2022年高考物理压轴题预测之力学实验压轴题

试卷更新日期：2022-03-21 类型：三轮冲刺

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一、填空题

1. 做验证机械能守恒的实验时，学生按照图甲组装好装置，把打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，反复做了很多次，最终仅选出4条点迹清晰的纸带。测量纸带起始两点距离时，学生用手机正对纸带与测量的刻度尺拍照，把照片放大到正常尺寸的10倍，测出了精度更高的数据，分别是：① 1.50mm，②2.00mm，③1.92mm，④2.49mm，为了选出最理想的一条纸带，学生查询得到当地重力加速度g = 9.80m/s² ，通过推算，他们选择了编号为的纸带进行研究。
在选出的纸带上，0是打下的第一个点，在后面选取了3个连续的点，标上n-1、n、n+1，测得它们与0点的距离如图乙所示。则从打下“0”点到打下第“n”点的过程中质量m=1kg的重锤动能的增加量 $Δ E_{k}$ =J，重锤势能的减少量 $Δ E_{P}$ =J，重锤下落的实际加速度a = m/s² ， $a \neq$ g的原因是。（结果保留3位有效数字）

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二、实验探究题

2. 做“验证力的平行四边形定则”的实验时：

(1)、本实验采用的科学方法是____（填正确答案标号）。

A、理想实验法 B、等效替代法 C、控制变量法 D、建立物理模型法

(2)、从如图可读得弹簧秤B的示数为N。

(3)、某同学认为实验中应该注意下列要求，其中正确的是____

A、两根细绳必须等长 B、在使用弹簧秤时要使弹簧秤与木板平行 C、两根细绳的夹角必须成90°角 D、在不超出量程的前提下，要使弹簧秤读数适当大一些

(4)、图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的图示。则图乙中的F与F′两力中，方向一定沿图甲中AO方向的是。

(5)、某同学在完成用两个弹簧秤的实验步骤后，用一个弹簧秤通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向再按同一标度作出这个力的图示。该同学的操作存在的问题是：。

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3. 某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

(1)、如图甲、乙所示为实验室常用的两种计时器，其中甲装置用的电源是____；

A、交流220V B、直流220V C、直流8V D、交流8V

(2)、下列做法正确的是____（填字母代号）。

A、调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B、在调节木板倾斜度补偿小车的阻力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在小车上 C、实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源 D、通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

(3)、已知打点计时器频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。
根据纸带可求出小车的加速度为m/s²（保留两位有效数字）

(4)、实验时改变所挂砝码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出a-F关系图像，如图所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是____。（选填下列选项的序号）

A、小车与木板之间存在摩擦 B、木板倾斜角度过大 C、所挂砝码的总质量过大 D、所用小车的质量过大

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4. 在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学采用如图所示的“碰撞实验器”来验证动量守恒定律。

(1)、实验中必须要求的条件是____（填选项前的字母）。

A、斜槽轨道尽量光滑以减少误差 B、斜槽轨道末端的切线必须水平 C、入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同 D、同一组实验中入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放

(2)、图中 $O$ 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让人射小球多次从斜槽上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置 $P$ ，测量平抛射程 $O P$ 。然后，把被碰小球静置于轨道水平部分的末端，再将入射小球从斜槽上S位置由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复。空气阻力忽略不计。接下来要完成的必要步骤是____（填选项前的字母）。

A、测量两个小球的质量 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ B、测量入射小球开始释放时的高度 $h$ C、测量抛出点距地面的高度 $H$ D、分别找到入射小球、被碰小球相碰后落地点的平均位置 $M$ 、 $N$ E、测量平抛射程 $O M$ 、 $O N$

(3)、若两球相碰前后的动量守恒，则其表达式为；若碰撞是弹性碰撞，则还可以写出的表达式为。（用上一问中测量的物理量表示）

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5. 图甲为某次探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系实验装置图。

(1)、研究这三个物理量之间的定量关系，采用的思想方法是；

(2)、利用图甲装置探究小车的加速度与力的关系，在实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：____（选填选项前的字母）。

A、使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力 B、若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力 C、无论小车运动的加速度多大，槽码的总重力都等于绳的拉力 D、只有小车质量远大于槽码质量，槽码的总重力才近似等于绳的拉力

(3)、实验时，该小组同学补偿阻力成功后，在小车质量M保持不变的情况下，不断增加槽码重量，且保证槽码总质量远小于小车质量。测出每次小车合力F和小车的加速度a，作 $a - F$ 的图像。下列图线中正确的表示该小组的图像是____。

A、 B。 C． D．

(4)、图乙为某次实验得到的一段纸带，图中计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，则由该纸带求得实验中木块的加速度a=m/s²（结果保留两位有效数字）；

(5)、丙图是另外一组同学在保持小车质量不变，改变槽码质量，进行多次测量后，根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线，图中直线没有通过原点，其主要原因是（）

A、斜面倾角过小 B、斜面倾角过大 C、小车质量没有远大于槽码质量

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6. 某同学利用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的规律。

(1)、下列实验要求正确的是____；

A、必须称出小球的质量 B、斜槽轨道必须是光滑的 C、斜槽轨道末端必须是水平的 D、实验必需的器材还有刻度尺和秒表 E、实验时，应该使小球每次从斜槽上同一位置由静止滚下

(2)、该同学在实验中得到的记录坐标纸如图乙所示，坐标纸中小方格的边长l=5cm，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示。则小球做平抛运动的初速度v₀=m/s，小球到b位置的速度为m/s。

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7. 某同学进行“用打点计时器研究自由落体运动”实验。

(1)、①图a中为电磁打点计时器，应选（“4～6V”或“220V”）（“直流”或“交流”）电源；
②指出图a装置中一处操作不合理的地方。

(2)、①在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，用游标卡尺测小球的直径，如图b所示的测量方式中最合理的是（选填“A”、“B”或“C”）；测得小球直径如图c所示，其值为cm。
②安装好单摆，将摆球从平衡位置拉开一个小角度静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球经过（填“平衡位置“最大位移处”或“任意位置”）时开始计时，并计数为“1”，当摆球第50次经过此位置停止时。这段时间秒表读数如图d所示，则单摆的周期T=s（结果保留3位有效数字）。

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8. 在学习了“探究加速度与力、质量的关系”的实验后，小张同学设计了一个新的实验用于验证加速度与合外力之间的关系，具体操作过程如下：
（a）如图甲，接通打点计时器电源，让小车从倾斜的斜面上由静止开始加速下滑，用纸带记录下它的运动情况。
（b）保持斜面的倾角不变，将一小桶用细线通过定滑轮与小车尾部相连，在桶中加入适当水量，使轻推小车时，小车能沿斜面向下做匀速直线运动，其简化示意图如图乙所示。
（c）用天平称出小车总质量为M，小桶和水的总质量m。
（d）改变斜面的倾角，重复以上步骤几次，研究加速度与合外力之间关系。根据该实验过程，回答下列问题：

(1)、如图丙，电磁打点计时器与电源连接正确的是（填“A”或“B”）；纸带安装正确的是（填“C”或“D”）。
A． B． C． D．

(2)、某次实验，在步骤（a）中得到了纸带如图丁，每两个计数点间还有四个计时点，则此次实验小车的加速度大小 $a =$ $m / s^{2}$ （保留一位小数）。

(3)、已知重力加速度g，则步骤（a）中小车由静止开始匀加速下滑过程中的加速度大小可以表示为。（用题中所给的字母表示）

(4)、该实验是否需要保证小车质量要远大于所挂物体的总质量？（填“是”或“否”）

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9. 小王同学采用如图甲所示的装置进行“验证机械能守恒定律”实验，打点计时器所接电源频率为 50 Hz。

(1)、实验中，重物的质量 ____。

A、必须测量 B、可测可不测

(2)、除了图甲所示装置中的器材之外，还必须从图乙中选取实验器材。

(3)、指出图甲所示装置中一处不合理的地方。

(4)、改进实验后，得到如图丙的纸带，则点 2 对应的读数为cm；打下点 2 时纸带速度的大小为 m/s。

(5)、若实验数据处理结果是从点 0 到点 4 过程中动能的增加量略小于重力势能的减少量，可能是因为____。

A、存在阻力 B、点 0 的速度不为零 C、点 4 的速度由公式 v=gt 计算

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10. 图1为某同学探究“弹簧弹力与形变量关系”的实验装置，将轻弹簧上端固定在铁架台的横杆上，分别在弹簧下端挂上1个、2个、3个…质量为m的钩码，测得钩码静止时对应的弹簧长度l。下表是该同学记录的数据，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度g取

10 m / s^{2}

，

m = 50 g

。

钩码个数	1	2	3	4	5	6
弹簧长度 $l / c m$	15.82	21.72	27.60	33.61	39.56	45.37

(1)、根据表中数据在题图2中作出弹簧弹力F与弹簧长度l的

F - l

图像；

(2)、由

F - l

图像可知，该弹簧的原长

l_{0} =

cm，劲度系数

k =

N / m

。（保留两位有效数字）

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11. 某同学用两根完全相同的轻弹簧和一瓶矿泉水等器材验证力的平行四边形定则，实验时，先将一弹簧一端固定在墙上的钉子A上，另一端挂矿泉水瓶（与墙无摩擦），如图甲所示；然后将两弹簧一端分别固定在墙上的钉子A、B上，另一端连接于结点O，在结点O挂矿泉水瓶（与墙无摩擦），静止时用智能手机的测角功能分别测出AO，BO与竖直方向的偏角α、β，如图乙所示。轻弹簧均在弹性限度范围内，改变钉子B的位置，按照上述方法多测几次。

(1)、对于本实验，下列说法或操作正确的是____；（选填选项前的字母）

A、结点O的位置必须固定 B、需要测量弹簧的劲度系数 C、需要测量弹簧的原长以及图甲、乙中弹簧的长度

(2)、某次实验中，测得图乙中α=37°，β=45°，保持β不变，将OA从如图乙所示的位置沿逆时针缓慢转到水平位置，则该过程中OA中弹簧的长度， OB中弹簧的长度。（均选填“一直增大”“一直减小”“先减小后增大”或“先增大后减小”）

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12. 用如图甲所示装置验证动量守恒定律，A、B两球的质量分别为 $m_{1}$ 和 $m_{2} (m_{1} > m_{2})$ 。
⑴安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤线所指的位置O
⑵不放小球B，小球A从斜槽上挡板处由静止释放，并落在水平地面上。重复多次，落地点的平均位置记为P，用刻度尺测量，如图乙所示，刻度尺读数为 $c m$ ；
⑶小球B静置在斜槽前端边缘处，小球A从挡板处由静止释放，重复实验，标记小球A的落地点平均位置1和小球B的落地点平均位置2；
⑷图甲中，M点是落地点平均位置（填“1”或“2”）；
⑸水平射程分别用 $O M$ 、 $O P$ 、 $O N$ 表示，则验证两球碰撞动量守恒的表达式为。

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13. 小明利用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系，滑块放在长木板上，长木板置于水平桌面上，砂桶通过滑轮与细线拉滑块，在细线上接有一个微型力传感器，通过力传感器可以直接读出细线的拉力大小F。保持滑块质量不变，在砂桶中添加少量细砂来改变力传感器的示数F，利用打点计时器打出的纸带求出对应拉力F时的加速度a，从而得到如图乙所示的 $F - a$ 图像．

(1)、关于该实验，下列说法正确的是____．

A、需要略微垫起长木板左端来平衡摩擦力 B、砂桶和砂的总质量应远小于滑块的质量 C、需要让细线与长木板保持平行

(2)、实验中打出的一条纸带如图丙所示，打点计时器打点的周期 $T = 0.02 s$ ，在纸带上依次标上1、2、3、4、5、6，7等计数点，相邻两个计数点之间还有四个点没有画出来，测得 $x_{1} = 7.35 c m$ 、 $x_{2} = 9.44 c m$ 、 $x_{3} = 11.56 c m$ 、 $x_{4} = 13.65 c m$ 、 $x_{5} = 15.86 c m$ 、 $x_{6} = 17.97 c m$ 。利用以上数据可知，打该纸带时滑块的加速度大小 $a =$ $m / s^{2}$ 。（结果保留三位有效数字）

(3)、图乙中直线的延长线没有经过原点的原因是（任写一条即可），由图乙可知滑块的质量 $m =$ $k g$ （结果保留两位有效数字）．

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14. 某兴趣小组设计了一个可同时测量物体质量和当地重力加速度的实验，其装置如图a所示；已知滑块的质量M，待测物体的质量记为M₀ ，当地的重力加速度为g，请完成下列填空：
A．闭合气泵开关，条件导轨，使滑块的遮光条依次通过两光电门的时间，则导轨水平。
B．将待测物体固定在滑块的凹槽内，并将细线的一端拴接在滑块上，另一端跨过定滑轮挂一个质量为m₁的钩码。
C．调节定滑轮，使细线与气垫导轨的轨道平行。
D．释放滑块；记录滑块的遮光条通过光电门1、2的时间t₁、t₂和光电门之间的距离L；用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图b所示，则d＝cm，并由此计算出滑块的加速度a₁＝（用t₁、t₂、d表示）。
E．依次添加砝码，重复上述过程几次，记录相关实验数据并计算出滑块相应的加速度。
F．以钩码质量的倒数（ $\frac{1}{m}$ ）为横轴，加速度的倒数（ $\frac{1}{a}$ ）为纵轴，建立直角坐标系，利用以上数据画出如图c所示的图线，若该直线的斜率为k，纵截距为b，则M₀；g＝。

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15. 某实验小组为了探究物体加速度与力、质量的关系，设计了如下实验。

(1)、在探究小车加速度a与其质量M的关系时，采用了图a所示的方案。
①保持盘中砝码不变，通过增减小车中的砝码个数改变小车的总质量M，利用打出的纸带测量出小车对应的加速度。下列实验操作合理的是。
A．为了平衡阻力，把木板的一侧垫高，并将砝码盘用细线通过定滑轮系在小车上
B．先接通电源，待打点计时器正常工作后再释放小车
C．调节滑轮，使细线与木板平行
②图b为实验中打出的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出。交变电源的频率为50Hz，小车的加速度a=m/s²（结果保留两位有效数字）；
③下表为实验小组记录的6组实验数据，其中5组数据的对应点已经标在图c的坐标纸上，请用×标出余下的一组数据的对应点，并作出 $a - \frac{1}{M}$ 图像，由 $a - \frac{1}{M}$ 图像可得出的实验结论：。
$F / N$
$M / k g$
$a / (m \cdot s^{- 2})$
0.29
1.16
0.25
0.29
0.86
0.34
0.29
0.61
0.48
0.29
0.41
0.71
0.29
0.36
0.81
0.29
0.31
0.93

(2)、在探究小车加速度a与所受力F的关系时，设计了图d所示的方案。其实验操作步骤如下：
a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；
b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m，并让小车沿木板下滑，测出加速度a；
c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出a-F图像。
①该实验方案（选填需要或不需要）满足条件M>>m；
②若实验操作规范，通过改变砝码个数，画出的a-F图像最接近下图中的。
A． B． C．

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16. 某同学用如图所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

(1)、除了提供图中的器材，实验室还需要准备游标卡尺及____。（填写器材序号）

A、秒表 B、天平 C、弹簧秤

(2)、实验的主要步骤如下：其中不妥当的操作步骤是____。（填写步骤序号）

A、测出遮光条的宽度d B、测出钩码质量m和带长方形遮光条的滑块总质量M C、实验前将导轨一端垫高平衡摩擦力 D、将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离L E、先开启气泵，然后释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t

(3)、在实验操作正确的前提下，滑块从静止释放运动到光电门的过程中，若系统符合机械能守恒定律，测得的物理量应满足的关系式为。（用（2）中给出的字母表示）

(4)、该实验小组在研究中发现利用该装置可以测量带长方形遮光条滑块的总质量M。实验小组多次改变光电门的位置，且每次都将滑块从同一点静止释放，测出相应的L与t值，完成实验后，某同学根据测量数据作出 $\frac{1}{t} - \sqrt{L}$ 图像，测得直线的斜率为k，已知钩码的质量m，遮光条的宽度d，重力加速度g，则滑块总质量M的表达式为。（用题目给出的字母表示）

(5)、若气垫导轨左端的滑轮调节过高，使得拉动滑块的绳子与气垫轨道之间存在夹角，不考虑其它影响，滑块由静止释放运动到光电门的过程中，滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能减小量的测量值（填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。

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17. 利用频闪照片研究平抛运动规律，得到的照片经还原1：1后如图所示，连续曝光过程中小球依次出现在 $A$ 、 $B$ 、 $C$ 三个位置，图中每个正方形的边长为 $20 c m$ ，重力加速度 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ ，空气阻力不计。

(1)、频闪照相机的曝光频率为 $H z$ ；

(2)、平抛运动的水平初速度 $m / s$ ；

(3)、以 $A$ 点为坐标原点，水平向右为 $x$ 轴正方向，竖直向下为 $y$ 轴正方向，则平抛运动抛出点的坐标为。（以 $c m$ 为单位）

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18. 研究玩具电动机的转动，某同学将一圆盘固定在电动机的转轴上，将纸带穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘上。如图（a）所示，当电动机转动时，纸带会卷在圆盘上。已知交流电的频率为f。

(1)、该同学用游标卡尺测量圆盘的直径，示数如图（b）所示，则圆盘的直径d=cm；

(2)、物理学上把角速度的变化与发生这一变化所用时间的比值定义为角加速度β。若电动机做匀加速转动（即β不变），经一段时间停止打点后，取下纸带，标出A、B、C、…，如图（c）所示，其中相邻两个计数点间有4个点没画出，则打下D点时电动机的角速度ω= ，角加速度β=。（用d、f、s₁、s₂、s₃、s₄表示）

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$F / N$	$M / k g$	$a / (m \cdot s^{- 2})$
0.29	1.16	0.25
0.29	0.86	0.34
0.29	0.61	0.48
0.29	0.41	0.71
0.29	0.36	0.81
0.29	0.31	0.93