2024高考物理力学实验复习试题及答案

力学试验

、选择题

1.某同学利用单摆测定当地重力加速度，发觉单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍

将从悬点到球心的距离当作摆长L,通过变更摆线的长度，测得6组L和对应的周期T,画出L

一产图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示。他采纳恰当的数据处理方法，则

计算重力加速度的表达式应为9=0请你推断该同学得到的试验结果与摆球

重心就在球心处的状况相比，将o(填“偏大"、"偏小"或"相同")

2.一水平放置的圆盘绕过其圆心的竖直轴匀速转动。盘边缘上固定一竖直的挡光片。盘转

动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图1所示。图2为光电数字计

时器的示意图。光源A中射出的光可照到B中的接收器上若48间的光路被遮断，显示器

C上可显示出光线被遮住的时间。

挡光片

光电门%读数显示器

242526

卿晅25MllllllMill主尺

1020

挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如图3所示。圆盘直径用游标卡尺测得，结果如

图4所示。由图可知，

(I)挡光片的宽度为mm。

(2)圆盘的直径为cm。

(3)若光电数字计时器所显示的时间为50.0ms,则圆盘转动的角速度为弧度/

秒(保留3位有效数字)。

3.某试验小组拟用如图1所示装置探讨滑块的运动.试验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、带

滑轮的木板，以及由漏斗和细线组成的单摆等.试验中，滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加

速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向摇摆，漏斗漏出的有色液体在纸带带下留下的痕

迹记录了漏斗在不同时刻的位置.

①在图2中，从纸带可看出滑块的加速度和速度方向一样.

②用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有:、（写出2个即可）.

itt带运动方向

4.物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩

擦因数。试验装置如图，一表面粗糙的木板固定在水平桌面

上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点

计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连

接。打点计时器运用的沟通电源的频率为50Hz。起先试验

时，在托盘中放入适量祛码，滑块起先做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点。

（1）上图给出的是试验中获得的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计

数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。依据图

中数据计算的加速度。=（保留三位有效数字）。

（2）回答下列两个问题：

①为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有o（填入所选物理量前的

字母）

A.木板的长度/B.木板的质量mi

C.滑块的质量m2D.托盘和祛码的总质量m3

E.滑块运动的时间t

②测量①中所选定的物理量时须要的试验器材是.

（3）滑块与木板间的动摩擦因数〃=（用被测物理量的字母

表示，重力加速度为g）.与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏

小”)o写出支持你的看法的一个论据：_____________________________________________

5.在验证牛顿其次定律的试验中，用变更砂的质量的方法来变更对小车的作用力F,用打点

计时器测出小车的加速度a,得出若干组F和a的数据。然后依据测得的数据作出如图所示

的a-F图线，发觉图线既不过原点，又不是直线，缘由是

A.没有平衡摩擦力，且小车质量较大

B.平衡摩擦力时，所垫木板太高，且砂和小桶的质量较大

C.平衡摩擦力时，所垫木板太低，且砂和小桶的质量较大

D.平衡摩擦力时，所垫木板太高，且小车质量较大

6.某同学用图16装置做验证动量守恒定律的试验.先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静

止起先滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨

道末端水平段的最右端旁边静止，让a球仍从原固定点由静止起先滚下，和b球相碰后,两球分

别落在记录纸的不同位置处，重复10次.

⑴本试验必需测量的物理量有以下哪些_____________.

A.斜槽轨道末端到水平地面的高度"B.小球a、

b的质量m。、mbC.小球a、b的半径rD.小球a、

b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE.记录纸

上。点到A、B、C各点的距离OB、OCF.a球

的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

⑵小球a、b的质量m。、应当满意什么关系?为什么？

⑶放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?假如不是同时落地,对试验结果有没有影

响?为什么?这时小球a、b的落地点依次是图中水平面上的点和点。

⑷为测定未放被碰小球时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻线

跟记录纸上的O点对齐，右图给出了小球a落点旁边的状况，由V

图可得OB距离应为cm.金♦111"'1二

⑸依据本试验方法，验证动量守恒的验证式是.

7,科学规律的发觉离不开科学探究，而科学探究可以分为理论探究和试验探究。下面

我们追寻科学家的探讨踪迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变更间的关系。

I.理论探究：

依据牛顿运动定律和有关运动学公式，推导在恒定合外力的作用下，功与物体动能变更

间的关系，请在答题纸上对应位置写出你的推导过程。

II.试验探究：

①某同学的试验方案如图乙所示，他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小

这种做法带来的试验误差，你认为在试验中还应当实行的两项措施是：

a.；b.；

②如图丙所示是某次试验中得到的一条纸带，其中4B、aD、E、尸是计数点，相邻

计数点间的时间间隔为北距离如图。则打。点时小车的速度为;要验证合外

力的功与动能变更间的关系，除位移、速度外，还要测出的物理量有O

8.用DIS探讨机械能守恒定律。将试验装置中的光电门传感器接入数据采集器，测定

摆锤在某一位置的瞬时速度，从而求得摆锤在该位置的动能，同时输入摆锤的高度，求得摆

锤在该位置的重力势能，进而探讨势能和动能转化时的规律。试验中A、B、C、D四点高度

为0.150m、0.100m、0.050m、0.000m,已由计算机默认，不必输入。现某位同学要测定摆

锤在D点的瞬时速度。其试验装置如图所示，接着他点击“起先记录”，同时让摆锤从图中

所示位置释放，计算机将摆锤通过光电门传感器的速度自动记录在表格的对应处，如图。

研究机械能守恒定律

次数DCBA

高度h/m0.0000.0500.1000.150

速度v/tn-s11.63830

势能EJJ

动能EJJ

机械处£/J

岩光片宽度As=^.0075|(m)物体质量m=|0.0080|(ke)

①请指出该同学试验中的错误之

处：_____________________________________________________________________________

②摆图中计算机记录的数据与真实值相比将(填“偏大”、“偏小”或“仍

精确”)

9.为了验证碰撞中的动量守恒，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述

滚下，登记小球在斜面上的落点位置。

D.将小球m2放在斜槽前端边缘处，让小球mi从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，登

记小球mi和小球m2在斜面上的落点位置。

E.用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离。图中D、E、F点是该同学登记

、、

的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LDLELFO

依据该同学的试验，回答下列问题：

①小球mi与m2发生碰撞后，mi的落点是图中的点，m2的落点是图中的点。

②用测得的物理量来表示，只要满意关系式，则说明碰

撞中动量是守恒的。

10.在“用单摆测重力加速度”的试验中，某同学的操作步骤为：

a.取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上；

b.用米尺量得细线长度I

c.在摆线偏离竖直方向5。位置释放小球

d.用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t,得到周期T=t/n

4消

g=K

e.用公式r计算重力加速度

按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比—（选填“偏大”、“相同”或“偏小”）。

11.某同学在测匀变速运动物体的加速度时,得到了几条比较志向的纸带.已知每条纸带上每

5个点取一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s.依打点依次编为0,1,2,3,4,

5.由于不当心，纸带被撕断了.请依据图示的A,B,C,D四段纸带回答：（单位：cm）

（1）在B,C,D三段纸带中，选出纸带A上撕下的那段应当是；

（2）打纸带A时物体运动的加速度大小是m/s2,打点“5”时的速度大小是—m/s.

48.0

B

12.下表是某同学在“探究弹力与弹簧伸长的关系”试验中测得的几组数据，则:

悬挂祛码/g50100150200250

弹簧伸长/cm2.305.086.889.8012.5

(1)请在下图所示的坐标纸上作出F-x图象；

(2)写出图象的函数表达式；

(3)说明函数表达式中常数的物理意义；

(4)若弹簧的原长为L°=40cm,以弹簧的总长为自变量，写出F(L)的表达式.并说明图象

和F-x图象的区分.

13.某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”试验.如图a为试

验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，

有祛码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形

试验中认为细绳对小车拉力F等于祛码和小

重量，电源频率是50HZ小车运动加速度a可用纸带上的打点求得.

电・■夷

cILI⑷

ABCDE

•・・・•・♦•♦

1«>1

6.196.707.217,72单位：cm

（1）图（b）为某次试验得到的纸带，依据纸带可求出小车的加速度大小为—m/s2.（保

留二位有效数字）

（2）在“探究加速度与质量的关系”时，保持祛码和小桶质量不变，变更小车质量m,

分别得到小车加速度a与质量m数据如下表：

次数123456

小车加速度a/m-s工1.981.481.251.000.500.30

小车质量m/ks0.250.330.400.501.001.67

小车质量倒数"m4.003.032.502.001.000.60

依据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图c方格坐标纸中选择恰当物理

量建立坐标系，并作出图线.

（3）在"探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，变更小桶中祛码的质量，该同

学依据试验数据作出了加速度a与合力F图线如图d,该图线不通过坐标原点，试分析图

线不通过坐标原点的缘由.

0

14.为了只用一根轻弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面的动摩擦因数U（设U为定

值），设计了下述试验：

第一步：如图所示，将弹簧的一端固定在竖直墙上，使滑块紧靠弹簧将其压缩，松手后滑块

在水平桌面上滑行一段距离后停止;测得弹簧压缩量d与滑块向右滑行的距离S的有关数据

如下：

实验次数1234

d/cm0.501.002.004.00

S/cm5.0219.9980.05320.10

依据以上数据可得出滑块滑行距离S与弹簧压缩量d间的关系应是。

其次步：为了测出弹簧的劲度系数，将滑块挂在竖直固定的弹簧下端，弹簧伸长后保持静止

状态。测得弹簧伸长量为滑块质量为m,则弹簧的劲度系数k=o用测得的物理

2

量d,s,△!_表示的滑块与桌面间的动摩擦因数门（弹簧弹性势能Ep=1kx2,k为劲

度系数，x为形变量）

15.利用如图所示的方法测定细线的抗拉强度，在长为L的细线下端挂已知质量不计的小盒,

小盒的左侧开一孔，一个金属小球从斜轨道上释放后，水平进入小盒内，与小盒一起向右摇

摆，现渐渐提高金属小球在轨道上释放的高度，直至摇摆时细线恰好被拉断，并测得此时金

属小球平抛运动的竖直位移h和水平位移s,若小球质量为m,重力加速度为g,该细线的

抗拉张力为=

h\

16.与打点计时器一样，光电计时器也是一种探讨物体运动状况的常用计时仪器，其结构如

图所示，a、b分别是光电门的激光放射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时

器就可以显示物体的挡光时间。

现利用图所示装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定

显示屏

的光滑斜面，斜面的倾角为30。，1和2是固定在斜面上适

当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画

出。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光

电计时器显示的挡光时间分别为5.00X10—2$、2.00X10-

2So已知滑块质量为2.00kg,滑块沿斜面方向的宽度为5.00cm,光电门1和2之间的距离为

0.540m,g=9.80m/s2,取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。

①（4分）滑块通过光电门1时的速度0=—m/s,通过光电门2时的速度V2=—m/s；

②（4分）滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为J,重力势能的削减量为Jo

参考答案

1.解：设A、B的摆线长为LA和LB，摆线到重心的距离为L"所以

A、B的两处的摆长分别为LA+I?和LB+1?,依据周期公式T=271

得/=红，4+〃=吗

(1)

4/A4万2

L+L'=(2)

B4万2

⑵一⑴得乙"L差PT-g方g（北-看）

4/4»2

从式子中可以看出，最终的结果与重心的位置无关，所以不影响g值

（*北）

的测量。

2.解：由螺旋测微器与游标卡尺的读数规则可得两者的读

数.<7=10+24.2x0.01=10.242mm,D=242+4x0.05=24220mm=24.220cm.圆盘转动的

角速度为w=2,而。=」Lx2下，综合两式并代入数据可得：w=1.69rad/s.

t2"

3.解：要使速度和加速度方向相同，则只有B,因为B中相等时间内纸带运动的距离越来

越大。用该方法测量加速度的误差主要来源有：摆长的测量。漏斗重心的变更，液体痕迹偏

粗、阻力变更等。

4.解：(l)0.495-0.497m/s2

⑵①CD(1分)

(3)〃?3g("2+冽3%，偏大，连接滑块的纸带和打点计时器间也有阻力

m2g

5.答案：C

6.解:⑴B、E

(2)ma>mb,防止a球碰撞后反向弹回，再回到碰撞点的过程中因为有摩擦导致速度减

小而影响试验结果。

(3)同时落地、假如不是同时落地，会影响试验结果、A、C

(4)4.59

(5)maOB=maOA+mbOC

7.解：I推导：牛顿其次定律得尸合=侬，由运动学公式得还2—诏=2石x,由功的定义式

1212

/合=尸合X,二式联立得