shuō)法正確的是（單選）；

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

至IJ。。

7.【2022年河北卷】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％,原長(zhǎng)為品，鉤碼的質(zhì)量為，*已知彈

簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為E"其中人為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當(dāng)?shù)氐闹亓铀?/p>

度大小為g。

圖1

（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r（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,鉤碼的動(dòng)能增加量為,

鉤碼的重力勢(shì)能增加量為o

（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〃增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變

大，主要原因是。

8.【2022年遼寧卷】某同學(xué)利用如圖所示的裝置測(cè)量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度

的遮光帶和透光帶（寬度用）表示?實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落

穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時(shí)間

間隔。

（1）除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要（填“天平”或‘‘刻度尺"）

（2）該同學(xué)測(cè)得遮光帶（透光帶）的寬度為4.50cm,記錄時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)如表所示,

編號(hào)1遮光帶2遮光帶3遮光帶

Ar/(xl0-3s)73.0438.6730.00

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號(hào)為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3=m/s

(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；

(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為加;則重力加速度g=

(用d、M、表示)

(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?qǐng)寫出一條可能的原因：

答案以及解析

1.答案:(2)0.304

(6)0.31

(7)0.32

(8)-4~L;0.34

2叫

解析：(2)要使碰撞后兩滑塊的運(yùn)動(dòng)方向相反，必須使質(zhì)量較小的滑塊碰撞質(zhì)量較大的靜止滑塊,

所以應(yīng)選取質(zhì)量為0.304kg的滑塊作為A。

(6)5,=v]t},s2=v2t2,si=s2,解得自=殳=0.31。

G

(7)—的平均值為(031+0.31+0.33+0.33+0.33)-5?0.32。

為

(8)由碰撞過程遵循動(dòng)量守恒定律有町%=-町匕+叱匕，若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則碰撞前

后系統(tǒng)總動(dòng)能不變，即:町片=:町片+!九吭聯(lián)立解得匕=彗二色，將題給數(shù)據(jù)代入可得

222v22町

上=小1=0.34。

v22ml

2.答案：(1)相鄰相等時(shí)間間隔位移差大小接近

(2)547

(3)79

解析：(1)將表格中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化如圖，則

xy=507m,x2=587m,x3=665m,x4=746m,占=824m,x6=904m,可得

x2-x}=80m,x3-x2=78m,x4-x3=81m,x5-x4=78m,x6-x5=80in,相鄰相等時(shí)間間隔位移差

大小接近，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)。

(2)x=507m時(shí)該飛行器的速度即f=ls時(shí)的瞬時(shí)速度，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知時(shí)間中

r+r1094m

點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，故"==/=547m/s。

(3)由逐差法得“=(%+%)-(?+占+*)=(4233-175?)-1759m/s2=79m/s?。

9產(chǎn)9xl2

3.答案：(3)見解析

(4)15.35

(5)127

解析：(3)根據(jù)表格標(biāo)點(diǎn)連線如圖

51015202530〃/枚

(4)由圖可知刻度尺的分度值為1mm,故讀數(shù)/=15.35cm：

(5)設(shè)橡皮筋的勁度系數(shù)為原長(zhǎng)為升,則為，陽(yáng)

n2mg=k(l5-x0)

設(shè)冰墩墩的質(zhì)量為m，則有，4g=&(/-%)

聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)可得犯，42.69g。

4.答案：(1)12

(2)0.20

(3)0.13

解析：本題考查利用牛頓第二定律測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。

（1）由題意知，開始時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量為5.00cm,彈力尸=0.610N,根據(jù)胡克定律k=4，計(jì)算

Ax

出攵B12N/m。

（2）根據(jù)牛頓第二定律尸=，兇得故尸圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量

m

1"0

的倒數(shù)，根據(jù)題圖丙I,求得斜率攵=一=三kgi=5kg1則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為

m0.6

m=0.20kgo

（3）同理，滑塊上增加待測(cè)物體后，。-尸圖像的斜率為滑塊、待測(cè)物體與加速度傳感器的總質(zhì)

量，根據(jù)題圖丙H,求得斜率〃='=M^kg」=3kg，解得加=0.33kg,則待測(cè)物體的質(zhì)量

m0.5

為Nm=加—機(jī)=0.13kg。

5.答案：（2）7.885

（3）B

（5）增大

解析：本題考查螺旋測(cè)微器的使用、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度、能量的轉(zhuǎn)化與守恒以及誤差分析等。

（2）螺旋測(cè)微淵的讀數(shù)為7.5mm+38.5x0.01mm=7.885mm。

（3）由于小球自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間很短，所以測(cè)量時(shí)，應(yīng)先接通數(shù)字計(jì)時(shí)器，后釋放小球。

（4）小球叢某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失等于前后通過光電門的動(dòng)能的

減小量，根據(jù)光電門測(cè)速的原理丫=4可知，

（5）若適當(dāng)調(diào)高光電的高度，則小球叢光電門向下運(yùn)動(dòng)以及彈起后向上運(yùn)動(dòng)的過程中空氣阻力做

功增大，將會(huì)增大因空氣阻力引起的測(cè)量誤差（碰撞時(shí)機(jī)械能的損失的測(cè)量值中包含有克服空氣

阻力做功的量）.

6.答案：（1）①6.20±0.051.9±0.2

②BC

（2）①D

②3

解析：本題考查探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。

（1）①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)B時(shí)小車位移大小可以從刻度尺讀出,

08=6.20cm；由題圖3求出圖線的斜率，該斜率為加速度的大小，則

（）

“=胃i95二—0磬qm/s2=1.9m/s2；②利用題圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，不需要

0.6-0.1

更換質(zhì)量更小的車，因?yàn)橐ＷC小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量，A項(xiàng)錯(cuò)誤；需要平衡摩

擦力，即需要調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度，B