2022高考专题33力学实验-历年高考物理真题之黄金30题（解析版）

历年高考物理真题精选之黄金30题

专题33力学实验

一、实验题

1.（2021.全国.高考真题）为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有

标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为a的斜面（已知sin。=0.34,cos«

=0.94）,小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑

过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔（每个时间间隔

A7M）.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离Si（i=l,2,3,4,5）,如下表所示。

S\52$3$455

5.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm

由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为m/s*2,小铜块与瓷

砖表面间的动摩擦因数为。（结果均保留2位有效数字，重力加速度大

小取9.80m/s2）

【答案】0.430.32

【解析】

根据逐差法有

($5+$4)-($2+心)(12.74+11.02)X10-2-(7.58+5.87)>10々

m/s2x0.43m/s2

63『6x0.202

对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有

mgsina-jumgcosa=ma

代入数据解得

[i«0.32

2.（2021•浙江・高考真题）在“探究求合力的方法”实验中，现有木板、白纸、图钉、

橡皮筋、细绳套和一把弹簧秤

（1）为完成实验，某同学另找来一根弹簧，先测量其劲度系数，得到的实验数据如

下表

弹力厂(N)0.501.001.502.002.503.003.50

伸长量x(10"m)0.741.802.803.724.605.586.42

用作图法求得该弹簧的劲度系数%=N/m；

(2)某次实验中，弹簧的指针位置如图所示，其读数为N,同时利

用(3)中结果获得弹簧上的弹力值为2.50N,请在答题纸上画出这两个共点力的合

力F合;

(3)由图得到尸方__________N.

4.0-F

--J—{—!—!—j—+-——{...

3.0—；-----1-------;---------1------------!---------r

Z2.5H——!——!——!——!——H

____1_1_2_____1_________1____2-

^20---'----；--：---

落...1----------{-------]--------+..........1--------i-

1.5---：--------：--!——

--------1--------4--------{..........+--------i-

1.0--；--：--：--1--

-1----------4-------1--------+----------1--------b

0.5-j——i——；——!——；——H

o.oiJ」1，

012345

弹簧伸长量(io-2m)

【答案】53；2,10：43.3

【解析】

(1).图象如图所示：

图像的斜率表示弹簧的劲度系数，故根据图象得：

jt=—=52N/m

Ax

（2）.弹簧秤的示数：

产=2+0.20N=2.20N

.根据力的图示法，作出两个分力，2.20N和2.50N,以这两个边为临边，作出平行

四边形，对角线即可合力

（3）.根据图象及比例尺得出合力的大小F》=3.3N

3.（2019•全国•高考真题）如图（a）,某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的

实验.所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz

的交流电源，纸带等.回答下列问题：

（1）铁块与木板间动摩擦因数"=（用木板与水平面的夹角。、重力加速度g

和铁块下滑的加速度a表示）

电磁打点计时器

纸带，板

(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角值30。.接通电源.开启打点计时器,

释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下.多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如

图(b)所示.图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出).重

力加速度为9.8m/s2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为(结

果保留2位小数).

)T5.00T?单位：cm12

f,

1111

1111i1

11111

.1'1.96」11111

11111

；：111

2090111

1111

!31.83111

।44.7011

59.571

76.39

------------------------------------------►!

gsin0-a

【答案】geos。0.35

【解析】

gs\n0-a

(1)由mgsin/〃阳gcos8=ma,解得：gcosO...①

S»-Sj

2

(2)由逐差法。=9-得：5U=(76.39-31.83)xl(ym,T=0.10s,S|=(31.83-5.00)

9.8x--1.97

2

44.56x10-2-26.83x10-2…8

―9.8x—

xl(y2m,故9x10~m/s2=1.97m/s2»代入①式，得：产2

=0.35

4.(2019・江苏・高考真题)某兴趣小组用如题1图所示的装置验证动能定理.

(1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用：

A.电磁打点计时器

B.电火花打点计时器

（2）保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔.实

验中，为消除摩擦力的影响，在祛码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动.同学

甲认为此时摩擦力的影响已得到消除.同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至

轻推小车观察到小车做匀速运动.看法正确的同学是（选填“甲”或"乙”）.

（3）消除摩擦力的影响后，在祛码盘中加入祛码.接通打点计时器电源，松开小车，

小车运动.纸带被打出一系列点，其中的一段如题2图所示.图中纸带按实际尺寸

画出，纸带上A点的速度卜=______m/s.

/.................................................../

2图

（4）测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L小车动能的变化

12

量可用AEk=5'算出.祛码盘中祛码的质量为〃?，重力加速度为g;实验中，小车

的质量应______（选填“远大于”“远小于”或“接近”）祛码、祛码盘和沙子的

总质量，小车所受合力做的功可用算出.多次测量，若卬与△母均基本相

等则验证了动能定理.

【答案】B乙0.31（0.30-0.33都算对）远大于

【解析】

（1）为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选电火花打点计时器即B；

（2）当小车开始运动时有小车与木板间的摩擦为最大静摩擦力，由于最大静摩擦力

大于滑动摩擦力，所以甲同学的看法错误，乙同学的看法正确；

（3）由图可知,相邻两点间的距离约为0.62cm,打点时间间隔为0.02s,所以速度

为

1="$人=。.31

0.02

（4）对小车由牛顿第二定律有：7=胸，对祛码盘由牛顿第二定律有：相

丁_Mmg_mg

m+M]।m

联立解得:M,当时有：丁…,所以应满足：M》m.

5.（2020•浙江•高考真题）某同学用单摆测量重力加速度，

①为了减少测量误差，下列做法正确的是（多选）；

A.摆的振幅越大越好

B.摆球质量大些、体积小些

C.摆线尽量细些、长些、伸缩性小些

D.计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处

②改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当

地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是o

0

A.测周期时多数了一个周期

B.测周期时少数了一个周期

C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长

D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长

【答案】BCC

【解析】

①.A.单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不能

超过5。，否则单摆将不做简谐振动，故A做法错误；

B.实验尽量选择质量大的、体积小的小球，减小空气阻力，减小实验误差，故B

做法正确；

C.为了减小实验误差，摆线应轻且不易伸长的细线，实验选择细一些的、长度适

当、伸缩性小的绳子，故C做法正确；

D.物体再平衡位置（最低点）速度最大，计时更准确，故D做法错误。

②.单摆的周期

即

4/

g

4万2

但是实验所得T2“没过原点，测得重力加速度与当地结果相符，则斜率仍为g;

则

r2=—■（/+/„）

g

故实验可能是测量是直接将摆线的长度作为摆长了。

6.（2020•全国•高考真题）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的

倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验

得到的纸带及相关数据如图（b）所示。

已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图（b）给出的数据中可以得

到，打出B点时小车的速度大小为=_____m/s,打出P点时小车的速度大小

vp=_____m/s（结果均保留2位小数）。

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出

的数据中求得的物理量为。

【答案】0.361.80B、P之间的距离

【解析】

由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度

(4.00-2.56)xlO2......

v=------------------------m/s=0.36in/s

RH0.04

(57.86-50.66)xlO-2.…八/

%=---------------------------m/s=1.80m/s

「0.04

验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以还需要测量对应

的&P之间的距离。

7.(2021.浙江•高考真题)用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。

装有祛码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和祛码的重力可当作牵引力。小车运

动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变祛码质量，便可探

究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。

小车打点计时器

「一|纸带|—1

mL

盘和硅码

①关于这个实验，下列说法正确的是

A.需要补偿小车受到阻力的影响

B.该实验装置可以''验证机械能守恒定律”

C.需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行

D.需要满足盘和祛码的总质量远小于小车的质量

②如图2所示是两条纸带，实验时打出的应是第条(填写“I”或“n”)纸

带；

仲而।唧呵盟和甲啊唧则wHI唧删M啊炯啊M甲唧啊唧加皿唧岬1血啊甲唧删ipw

01cm2345679101112131415161718192021222324

I

123456789101112131415

所血小同唧山胸叩服加他||||血|||他啊『明牺,他唧加即唧啊中唧唧山所唧小所唧啊啊唧

01cm2345679101112131415161718192021222324

II

③根据实验数据，在坐标纸上画出的图象是一条过原点的直线，据此图象

（填“能”或“不能”）求出小车的质量。

【答案】ACDII能

【解析】

①A.题中需要将盘和祛码的重力可当作牵引力，所以首先需要补偿小车受到阻力

的影响，即抬高长木板右端，小车在不接盘和祛码的情况下，轻推小车，使小车做

匀速直线运动，说明小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力等大反向，A正确；

D.然后挂上盘与硅码机，根据牛顿第二定律

mg-T=ma

对小车"，根据牛顿第二定律

T=Ma

两式相比解得绳子拉力

1V1THI]+

M

当满足盘和祛码的总质量远小于小车的质量，即7=性，盘和祛码的重力可当作牵

引力，D正确；

B.实验过程中摩擦阻力无法消除，本实验装置无法验证“机械能守恒定律”故B

错误。

C.细线与长木板平行需要平行，保证绳子的拉力与小车运动方向一致，这样盘和

硅码的重力可完全当作牵引力，C正确。

故选ACDo

②小车做匀加速直线运动，位移逐渐增大，所以实验打出的纸带是第II条。

I”,

③根据动能定理可知2,图像的斜率为2,据卬一-能求出小车的质量。

8.（2021.天津•高考真题）某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加

速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔

为T的连续7幅画面合成到同一张图中，示意如图。依次测得小球各相邻位置间的

距离为“J%、/、匕、飞、龙6。

01

2

3

①写出小球在位置1的速度表达式0

②要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式___________O

③在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是误差。（填

“偶然”或“系统”）

X1+X.（匕+.+.）-（占+—+七）

［答案］方「彳偶然

【解析】

①匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所以1位置的速度为

'2T

②题中要求充分利用数据，利用逐差法求解加速度，则

2

x4-x1=3a^T

x5-xi=342T2

2

x（l-xi=3aj

解得加速度为

_aA+%+/_（/+%+Z）-（退+42+11）

（1~3一9T5

③读数产生的误差是人为因素造成的，属于偶然误差。

9.（2015•山东・高考真题）某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.

实验步骤：

①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向.

②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向

下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为01、02,记录

弹簧秤的示数F,测量并记录Oi、Ch间的距离（即橡皮筋的长度1）.每次将弹簧秤

示数改变0.50N,测出所对应的1,部分数据如下表所示：

F/N00.501.001.502.002.50

1/cmlo10.9712.0213.0013.9815.05

③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为0、。'，橡皮筋的拉力记

为Foo，.

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示.用两圆珠笔尖成

适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、

B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.

完成下列作图和填空：

（1）利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-1图线.______

（3）根据给出的标度，作出FOA和FOB的合力尸的图示.

（4）通过比较F与的大小和方向，即可得出实验结论.

【解析】

（1）根据表中数据利用描点法得出对应的数据，图象与横坐标的交点即为h

（2）橡皮筋两端拉力相等，根据题意求得总长度即可求得皮筋上的拉力；

（3）通过给出的标度确定力的长度，根据平行四边形得出图象如图所示；

（4）根据实验原理可明确应比较实验得出的拉力与通过平行四边形定则得出的合力

解：（1）根据表格中数据利用描点法作出图象如图所示：

由图可知，图象与横坐标的交点即为1°,由图可知10=10.0cm；

（2）AB的总长度为6.00+7.60cm=13.60cm；由图可知，此时两端拉力F=1.80N；

（3）根据给出的标度，作出合力如图所示；

（4）只要作出的合力与实验得出的合力F"大小和方向在误差允许的范围内相等,

即可说明平行四边形定则成立：

,

故答案为（1）如图所示；10.0；（2）1.80；（3）如图所示；（4）Foo

10.（2013•全国•高考真题）测量小物块Q与平板尸之间的动摩擦因数的实验装置如

图所示.A8是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的

上表面5c在8点相切，C点在水平地面的垂直投影为C.重力加速度为g.实验

步骤如下：

777777777777777777777777777777777T-

CD

①用天平称出物块Q的质量m-.

②测量出轨道AB的半径R、的长度工和CC'的高度"；

③将物块。在A点由静止释放，在物块。落地处标记其落地点。；CD=s.

④重复步骤③，共做10次；

⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C的距离s.

(1)用实验中的测量量表示：

(i)物块。到达B点时的动能Ex;

(ii)物块。到达C点时的动能EkC=；

(适)在物块。从8运动到C的过程中，物块。克服摩擦力做的功场=；

(iv)物块。与平板P之间的动摩擦因数"=.

(2)回答下列问题：

(i)实验步骤④⑤的目的是.

(ii)己知实验测得的〃值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其

它的可能是(写出一个可能的原因即可)

mgs2nigs2Rs2

【答案】mgR4/7mgR-4hL4hL减小实验结果的误差

圆弧轨道存在摩擦

【解析】

⑴(i)[1]从A到B,由动能定理得

”?g/?=EkB-0

则物块到达B时的动能

Ew-mgR

(ii)[2]离开C后，物块做平抛运动，水平方向

S=Vct

竖直方向

h=wgt2

物块在C点的动能

Ekc=2mvc2

解得

mgs2

Ekc=协

(iii)[3]由B到C过程中，由动能定理得

-Wj^2mvc2-2//JVB2

克服摩擦力做的功

mgs2

Wf=mgR-4〃

(iv)[4]B到C过程中，克服摩擦力做的功

mgs2

Wj=fimgL=mgR-4h

则

产L4/辽

(2)(i)[5]实验步骤④⑤的目的，是通过多次实验减小实验结果的误差；

(ii)[6]实验测得的“值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其

他的可能是圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等.

11.(2019・北京.高考真题)用如图1所示装置研究平抛运动.将白纸和复写纸对齐

重叠并固定在竖直的硬板上.钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从。点飞出，落在水平挡

板上.由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上

挤压出一个痕迹点.移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕

迹点.

（1）下列实验条件必须满足的有.

A.斜槽轨道光滑

B.斜槽轨道末段水平

C.挡板高度等间距变化

D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球

（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系.

a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的（选填

“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴

时（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行.

b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹

上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为X,测得AB和BC的竖直间

A1

距分别是为和以，则以3（选填“大于”、“等于”或者“小于”）.可求

得钢球平抛的初速度大小为（已知当地重力加速度为g,结果用上述

字母表示）.

X-X

%

C

图2

(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是

A.从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹

B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，

即可得到平抛运动轨迹

C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛

出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹

(4)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空

气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样.这实际上揭示了平抛物体

A.在水平方向上做匀速直线运动

B.在竖直方向上做自由落体运动

C.在下落过程中机械能守恒

(5)牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一

次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫

星.

同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，

请分析原因.

大于六ABB利用

【答案】BD球心需要

平抛运动的轨迹的抛物线和圆周运动知识证明即可

【解析】

根据平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动解答.

(1)本实验中要保证小球飞出斜槽末端时的速度为水平，即小球做平抛运动，且每

次飞出时的速度应相同，所以只要每次将小球从斜槽上同一位置由静止释放即可,

故BD正确;

(2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于。点时，钢球的球心对应纸上的位置，由

于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定y轴时需要y轴与重锤线平行；

b.由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为

A>1

1:3:5:7:....可知，由于A点不是抛出点，所以必3；设A-间所用的时间为T,

竖直方向有：％-X=g广，水平方向有：x=%T,联立解得：\必一必；

(3)A项：细管A始终在水面之下，B就会喷出稳定的细水柱，故可行.A正确

B项：用频闪照相在同一底片上记录小球不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点，

平滑连接在一起即为平抛运动轨迹，所以此方案可行；

C项：将铅笔垂直于竖直的白板放轩，以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸间有摩

擦阻力的作用，所以铅笔作的不是平抛运动，故此方案不可行；

h=-gt2，=庐

(4)由平抛运动竖直方向运动可知，2,时间Vs,所以只要高度相同，

时间相同，故B正确；

(5)由平抛运动可知，竖直方向：，水平方向："=卬，联立解得：2vo,

即抛出物体的轨迹为抛物线，当抛出的速度越大，在抛物线上某点的速度足以提供

该点做圆周运动的向心力时，物体的轨迹从抛物线变为圆.

12.(2019・海南•高考真题)某同学利用图(a)的装置测量轻弹簧的劲度系数。图中，

光滑的细杆和直尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端

与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂硅码(实验中，每个祛码的质

量均为“=50.0g),弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出，实验步骤如

下：

nn

①在绳下端挂上一个硅码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没

有接触；

②系统静止后，记录祛码的个数及指针的位置；

③逐次增加祛码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内）；

④用〃表示祛码的个数，1表示相应的指针位置，将获得的数据记录在表格内。

回答下列问题：

（1）根据下表的实验数据在图（b）中补齐数据点并做出图像；

112345

1/cm10.4810.9611.4511.9512.40

（2）弹簧的劲度系数％可用祛码质量加、重力加速度大小g及/-"图线的斜率。表

示，表达式为人;若g取880m/s2,则本实验中心N/m（结果保留3位

有效数字）。

【答案】a109N/m

【解析】

（1）做出〃图像如图;

k4

解得。；由图形

12.7-10.00.05x9.80

=0.45N/m»109N/m

可知6，解得0.45x10-2

13.（2017•全国•高考真题）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制

“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实

验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间

间隔地滴下小水滴，图记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计

时器每30s内共滴下91个小水滴）

A

左k83一十1。。+由133L2

图（b）

（1）由图（匕）可知，小车在桌面上是（填“从右向左”或“从左向右”）

运动的;

（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图

中A点位置时的速度大小为m/s,加速度大小为m/s2,（结果均保留2

位有效数字）

【答案】从右向左0.38m/s0.15m/s2

【解析】

（1）由于用手轻推一下小车,则小车做减速运动，根据桌面上连续6个水滴的位置,

可知，小车从右向左做减速运动。

（2）已知滴水计时器每30s内共滴下91个小水滴，那么各点时间间隔为

T301

T=—s=-s

903

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有

vA=+'10-31nzs=0.38m/s

2x—

3

根据匀变速直线运动的推论公式

Ax=aT2

可以求出加速度，得

100+117-133-150s-3,2…/2

a=-----------r-----xlOm/s2=-0.15m/s~

咽

那么加速度的大小为0.15m/s2»

14.（2010.海南.高考真题）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置示意图如

图1所示：

oi2cm

IlIIIIIIIillIIIIIII.illI1.1III11^

|iiilH11U111'111111«

0图21020

(1)实验步骤：

①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m,将导轨调至水平.

②用游标卡尺测量挡光条的宽度/，结果如图2所示，由此读为仁mm.

③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离$=cm.

④将滑块移至光电门1左侧某处，待祛码静止不动时•，释放滑块，要求祛码落地前

挡光条已通过光电门2.

⑤从数字计数器(图1中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用

的时间鹏和M.

⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量再称出托盘和祛码的总质量m.

(2)有表示直接测量量的字母写出下列所求物理量的表达式：

①滑块通过光电门1和光电门2时瞬时速度分别为环=____和也=______.

②当滑块通过光电门I和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和祛码)的

总动能分别为EKI=________和&2=__________.

③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少(重力加

速度为g).

(3)如果,则可认为验证了机械能守恒定律.

——-(M+/M)(—)2

【答案】9.3060.00(59.96-60.04)%岫2M

2的mgsEk2-Eki

【解析】

第一空.该游标卡尺的精确度为0.05mm,主尺读数为9mm,副尺读数为

0.05mmx6=0.30mm,故遮光条的宽度/=9mm+0.05mmx6=9.30mm.

第二空.刻度尺的精确度为1mm,估读到0.1mm,则两光电门中心之间的距离

5=80.00cm-20.00cm=60.00cm（59.96〜60.04）.

第三空.第四空.由于挡光条宽度很小，因此将挡光条通过光电门时的平均速度当作瞬

II

匕=——v2=—

时速度.有：M,“2

第五空.根据动能的定义式得：通过光电门1,系统（包括滑块、挡光条、托盘和祛

机）（J-）2

码）的总动能为2M.

第六空.通过光电门2,系统（包括滑块、挡光条、托盘和祛码）的总动能为

E*,=g（M

2码

第七空.系统势能的减少△Ep-mgh-mgs

第八空.如果△Ep=4Ek=Ek2-Eki即重力势能的减小量等于动能的增加量，则可认为验

证了机械能守恒定律.

15.（2016•江苏•高考真题）某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律.一根细

线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方.在钢

球底部竖直地粘住一片宽带为"的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光

d

V——

条经过光电门的挡光时间r可由计时器测出，取＜作为钢球经过A点时的速度.记

录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的

势能变化大小△弓与动能变化大小△耳，就能验证机械能是否守恒.

（1）用”计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度力应测量释放

时的钢球球心到之间的竖直距离.

A.钢球在A点时的顶端

B.钢球在A点时的球心

C.钢球在A点时的底端

AE,=—mv2

（2）用2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图

所示，其读数为__cm.某次测量中，计时器的示数为0.0100S,则钢球的速度为

v=m/s.

（3）下表为该同学的实验结果：

2

AAp(xlO-J)4.8929.78614.6919.5929.38

^(xlO-2J)5.0410.115.120.029.8

他发现表中的与△々之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意

他的观点？请说明理由.

（4）请你提出一条减小上述差异的改进建议.

【答案】B1.501.50不同意，空气的阻力造成的，则△々要小于△约，

所以误差不是空气的阻力造成的分别是小球的球心到悬点的距离和光电门到悬

.I

V=­V

点的距离/和L,在计算小球的动能时，使用的速度为：入

【解析】

（1）小球下落的高度为初末位置球心间的距离，所以选B；

（2）由题图知读数为1.50cm,小球的速度为：

d

V=­

t

代入数据解得v=1.50m/s；

（3）若是空气阻力造成的，则△&小于根据表格数据知大于故不是

空气阻力造成的；

（4）由图可知，在该实验中所求的速度是遮光片的速度，而不是小球的速度，二

者之间的速度略有差别。由于小球与遮光片都做圆周运动，它们具有相等的角速度

”,根据角速度与线速度之间的关系：丫=5可知，小球的速度与遮光片的速度之间

的关系为:

vL

解得小球的速度为：

，I

V=­V

L

16.（2020・天津•高考真题）某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。

把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边

M与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端

同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。

调“螺旋

图I

①为了正确完成实验，以下做法必要的是O

A.实验时应保持桌面水平

B.每次应使钢球从静止开始释放

C.使斜面的底边4。与桌边重合

D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面

②实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0-2m,在白纸上记录了钢球的4个落

点，相邻两点之间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm,示意如图2。重力加速

度g=10m/s\钢球平抛的初速度为m/So

图2

③图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是。

【答案】AB2方便调整木板保持在竖直平面上

【解析】

①A.实验过程中要保证钢球水平抛出，所以要保持桌面水平，故A正确；

B.为保证钢球抛出时速度相同，每次应使钢球从同一位置静止释放，故B正确；

CD.实验只要每次钢球抛出时速度相同即可，斜面底边，山与桌面是否重合和钢球

与斜面间的摩擦力大小对于每次抛出的速度无影响，故C错误，D错误。

故选ABo

②每次将木板向远离桌子的方向移动02m,则在白纸上记录钢球的相邻两个落点

的时间间隔相等，刚球抛出后在竖直方向做自由落体运动，根据〃可知相邻两

点的时间间隔为

1(25-15)?W2

T=J-------------------s=O.ls

Vio

刚球在水平方向上做匀速直线运动，所以小球初速度为

丫=土=丝m/s=2m/s

T0.1

③悬挂铅垂线的目的是方便调整木板保持在竖直平面上。

17.(2018•全国•高考真题)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的摩擦

因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细

线保持水平，在木块上放置祛码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和祛码相

对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大

小。某次实验所得数据在下表中给出，其中力的值从图(匕)中弹簧秤的示数读出。

A

三

三

三

二

3

}

Q

滑轮-

木

图（c）

0.25

0.20

0.15