2021年新高考物理模拟题12 力学实验（解析版）

专题12力学实验

1.（2021届福建省福州八中高三质检）用如图实验装置验证码、用2组成的系统机械能守恒。加2从高处由

静止开始下落，在网上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点未标出，计数点

间的距离如图所示。已知犯=50g、，&=150g,当地重力加速度g=9.8m/s2。则（本题计算结果保留

⑴在纸带上打下计数点5时，的速度丫=m/s；

（2）在打点0口5过程中系统动能的增量4纥=J.系统势能的减少量△5=J。

【答案】2.40.580.59

【解析】

x（0.2160+0.2640）./,

（1）口］利用匀变速直线运动的推论得v=—46=-----^―,------=2-4m/s

5%2x0.1

11

（2）⑵系统动能的增量较=65-0=万（班+）（9=万X（0.05+0.15）x2.492J®0.58J

［3］系统重力势能减小量公综=（，％一"4）g〃=01x9.8x0.6000J»0.59J

2.（2021届福建省福州市高三质检）图甲为某同学验证“物体运动加速度与力之间关系”的实验装置图。己

知滑块质量为例，当地重力加速度为g,实验中使用交变电流的频率为50Hz。

<—8.05—►

12.59----------1

——17.47―

图乙

（1）如图甲所示，安装好实验装置。取下跌码盘，调整滑板右端高度，让滑块匀速下滑。

（2）挂上总质量为根的祛盘（连同盘中祛码），调整左端滑轮高度，让细绳平行于滑板。

打开打点计时器电源开关，然后放开滑块，就可打出滑块运动的纸带。图乙所示为某次操作中打出的一条

纸带,相邻的两个计数点之间还有3个点未标出，数据的单位是cm。则滑块运动的加速度斫m/s2

（保留三位有效数字）；

（3）改变祛码盘总质量〃?，重复步骤（2）操作，就可测出对应的加速度通过这些实验数据分析就可以

验证物体运动加速度与合外力是否成正比。

（4）分析实验数据可得到，用纸带上数据算出滑块的加速度。总是小于用a'=/g算出的加速度，而且

M

随祛码盘总质量，〃增加，它们之间差值___________（填“越来越小"、"不变''或"越来越大”）

【答案】0.535越来越大

【解析】

（1）［1］相邻的两个计数点的时间间隔为T=4x0.02s=0.08s

滑块运动的加速度a=占=o.535m/s2

（2）［2］实验时，在消除摩擦力对实验的影响后，那么小车的合力就是绳子的拉力，根据牛顿第二定律得,

对mmg-F=ma

对MF=Ma

mm

解得a=

m+M8<M8

mm1

则MM+mMM

~mr+—m

当M一定时，加越大则（a-a）差值就越大。

3.（2021届福建省福州一中高三模拟）用如图甲所示的实验装置验证如、/«2组成的系统机械能守恒，m2

从高处由静止开始下落，加上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守

恒定律。如图乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，打点计时器所用交流电的频率为

50Hz,每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图乙所示。已知〃〃=50g、wi2=150g,

则：（结果均保留两位有效数字）

丙

(1)在打下第"0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量AEk=J,系统势能的减少量AEp=Jo

(取当地的重力加速度g=10m/s2)通过比较可以得出结论

2

(2)若某同学作出匕力图象如图丙所示，则当地的重力加速度g=-m/s2。

2

【答案】0.580.60在误差范围内，如，，故组成的系统机械能守恒9.7

【解析】

(1)⑴在打下第“0”到打下第“5”点的过程中系统动能的增量为

AEk=g（叫+生）4―0=gx（50+150）xl0-3x。2詈时264°J=0.58J

⑵系统势能的减少量

A综-mygh-rriygh-^m,-=(150-50)x10~3xlOx(0.3840+0.2160)J=0.60J

⑶通过比较可以得出结论为：在误差范围内，.，，”2组成的系统机械能守恒

2

⑵⑷由机械能守恒定律得m2gh-m]gh=；(加]+m2)v

解得

2仍+吗

由上式和图像得(但-5.82

町+L20

解得g=9.7m/s2。

4.(2021届福建省龙岩市高三质检)用如图甲所示的实验装置探究“质量不变时，加速度与合外力的关系”。

(1)在平衡摩擦力后，测出砂与砂桶的质量，〃，小车挂上砂与砂桶进行实验，实验中得到的一段纸带如图

乙所示，图中xi=1.39cm,1.88cm,X3=2.37cm,_«4=2.87cm,》5=3.39cm,X6=3.88cm,已知打点计时器所

接的交流电源频率为50Hz,则可求得小车加速度用m/s2(结果保留两位有效数字)。

(2)在保持小车质量不变的情况下，改变砂和砂桶质量，重复上述实验。用砂和砂桶的重力。作为小车所

受的合力大小F,作出a-F图像，如图所示。由图像可知质量一定时，物体加速度a与合外力尸成正比。某

同学利用该图像求出小车的质量为kg(结果保留两位有效数字)；由于用砂和砂桶的重力作为小车

所受的合力F,所以求得的小车质量与真实值相比(填“偏大”、"偏小”或"相等”)。

乙

【答案】0.500.42偏大

【解析】

由图可知，相邻计数点的时间间隔为，="=0.卜

则小车的加速度为a;3)=0.50m/s2

♦上一，(3:。争2--

F1

(2)⑵[3]根据a=—，可知〃一尸图像斜率满足k=—

mm

由图可知，图像经过点(0.25,0.6),带入得“7=E=3jkg=042kg

025

因为小车的测量值为吗M=«%+机桶+加车，所以测量值大于真实值.

5.(2021届福建省名校联盟高三大联考)某同学利用家中物品，设计了如图甲所示装置以测量木块与餐桌

之间的动摩擦因数。该同学测得餐桌桌面与地面高度差/?=80.00cm,在餐桌上用字典垫高木板构成斜面、

让木块从斜面一定高度由静止下滑，在桌上运动一段距离后水平飞出，测出其平抛水平距离*=30.00cm；

将斜面后撤距离L=10.00cm,重复第一次操作，测得木块平抛距离.；回答以下问题：

0hU\.y.....，

'\|llll|llll|llll|llll|IIIU(1叫1叫叫|川||叫

也…10cm12)\171819

图甲图乙

(1)关于该实验的操作过程，以下说法正确的是；

A.两次实验时，斜面倾角应保持不变

B.两次实验时，木块释放位置可以不同

C.需要知道当地重力加速度，才能求出木块与桌面间的动磨擦因数；

(2)第二次实验时，用刻度尺测木块平抛距离如图乙所示，则$2=cm；

(3)由以上数据可计算得木块与水平面间的动摩擦因数尸(保留两位有效数字)。

【答案】A18.000.18

【解析】

(1)[1]A.两次实验时，斜面倾角应保持不变，以确保在桌面滑行的初速度相同，A正确；

B.两次实验时，木块释放位置必须相同，以确保在桌面滑行的初速度相同，B错误；

C.木块飞出桌面做平抛运动，竖直方向有=

两次飞出后，水平方向分别满足?=匕/,s2=v2t

在桌面上滑行时，设初速度为w第一次位移为

两次滑行，由能量守恒可得g/欣=〃，咫4=〃加g(4+L)/

联立以上各式可得〃=K二且，故测量动摩擦因素时不需要知道当地重力加速度，c错误。

4hL

故选Ao

(2)⑵由刻度尺的读数规则可知，与=18.00cmo

(3)[3]由⑴的分析可知//=啜三，代入数据可得"=0.18”

6.(2021届福建省厦门市高三质检)在“探究质量一定时，加速度与物体所受合力的关系''的实验中，实验

（1）对该实验，下列必要且正确的操作有;

A.取下砂桶，抬起长木板右端，使小车沿长木板做匀速运动

B.测量砂桶和砂的质量

C.实验时需要先释放小车，再接通电源

（2）若在实验中得到一条纸带如图乙所示，0、1、2、3、4为五个相邻的计数点，每相邻的两个计数点之

间还有四个计时点未画出。根据纸带数据，可求出小车的加速度大小。=m/s2（结果保留两位有

效数字）；

（3）该实验中，砂和砂桶的总质量胆（选填“需要”或“不需要”）远小于小车的质量M；

（4）以力传感器的示数尸为横坐标，通过纸带计算出的加速度”为纵坐标，画出尸图像如图丙所示，

则小车的质量kg（结果保留两位有效数字）。

【答案】A0.80不需要0.33

【解析】

（1）［1］此实验需要平衡小车所受摩擦力，平衡时需要取下砂桶，故A正确；由力传感器可以测出拉力的

大小，不需要测量砂桶和砂的质量，故B错误；实验时需要先接通电源，再释放小车，故C错误。故选A。

（2）⑵根据匀变速规律可得，小车的加速度大小为4」（661+5.80）：（吗+4.20）］x0.01mzs2=080*

4x0.1

（3）［3］由于拉力可以通过力传感器直接测出，所以不需要满足砂和砂桶的总质量m远小于小车的质量

（4）⑷对小车，根据牛顿第二定律可得=

245

结合图象斜率有攵=一=——

M0.75

解得：小车质量为0.33kg

7.（2021届广东省惠州市高三三调）图（a）是测量木块与木板间动摩擦因数的实验装置。接通电源，开启

打点计时器，从斜面上某点释放木块，木块沿木板滑下，多次重复后选择点迹清晰的一条纸带如图所

示。图中。〜4是选取的五个计数点，相邻两计数点的时间间隔为T,如图"）所示，测出了两个计数点的

间距XI和X4,重力加速度为g,完成下列填空:

图（b）

（1）木块下滑的加速度大小为.（用符号7、XI、X4表示）;

（2）下列物理量中，还需测量的是

A.木块的质量小

B.木板的质量M

C.木块下滑的时间/

D.木板的倾角

（3）木块与木板间的动摩擦因数为

（4）实验中发现动摩擦因数的测量值大于实际值，可能的一个原因是

【答案】筝Dtan。-嬴合木块受到纸带阻力作用

【解析】

⑴⑴根据逐差法有项f=3aT2

解得木块下滑的加速度大小为a=冬?

3T2

（2）［2］根据牛顿第二定律mgsin0-fimgcos8=ma

可得〃=.”就万

则要测量动摩擦因数还需要测量木板的倾角，故选Do

八a八七一M

⑶⑶木块与木板间的动摩擦因数为4=3"薪耘=tan”布力

（4）［4］实验中发现动摩擦因数的测量值大于实际值，可能的一个原因是木块受到纸带阻力作用。

8.(2021届广东省江门市高三一模)如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开

始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。某同学在一次实验中打出了一条纸带如图乙所示，A、8、C、

D、E、尸是纸带上6个依次打的点，打点计时器的电源频率为50Hz。该同学用毫米刻度尺测量4点到其

它各点的距离，并记录。

(1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是

A.重物选用质量和密度较大的金属锤B.实验前重物应该靠近打点计时器

C.精确测量出重物的质量D.用手托稳重物，释放重物后，接通电源

(2)本实验数据发现重物下落过程重力势能的减少量______动能的增加(填“大于”“小于“、“等于”)。为了求

出物体在运动过程中受到的阻力，还需测量的物理量是(说明含义并用字母表示)。用还需测得的

量及加速度a表示物体在运动过程中所受阻力的表达式/=(当地重力加速度为g)；

(3)利用以上纸带还可求出当地的重力加速度是m/s2(保留两位有效数字)。

【答案】AB大于重物质量"79.5

【解析】

(1)口］使用质量大的重物可以减小阻力的影响，故A正确：实验前重物应该靠近打点计时器，这样纸带上打

出的点更多，求解过程中误差较小，故B正确；由实验原理可得机=△/可知，质量可以约去，则重

物的质量大小并不影响测量结果，故C错误；重物不是用手托着，而是用手提着纸带的上端，先接通电源,

再释放重物，故D错误。故选AB；

(2)［2］由于阻力存在的原因，重物下落过程中，有部分重力势能转化为内能，则本实验数据发现重物下落过

程重力势能的减少量大于动能的增加量；

⑶由牛顿第二定律可得盛-/=〃"，由此可知，为了求得阻力，还应测量重物的质量；

[4]由〃zg-/=〃?a,可得了=仪？一〃也

,,.4.,,.x—x13.80-7.14—(7.14—2.00)2i，、i

(3)⑶由逐差法得a=DnFFBRrDi=----------j-------Lxl0-m/s2=9.c5m/s-

4T24x0.02-

9.(2021届广东省六校高三联考)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄

物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲

所示。

图甲

(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是；

(2)实验时按如下步骤进行操作

①把刻度尺竖直固定在墙上

②手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置

③打开手机摄像功能，开始摄像

④捏住小球，从刻度尺旁静止释放

(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如题图乙所示。已知所截取的图片相邻两帧之

间的时间间隔为Cs,刻度尺的分度值是1mm,由此测得重力加速度为m/s2；(结果保留两位有

图乙

(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图

片，(选填"仍能”或"不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。

【答案】小钢球9.6(9.5~9.7均算正确)仍能

【解析】

利用小球的自由下落测量当地的重力加速度的实验中，实验要求空气阻力相对于小球的重力来说可以

忽略，所以选取小球时要尽可能选取体积小、密度大的球，故几种小球中最适合用作实验中下落物体的是

小钢球；

⑵⑵根据图乙可知三幅图中小球中心对应的刻度值分别为

xi=2.50cm=0.0250m

X2=26.50cm=0.2650m

X3=77.20cm=0.7720m

根据逐差法Ax=a"

(x-x)-(x,-x,)_(77.20-26.50)-(26.50-2.50)

32222

可得加速度为&xlOm/s=9.6m/s

（3）［刃虽然小球下落时偏离了竖直方向，但在竖直方向仍为匀加速直线运动，所以仍能够用（3）问中的方法测

出重力加速度。

10.（2021届广东省梅州市高三质检）某同学用如图所示的实验装置研究自由落体运动。

（1）实验的部分步骤如下：

①把纸带穿过打点计时器，下端连接重物；

②竖直提起纸带和重物，使重物靠近打点计时器，先,后,打点计时器在纸带上

打下一列点；

③更换纸带，重复①②的操作。

（2）他挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析，如图所示。其中。点为起始点，A、B、C、D、E、F

为六个计数点。根据以上数据，计算打点到D点时重锤的速度应该选择（填“BF段”，“CE段”）

来计算，打C点时重锤的速度=m/s（计算结果保留3位有效数字）

【答案】接通电源释放纸带（释放重物）CE2.21

【解析】

（1）②如果先释放纸带后接通电源，有可能会出现小车已经拖动纸带运动一段距离，电源才被接通，那

么纸带上只有很小的一段能打上点，大部分纸带没有打上点，纸带的利用率太低；所以应当先接通电源，

后释放纸带。

（2）［3］根据匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可知计算打点到。点时重锤的

速度应该选择CE段，误差更小。

［4］匀变速直线运动中中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出C点的速度大小为

X[jD

25.90-17.80-222

VcxlOm/s=2.21m/s

272x0.02

11.（2021届广东省名校联盟高三联考）某实验小组用如图所示实验装置探究合力做功与动能变化的关系。

铁架台固定在水平桌面上，将足够长的薄长木板倾斜放置，一端固定在水平桌面边缘P处，另一端放置在

铁架台的铁杆上，忽略铁杆粗细，P处放置一光电门（未画出）。实验步骤如下：

Illlllllll/Dllllllllllllllilllllllllllllllliiniiiiiiiiiiiii

①用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度/,用天平测出滑块的质量加；

②平衡摩擦力：以P处为长木板的转动中心，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下

做匀速运动。在铁架台竖直杆上记下此位置。1,用刻度尺测出。到水平桌面的高度”;

③长木板一端保持在尸处，另一端放置在铁架台竖直杆2位置，用刻度尺量出Q1、&的距离4，将滑块

从木板上的。2位置由静止释放，记录挡光片的挡光时间G；

④保持长木板一端在P处，重新调节长木板另一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次。

I.滑块沿长木板由02运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题(已知重力加速度为g)。

(1)滑块动能的变化量=。

(2)滑块克服摩擦力做的功％=

(3)合力对滑块做的功%=o

II.某考生以木板在铁架台竖直杆上的放置位置到2的距离h为横轴，以滑块通过光电门时的挡光时间t的

倒数的平方9为纵轴，根据测量数据在坐标系中描点画出图线，若图线为过原点的直线，且图线斜

率上=，则能证明合外力做的功等于物体动能的变化量。

【答案】黑mgHmgh}爷

【解析】

I由于挡光片宽度很小，滑块通过光电门的速度近似为

%

1A??/2

滑块动能的变化量△纥=a相y一o二亍

(2)⑵滑块从a立置释放匀速下滑时，由动能定理有摩〃〃3cos，=0

且/cos6=x

得〃mgx=mgH(x为尸到铁架台竖直杆的距离，夕为此时长木板的倾角)

从。2释放时，设长木板的倾角为a，0尸长度为/'，则克服摩擦力做功为

Wf=〃〃zg/'cosa

lrcosa=x

故W,=/jmgx=mgH

(3)⑶合力做的功卬合=^g("+4)—卬r=mg/%

II[4]由动能定理有mgh=

整理得!=穹4

故图线斜率々=号

/■

12.(2021届广东省汕头市高三一模)某实验小组利用如图所示装置测量小物块与接触面间的动摩擦因数。

已知小物块与长木板面和水平面的动摩擦因数相同，重力加速度为g。

(1)甲同学利用该装置进行实验，把长木板倾角调整到合适角度，使小物块在倾斜的长木板上匀速下滑，

测量出长木板倾角为4,则可知小物块与长木板的动摩擦因数"=。

(2)由于难以确认小物块在倾斜的木板上做匀速运动，乙同学对实验加以改进，增大木板的倾角使其稍大

于4，再使小物块从4点从静止开始下滑，经过。点后到达水平面上的B点停下。测得A点距水平面的高

度为〃，A、B两点间的水平距离为x(如图)，忽略物块在。点的机械能损失，则可测得动摩擦因数

4=；

(3)由于物块在。点实际上有机械能损失，因此上述测量结果与真实值比较，〃测〃真(填“

或“=”)

【答案】tan—>

x

【解析】

(1)[1]小物块在倾斜的长木板上匀速下滑，对小物块受力分析得mgsin%cos%

解得〃=tanq

,八〃,h、八

⑵[2]对A-B过程运用动能定理得mg入一〃mgcos%ig(尤------—)=0

sin%tan%

即mgh-/2mgx=0

解得〃=2

x

(3)[3]设物块在。点机械能损失为“网，由以上分析可得

mg〃一〃测机gx=0

mgh一吗员一〃真〃吆*=0

比较以上两式得〃测>〃真

13.(2021届广东省深圳市高三一调)图1为“验证加速度与质量关系”的实验装置，图2为同时释放小车甲、

乙后打出的两条纸带（相邻计数点间均有4个点并未画出）。忽略绳子的质量以及滑轮与绳子间的摩擦。

出2

（1）测量得到各相邻计数点间的距离如下表所示（单位：cm）：

S](S1OS2(S2‘)S3(S3')S4(S/)S5(S5')S6(S6')

纸带甲3.134.385.636.878.139.37

纸带乙3.504.495.516.497.518.51

可以判断小车（填“甲”或“乙”）的加速度较大。请通过定量分析，说明你的判断依据:

（2）测得甲、乙两车质量分别为Mi、M2,加速度分别为m、s,若在误差允许范围内满足（用

。|、42、Ml、“2表示）,则验证了加速度与质量的关系。

（3）欲得到（2）中的实验结论，下列操作必要的有。

A.连接小车的细绳与桌面平行

B.平衡两小车和桌面间的摩擦力

C.用天平测量动滑轮和钩码的总质量

A.v

【答案】甲根据加速度。=亍■可知，As大的则加速度大，纸带甲相等时间内的位移差约为1.25cm,

而乙纸带为1.00cm,故甲纸带的加速度更大。Mta,=M2a2AB

【解析】

由图表可知，甲的纸带上两点相差距离差Ax大于乙，故甲的加速度较大；

Ar

［2］根据加速度a=亍■可知，As大的则加速度大，纸带甲相等时间内的位移差约为1.25cm,而乙纸带为

1.00cm,故甲纸带的加速度更大；

（2）［3］绳子两边受力相等，由牛顿第二定律可得产=ma,故"吗=知2a2

(3)⑷实验中需要细绳与桌面平行保证两边受到的外力等于钩码的重力，并且平衡摩擦力保证两边所受外力

相等，所以选择AB；

14.(2021届广东省湛江市高三模拟)如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个质量已知的相同钩码，探究弹簧

弹力与形变量的关系。

(1)本实验还需要的实验器材有，

(2)如图乙所示，根据实验数据绘图，横轴为弹簧的形变量X,纵轴为钩码的质量〃7。已知重力加速度大

小g=9.8m/s2,则弹簧的劲度系数4=N/m(结果保留两位有效数字)。

(3)从图乙可以看出，当弹簧下端未挂钩码时，弹簧也有一定的伸长量，其原因是

【答案】刻度尺9.8弹簧自重的影响

【解析】

(1出］实验需要测量弹簧的长度、形变量，故还需要的实验器材有刻度尺。

(2)［2］题图乙中的图线为直线，说明弹簧的弹力大小与惮簧的伸长量成正比，可得

AF6.0xlQ-2x9.8

N/m=9.8N/m

-Ar(7.0-1.0)xl0-2

(3)［3］由于弹簧自重的影响，当弹簧下端未挂钩码时，弹簧也会有一定的伸长量。

15.(2021届广东省肇庆市高三统测)用如图所示装置做“验证机械能守恒定律''的实验时，用打点计时器打

出多条纸带，选出一条点迹清晰的纸带，在纸带上某段选取连续打下的五个点，记为。、A、B、C、D,每

连续的两点之间的时间间隔相等，用刻度尺测量。到A、B、C、。的距离分别为加、①、〃3、加，打点计时

器使用的电源频率为人测得重锤的质量为山。打C点时重锤的速度vc=,此时重锤的动能比A点的

动能增加了△&=,此时若关系式AE尸—，则可验证机械能守恒定律成立，已知重力加速度为g。

(均用题中已知物理量的字母表示)

【答案】仇义）/〃暝2用血-2/切mgUlM

28

【解析】

川利用中间时刻的速度等于平均速度，得到匕=4=4祟=（%一?』

[2M点的速度为以=点=会:=*

相比于A动能增加了△&=lmv^--mv\="吸（『"?）

2c28

[3]若关系式AE.=mg（"-4）成立，则可验证机械能守恒定律成立。

16.（2021届广东省执信中学高三模拟）在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条

纸带如图所示。A.B、C、D、E、F、G为计数点（任两计数点间有四个点未画出），相邻计数点间时间间

隔为0.10s,xi=1.20cm,%2=1.60cm,%3=1.98cm,X4=2.38cm,X5=2.79cm,X6=3.18cm。

（1）根据图上数据，则打8点时小车的速度是m/s,小车的加速度是m/s2。（结果保留2位有效

数字）

（2）某同学用以下办法绘制了小车运动的M图像：先把纸带每隔7=0.1s剪断，得到若干段纸条，长度分别

为XI、X2、X3、X4、X5、X6O再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时

间。最后根据纸条上端中心位置做一条直线，于是得到VT图像（如图所示）.

Mems")

am处应标为s；0处应标为(此空用第(2)问中的字母表示)；

b.请说明利用纸条长度表示瞬时速度所依据的原理o

【答案】0.140.40(039)0.1五匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段运动的平均

T

速度

【解析】

根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段运动的平均速度，可得打B点时小车的速度为

_SR(120+1.60)X10-2

v=v.=q=---------------=0.14m/s。

RBArC/2x0.10

(3.18+2.79+2.38-1.98-1.60-1.20)x102

[2]由逐差法公式可得。=%J"=1------------———2---------——=0.40m/s

9/9x(0.10)o

(2)a.[3»作为时间轴，标出时间为连续相间的时间间隔，且纸带每隔T=0.1s剪断一段，所以力处应标为0.1s。

⑷匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段运动的平均速度，所以由平均速度公式可得用=，

b.[5]匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段运动的平均速度。

17.(2021届广东省珠海市高三质检)用如图(a)所示的实验装置测量当地重力加速度的大小。质量为矿

的重锤从高处由静止开始下落，质量为网的重锤上拖着纸带利用电磁打点计时器打出一系列的点，对纸带

上的点迹进行分析，即可测出当地的重力加速度g值。如图(b)给出的是实验中获取的一条纸带中的某一

段,相邻两计数点间还有4个点未画出，电源的频率为50Hz,相邻计数点间的距离如图(b)所示。己知如=80g、

磴=120g,要求所有计算结果保留两位有效数字。则：

⑶(b)

(1)在纸带上打下计数点5时的速度V5=m/s；

(2)用逐差法求出重锤的加速度大小a=m/s2,而得出当地的重力加速度大小为g-m/s2；

(3)测出的重力加速度的值比实际值小，其误差的主要来源有哪些()

A.没有使用电火花计时器B.阳和的质量太悬殊

C.绳子和定滑轮之间存在阻力D.绳子拉力不等于如的重力

【答案】1.51.99.5C

【解析】

⑴口］由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔是7^5x0.02s=0.1s

打计数点5时的速度看

⑵［2］重锤的加速度大小

0=(%+%+5)-(…七+斗)”70+13.78+11.92)-(10.00+8.11+6.19)永0Tl1谭

9T29x0.12''

［3］由牛顿第二定律有m2g-，"ig=(/ni+«72)a,解得重力加速度大小为g=9.5m/s2

(3)［4］与没有使用电火花计时器无关，A错误；如和切2的质量相差不大，B错误；在使用牛顿第二定律计算

加速度时，没有考虑绳子与定滑轮间存在的阻力，C正确；绳子拉力本身就不等于,小的重力，存在的误差

与绳子拉力等不等于，"2的重力无关，D错误。故选C。

18.(2021届河北省“五个一名校联盟”高三联考)利用如图所示装置，可以完成“研究匀变速直线运动规

律”、“探究加速度与力、质量的关系”、"探究功与速度变化的关系”等力学实验。

(1)用图示装置完成上述三个实验中。

A.都需要用天平来称量小车质量

B.都需要调节滑轮高度使细线与木板平行

C.都必须平衡摩擦力

(2)图中的(a)(c)分别为上述三个实验中作出的小车速度与时间、小车加速度与小车质量、合外

力对小车做功与小车速度平方的关系图像，下列说法正确的是

B.图（/?）：由图线可知小车的加速度与其质量成反比

C.图（c）：不能仅通过一条纸带上的数据就作出该图线

（3）利用图示中的实验装置，平衡摩擦力后，（选填“能”或“不能”）验证“机械能守恒定律”。

【答案】BA不能

【解析】

（1）[1]实验“研究匀变速直线运动规律“不需要平衡摩擦力，也不需要称小车质量，AC错误；三个实验中

拉小车的细线必须与长木板平行，B正确。故选B。

（2）[2]图（a）中v轴的截距表示计时起点的速率，即打计数点"0”时的速率，A正确；图（6）中由图线

只能看出质量增大加速度在减小，但是不能判断加速度与质量成反比，B错误；小车的初速度为0,根据动

能定理行卬=一”/,可知，W—/图像是过原点的一条直线，所以仅通过一条纸带上的数据就可以做出

2

该图线，C错误。故选A。

（3）[3]图示所示装置中，平衡摩擦力后，不能用于验证“机械能守恒定律”，因为尽管平衡摩擦力，但摩擦

力也要做功，一部分机械能会转化为内能。

19.（2021届河北省邯郸市高三一模）在“探究加速度与力、质量的关系'‘时，某班A小组同学按教材中的实

验方案组装了一套实验装置如图甲所示，8小组同学自己设计了另一套实验装置如图乙所示。其中B小组

同学将拉力传感器测出的拉力F直接认为等于小车所受的合力。

乙

（1）为了让细线的拉力等于小车所受的合力，A小组同学将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻

力.你认为3小组同学是否应将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力：(填“是”、

“否”或“无影响”)。

(2)为了让小盘和重物所受的重力等于细线的拉力，A小组同学让小盘和重物的总质量，〃远小于小车的总

质量你认为B小组同学是否必须让小盘和重物的总质量m远小于小车的总质量M(填“是”

或“否

丙

(3)B小组同学通过对另一条清晰纸带的分析，在金一，图像中描出了一些点，如图丙所示.则小车运动的

t

加速度大小。=m/s?(结果保留两位有效数字)。

【答案】是否4.8

【解析】

为使细线上的拉力等于小车所受的合力，两个小组都要平衡摩擦力：

(2)[2]A小组中要使小盘和重物受到的重力等于小车所受的合力，必须满足小盘和重物的总质量远小于小车

的质量，而B小组中细线上的拉力是用拉力传感器直接测出的，不需要满足小盘和重物的总质量远小于小

车的质量；

(3)[3]将题图丙中的点连成直线，如图所示，由匀变速直线运动规律可知

—/(cm-s-1)

80：

70:

60E

50E

40=

30E

204

10b

0510152025«/(xl0-2s)

Ir

2所以由:一,图像的斜率可求得0=4.8皿/。

s=vnt+-at,变形后得7=%+务，

20.（2021届河北省衡水中学高三四调）某同学用如图（a）所示的实验装置研究两个小球的碰撞，他用两

个质量相等、大小相同的钢球A和8进行实验。首先该同学使球A自斜槽上某一高度由静止释放，从斜槽

的末端水平飞出，测出球A落在水平地面上的点P（图中未画出）与球飞出点在地面上垂直投影O的距离

为L”。然后该同学使球A自同一高度由静止释放，在斜槽的末端与静止的球B发生不在同一直线上的碰

撞，如图（b）所示，碰后两球向不同方向运动，测出A、2两球落地点M、N（图中未画出）与。点间的

距离分别为L。”、LON,该同学多次重复上述实验过程，并将测量值取平均值，已知碰撞过程中没有机械

（1）下列关系式正确的是（填字母代号）:

A.L°p=LOM+LONB.Lop=LOM+LON

（2）下列关系式正确的是（填字母代号）;

A.Lop<LOM+LONB.LOP>LOM+LON

【答案】BA

【解析】

设碰撞前A球的速度为%,两球的质量均为，小碰撞后4、8两球速度分别为匕、v2,根据机械能守

恒定律有J机谥=g/曲2+；/nvf

小球从斜槽末端水平飞出后做平抛运动的时间相同，设为/,则有

%=%，

L°M=卬

LON-

联立得+AON，故选B;

(2)⑵由以上分析可知，碰撞过程动量守恒，碰后动量的矢量和与碰前相等，因质量相同即碰后的合速度与

碰前一样，L°p、/、心诚可以认为是一个直角三角形的三条边的边长，根据三角形两边之和大于第三

边，得L°p<L。"+L°N,故选A。

21.(2021届河北省唐山市高三一模)在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如图

甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。

(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是。

A.必须用天平测出砂和砂桶的质量

B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量

C.应当先释放小车，再接通电源

D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带

⑵实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四

个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是m/s2。(计算结果保留三位有效数字)

(3)由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图内所示。则小车与轨道的滑动摩擦力

F尸N»

【答案】D2.401.0

【解析】

(1)口]对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量

远小于小车的质量，故AB错误；使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故C错误：探究物体质

量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。故选D。

(2)[2J打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,相邻两计数点之间还有四个点未画出，可知相邻两计数

点之间的时间间隔为T=5x：=0.1s,根据—=42可得。=当浮.xlO-2=2.40m/s2

⑶网根据牛顿第二定律可知2F-Ff=ma,解得f>1.0N»

22.(2021届河北省张家口高三一模)某实验小组以图中装置中验证“动能定理”.他们用不可伸长的细线将滑

块(含挡光片)通过一个定滑轮和挂有重物的动滑轮与力的传感器相连，在水平气垫导轨的A、8两点各安

装一个光电门，人B两点间距为x,释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为,、tB,力的传感

器连接计算机记录细绳的拉力大小为凡已知滑块及挡光片的总质量为M,挡光片宽度为“，重物的质量为

(1)实验操作过程中(选填“需要”或“不需要”)满足川口M-,

(2)实验过程中测得的滑块通过A、B两点时动能变化为：若关系式_________成立，则动

能定理成立.(用题中已知的物理量字母表示)

1-d、1、门1、1

【答案】不需要-M(—)Fx=-M(—)(—)

ZtBZtA，’8，

【解析】

因为有力的传感器测量拉力，故不需要满足加口M.

（2）⑵［3］挡光片通过4、8时的遮光时间分别为，/、勿，挡光片宽度为乩滑块通过人8两点时动能变化

为4）一；加弓），若关系式Er=△纥媪）弓）成立，则动能定理成立。

23.（2021届湖北省八市高三联考）某同学设计如图甲所示实验装置探究质量一定，加速度和力的关系。将

一端带有定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，长木板左端固定的位移传感器，可以测得滑块的位移，通

过电脑将数据转换成滑块的位移-时间图线。滑块通过细绳跨过定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测

出细线中拉力大小，传感器下方悬挂钩码。

位移传感器

长木板

甲乙丙

（1）下列说法正确的是O

A.细线必须与长木板平行

B.细线的拉力就是滑块受到的合外力

C.滑块的质量必须远大于钩码的质量

（2）某次实验得到滑块的位移-时间图像如图乙所示，则滑块的加速度大小为m/s2（结果保留

两位有效数字）；

（3）该同学在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条尸图线，如图丙所示，取重力加

速度g=10m/s2,则滑块的质量为kg,滑块与长木板之间的动摩擦因数〃=。结果均

保留两位有效数字）

【答案】A0.501.00.20

【解析】

（1）口］为了保证滑块做匀加速直线运动，细线必须与长木板平行。A正确：因为没有平衡摩擦力，所以细线

拉力不等于合外力，B错误；因为有拉力传感器，所以不需要满足滑块的质量必须远大于钩码的质量，C错

误。故选A。

(2)[2]滑块做初速度为零的匀加速直线运动，有5解得a=0.50m/s2。

2

△F2-0

⑶⑶将轨道倾斜，有F-mgsina-pmgcosa=ma,解得，7?=——=----N=1.0kg

\a4-2'

[4]轨道水平，有F—4mg=ma,将尸=2N、。=0代入得〃=0.20。

24.(2021届湖北省九师联盟高三联考)要探究加速度与合外力关系，某同学设计了如图甲所示实验装置,

其中长木板放在水平桌面上，小车的质量为M,当地重力加速度为g。(不计纸带运动中受到的阻力)

甲

(1)调节砂桶中砂的质量，调节定滑轮的高度，使连接小车的细线与长木板平行，小车靠近打点计时器，接

通电源，轻推小车，结果打点计时器打出的点间隔均匀，弹簧测力计的示数为凡，则小车受到的摩擦力大

小等于;

(2)不悬挂砂桶，将长木板没有定滑轮的一端适当垫高，当木板与水平面的夹角为。，且tan〃=时，

接通电源，轻推小车，则打点计时器在纸带上打出的点间隔均匀；

(3)平衡摩擦力后进行实验，某次