第15讲 力学实验-高考物理二轮复习
试卷更新日期：2026-03-12 类型：二轮复习
一、
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1. 某班同学分成三个实验小组，分别采用不同的方法测量物体的速度或加速度的大小。(1)、第一组同学利用打点计时器测量小车的速度和加速度大小。如图甲所示，利用钩码牵引小车，用频率为50 Hz的电火花计时器打点，得到如图乙所示的清晰纸带，取其中的O、A、B、C……七个点（每两个点中间还有9个点未画出）进行研究。
①电火花计时器使用220 V的（选填“交流”或“直流”）电源，小车向运动（相对图甲中方位选填“左”或“右”）。
②该小组同学根据图乙中的数据判断出小车做匀变速运动，由纸带可求得打下E点时小车的瞬时速度大小为m/s，小车运动的加速度大小为m/s2。（结果保留2位小数）
(2)、第二组同学利用光电门测量滑块的加速度。如图丙所示，滑块上安装了宽度为2.0 cm的遮光条，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1＝0.20 s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.05 s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间t＝2.5 s，试估算滑块的加速度a2＝m/s2（保留2位有效数字）。
(3)、第三组同学利用频闪照相法测定当地的重力加速度。如图丁所示，该实验要在暗室中进行，实验器材包括：频闪仪（带照相功能）、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、带荧光刻度的米尺、支架、漏斗、橡皮管等。
实验步骤如下：
①在漏斗内盛满水，旋松螺丝夹子，使水滴以一定的频率一滴滴落下。
②用该频闪仪发出的闪光将水滴照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的闪光频率，直到频闪仪的闪光频率为10 Hz时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴，此时水滴滴落的频率为Hz。
③调节螺丝夹子，加快水滴滴落的频率，再用该频闪仪发出的闪光将水滴照亮，直到第二次看到一串仿佛固定不动的水滴。
④利用频闪仪拍照。
⑤用竖直放置的米尺测得各水滴所对应的刻度。采集数据并处理，若读出其中几个连续的水滴的距离关系如图戊所示（用圆点代表水滴），则当地的重力加速度大小g＝m/s2。（结果保留2位有效数字）
⑥该实验中测得的重力加速度总是偏小的原因可能是。（写出一条即可）
2. 在用如图甲的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验中：
(1)、探究小车加速度与小车所受拉力的关系时，需保持小车（含加速度传感器，下同）质量不变，这种实验方法是。(2)、实验时，调节定滑轮高度，使连接小车的细绳与轨道平面保持。(3)、由该装置分别探究M、N两车加速度a和所受拉力F的关系，获得a-F图像如图乙，通过图乙分析实验是否需要补偿阻力（即平衡阻力）。如果需要，说明如何操作；如果不需要，说明理由。(4)、悬挂重物让M、N两车从静止释放经过相同位移的时间比为n ， 两车均未到达轨道末端，则两车加速度之比aM∶aN＝。3. 某同学用如图1所示的装置验证轻弹簧和物块（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调。物块释放前，细线与弹簧和物块的拴接点在同一水平线上，且弹簧处于原长。滑轮质量和一切摩擦均不计，细线始终伸直。物块连同遮光条的总质量为m ， 弹簧的劲度系数为k ， 弹性势能Ep＝kx2（x为弹簧形变量），重力加速度为g ， 遮光条的宽度为d ， 物块释放点与光电门之间的距离为l（d远小于l）。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间t。
(1)、改变光电门的位置，重复实验，每次物块均从B点静止释放，记录多组l和对应的时间t ， 作出-l图像如图2所示，若要验证轻弹簧和物块组成的系统机械能守恒，则在误差允许的范围内，需要验证正确的关系式是____。A、＝－l2＋l2 B、＝－l2＋l(2)、在（1）中的条件下，l＝l1和l＝l3时，物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为Ep1和Ep3 ， 则Ep1－Ep3＝（用l1 ， m ， l3 ， g表示）。(3)、在（1）中的条件下，取某个值时，可以使物块通过光电门时的速度最大，速度最大值为（m ， g ， k表示）。4. 弹簧是熄火保护装置中的一个元件，其劲度系数会影响装置的性能。小组设计了如图1所示的实验装置测量弹簧的劲度系数，其中压力传感器水平放置，弹簧竖直放在传感器上，螺旋测微器竖直安装，测微螺杆正对弹簧。
(1)、某次测量时，螺旋测微器的示数如图2所示，此时读数为mm。(2)、对测得的数据进行处理后得到弹簧弹力F与弹簧长度l的关系如图3所示，由图可得弹簧的劲度系数为N/m，弹簧原长为mm（均保留3位有效数字）。
5. 某小组用三根规格相同的橡皮筋（遵循胡克定律）、细线、重物、刻度尺、三角板、白纸、图钉、木板等器材探究两个互成角度的力的合成规律，实验操作如下：
①用细绳拴住橡皮筋两端，确保三根橡皮筋两结点间原长相同，用刻度尺量出橡皮筋的原长；
②木板竖直固定，用图钉将白纸固定在木板上；
③将一根橡皮筋上端的细绳固定在a点，下端细绳拴接重物，如图甲所示，待重物静止后记录接点位置，并标记为O ， 用刻度尺量出橡皮筋1两结点间的长度；
④将另外两根橡皮筋上端的细绳分别固定在b、c两点，下端的细绳拴接（接点为O'）并悬挂同一重物，如图乙所示，待重物静止后用刻度尺分别量出橡皮筋2和3两结点间的长度；
⑤用橡皮筋伸长量表示其受力的大小，作出橡皮筋1对O拉力的图示F1 ， 橡皮筋2和3对O'拉力的图示F2和F3；
⑥以F2和F3为邻边作平行四边形，比较F1与平行四边形对角线的大小方向，寻找规律。
请回答下列问题：
(1)、关于本实验下列说法正确的是____；A、图乙中b、c两点可以不在同一高度处 B、图乙中橡皮筋2和3需调整至互相垂直 C、若橡皮筋规格不相同，对实验无影响 D、重物质量适量大些，可以减小实验误差(2)、步骤④中有遗漏，请补充：；(3)、该实验中合力F1和两个分力F2、F3可以等效替代，其作用效果是什么？。6. 某兴趣小组进行节能减排的社会实践活动时，偶然发现学校某处水管存在泄漏现象，并及时报告老师。之后有同学提出利用所学知识进行模拟实验，实验仪器有：卷尺、50分度游标卡尺、注射器、内径均匀的金属喷管。实验原理如图甲所示，把喷管安装在注射器上，施加压力使水流以恒定速率水平射出，测量喷管离地高度H、水流喷射的水平距离L ， 用游标卡尺测量喷管的内径D（如图乙所示）。完成下列填空：
(1)、水流可视为大量连续的小水珠，不考虑空气阻力的影响，每个小水珠射出后做运动；(2)、图乙中游标卡尺读数为mm；(3)、实验中下列操作正确的是____；A、使用游标卡尺测量喷管内径时，将内侧量爪伸进喷管后，卡紧喷管进行读数 B、使用游标卡尺测量喷管内径时，将内侧量爪伸进喷管后，使卡尺与喷管轴线垂直，卡住喷管口，拧紧游标尺紧固螺钉后进行读数 C、游标卡尺使用完毕后，使游标尺与主尺保持2～3 mm空隙，拧紧游标尺紧固螺钉后放回盒子(4)、测得H＝1.20 m，L＝2.00 m（根据实验实际情况选取的有效数位），水流射出喷管时的流速v＝m/s、流量Q＝m3/s（计算结果保留两位有效数字，重力加速度大小取g＝9.8 m/s2 ， 取π＝3.14）。实际管道泄漏与模拟情况近似，同学们估算出一周内将会浪费约25吨自来水；(5)、某次实验过程中，喷管调整不够水平，稍微倾斜向下，则计算出来的流量比喷管水平时（填“偏大”“偏小”或“不变”）。7. 某实验小组做探究影响向心力大小因素的实验：(1)、方案一：如图甲所示的装置，已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，变速塔轮自上而下按如图乙所示三种组合方式，左右每层半径之比由上至下分别为1∶1、2∶1和3∶1。回答以下问题：
①本实验所采用的实验探究方法与下列哪些实验是相同的。
A.探究平抛运动的特点
B.探究影响导体电阻的因素
C.探究两个互成角度的力的合成规律
D.探究加速度与物体受力、物体质量的关系
②在某次实验中，把两个质量相等的钢球放在B、C位置，探究向心力的大小与半径的关系，则需要将传动皮带调至第层塔轮（选填“一”“二”或“三”）。
(2)、方案二：如图丙所示装置，装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块P ， 用细线将滑块P与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为d的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为L ， 光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块P与竖直转轴间的距离可调。回答以下问题：
①若某次实验中测得挡光条的挡光时间为Δt ， 则滑块P的角速度表达式为ω＝。
②实验小组保持滑块P的质量和运动半径r不变，探究向心力F与角速度ω的关系，作出F-ω2图线如图丁所示，若滑块P运动半径r＝0.3 m，细线的质量和滑块与杆的摩擦可忽略，由F-ω2图线可得滑块P的质量m＝kg（结果保留2位有效数字）。
8. 某同学用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，初始弹簧处于压缩且锁定状态，解锁后，滑块A离开弹簧向右滑动，通过光电门传感器1后与滑块B碰撞，已知两挡光片相同，测得滑块A第一次通过光电门传感器1的时间为t1 ， 第二次通过光电门传感器1的时间为t2 ， 滑块B通过光电门传感器2的时间为t3。
(1)、为测量弹簧压缩时具有的弹性势能，除A的质量外，还须测量的物理量是；(2)、若A、B碰撞过程中动量守恒，则两滑块的质量比＝（用测得物理量的符号表示）；(3)、用如图乙所示的“碰撞实验器”可验证两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量守恒定律。图乙中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为m1的小球A多次从斜轨上位置G点由静止释放，找到其落点的平均位置P ， 测量平抛射程OP。然后把质量为m2的小球B静置于轨道末端的水平部分，再将小球A从斜轨上位置G由静止释放，与小球B碰撞，如此重复多次，M、N为两球碰后的平均落点，重力加速度为g ， 回答下列问题：
①为了保证碰撞时小球A不反弹，两球的质量必须满足m1m2（填“＜”或“＞”）。
②若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为（用、、来表示）。
③若实验中得出的落点情况如图丙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A的质量m1与被碰小球B的质量m2之比为。
9. 小组用如图所示单摆测量当地重力加速度
(1)、用游标卡尺测得小球直径d＝20 mm，刻度尺测得摆线长l＝79 cm，则单摆摆长L＝cm（保留四位有效数字）；(2)、拉动小球，使摆线伸直且与竖直方向的夹角为θ（θ＜5°），无初速度的释放小球，小球经过点（选填“最高”或“最低”）时，开始计时，记录小球做了30次全振动用时t＝54.00 s，则单摆周期T＝s，由此可得当地重力加速度g＝m/s2（π2≈10）。10. 某兴趣小组设计了一个可以测量质量的装置。如图a，细绳1、2和橡皮筋相连于一点，绳1上端固定在A点，绳2下端与水杯相连，橡皮筋的另一端与绳套相连。为确定杯中物体质量m与橡皮筋长度x的关系，该小组逐次加入等质量的水，拉动绳套，使绳1每次与竖直方向夹角均为30°且橡皮筋与绳1垂直，待装置稳定后测量对应的橡皮筋长度。根据测得数据作出x-m关系图线，如图b所示。
回答下列问题：
(1)、将一芒果放入此空杯，按上述操作测得x＝11.60 cm，由图b可知，该芒果的质量m0＝ g（结果保留到个位）。若杯中放入芒果后，绳1与竖直方向夹角为30°但与橡皮筋不垂直，由图像读出的芒果质量与m0相比（填“偏大”或“偏小”）。(2)、另一组同学利用同样方法得到的x-m图像在后半部分弯曲，下列原因可能的是____。A、水杯质量过小 B、绳套长度过大 C、橡皮筋伸长量过大，弹力与其伸长量不成正比(3)、写出一条可以使上述装置测量质量范围增大的措施：。11. 某同学用图甲所示的装置测量滑块和水平台面间的动摩擦因数。水平转台用齿轮传动，绕竖直的轴匀速转动，不可伸长的细线一端连接小滑块，另一端连到固定在转轴上的力传感器上，计算机通过传感器能显示细线拉力F的情况，实验步骤如下：
①数出主动齿轮和从动齿轮的齿的个数分别为n1和n2；
②用天平称量小滑块的质量为m；
③将滑块放置在转台上，使细线刚好伸直；
④控制主动齿轮以某一角速度ω主匀速转动，记录力传感器的示数F ， 改变主动齿轮的角速度，并保证主动齿轮每次都做匀速转动，记录对应的力传感器示数，滑块与水平台面始终保持相对静止。
回答下面的问题：
(1)、滑块随平台一起匀速转动的角速度大小可由ω＝计算得出（用题中给定的符号表示）。(2)、处理数据时，该同学以力传感器的示数F为纵轴，对应的主动齿轮角速度大小的平方为横轴，建立直角坐标系，描点后拟合为一条直线，如图乙所示（图中a、b为已知量），设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g ， 测得滑块和水平台面间的动摩擦因数μ＝（用题中给定的符号表示）。(3)、该同学仅换用相同材料的质量更大的滑块再次做了该实验，作出F-的图像，与图乙中直线斜率比较，发现其斜率（选填“增大”“减小”或“不变”）。