力学试验-2025年高考物理复习专练（原卷版）

重难点18力学实验

<1

命题趋势

考点分析三年考情分析2025命题热点

2024：广东卷、浙江6月选考卷

纸带类实验2023：全国甲卷

2022：浙江6月选考卷

2024：湖北卷

轻绳、橡皮条、轻

2023：全国乙卷、浙江6月选考卷

弹簧类实验1、纸带类实验

2022：河北卷、湖南卷

2、小球类实验

2024：广西卷、北京卷、新课标卷

3、弹簧模型、碰撞模型、

2023：浙江6月选考卷

小球类实验单摆模型、抛体运动模型

2022：海南卷、湖北卷、广东卷、江苏卷、浙

江1月选考卷

2024：湖南卷、江西卷、黑吉辽卷、山东卷

创新拓展实验2023：福建卷、湖北卷、辽宁卷

2022：山东卷、辽宁卷

限时提升练

一、实验题

1.（2024.四川.模拟预测）某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。他测出小钢球

的直径d、质量加，将不可伸长的轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，使小

钢球静止在最低点，测出绳长"然后拉起小钢球至某一位置，测出轻绳与竖直方向之间的夹

角随即将其由静止释放。小钢球在竖直平面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数

的最大值耳。改变。，重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制耳-cos。图像。当地

重力加速度为g。

⑴该同学用游标卡尺测小球直径”时，示数如图乙所示，则〃=mm。

123cm

乙

⑵某次测量时，传感器示数的最大值为斗。，则小球该次通过最低点的速度大小为（用题

中所给物理量的符号表示）。

⑶该同学绘制的耳-cose图像如图丙所示，若小球运动过程中满足机械能守恒，则图像的斜率

大小心（用题中所给物理量的符号表示）。

2.（2024.全国.模拟预测）“枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能/枪管横截面积，单位为

J/cm2o我国规定枪口比动能达到或大于L8J/CU?为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测定

某型号仿真枪是否超标。在一半封闭金属盒内塞人橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的轻质

细毛笔，将金属盒用轻绳系于天花板上的。点，金属盒下方铺设一条以悬点。为圆心的圆弧轨

道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒的运动无

明显阻碍作用。以。为圆心竖直安装一与金属盒运动平面平行的量角器。将仿真枪靠近金属盒

并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属盒一起摆起一定的角度。测量枪

管的内直径。，弹丸的质量加，金属盒与橡皮泥的质量白纸痕迹上方端点与悬点。的连线

与竖直方向的夹角e以及金属盒中心与悬点。的距离Lo重力加速度大小为go

9I?

h」」山|川中

0510

⑴用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的（选填“①”“②”或“③”）

部分。测量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为mm。

⑵根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为*=O（用题中所给物理量的字

母表示）

⑶下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是（填标号）。

A.弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能

B.金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力

C.击中金属盒的位置位于金属盒中心上方

D.仿真枪没有抵近金属盒射击

3.（2024.重庆.模拟预测）小张同学设计了如图所示的实验装置来验证“动量守恒定律”。主要

实验步骤如下：

①用天平测出半径相等的A、B两球的质量，分别记为外、mB.

②将两球悬挂在竖直放置的实验装置上，悬挂点加、Q等高且间距为小球直径，两球静止时球

心处于同一水平面上；

③将A球平行于竖直板拉开，读出其悬线与竖直方向的夹角为:

④然后将A球由静止释放，使其与B球发生正碰，记录碰撞后两球悬线偏离竖直方向的最大角

度。A、4。

（1）要完成该实验,（选填“需要”或“不需要”）测量悬挂点到两球球心的距离。

⑵某次实验时，若〃人＞"%,则需满足关系式（用明、"％、为、”、％表示），才可以认

为两球组成的系统在碰撞前、后动量守恒。

⑶某次实验时，若叫＜外,则A球碰撞前、后速度方向（选填“一定相反”或“不一定相反”）。

4.（2024.河北.模拟预测）测定当地的重力加速度的装置如图甲所示，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。

单位：cm

5.54•7.96•10.40•12.83•15.2717.71

乙

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10Hz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Hzo

（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乙所示（用圆点代表水滴），则当地的重力加速度大小g=m/s2o（结

果保留两位有效数字）

（6）该实验中测得的重力加速度总是偏小的原因可能是o（写出一条即可）

5.（2024.四川成都.模拟预测）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（43）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加，弹簧的劲度系数为3弹性势能1（x为弹簧

形变量），重力加速度为g,遮光条的宽度为人物块释放点与光电门之间的距离为/（d远远

小于/）。现将物块由静止释放，记录物块通过光电门的时间,

图1图2

⑴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/和对应的时间f,作

出"-/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O

⑵在（1）中的条件下，/=4和/=4时，物块通过光电门时弹簧具有的弹性势能分别为4和综3,

则£pl-Ep3=（用4,4,g表示）O

⑶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—

（〃z，g，上表示）。

6.（24-25高三上•北京•期中）智能手机内置很多传感器，磁传感器是其中一种。现用智能手机

内的磁传感器结合某应用软件,利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度。主要步骤如下:

单位：cm

图(a)图（b）

（1）在长直木条内嵌入7片小磁铁，最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图（a）所示。

（2）开启磁传感器，让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器，然后让木条从静止开始沿竖直

方向自由下落。

（3）以木条释放瞬间为计时起点，记录下各小磁铁经过传感器的时刻，数据如下表所示：

/z(m)0.000.050.150.300.500.751.05

r(s)0.0000.1010.1750.2470.3190.3910.462

（4）根据表中数据，在答题卡上补全图（b）中的数据点,并用平滑曲线绘制下落高度h随时

间/变化的攵-图线o

（5）由绘制的力―图线可知，下落高度随时间的变化是—（填“线性”或“非线性”）关

系。

（6）将表中数据利用计算机拟合出下落高度力与时间的平方〃的函数关系式为人=4.916产（SI国

际单位制）。据此函数式可得重力加速度大小为m/s\（结果保留3位有效数字）

（7）若因操作不慎，导致长木条略有倾斜地自由下落，则测量值__________真实值。（结果填

等于、大于或小于）

7.（2024.河南新乡.一模）某实验小组的同学用如图甲所示的装置来验证动量定理，主要的实

验过程如下：

A.用天平测得带有遮光片的物块A的质量为加，用游标卡尺测得遮光片的宽度为d,气垫导

轨水平放置，拉力传感器安装在天花板上；

B.轻质细线一端连接物块A,另一端连接拉力传感器，细线跨越定滑轮，挂有重物B的滑轮

也跨越在细线上；

C.打开气垫导轨的充气源，放开物块A,记录遮光片通过光电门d、G2的时间小公

D.用秒表测出遮光片从G1运动到G2的时间拉力传感器的示数为F，回答下列问题:

(1)下列说法正确的是。

A.本实验需要把气垫导轨的右侧垫高来平衡摩擦力

B.本实验需要测量B的质量，由此来计算细线的拉力

C.气垫导轨上方的细线必须与气垫导轨平行

⑵测量物块A上的遮光片宽度时，示数如图乙所示，则遮光片的宽度为mm。

(3)若,则动量定理成立。

8.(24-25高三上•山东济宁•期中)验证动量守恒的实验可以在如图甲所示的气垫导轨上完成,

其中左、右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A(连同

其上的遮光片)的总质量为叫、滑块B(连同其上的遮光片)的总质量为外，两滑块上遮光

片的宽度相同。实验时，开启气垫导轨气源的电源，让滑块A从导轨的左侧向右运动，穿过

左侧光电门与静止在两光电门之间的滑块B发生碰撞。

(1)关于实验，下列说法正确的是

A.本实验应调整气垫导轨使其保持水平

B.两滑块的质量必须满足相1＞铀

C.需要用刻度尺测量两光电门之间的距离

D.需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间

⑵在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如下表所示。

左侧光电门右侧光电门

碰前无

碰后T3

在实验误差允许范围内，若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则以下关系式中正确的是

111_111

A.犯甲+叫了=色rB.叫甲=叫木+胆守

⑶某同学观察到，在台球桌面上，台球m以初速度%和静止的球M发生斜碰时，碰后两球的速

度方向将不在同一直线上，如图乙所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程无能

量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为。和夕，则a和月满足的关系为。

9.（24-25高三上•四川成都•期中）利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量

的关系”。

⑴图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已

在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz,则小车的加速度大小为m/s2（结果保留3位

有效数字）。

⑵实验得到的理想。-歹图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所

示的①、②、③三种情况。下列说法正确的是（）

A.图线①的产生原因是小车的质量太大

B.图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大

C.图线③的产生原因是小车的质量太小

⑶实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大，所以大胆创新，选用图

丁所示器材进行实验，测量小车质量所用交流电频率为50Hz,共5个槽码，每个槽码的

质量均为m=10g。实验步骤如下：i.安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上,

另一端悬挂着5个槽码。调整轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系

列等间距的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑：ii.保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细

线下端悬挂4个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；iii.逐

个减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii;iv.以取下槽码的总个数〃（l<n<5）的倒数

工为横坐标，,为纵坐标，在坐标纸上作出工-1关系图线。已知重力加速度大小g=9.78m/s2,

naan

计算结果均保留三位有效数字，请完成下列填空：

①写出:随,变化的关系式____（m,g,M,a,〃表示）；

an

②测得工-工关系图线的斜率为2.5s2/m,则小车质量”=kg（计算结果保留两位有效数

an

字）。

10.（2024.广东广州.一模）某同学设计了一个测油漆喷枪喷射速度的实验。装置如图甲所示，

该油漆喷枪能够向外喷射四种速度大小不同的油漆雾滴，一个直径为。=20cm的纸带环安放在

水平转台上，纸带环上刻有一条狭缝A,在狭缝A的正对面画一条标志线。转台稳定转动时,

向侧面同样开有狭缝B的纸盒中沿水平方向喷射油漆雾滴，当狭缝A、B正对平行时，雾滴通

过狭缝A在纸带的内侧面留下油漆痕迹。改变喷射速度vo（v0>—）重复实验，在纸带上留

71

下四个油漆痕迹。、b、c、d,将纸带展开平放在刻度尺旁边，如图乙所示。

标志线侧面开有

转台©71

甲

（1）图乙中，速度最大的雾滴所留的痕迹是点；

（2）已知转台转动的角速度0=8rad/s,如果不计雾滴所受空气阻力，则喷枪喷出雾滴速度的最大

值为m/s（保留三位有效数字）。

H.（2024.四川南充.一模）某实验小组利用打点计时器研究自由落体运动，质量为200g的重

锤固定有纸带，让重锤从静止开始下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条点迹

清晰的纸带如图所示。。为纸带下落的起始点，A、B,C为纸带上选取的三个连续点。已知打

点计时器每隔T=0.02s打一个点，当地的重力加速度为g=9.8m/s2o

单位:cm

-23.23---------►

⑴计算打3点时重锤的瞬时速度，甲同学用4=2g%B，乙同学用喔=芳，其中所选择方法正

确的是（选填“甲”或“乙”）同学；

⑵计算出重锤下落的加速度为m/s2,进一步计算重锤和纸带下落过程中所受的阻力产

No

12.（2024.吉林.一模）小黄同学在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验，用到的实验

器材有：分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如

下:

①在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴的落下；

②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为25Hz时，

第一次看到一串仿佛固定不动的水滴；

③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度；

④处理数据，得出结论；

⑴水滴滴落的时间间隔为So

⑵小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度g

=m/s2；。点处水滴此时的速度%=m/so（结果均保留三位有效数字）

2

⑶调整阀门可以控制水滴大小，由于阻力影响，测得两次实验5j图像如图丙所示，假设水

滴下落过程中受到的阻力大小恒定且相等，由图像可知水滴a的质量叫（填“大于”或“小

于“）水滴b的质量“2。

13.（24-25高二上•上海奉贤•阶段练习）某同学用如图所示的装置进行探究，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0,第二次通过光电门传

感器1的时间为明滑块B通过光电门传感器2的时间为家

光挡为片光电门2

G

水平气垫导轨

⑴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，则两滑块的质量比骨=________（用测得物理量的符号表

加B

示）；

（3）用如图甲所示的“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

甲中。点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影。实验时，先让质量为叫的小球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。丸然后把质量为啊的

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：

单位:cm

~d'M~~PN

••••

15.51

25.5

-4M

乙

①为了保证碰撞时小球A不反弹，两球的质量必须满足叫m2（填“〈”或

②若两球发生弹性碰撞，其表达式可表示为（用OM、OP、ON来表示）。

③若实验中得出的落点情况如图乙所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球A的质量色与

被碰小球B的质量S之比为0

14.（2024.河南信阳.一模）实验小组用如图所示实验装置测量小球的质量和当地的重力加速度。

（1）在竖直铁架台上固定一个力传感器和一个光电门，在传感器离竖直杆一定距离上系一根

轻绳，轻绳另一端连一个小钢球。用游标卡尺测量小球的直径d如图所示，则小球直径为一

cm；

（2）小球静止悬挂时，用毫米刻度尺测量轻绳悬点到小球球心的距离/,调节光电门，使小球

球心正对光电门；

（3）将轻绳拉到偏离平衡位置一定角度，由静止释放小球，小球摆动经过光电门，读出小球

经过光电门时的遮光时间Az和传感器的示数F；

（4）多次重复实验，让小球从偏离平衡位置不同角度释放，分别记录小球通过光电门的时间加,

并计算一。以力传感器示数R为纵轴、*为横轴做出尸--的关系图像如图所示，已知图

像的斜率为左，截距为小则小球的质量为,当地的重力加速度为o（用题中给

出的字母d、I、b、女表示）；

（5）若在第（2）步测量的是从轻绳悬点到小球底端的长度，则小球质量的测量值______（选

填“偏大”、“不变”、“偏小”），重力加速度测量值______（选填“偏大”、“不变”、“偏小”）。

15.（2024.云南.模拟预测）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

管存在泄露现象，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“、水流喷射的水平距

离L用游标卡尺测量喷管的内径。（如图乙所示）。完成下列填空：