1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 14 力学实验(一) 1 1、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )某小组用如图(a)所示的装置做“探究力一定时加速 度与质量的关系”实验将两个相同的小车放在带有刻度尺的平板上，左端各系一根细绳，绳的另一端跨过 定滑轮各挂一个相同的小盘；右端各系一条细绳，细绳的右端用固定的夹子夹住。完成下列填空： (1)实验要求小盘的质量远小于小车的质量，主要目的是_；去掉小盘，将平板右端稍微抬高一些，松 开夹子、轻推小车，小车匀速运动，主要目
2、的是_。(填正确选项前字母) A使实验现象方便观察，减小实验误差 B使小车运动得更快一些，放大实验现象，减小误差 C让细绳对小车的拉力等于小车所受的合力 D让细绳对小车的拉力近似等于小盘的重力 (2)挂上小盘，让两小车的前端与刻度尺上的 0 刻度对齐，夹住细绳，在甲车上放一定质量的砝码，松开夹 子，同时用手机连拍功能垂直刻度尺对整个装置是行拍照，图(b)是拍摄的其中一张照片，可知甲、乙两小 车的加速度之比最接近_。 A1：4 B1：2 C2：1 D4：1 【答案】 (1). D (2). C (3). B 【解析】 (1)12实验中要求小盘的质量远小于小车的质量，主要目的是让细绳对小车的拉力近
3、似等于小盘的重力， 选项 D 正确；去掉小盘，将平板右端稍微抬高一些，松开夹子，轻推小车，小车匀速运动，主要目的是平 衡摩擦力，让细绳对小车的拉力等于小车所受的合力，选项 C正确 (2)3在相等的时间内甲、乙两车位移分别为 x甲4.00cm，x乙8.00cm由 x 1 2 at2可知 a a 甲 乙 x x 甲 乙 1 2 故选 B。 2 2、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )实验小组做“探究加速度与力的关系”实验时，先采用如 图甲所示的常规实验方案，处理数据时发现误差比较明显。该小组经过分析讨论，对实验方案进行了改进 和优化，采用如图乙
4、所示实验方案，具体实验操作步骤如下： A挂上托盘和砝码，调整垫块位置，使质量为 M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； B取下托盘和砝码，用天平测出其总质量为 m，查出并记录当地重力加速度 g； C把小车放回木板上原位置，让小车沿木板加速下滑，测出其下滑的加速度 a； D改变砝码质量和垫块位置，多次测量 m 和 a，通过作图可得到 aF的关系。 (1)比较甲、乙两实验方案，实验时需要满足条件 Mm 的实验方案是_(选填“甲”、“乙”或“甲和 乙”)； (2)采用乙实验方案，在作 aF 关系时，小车受到的合外力 F=_； (3)在一次实验操作中，获得如图丙所示的纸带，A、B、C、D、E为计数点，其中相
5、邻两计数点间均有四个 点未画出，所用交变电源的频率为 50Hz，则在打下 C点时小车的速度大小 vC=_m/s，由纸带可求得小 车运动的加速度 a=_m/s2(计算结果均保留两位有效数字)。 (4)图丁是该小组先后采用甲、乙两个实验方案描绘出的 aF 关系图象，图象中_ (选填或)是乙 实验方案得到的 aF关系图象。 【答案】 (1). 甲 (2). mg (3). 0.30 (4). 0.80 (5). 【解析】 (1)1根据题意，图甲所示实验方案中托盘和砝码的总重力充当小车的合外力，为减小托盘和砝码质量对实 验的影响，应满足 Mm，而图乙所示方案的实验原理为，挂上托盘和砝码，调整垫块位置，
6、使质量为 M 的小车拖着纸带沿木板匀速下滑时，由平衡条件有 sincos0MgMgT ，Tmg 取下托盘和砝码，让小车沿木板加速下滑，则有 sincos =MgMgMa 由上几式解得 =FTmgMa 合 所以不需要满足 Mm，则实验时需要满足条件 Mm 的实验方案是甲。 (2)3用乙实验方案，在作 aF关系时，小车受到的合外力 F=mg。 (3)3由丙图利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得 2 12.00010 0.30m/s 44 0.1 AE c x v T 4利用逐差法可得小车的加速度为 2 2 2 7.604.4010 0.80m/s 42 0.1 CEAC xx a T (4)5由
7、于用乙实验方案，在作 aF 关系时，小车受到的合外力 F=mg=Ma，则有 1 aF M ，所以图像中 是乙实验方案得到的 aF 关系图象。 3 3、(2021(2021天津市三中高三下学期天津市三中高三下学期 2 2 月月考月月考) )如图所示，为验证动能定理的实验装置，较长的小车的前端固 定有力传感器，能测出小车所受的拉力，小车上固定两个完全相同的遮光条 A、B，小车、传感器及遮光条 的总质量为 M， 小车放在安装有定滑轮和光电门的光滑轨道 D上， 光电门可记录遮光条 A、B 通过它时的挡 光时间用不可伸长的细线将小车与质量为 m的重物相连，轨道放在水平桌面上，细线与轨道平行(滑轮质 量、
8、摩擦不计) (1)用螺旋测微器测遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度 d=_mm (2)实验过程中_满足 M 远大于 m(填“需要”或“不需要”) (3)实验主要步骤如下: 测量小车、传感器及遮光条的总质量 M，测量两遮光条的距离 L，按图甲正确连接器材 由静止释放小车，小车在细线拉动下运动，记录传感器的示数 F及遮光条 A、B 经过光电门的挡光时间 tA 和 tB，则验证动能定理的表达式为_(用字母 M、F、L、d、t A、tB表示) 【答案】 (1). 0.400 (2). 不需要 (3). 2 22 11 () 2 BA Md FL tt 【解析】 (1)1螺旋测微器的读数为0 40
9、.0 0.01mm=0.400mmd (2)2因为可以通过传感器读出力的大小，不需要满足 M 远大于 m。 (3)3遮光条 A、B 通过光电门的速度分别为 A A d v t B B d v t 则动能的变化量为 2 22 22 111 () 22 BA BA Md M vv tt 拉力做功为 W = FL 则验证的动能定理表达式为 2 22 11 () 2 BA Md FL tt 【名师点睛】以验证动能定理为实验命题背景考查学生的实验能力，知道光电门测速的原理，即极短时间 内的平均速度等于瞬时速度，掌握螺旋测微器的读数方法，难度不大 4 4、(2021(2021浙江省七彩阳光新高考研究联盟高
10、三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )小明与小刚同学做“探究求合力的方法” 的实验。 他们在竖直的墙上贴一张用来记录的白纸， 用一根细线从杯带中穿过， 并且打了一个结用来固定(结 点记为 O 点)，再将细线两端分别拴在两个弹簧测力计的挂钩上，在靠近白纸处对称地拉开细线(如图甲所 示)，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的示数，并在白纸上按一定标 度作出两个弹簧测力计的弹力的图示(如图乙所示)。 (1)图甲中弹簧测力计的示数为_N。 (2)下列做法你认为正确的是_。 A两弹簧测力计必须要对称拉开 B拉线方向应与白纸平面平行 C只用一个弹簧
11、测力计一定无法完成实验 D多次实验要保持 O点位置不变 (3)下列做法能减小实验误差的是_。 A两根细线必须等长 B弹簧测力计的示数不宜太小 C两条细线的夹角不宜太小也不宜太大 D在确定细线拉力方向时，所取两个点尽可能的远 (4)如图甲所示两条细线的夹角是60，若保持 O点位置不变，使右边的弹簧测力计顺时针转动时，则该弹 簧测力计的示数会_。 A逐渐减小 B逐渐增大 C先减小后增大 D先增大后减小 【答案】 (1). 3.00 (2). B (3). BCD (4). C 【解析】 (1)1 由图甲知，弹簧测力计的最小分度值为 0.1N，需要估读一位，所以读数为 3.00N； (2)2 A两弹
12、簧测力计不一定要对称拉开，只要夹角大小合适就可以，故 A错误； B拉线方向应当与白纸所在的平面平行，否则会有误差，故 B正确； C 只用一个弹簧测力计也可以完成实验， 一端用弹簧测力计测， 另一端用手固定， 将结点拉到固定的 O点， 然后轮流交换测另一端，这样就可以确定两个方向，故 C错误； D在同一次实验测量中，O 点要保持不变，多次实验时，可以改变 O点的位置，故 D错误。 故选 B。 (3)3 A 两根细线是否等长不影响实验的误差， 只要细线长度和两细线的夹角大小合适就可以， 故 A错误； B弹簧测力计的示数不宜太小，也不宜太大，超过弹簧测力计的量程，大小适中就可以，故 B 正确； C两
13、条细线的夹角要适宜，不宜太小或太大，否则做图时误差较大，故 C 正确； D在确定细线拉力方向时，所取两个点尽可能远一些，可以确保方向更准确一些，故 D 正确。 故选 BCD。 (4)4 右边的弹簧测力计顺时针转动时，结点 O 处于动态平衡状态，根据图解法做图如下 由图可知，右边的弹簧测力计顺时针转动的过程中，弹力大小先减小后增大。 故选 C。 5 5、(2021(2021江苏省苏州市高三下学期期初调研江苏省苏州市高三下学期期初调研) )某同学用图甲所示装置，测量系统运动过程中所受阻力的大 小。已知 m=460g、M=520g 的两物体用细线连接，跨过光滑轻质小滑轮。在 m下端接上纸带，接通打点
14、计 时器电源，让 M从高处由静止开始下落，如图乙为实验打出的一条纸带，每相邻两计数点间还有 4个点(图 中未标出)，g取 9.8m/s2，请测量并求出运动过程中系统受到的阻力大小。(结果保留两位有效数字) 【答案】9.8 102N 【解析】 由图可知，x03=2.75cm，x36=7.25cm，则 360 2 3 2 2 0.50m/s (3 )(3 ) xxx a TT 根据牛顿第二定律 (Mm)gf(Mm)a 得 f=9.8 102N 6 6、(2021(2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考试) )某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒 定律的
15、实验。光滑的水平平台上的 A点放置一个光电门。实验步骤如下： A在小滑块 a上固定一个宽度为 d的窄挡光片； B用天平分别测得小滑块 a(含挡光片)和小球 b的质量为 12 mm、； C将 a和 b 间用细线连接，中间夹一被压缩了的水平轻短弹簧，静止放置在平台上； D细线烧断后，a、b 被弹开，向相反方向运动； E记录滑块 a 离开弹簧后通过光电门时挡光片的遮光时间 t； F小球 b 离开弹簧后从平台边缘飞出，落在水平地面的 B点，测出平台距水平地面的高度 h 及 B点与平台 边缘铅垂线之间的水平距离 0 x； G改变弹簧压缩量，进行多次实验。 (1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，
16、则挡光片的宽度_mm； (2)若在误差允许范围内，满足 1 m d t _，则 a、b 与弹簧作用过程中系统动量守恒。(用上述实验所涉 及物理量的字母表示，重力加速度为 g) 【答案】 (1). 3.704(3.7043.706 均可) (2). 20 2 g m x h 【解析】 (1)1螺旋测微器的读数是主尺上的读数和游标尺上的读数的和，由题图乙可以求得挡光片的宽度 3.5mm20.4 0.01mm3.704mmd 。 (2)2烧断细线后，小滑块 a 与小球 b 被弹簧弹开，小滑块 a 获得的动量与小球 b 获得的动量大小相等、方 向相反，而小滑块 a 通过光电门的速度 1 d v t 小
17、滑块 a获得的动量 1 11 d mvm t 小球 b 做平抛运动，竖直方向上，根据运动学公式可得 2 1 2 hgt 解得 2h t g 所以速度 0 20 2 xg vx th 弹开后小球 b获得的动量 0 222220 2 xg pm vmm x th 。 7 7、(2021(2021湖北省宜昌市高三下学期开学考试湖北省宜昌市高三下学期开学考试) )某同学用如图所示装置完成探究“合力做功与动能变化的关 系”实验，轨道 CD水平，重物通过轻质细线拉着固定有遮光条的小车从 A点由静止开始运动，通过 B 点 时，与光电门相连的数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为 t，用天平测出重物的质量 m
18、，用游标卡 尺测量小车上遮光条的宽度 d，用毫米刻度尺测得 A、B之间的距离为 L。 (1)该同学用游标卡尺测量出遮光条的宽度 d=2.85mm， 则该同学用的是_的游标卡尺； (选填“10分度”、 “20分度”或“50 分度”) (2)计算小车通过 B点时速度的公式 v=_；(用所测物理量符号表示) (3)若某次实验中， 力传感器的读数为 F， 当地重力加速度为 g， 则小车从 A 点由静止开始运动到 B点过程中， 合力对重物所做功 W=_，重物动能变化量Ek=_(用上面所测物理量和已知量的符号表示)。 【答案】 (1). 20 分度 (2). d t (3). mgF L (4). 2 1
19、 2 d m t 【解析】 (1)1因为测量出遮光条的宽度的最小分度值为 0.05mm，所以该同学用的是 20 分度的游标卡尺。 (2)2用平均速度来表示瞬时速度，因为通过光电门的时间很短，则有 B= d v t 。 (3)3合力对重物所做功为 =wmgF L 。 4重物动能变化量为 2 2 B 11 =0= 22 k d Emvm t 。 8 8、 (2021(2021 湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试 湖北省孝感高级中学高三下学期开学考试) )一细绳跨过悬挂的定滑轮， 两端分别系有小球 A和 B， 如图所示。一实验小组用此装置测量小球 B 运动的加速度。 令两小球静止，细绳拉紧，然后释
20、放小球，测得小球 B 释放时的高度 h0=0.590 m，下降一段距离后的高度 h=0.100 m；由 h0下降至 h所用的时间 T=0.730 s。由此求得小球 B 加速度的大小为 a=_m/s2(保留 3 位有效数字)。 从实验室提供的数据得知， 小球 A、 B 的质量分别为 100.0 g和 150.0 g， 当地重力加速度大小为 g=9.80 m/s2。 根据牛顿第二定律计算可得小球 B 加速度的大小为 a=_m/s2(保留 3 位有效数字)。 可以看出，a与 a 有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：_。 【答案】 (1). 1.84 (2). 1.96
21、(3). 滑轮的轴不光滑，绳和滑轮之间有摩擦(或滑轮有质量) 【解析】 有题意可知小球下降过程中做匀加速直线运动，故根据运动学公式有 2 0 1 2 hhaT-= 代入数据解得 a=1.84m/s2； 根据牛顿第二定律可知对小球 A 有 AA Tm g m a -= 对小球 B 有 BB m gT m a -= 带入已知数据解得 2 1.96m/sa=； 在实验中绳和滑轮之间有摩擦会造成实际计算值偏小。 9 9、(2021(2021湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试湖北省宜昌一中龙泉中学高三下学期开学考试) )在完成了探究加速度与力、质量之间的关系 的书本实验后， 某同学想办法设计了一个
22、新的实验用于进一步验证上述物理量的关系， 具体操作过程如下： A用天平称出小车质量为0.26kgM ，弹簧秤质量 0.0465kgm 。(g 取 2 9.8m/s) B接通打点计时器电源，让小车 M从一具有一定倾角的平整斜面上由静止开始加速下滑，用纸带记录下 它的运动情况，以便求出他的加速度a。 C 撤掉打点计时器， 在小车尾部用细线与一个弹簧秤和水桶连接， 在水桶中加入适当水量， 使轻推小车时， 能使其沿斜面向下做匀速直线运动。当小车到达斜面底部静止后，读出此时弹簧秤的读数 F。 D改变斜面的倾角，重复以上实验几次，通过几组数据来验证三个物理量之间的关系。 请回答下列问题： (1)下面这条纸
23、带，是在某次实验中得到的(每 5个点取一个计数点)，请你求出此时小车的加速度a _。 (2)小车由静止开始匀加速下滑过程中所受到的合力为_。(用本题中所给的物理量符号表示) (3) 在该同学的这个验证实验中，_(填“需要”或“不需要”)保证小车质量远大于所挂物体的总 质量。 【答案】 (1). 2 2.00m/s( 2 1.802.20m/s之间) (2). mgF (3). 不需要 【解析】 (1)1由图可知2.00cmx ，而 T=0.1s，则 2 22 22 2.00 10 m/s2.00m/s 0.1 x a T (2)2根据实验步骤可知，小车由静止开始匀加速下滑过程中所受到的合力为 mg+F； (3) 3根据实验步骤 BC可知，在该同学这个验证实验中，不需要保证小车质量远大于所挂物体的总质 量。