2021年新高考真題物理匯編22 力學實驗（一）（解析版）

專題22力學實驗（-）

1.（7分）（2021高考新課程湖北卷）某同學假期在家里進行了重力加速度測量實驗。如圖（a）所示，將

一根米尺豎直固定，在米尺零刻度處由靜止釋放實心小鋼球，小球下落途經(jīng)某位置時，使用相機對其進行

拍照，相機曝光時間為」一s。由于小球的運動，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。根據(jù)照片中米尺刻度

500

讀出小球所在位置到釋放點的距離H、小球在曝光時間內移動的距離ai。計算出小球通過該位置時的速度

大小v,進而得出重力加速度大小g。實驗數(shù)據(jù)如下表：

米尺

圖（a）圖（b）

次數(shù)12345

△1/cm0.850.860.820.830.85

v/(m?s-,)4.254.104.154.25

H/m0.91810.94230.85300.88600.9231

（1）測量該小球直徑時，游標卡尺示數(shù)如圖（b）所示，小球直徑為mm。.

（2）在第2次實驗中，小球下落H=0.9423m時的速度大小v=m/s（保留3位有效數(shù)字）；第3次

實驗測得的當?shù)刂亓铀俣却笮=m/s2（保留3位有效數(shù)字）。

（3）可以減小本實驗重力加速度大小測量誤差的措施有

A.適當減小相機的曝光時間

B.讓小球在真空管中自由下落.

C.用質量相等的實心鋁球代替實心鋼球

【參考答案】12.（1）15.75（2分）（2）4.30（1分）9.85（2分），（3）AB（2分）

【解題思路】（1）根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則，小球直徑為10mm+15x0.05mm=10.75mm。

（2）根據(jù)小球在曝光時間內移動的距離△/=0.86cm,相機曝光時間為1=—!-s,小球卜落H=0.9423m時的

500

速度大小v=Z\〃t=4.30m/s。第3次實驗，小球所在位置到釋放點的距離H=0.8530m,|Jjv2=2gH,解得測得

2

的當?shù)刂亓铀俣却笮=9.85m/s0

（3）適當減小相機的曝光時間，可以減小速度v的測量誤差；讓小球在真空管中自由下落，可以消除空氣

阻力的影響；用質量相等的實心鋁球代替實心鋼球，將增大測量誤差。所以選項AB正確。

2.（6分）（2021新高考湖南卷）

某實驗小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關系。主要實驗步驟如下：

（1）用游標卡尺測量墊塊厚度力，示數(shù)如圖（b）所示，h=cm；

（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導軌上，調節(jié)導軌至水平；

（3）在右支點下放一墊塊，改變氣墊導軌的傾斜角度；

（4）在氣墊導軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)〃和滑塊對應的加速度。；

（5）在右支點下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復步驟（4）,記錄數(shù)據(jù)如下表:

n123456

0.0870.1800.2600.4250.519

根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點，繪制圖線。

如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應該是m/s2（保留三位有效數(shù)字）。

【參考答案】（1）1.02（5）“力圖像0.342.

a/(ms*2)

【解題思路】本題考查探究加速度與合外力的關系實驗、游標卡尺及其相關知識點，主要考

查實驗探究能力.

（1）根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則,墊塊厚度h=10mm+2x0.1mm=10.2mm=1.02cmo

（5）利用描點法描出各點，再過盡可能多的點做直線，得出圖像。由圖像上橫坐標n=4對應點的

縱坐標可知，表中缺失的數(shù)據(jù)為0.342m/s2。.

【方法總結】游標卡尺不估讀。

3.（7分）（2021年高考廣東學業(yè)水平選擇性測試）某興趣小組測量一緩沖裝置中彈簧的勁度系數(shù)，緩

沖裝置如圖8所示，固定在斜面上的透明有機玻璃管與水平面夾角為30。,彈簧固定在有機玻璃管底端,

實驗過程如下：先沿管軸線方向固定一毫米刻度尺，再將單個質量為200g的鋼球（直徑略小于玻璃管

內徑）逐個從管口滑進，每滑進一個鋼球，待彈簧靜止，記錄管內鋼球的個數(shù)n和彈簧上端對應的刻

度尺示數(shù)品，數(shù)據(jù)如表1所示，實驗過程中彈簧始終處于彈性限度內.采用逐差法計算彈簧壓縮量，

進而計算其勁度系數(shù).

(1)利用AZ，i=Li+3-Li，(i=l,2,3)計算彈簧的壓縮量："i=6.03cm,△乙2=6.08cm,cm,

△L]+4乙2+小心3

壓縮量的平均值紅=3=cm；

（2）上述AL是管中增加個鋼球時產生的彈簧平均壓縮量；

（3）忽略摩擦，重力加速度g取9.80m/s2,該彈簧的勁度系數(shù)為N/m（結果保留3位有效數(shù)

字）.

【參考答案】（1）6.046.05（2）3（3）500

【名師解析】（1）刈3=18.0%計12.055=6.045,壓縮量的平均值甌=3=6.05cm；

（2）上述瓦是管中增加3個鋼球時產生的彈簧譬壓縮量；

（3）由胡克定律，F(xiàn)=kx,F=3mgsin30*3N,x=AZ=6.05cm=0.00605m,解得k=500N/m。

4.（8分）（2021新高考北京卷）

物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。例如:

（1）實驗儀器。用游標卡尺測某金屬管的內徑，示數(shù)如圖1所示。則該金屬管的內徑為mm。

4cm

10

（2）數(shù)據(jù)分析。打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中一部分如圖2所示，8、C、

D為紙帶上標出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標出。打點計時器接在

頻率為50Hz的交流電源上。則打C點時，紙帶運動的速度%=m/s（結果保留小

數(shù)點后兩位）。

CD(

)B?.........................,.........

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||iiii|iiii|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||1

(2345678910II121314]

cm/

圖2

（3）實驗原理。圖3為“探究加速度與力的關系”的實驗裝置示意圖。認為桶和砂所受的重力等于使小

車做勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶

和砂的總質量相比小車質量M小得多。請分析說明這個要求的

理由。

【參考答案】（1）31.4

（2）0.44

（3）設繩的拉力為T,小車運動的加速度為對桶和砂，有mg-T=ma；對小乍，有7=雨。得

T一加g。小車受到細繩的拉力T等于小車受到的合力凡即尸=』一叫=」一儂?？?/p>

M+mM+/%]+機

M

見，只有桶和砂的總質量，"比小車質量M小得多時，才能認為桶和砂所受的重力mg等于使小車

做勻加速直線運動的合力凡

【解題思路】（1）根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則，該金屬管的內徑為31mm+0.4mm=31.4mm。

（2）相鄰計數(shù)點之間的時間T=5Xl/f=5X0.02s=0.10s。根據(jù)勻變速直線運動的質點在一段時間內的平均

速度等于中間時刻的瞬時速度，可得紙帶運動的速度=0.44m/so

（3）設繩的拉力為7,小車運動的加速度為或對桶和砂，有mg_T=ma；對小車，有7=裱。得

7=上一〃火。小車受到細繩的拉力T等于小車受到的合力尸，即尸=上一"g=—!—,咫?？?/p>

M+mMi.m

1H-------

M

見，只有桶和砂的總質量m比小車質量M小得多時，才能認為桶和砂所受的重力等于使小車

做勻加速直線運動的合力凡

5.（12分）（2021新高考天津卷）

（1）某實驗小組利用手機的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運動的過程.為便于記錄小球各個時

刻在斜面上的位置，將錄像中時間間隔為T的連續(xù)7幅畫面合成到同一張圖中，示意如圖.依次測得小球

各相鄰位置間的距離為X］、/、/、尤4、X5'X6-

①寫出小球在位置1的速度表達式.

②要求充分利用測量數(shù)據(jù)，寫出小球運動過程中的加速度表達式.

③在測量小球相鄰位置間距時由于實驗者讀數(shù)產生的誤差是誤差.（填“偶然”或“系統(tǒng)”）

（2）隨著智能手機的廣泛應用，充電寶成為手機及時充電的一種重要選擇.充電寶可以視為與電池一樣的

直流電源.一充電寶的電動勢約為5V,內阻很小，最大放電電流為2A,某實驗小組測定它的電動勢和內

阻.他們剝開充電寶連接線的外絕緣層，里而有四根導線，紅導線為充電寶的正極，黑導線為充電寶的負

極，其余兩根導線空置不用，另有滑動變阻器R用于改變電路中的電流，定值電阻％=3。，兩只數(shù)字多

用電表M、N,兩表均為理想電表，并與開關S連成如圖所示電路.

充電寶

①圖中測量電流的電表是，測量電壓的電表是.（均填寫字母M或N）

②調節(jié)滑動變阻器，測得多組/、。數(shù)據(jù)，記錄如下表，其中只有一個數(shù)據(jù)記錄有誤，審視記錄的數(shù)據(jù)，可

以發(fā)現(xiàn)表中第次的記錄數(shù)據(jù)有誤填測量次數(shù)的序號）

次數(shù)1234567

電流//A0.2990.4770.6840.8771.0651.