高考物理试题汇编-力学实验（附答案）

名考友驳汇编力学实验

1.(2024・广东•高考真题)下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步腺，请完成实

验操作和计算。

⑴图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是一。

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佟中给出。打

点计时器电源频率为50Hz,则小车的加速度大小为—m/s?(结果保留3位有效数字)。

⑵在“长度的测量及其测量工具的选用"实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如

图丙所示，图丁为局部放大图，读数为—cm。

丙丁

⑶在“用双缝干涉实验测量光的波长"实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可

调节。打开并调节—。使光束沿遮光筒的釉线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节

测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到一。

【答案】⑴平衡摩擦力2.86(2)4.108(3)光源干涉条纹

【详解】(1)⑴木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；

⑵小车的加速度大小

(16.29+13.43+10.59-7.72—4.88—2.01)x10-2

a=---------------------------；-----------------------------m/s-=2.86m/s-

9x0.12

(2)游标卡尺读数为41mm+4x0.02mm=41.08mm=4.108cm

⑶[1]⑵在“用双缝干涉实验测量光的波长〃实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏，遮光

筒不可调节，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮，取下光屏，装上、双缝和测量头，调

节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。

九C024.甘肃•高考真题)用图1所示实验装置探究外力一定时加速度与质量的美系。

⑴以下操作正确的是（单选，填正确答案标号）。

A.使小车质量远小于槽码质量B.调整垫块位置以补偿阻力

C.补偿阻力时移去打点计时器和纸带D.释放小车后立即打开打点计时器

（2）保持槽码质量不变，改变小车上诙码的质量，得到•系列打点纸带。其中一条纸带的计数点如图2所示,

相邻两点之间的距离分别为m，邑,….§8,时间间隔均为兀下列加速度算式中，最优的是（单选，填

正确答案标号）。

A.

B.

C.

D.

⑶以小车和跌码的总质量"为横坐标,加速度的倒数;为纵坐标,甲、乙两组同学分别得到的:一“图像

图3

由图可知，在所受外力一定的条件下，〃与M成.（填"正比"或"反比"）：甲组所用的（填“小车”、

“祛码"或"槽码"）质量比乙组的更大。

【答案】（1）B（2）D（3）反比槽码

【详解】（1）A.为了使小车所受的合外力大小近似等于槽码的总重力，故应使小车质量远大于槽码质量,

故A错误；

B.为了保证小车所受细线拉力等于小车所受合力，则需要调整垫块位置以补偿阻力，也要保持细线和长木

板平行，故B正确；

C.补偿阻力时不能移去打点计时器和纸带，需要通过纸带上点迹是否均匀来判断小车是否做匀速运动，故

C错误；

D.根据操作要求，应先打开打点计时器再释放小车，故D错误。

故选Bo

2

（2）根据逐差法可知&-£=4472,S6-S2=4aJTf邑-邑=4死尸，&-邑=4小尸联立可得小车加速度

表达式为5祭+睛+*+等

）故选D.,

（3）[1]根据图像可知■!■与M成正比，故在所受外力一定的条件下，a与M成反比：

a

⑵设槽码的质量为〃?，则由牛顿第二定律，叫=（帆+化简可得L故斜率越小，槽码的质量

amgg

〃，越大，由图可知甲组所用的槽码质量比乙组的更大。

3.（2024・江西•高考真题）某小组探究物体加速度与其所受合外力的关系。实验装置如图（a）所示，水平

轨道上安装两个光电门，小车上固定一遮光片，细线一端与小车连接，另一端跨过定滑轮挂上钩码。

（1）实验前调节轨道右端滑轮高度，使细线与轨道平行，再适“1垫高轨道左端以平衡小车所受摩擦力。

（2）小车的质量为必=320g。利用光电门系统测出不同钩码质量加时小车加速度以钩码所受重力记为凡

作出。-歹图像，如图（b）中图线甲所示。

（3）由图线甲可知，尸较小时，。与F成正比；尸较大时，。与尸不成正比。为了进一步探究，将小车的质

最增加至〃2=470g,重复步骤（2）的测量过程，作出尸图像，如图（b）中图线乙所示。

（4）与图线甲相比，图线乙的线性区间.非线性区间。再将小车的质量增加至

=720g,重复步骤（2）的测段过程，记录钩码所受重力?与小车加速度〃，如表所示（表中第9~14组

数据未列出）。

序号12345

钩码所受重力

0.0200.0400.0600.0800.100

F/（9.8N）

小车加速度

0.260.550.821.081.36

«/(m-s~2)

序号6789-1415

钩码所受重力

0.1200.1400.160.....0.300

F/（9.8N）

小车加速度

1.671.952.20.....3.92

a/（m-s-2）

（5）请在图（b）中补充描出第6至8三个数据点，并补充完成图线丙。

（6）根据以上实验结果猜想和推断：小车的质量时，。与”成正比。结合所学知识对上述推断

进行解群：.

【答案】较大较小远大于钩码质量见解析

【详解】（4）[1]⑵由题图（b）分析可知，与图线甲相比，图线之的线性区间较大，非线性区间较小：

（5）⑶在坐标系中进行描点，结合其他点用平滑的曲线拟合，使尽可能多的点在线上，不在线上的点均匀

（6）[4]⑸设绳子拉力为丁，对钩码根据牛顿第二定律有尸-丁=,皿对小车根据牛顿第二定律有T=例4联立

解得F=（M+,〃）〃变形得。=—!—F当m«M时，可认为/〃+M=M则。-P即a与尸成正比。

M+mM

4.（2024•浙江•高考真题）在"验证机械能守恒定律”的实验中

⑴下列操作正确的是_。

⑵实验获得一条纸带，截取点迹清晰的一段并测得数据如图所示已知打点的频率为50Hz,则打点“13”时,

⑶某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2,并用此g值计算得出打点"1〃到"13〃过程重锤的重力势

能减小值为5.09〃?，另计算得动能增加值为5。8〃？（，〃为重锤质量）则该结果（选填"能”或"不能”验证

机械能守恒定律，理由是（）

A.在误差允许范围内

B.没有用当地的重力加速度g

【答案】（1）B（2）3.34（3）不能B

【详解】（1）应手提纸带上端使纸带鞋直，同时使重物靠近打点计时器，由静止释放。

故选B。

（2）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度可得打点“13〃时，重锤下落的速度大小

0.6()69-0.4733

m/s=3.34m/s

2x0.02

（3）⑴⑵某同学用纸带的数据求出重力加速度g=9.77m/s2,并用此g值计算得出打点“1〃到“13〃过程重锤的

重力势能减小值为5.09/〃，另计算得动能增加值为5.08,〃（/〃为重锤质量），则该结果不能验证机械能守恒

定律，理由是：该同学求出的9.77m/sz是重锤受到空气阻力时做匀加速运动的加速度4=9.77m/s—不是当

地的重力加速度，5.09加也不是重力势能的减少量。没有当地的重力加速度的数值，无法求出重力势能的减

少最，所以无法验证机械能守恒定律。故选

5.（2024・海南•高考真题）为验证两个互成角度的力的合成规律，某组同学用两个弹簧测力计、橡皮条、轻

质小圆环、木板、刻度尺、白纸、铅笔、细线和图钉等器材，按照如下实验步骤完成实验：

（E）用图钉将白纸固定在水平木板.上；

（E）如图（d）（e）所示，橡皮条的一端固定在木板上的G点，另一端连接轻质小圆环，将两细线系在小

圆环上，细线另一端系在弹簧测力计上，用两个弹簧测力计共同拉动小圆环到某位置，并标记圆环的圆心

位置为。点，拉力用和尸2的方向分别过的和P2点,大小分别为F/=3.60N、F2=2.90N；拉力尸/和尸2,

改用一个弹簧测力计拉动小圆环，使其圆心到。点，在拉力少的方向上标记P3点，拉力的大小为r=5.60N

请完成下列问题：

（1）在图（e）中按照给定的标度画出6、“2和尸的图示，然后按平行四边形定则画出B、心的合力_

（2）比较尸和尸，写出可能产生误差的两点原因—

【答案】（1）见解析

（2）①没有做到弹簧秤、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有正视弹簧测力计

【详解】（1）按照给定的标度画尸2和尸的图示，然后按平行四边形定则画出B、尺的合力尸，如下

图所示

（2）尸和尸不完全重合的误差可能是：①没有做到弹簧秤、细绳、橡皮条都与木板平行；②读数时没有

止视弹簧测力计。

6.（2024,福建•高考真题）某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小，实验装置如图（a）

所示。所用器材有：玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、十分度游标卡

（1）用电子秤分别测量小车的质量M和子弹的质量机；

（2）用游标卡尺测量挡光片宽度”，示数如图（b）所示，宽度心cm；

（3）平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力。在轨道上安装光电门A和B,让装有挡光片的小车以一定初速度

由右向左运动，若测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms,则应适当调高轨道的（填

“左”或"右”）端。经过多次调整，直至挡光时间相等；

（4）让小车处于A的右侧，枪I」靠近小车，发射子弹，使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上，小车向左运

动经过光电门A,测得挡光片经过A的挡光时间Z；

（5）根据上述测量数据，利用公式g（用d、加、M、加表示）即可得到子弹离开枪口的速度大小

V

（£）重复步骤（4）五次，并计算出每次的v值，填入下表;

次数12345

速度V(m/s)59.160.960.358.759.5

（7）根据表中数据，可得子弹速度大小v的平均值为m/So（结果保留3位有效数字）

【答案】0.99右、+59.7

【详解】（2）小游标卡尺的分度值为0.1mm,则挡光片的宽度为d=0.9cm+9x0.1mm=0.99cm

（3）⑵小车经过光电门的速度为雁=•£测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms,可

知小车经过光电门A的速度大于经过光电门B的速度，故应适当调高轨道的右端：

（5）⑶小车经过光电门的速度为必=*子弹粘上小车的过程，根据动量守恒定律有〃氏=（M+w）%；.解得

（M+in）d

v=--------------

ITl^t

（7）［4］根据表格数据，可得子弹速度人小V的平均值为，=%+彩+；+%+匕=59.7ni/s

7.（2024・山东•高考真题）在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，英同学使用如

图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装。、。两个位移传感器，。测量滑块A与它的距离

5,〃测量滑块B与它的距离初。部分实验步骤如下:

①测量两个滑块的质量，分别为200.0g和400.0g：

②接通气源，调整气垫导轨水平；

③拨动两滑块，使A、B均向右运动；

④导出传感器记录的数据，绘制以、切随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。

传感器a滑块A滑块B

-r

回答以下问题:

⑴从图像可知两滑块在/=S时发生碰撞；

⑵滑块B碰撞前的速度大小v=m/s（保留2位有效数字）；

⑶通过分析，得出质量为200.0g的滑块是（填"A〃或"B"）。

【答案】（l）L0（2）0.20（3）B

【详解】（1）由XT图像的斜率表示速度可知两滑块的速度在"LOs时发生突变，即这个时候发生了碰撞：

（2）根据XT图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬间B的速度大小为

90-110,八2，

v=------------cm/s=0.20m/s

1.0

（3）由题图乙知，碰撞前A的速变大小唳=Q50m/s,碰撞后A的速度大小约为q=0.36m/s,由题图丙可

知，碰撞后B的速度大小为耳=0.5m/s,A和B碰撞过程动量守恒，则有%以+叫口=%匕+%%代入数

据解得四x2所以质量为200.0g的滑块是

"%

8.（2024・北京•高考真题）如图中所小，计两个小球在斜槽末端避撞来验证动量守恒定律。

（1）关于本文脸，下列做法正确的足（填选项前的字母工

A.实验前，调节装置.，使斜槽末端水平

B.选用两个半径不同的小球进行实验

C.用质量大的小球碰撞质量小的小球

⑵图甲中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为〃?/的小球从斜槽上的S位置由静止释放,

小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为，〃2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为〃〃的小球从S

位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为A/、N和尸（尸为，〃/单独滑落时的平均

乙

.图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点

b.分别测出。点到平均落点的距离，记为。P、OM和0M在浜差允许范围内，若关系式—成立，即可

验证碰撞前后动量守恒。

⑶受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长

的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的。点和O'点，两点间距等于小球的直径。

将质量较小的小球1向左拉起至4点由静止释放，在最低点8与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球

1向左反弹至最高点4,小球2向右摆动至最高点。。测得小球1,2的质量分别为,〃和M,弦长48=//、

,

AB=/2>CD-ho

推导说明，小、M、力、/2、/3满足一关系即可验证碰撞前后动量守恒。

【答案】(1)AC

(2)用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点m,OP=

miOM+imON

(3)nili=-〃"2+M/3

【详解】(1)A.实睑中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前，后速度成正比，需要确保小球做平抛

运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，故A正确；

B.为使两小球发生的碰撞为对心正碰，两小球半径需相同，故B错误；

C.为使碰后入射小球与被碰小球司时飞出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，故C正确。故选AC。

(2)口］用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点。

⑵碰撞前、后小球均做平抛运动，由，=可知，小球的运动时间相同，所以水平位移与平抛初速度成

正比，所以若mQP=，川OM+，〃2ON即可验证碰撞前后动量守恒。

(3)设轻绳长为L,小球从偏角。处静止摆下，摆到最低点时的速度为打小球经过圆弧对应的弦长为/,

则由动能定理有^L(l-cos^)=由数学知识可知sin^=-y联立两式解得v=庐若两小球碰撞过程

中动最守恒，则有IJ1VI=-mvi-VMvs又有匕=/1形,v2=，2形，匕=h第整理可得〃山=+

9.(2024・河北•高考真题)图1为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背

板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸

上留下印迹.某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图2所示的印迹，坐标纸的），轴对应竖直方向,

坐标原点对应平抛起点.

图1

①每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度__________（填〃相同"或"不同

②在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。

③根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为m/s（当地重力加速度g为98Ws2,保留2位

有效数字）。

【答案】相同0.71

【详解】口］为保证钢球每次平抛运动的初速度相同，必须让钢球在斜槽上同一位置静止释放，故高度相同;

⑵描点连线用平滑曲线连接，钢球做平抛运动的轨迹如图所示

⑶因为抛出点在坐标原点，为方便计算，在图线上找到较远的点，在图线上找到坐标为19.6cm的点为研究

位置，该点坐标为（14.1cm,19.6cm）,根据平抛运动规律工=卬，y=/产解得%=0.71m/s

10.（2024・贵州•高考真题）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：

（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。

（5）由绘制的/?一图线可知，下落高度随时间的变化是—（填“线性〃或“非线性〃）关系。

（。将表中数据利用计算机拟合出卜.落高度力与时间的平方广的函数关系式为〃=4.9I6『（SI）.据此函数可

得重力加速度大小为—m/s2。（结果保留3位有效数字）

【答案】非线性9.83

【详解】（4）[1]由表中数据在图（b）中描点画图，如图所示。

（5）⑵由绘制的/ZT图线“!知，卜.落高度随时间的变化是非线性关系。

（6）⑶如果长直木条做自由落体运动，则满足力=；g产由〃=4.9⑹2（SI）可得;g=4.916m/s2解得

乙乙

g=9.832m/s2^9.S3m/s2

IL（2024•湖北•高考真题）某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2g跌码若

干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。

具体步骤如下：

①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个祛码，如图（a）所

zjso

0.55

0.54

0.53

0.52

0.51

0.50

0.49

0.48

------2►2

0.30.40.50.6r/s

图(a)图(b)

②用米尺测量平衡时弹簧的长度/,并安装光电门.

③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。

④用数字计时器记录30次全振动所用时间1。

⑤逐次增加托盘内祛码的数量，重复②③④的操作。

该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期7=2万秒，其中女为弹簧的劲度系数，M

为振子的质量。

（1）由步骤④，可知振动周期丁=

（2）设弹簧的原长为4,则/与g、/。、T的关系式为/=—o

⑶由实验数据作出的/-尸图线如图（b）所示，可.得g=—m/s2（保留三位有效数字，/取9.87）。

⑷本实验的误差来源包括（双选，填标号）。

A.空气阻力

B.弹簧质量不为零

C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置

【答案】⑴&2）/。+%⑶9.59⑷AB

304乃

【详解】（1）30次全振动所用时间3则振动周期丁=累

（2）弹簧振子的振动周期「=2乃］可得振子的质量振子平衡时，根据平衡条件图=攵△/可得

△/=£1则/与八/。、7的关系式为/=/0+△/="£；

4/r'4^'

（3）根据/=整理可得/=/六7则/-/图像斜率女二七二经头粤解得”9.59话2

（4）A.空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一故A正确；

B.根据弹簧振子周期公式可知，振子的质量影响振子的周期，通过光电门测量出的周期T为振子考虑弹簧

质量的真实周期，而根据（3）问求出的/-/的关系是不考虑弹簧质量的关系式子，二者的中的丁是不相等

的，所以弹簧质量不为零是误差来源之一，故B正确；

C.利用光电门与数字计时器的组合测量周期的原理：根据简谐运动的规律可知，只要从开始计时起，振子

的速度笫二次与开始计时的速度相等即为一个周期，与是否在平衡位置无关，故C错误。故选AB。

12.（2024・辽宁•高考真题）图（a）为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图，不同颜色的积木直径不同。某同

学通过实验探究这套枳木小幅摆动时周期「与外径。之间的关系。

⑴用刻度尺测量不同颜色积木的外径。，其中对蓝色积木的某次测量如图（b）所示，