力学实验2020届高三全国名校联考12月月考物理试题分项汇编（解析版）

高三全国名校联考12月月考分项汇编力学实验（一）1、（2020山东省威海市文登区高三上学期期末）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两位同学设计了不同的实验方案：(1)小李同学采用图（甲）的实验装置进行实验；为了使小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等，应满足的条件是_；平衡摩擦力的正确操作是_（填“A”或“B”）；A.把木板不带定滑轮的一侧抬高，调节木板的倾斜角度，直至小车在不受牵引力时能拖动纸带开始滑动B.把木板不带定滑轮的一侧抬高，调节木板的倾斜角度，轻推小车，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动图（a）是小李同学某次实验得到的纸带，两计数点间有四个点未画出，部分实验数据如图所示，所用交变电流的频率为50Hz。则小车的加速度为_m/s2（结果保留2位有效数字）；(2)小张同学采用图（乙）的实验装置进行实验（丙为俯视图）；将两个相同的小车放在水平木板上，前端各系一条细绳，细绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中放上不同的重物。两个小车后各系一条细线，用夹子把两条细线同时夹住，使小车静止。打开夹子，两个小车同时开始运动，合上夹子，两个小车同时停下来。只需要测量两小车的位移x及两小盘和盘中重物的总质量m，即可探究加速度与合外力的关系。小张同学的实验方案中，是否需要平衡摩擦力_?一次实验中，用刻度尺测量两个小车的位移x1和x2，已知小盘和盘中重物的总质量分别为m1和m2，为了验证加速度与合外力成正比，只需验证表达式_成立（用x1、x2、m1、m2表示）。【答案】 (1). 槽码的质量远小于小车的质量 (2). B (3). 0.52或0.53 (4). 需要 (5). 【解析】(1)1由牛顿第二定律可求得绳子拉力当时，拉力槽码的质量远小于小车的质量(2)2平衡摩擦力时，把木板不带定滑轮的一侧抬高，调节木板的倾斜角度，轻推小车，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动，故A错误，B正确故选B(3)3两计数点间有四个点未画出，则相邻两计数点间的时间间隔为由逐差法可得加速度大小为(4)4由实验原理可知，本实验通过改变盘中重物的质量，从而改变小车的合外力，即用小盘和盘中重物的重力代替合力，则需要平衡摩擦力；(5)5由于两小车运动时间相同，则有得由整体可得加速度为联立可知2、（2020江西省宜春市奉新县一中高三上学期第四次月考）如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H（Hd），光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g。则： (1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d_mm。(2)多次改变高度H，重复上述实验操作，作出H随变化图像如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式_时，可判断小球下落过程中机械能守恒。(3)实验中，因受空气阻力影响，小球动能的增加量Ek总是稍小于其重力势能的减少量Ep，适当降低下落高度后，则EpEk将_（填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】 (1). 7.25 (2). 2gH0td2 (3). 减小【解析】(1)1由图可知，主尺刻度为7mm；游标对齐的刻度为5；故读数为：7mm+50.05mm=7.25mm；(2)2已知经过光电门时的时间和小球的直径；则可以由平均速度表示经过光电门时的速度；故有 若减小重力势能等于增加的动能时，可以认为机械能守恒；则有即 解得(3)3由于该过程中有阻力做功，而高度越高，阻力做功越多；故降低下落高度后，则Ep-Ek将减小；3、（2020江西省宜春市奉新县一中高三上学期第四次月考）两位同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。甲同学测量所得入射球A的质量为mA，被碰撞小球B的质量为mB，图甲中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON。当所测物理量满足表达式_时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式_时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞。乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点。实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M和N。测得B与N、P、M各点的高度差分别为h1、h2、h3。若所测物理量满足表达式_时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒。【答案】 (1). (2). (3). 【解析】（1）1小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，它们的水平位移x与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若两球相碰前后的动量守恒又代入得。（1）2若碰撞是弹性碰撞，则机械能守恒，由机械能守恒定律得将代入得在结合可以解得。（2）3 小球做平抛运动，在竖直方向上平抛运动时间设轨道末端到木条的水平位置为x，碰前小球的初速度碰后两个小球的速度如果碰撞过程动量守恒，则将速度代入动量守恒表达式解得 。4、（2020湖南省长沙市雅礼中学高三上学期第三次月考）某同学利用如图所小的装置验证动能定理。将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白纸、复写纸。将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端吋下落的高度H，并根据落点位置测量岀小球离开斜槽后的竖直位移y。改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下:高度H（h为单位长度）h2h3h4h5h6h7h8h9h竖直位移y/cm30.015.01007.56.05.04.33.83.3(1)在安装斜槽时，应注意_；(2)已知斜梄倾角为，小球与斜槽之间的动摩擦因数为，木板与斜槽末端的水平距离为x，小球在离开斜槽后的竖直位移为y，不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，若动能定理成立则应满足的关系式是_。(3)若想利用图象直观得到实验结论，最好应以H为横坐标，以_为纵坐标，描点作图。【答案】 (1). 使斜槽未端O点的切线水平 (2). (3). 【解析】(1)1本实验裉据泙拋运动的规律测量小球离开钭槽的速度，为保持小球做泙拋运动，应使斜槽末端O点的切线水平(2)2设小球离开斜槽时的速度为v，根据平抛运动的规律得x=vt，联立得小球在斜槽上滑下过程中，重力和摩擦力做功，则合力做的功为小球动能的变化量则小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立应满足的关系式是或(3)3根据上式可知，最好应以H为橫坐标，以为纵坐标，描点作图5、（2020湖南省师大附中高三上学期第二次月考）恢复系数是反映碰撞时物体形变恢复能力的参数，它只与碰撞物体的材料有关，两物体碰撞后的恢复系数为，其中、和、分别为质量为m1和m2的物体碰推前后的速度某同学利用如图所示的实验装置测定质量为m1和m2的物体碰摘后的恢复系数实验步骤如下：将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中质量为m1和m2的两球与木条的撞击点；将木条竖直放在轨道末端右侧并与轨道接触，让质量为m1的入射球从斜轨上A点由静止释放，摘击点为B；将木条向右平移到图中所示位置，质量为m1的入射球仍从斜轨上的A点由静止释放，确定撞击点；质量为m2的球静止放置在水平槽的末端，将质量为m1的入射球再从斜轨上A点由静止释放，确定两球相撞后的撞击点；目测得B与撞击点N、P、M的高度差分别为h1、h2、h3(1)两小球的质量关系为m1_ m2(填“”“=”或“ (2). (3). (4). 【解析】【分析】（1）明确动量守恒规律，知道实验原理，从而确定实验要求；（2）根据平抛运动规律进行分析，利用水平位移相等求出利用下落高度所表达式的速度公式，再根据恢复系数公式即可求出对应的表达式；（3）根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式，代入（2）中所求速度即可求出需要验证的表达式（1）为了防止两球碰后出现反弹现象，入射球质量一定要大于被碰球的质量；（2）由图可知，两小球打在竖直板上，则可知，三次碰撞中水平位移相等，则可知，水平速度越大，竖直方向下落的高度越小，则由碰撞规律可知，碰后被碰球的速度最大，故其下落高度最小，而碰后入射球速度最小，其下落高度最大，则可知，在不放小球m2时，小球m1从斜轨顶端A点由静止释放，m1的落点在图中的P点，而碰后被碰球落到N点；根据平抛运动规律可知，下落时间，则可知，速度，则可解得：，；，代入给出恢复系数表达式可得：；（3）若满足动量守恒，则一定有：mv1=m1v1+m2v2代入（2）中所求速度可得：表达式应为：；若满足机械能守恒，则有：mv12=m1v12+m2v22代入求出的速度可得：【点睛】本题是由验证动量守恒定律的实验改进而来，关键要分析清楚实验的原理，同时要结合动量守恒定律和平抛运动的相关知识列式分析6、（2020内蒙古通辽市科左后旗甘旗卡二中高三上学期12月月考）某实验小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律及求得当地重力加速度实验装置如图甲所示气垫导轨水平固定在水平桌面上，导轨A点处有一带遮光条的滑块，其总质量为M，遮光条的宽度为d，左端通过跨过轻质光滑定滑轮的细线与一质量为m的钩码相连，连接滑块的细线与导轨平行，导轨上B点处固定一光电门，可以测得遮光条经过光电门时的挡光时间t，遮光条到光电门的距离为L（L小于钩码到地面的距离），已知当地重力加速度为g（1）若将滑块自A点由静止释放，则在滑块从A点运动至光电门的过程中，滑块、遮光条与钩码组成的系统重力势能的减少量可表示为_，动能的增加量可表示为_若代入测量数据在误差允许的范围内相等，则验证了系统机械能守恒（2）若某同学实验中测得遮光条宽度d0.50 cm，m50 g，M150 g，多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A点）由静止开始滑动，测量相应的L与t值，作出图象如图乙所示，则当地的重力加速度g_ms2【答案】 (1). (2). (3). 9.75【解析】(1)12 系统重力势能的减少量即钩码重力势能减少量mgL，动能的增加量等于滑块与钩码的总动能(2)3 由系统机械能守恒定律整理得由图象可得：斜率结合两式，有解得：7、（2020内蒙古通辽市科左后旗甘旗卡二中高三上学期12月月考）在“探究恒力做功与物体的动能改变量的关系”实验中，某同学已按正确的操作步骤完成实验，如图所示为纸带上连续打下的点选取图中A、B两点进行研究，所需测量数据已用字母表示在图中，已知小车的质量为m，小车受到的恒定拉