2021屆高考物理二輪精題：力學實驗和電學實驗有答案

2021屆高考物理二輪精題：力學和電學實驗有答案

1、某興趣小組用如圖1所示的裝置驗證動能定理.

(1)有兩種工作頻率均為50Hz的打點計時器供實驗選用：

A.電磁打點計時器B.電火花打點計時器

為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選擇(選填"A”或"B”).

小車打點計時器出處

帶

砧碼盤A

長木板

圖1

(2)保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔.實

驗中，為消除摩擦力的影響，在祛碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動.同

學甲認為此時摩擦力的影響己得到消除.同學乙認為還應從盤中取出適量沙子，

直至輕推小車觀察到小車做勻速運動.看法正確的同學是(選填

“甲”或“乙”).

(3)消除摩擦力的影響后，在祛碼盤中加入祛碼.接通打點計時器電源，松開小

車，小車運動.紙帶被打出一系列點，其中的一段如圖2所示.圖中紙帶按實際

尺寸畫出，紙帶上A點的速度VA=m/s.

圖2

(4)測出小車的質量為M,再測出紙帶上起點到A點的距離為L.小車動能的變化

量可用△Ek=gMvX算出.祛碼盤中祛碼的質量為m,重力加速度為g.實驗中，

小車的質量應_______(選填“遠大于”“遠小于”或“接近”)祛碼、祛碼盤和沙子的

總質量，小車所受合力做的功可用W=mgL算出.多次測量，若W與AEk均基

本相等則驗證了動能定理.

2、一個噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學決定測量霧滴的噴射

速度，他采用如圖1所示的裝置，一個直徑為d=40cm的紙帶環(huán)，安放在一個

可以按照不同轉速轉動的固定轉臺上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A,在狹縫A的

正對面畫一條標志線，如圖1所示.在轉臺開始轉動達到穩(wěn)定轉速時，向側面同

樣開有狹縫B的固定紙盒中噴射油漆霧滴，當狹縫A轉至與狹縫B正對平行時,

霧滴便通過狹縫A勻速運動打在紙帶的內側面留下痕跡（若此過程轉臺轉過不到

一圈）.將紙帶從轉臺上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對齊，如圖2所示.

01cm234S

_______________1111山II』IIIII”川111山MilIIIIIII111II（

[[]狹縫A霧滴痕跡,標志級[?

__________i?

---------s---------?:

圖2

（1）設噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標志線的距離為s,則從圖2可知，其中速

度最大的霧滴到標志線的距離s=cm.

（2）如果轉臺轉動的周期為T,則這些霧滴噴射速度的計算表達式為vo=

_______________________________________________________________（用字

母表示）.

（3）如果以縱坐標表示霧滴的速度vo,橫坐標表示霧滴距標志線距離的倒數(shù)與畫

出vo—（圖線，如圖3所示，則可知轉臺轉動的周期為T=s.

3、為了測定滑塊M與長木板間的動摩擦因數(shù)，某同學將長木板的一端通過轉軸

固定在水平面上，另一端用墊塊墊起形成一個傾角0,在長木板的另一端固定一

個定滑輪，在墊塊上安裝一個光電門，在重物m上固定一個窄擋光條，通過一

條輕質細線將重物和滑塊連接起來并繞過定滑輪，如圖所示.現(xiàn)讓重物從某標記

位置處由靜止釋放，它牽引滑塊運動，若測得標記處與光電門間的距離為h,寬

度為d的擋光條通過光電門的時間為t,且乂=01,則滑塊與長木板間的動摩擦

因數(shù)為產F-一就嬴?實驗過程中11越大’實驗測量結果（選填

“越精確”“越不精確”或“都一樣”）；在保持h不變的情況下，調節(jié)墊塊使

傾角0越大，則實驗測量結果（選填“越精確”“越不精確”或“都一

樣”）.

4、某同學在研究性學習中用如圖裝置來驗證機械能守恒定律，輕繩兩端系著質

量相等的物體A、B,物體B上放一金屬片C,鐵架臺上固定一金屬圓環(huán)，圓環(huán)

處在物體B的正下方，系統(tǒng)靜止時，金屬片C與圓環(huán)間的高度差為h,由靜止釋

放后，系統(tǒng)開始運動，當物體B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，兩光

電門固定在鐵架臺Pi、P2處，通過數(shù)字計時器可測出物體B通過Pi、P2這段距

離的時間.

A由*/II數(shù)字

_1X計時器

(1)若測得Pi、P2之間的距離為d,物體B通過這段距離的時間為t,則物體B剛

穿過圓環(huán)后的速度v=.

(2)若物體A、B的質量均用M表示，金屬片C的質量用m表示，該實驗中驗證

下面—(填正確選項的序號)等式成立，即可驗證機械能守恒定律.

A.mgh=^Mv2B.mgh=Mv2

2

C.mgh=^(2M+m)vD.mgh=2(M+m)v2

(3)本實驗中的測量儀器除了刻度尺、數(shù)字計時器外，還需要.

(4)若M》m,改變金屬片C的質量m,使物體B由同一高度落下穿過圓環(huán)，記

錄各次的金屬片C的質量m,以及物體B通過Pi、P2這段距離的時間t,以mg

為橫軸，以—(選填置2"或)為縱軸，通過描點作出的圖線是一條過原點的

直線.

5、某同學在驗證合外力一定，物體的質量與加速度的關系時，采用圖甲所示的

裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車的加速度a與小車質量M(包括所放祛碼及傳

感器的質量)的對應關系圖像，如圖乙所示。實驗中所掛鉤碼的質量為20g,實

驗中選用的是不可伸長的輕繩和光滑的輕質定滑輪。

(1)實驗開始時，他先調節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的輕繩與木板平行。

他這樣做的目的是下列哪一個;(填字母代號)

A.可使位移傳感器測出的小車的加速度更準確

B.可以保證小車最終能夠做直線運動

C.可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車所受的合力

(2)由圖乙可知，a三圖線不過原點。，原因是；

(3)該圖線的初始段為直線，該段直線的斜率最接近的數(shù)值是。

A.30NB.0.3N

C.20ND.0.2N

6、用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能.將彈簧放置在水平氣墊導軌上，左

端固定，右端在O點；在O點右側的B、C位置各安裝一個光電門，計時器(圖

中未畫出)與兩個光電門相連.先用米尺測得B、C兩點間距離s,再用帶有遮光

片的滑塊壓縮彈簧到某位置A,靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的

時間t,用米尺測量A、。之間的距離x.

滑塊遮光片置?」

A0B/C

氣墊導軌

(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是

(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量

A.彈簧原長

B.當?shù)刂亓铀俣?/p>

C.滑塊（含遮光片）的質量

⑶增大A、。之間的距離X,計時器顯示時間t將.

A.增大B.減小C.不變

7、在“利用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，打點計時器接

在50Hz低壓交流電源上，某同學在打出的紙帶上按打點的先后順序每5個點取

一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E五個計數(shù)點（整條紙帶寬度相同）.從A點

開始在每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成四段（分別為a、b、c、d段），將這四段紙

帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖所示.

（1）若把每一段紙帶的左上角連接起來，結果得到一條傾斜的直線，如圖所示，

由圖可知紙帶做運動，且直線與x軸方向夾角越小，說明紙帶運動的加

速度（填“越大”或“越小”）.

（2）若測得a段紙帶的長度為5.20cm,c段紙帶的長度為7.20cm,則可求出加速

度的大小為m/s2.

8、如下圖：

，，，，,，，，，，刻度尺

祛碼

圖（a）

某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度（圈數(shù)）的關系.實驗裝置如圖（a）所示:

一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針Po、Pl、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧

上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以

讀出指針的位置，Po指向0刻度.設彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為

X0；掛有質量為(MOOkg的祛碼時，各指針的位置記為X.測量結果及部分計算結

果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù)，重力加速度g取9.80m/s2).已知實驗所用彈簧

總圈數(shù)為60,整個彈簧的自由長度為11.88cm.

(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：①,②.

P1P3P4P6

P2P5

xo(cm)2.044.066.068.0510.0312.01

x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41

n102030405060

k(N/m)163①56.043.633.828.8

0.0061②0.01790.02290.02960.0347

(2)以n為橫坐標，(為縱坐標，在圖(b)給出的坐標系上畫出圖象.

(3)圖(b)中畫出的直線可近似認為通過原點.若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n

的一段彈簧，則彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關系的表達式為k=

________N/m.

9、如圖1所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，用重物帶動紙帶從靜止開始自

由下落，利用此裝置可驗證機械能守恒定律.

(1)已準備的器材有打點計時器(帶導線)、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾

子的重物，此外還需要的器材是.

A.直流電源、天平及祛碼B.直流電源、刻度尺

C.交流電源、天平及祛碼D.交流電源、刻度尺

(2)安裝好實驗裝置，正確進行實驗操作，從打出的紙帶中選出符合要求的紙帶,

如圖2所示.圖中0點為打點起始點，且速度為零.選取紙帶上打出的連續(xù)點A、

B、C、…作為計時點，測出其中E、F、G點距起始點0的距離分別為》、h2、

h3.已知重物質量為m,當?shù)刂亓铀俣葹間,計時器打點周期為T.為了驗證此實

驗過程中機械能是否守恒，需要計算出從0點到F點的過程中，重物重力勢能

的減少量AEp=，動能的增加量AEk=(用題中所給字母表示).

(3)實驗結果往往是重力勢能的減少量略大于動能的增加量，關于這個誤差下列

說法正確的是.

A.該誤差屬于偶然誤差

B.該誤差屬于系統(tǒng)誤差

C.可以通過多次測量取平均值的方法來減小該誤差

D.可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差

(4)某同學在實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于重物減少的重力勢能，于是深入

研究阻力f對本實驗的影響.他測出各計時點到起始點的距離h,并計算出打下

各計數(shù)點時的速度V,用實驗測得的數(shù)據(jù)繪制出v2—h圖線，如圖3所示.圖象

是一條直線，此直線斜率k=(可能用到的物理量有m、g、f)

2021屆高考物理二輪精題：力學和電學實驗有答案

1、某興趣小組用如圖1所示的裝置驗證動能定理.

⑴有兩種工作頻率均為50Hz的打點計時器供實驗選用：

A.電磁打點計時器B.電火花打點計時器

為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選擇(選填"A”或"B”).

小車打點計時器出業(yè)

=^^5帶

破碼盤A

長木板

圖1

（2）保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔.實

驗中，為消除摩擦力的影響，在祛碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動.同

學甲認為此時摩擦力的影響已得到消除.同學乙認為還應從盤中取出適量沙子，

直至輕推小車觀察到小車做勻速運動.看法正確的同學是（選填

“甲”或“乙”）.

（3）消除摩擦力的影響后，在祛碼盤中加入祛碼.接通打點計時器電源，松開小

車，小車運動.紙帶被打出一系列點，其中的一段如圖2所示.圖中紙帶按實際

尺寸畫出，紙帶上A點的速度VA=m/s.

圖2

（4）測出小車的質量為M,再測出紙帶上起點到A點的距離為L.小車動能的變化

量可用△Ek=3Mv2算出.祛碼盤中祛碼的質量為m,重力加速度為g.實驗中,

小車的質量應_______（選填“遠大于”“遠小于”或“接近”）祛碼、祛碼盤和沙子的

總質量，小車所受合力做的功可用W=mgL算出.多次測量，若W與AEk均基

本相等則驗證了動能定理.

【答案】（1）B（2）乙（3）0.31（0.30?0.33都算對）（4）遠大于

2、一個噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學決定測量霧滴的噴射

速度，他采用如圖1所示的裝置，一個直徑為d=40cm的紙帶環(huán)，安放在一個

可以按照不同轉速轉動的固定轉臺上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A,在狹縫A的

正對面畫一條標志線，如圖1所示.在轉臺開始轉動達到穩(wěn)定轉速時，向側面同

樣開有狹縫B的固定紙盒中噴射油漆霧滴，當狹縫A轉至與狹縫B正對平行時,

霧滴便通過狹縫A勻速運動打在紙帶的內側面留下痕跡（若此過程轉臺轉過不到

一圈）.將紙帶從轉臺上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對齊，如圖2所示.

⑴設噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標志線的距離為S,則從圖2可知，其中速

度最大的霧滴到標志線的距離s=cm.

(2)如果轉臺轉動的周期為T,則這些霧滴噴射速度的計算表達式為v()=

_(用字母表示).

(3)如果以縱坐標表示霧滴的速度vo,橫坐標表示霧滴距標志線距離的倒數(shù);，畫

出Vo—：圖線，如圖3所示，則可知轉臺轉動的周期為T=s.

【答案】(1)2.10⑵簧(3)1.6

3、為了測定滑塊M與長木板間的動摩擦因數(shù)，某同學將長木板的一端通過轉軸

固定在水平面上，另一端用墊塊墊起形成一個傾角0,在長木板的另一端固定一

個定滑輪，在墊塊上安裝一個光電門，在重物m上固定一個窄擋光條，通過一

條輕質細線將重物和滑塊連接起來并繞過定滑輪，如圖所示.現(xiàn)讓重物從某標記

位置處由靜止釋放，它牽引滑塊運動，若測得標記處與光電門間的距離為h,寬

度為d的擋光條通過光電門的時間為3且乂=111,則滑塊與長木板間的動摩擦

因數(shù)為-FT—就嬴?實驗過程中h越大’實驗測量結果(選填

“越精確”“越不精確”或“都一樣”)；在保持h不變的情況下，調節(jié)墊塊使

傾角。越大，則實驗測量結果(選填“越精確”“越不精確”或“都一

樣”).

【答案】越精確越不精確

4、某同學在研究性學習中用如圖裝置來驗證機械能守恒定律，輕繩兩端系著質

量相等的物體A、B,物體B上放一金屬片C,鐵架臺上固定一金屬圓環(huán)，圓環(huán)

處在物體B的正下方，系統(tǒng)靜止時，金屬片C與圓環(huán)間的高度差為h,由靜止釋

放后，系統(tǒng)開始運動，當物體B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，兩光

電門固定在鐵架臺Pi、P2處，通過數(shù)字計時器可測出物體B通過P］、P2這段距

離的時間.

(1)若測得Pi、P2之間的距離為d,物體B通過這段距離的時間為t,則物體B剛

穿過圓環(huán)后的速度v=.

⑵若物體A、B的質量均用M表示，金屬片C的質量用m表示，該實驗中驗證

下面一(填正確選項的序號)等式成立，即可驗證機械能守恒定律.

A.mgh=^Mv2B.mgh=Mv2

C.mgh=^(2M+m)v2D.mgh=^(M4-m)v2

(3)本實驗中的測量儀器除了刻度尺、數(shù)字計時器外，還需要.

(4)若M》m,改變金屬片C的質量m,使物體B由同一高度落下穿過圓環(huán)，記

錄各次的金屬片C的質量m,以及物體B通過Pi、P2這段距離的時間t,以mg

為橫軸，以—(選填h2”或)為縱軸，通過描點作出的圖線是一條過原點的

直線.

【答案】(1)7⑵C(3)天平⑷/

【解析】(1)B通過圓環(huán)后將勻速通過光電門，則B剛穿過圓環(huán)后的速度為：v=

d

(2)設繩子拉力大小為F,對A由牛頓第二定律得：F—Mg=Ma,對B與C整體

下落h的過程，由牛頓第二定律得：(M+m)g—F=(M+m)a,再由運動學公式

2

應有：v2=2ah,聯(lián)立以上各式可得：mg=(2M+m)獲，所以C正確.

(3)根據(jù)上面的表達式可知需要已知金屬片C的質量，所以還需要的器材是天平.

⑷在釋放至金屬片C被擱置在圓環(huán)上的過程中，分別對A和B、C由牛頓第二

定律可得：對A有：F—Mg=Ma,對B和C有：(M+m)g—F=(M+m)a,再由

勻變速直線運動公式應有：v2=2ah,又丫=q，聯(lián)立解得：

因為M》m,則［=^?mg；所以，以mg為橫軸，以《為縱軸的圖線是一條過

原點的直線.

5、某同學在驗證合外力一定，物體的質量與加速度的關系時，采用圖甲所示的

裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車的加速度a與小車質量M(包括所放祛碼及傳

感器的質量)的對應關系圖像，如圖乙所示。實驗中所掛鉤碼的質量為20g,實

驗中選用的是不可伸長的輕繩和光滑的輕質定滑輪。

(1)實驗開始時，他先調節(jié)木板上定滑輪的高度，使牽引小車的輕繩與木板平行。

他這樣做的目的是下列哪一個；(填字母代號)

A.可使位移傳感器測出的小車的加速度更準確

B.可以保證小車最終能夠做直線運動

C.可在平衡摩擦力后使細繩拉力等于小車所受的合力

(2)由圖乙可知，a-古圖線不過原點O,原因是;

(3)該圖線的初始段為直線，該段直線的斜率最接近的數(shù)值是o

A.30NB.0.3N

C.20ND.0.2N

【答案】(DC(2)平衡摩擦力時使長木板的傾角過大(3)D

6、用如圖所示的裝置測量彈簧的彈性勢能.將彈簧放置在水平氣墊導軌上，左

端固定，右端在O點；在。點右側的B、C位置各安裝一個光電門，計時器(圖

中未畫出)與兩個光電門相連.先用米尺測得B、C兩點間距離s,再用帶有遮光

片的滑塊壓縮彈簧到某位置A,靜止釋放，計時器顯示遮光片從B到C所用的

時間3用米尺測量A、。之間的距離x.

、滑塊遮光片舞門

；\z目/\§

xWMA/W-4I1;,

AOTB/ci

氣墊導軌

(1)計算滑塊離開彈簧時速度大小的表達式是.

(2)為求出彈簧的彈性勢能，還需要測量_______.

A.彈簧原長

B.當?shù)刂亓铀俣?/p>

C.滑塊(含遮光片)的質量

(3)增大A、O之間的距離x,計時器顯示時間t將.

A.增大B.減小C.不變

s

【答案】(l)v=;(2)C(3)B

7、在“利用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度”實驗中，打點計時器接

在50Hz低壓交流電源上，某同學在打出的紙帶上按打點的先后順序每5個點取

一個計數(shù)點，共取了A、B、C、D、E五個計數(shù)點(整條紙帶寬度相同).從A點

開始在每一個計數(shù)點處將紙帶剪開分成四段(分別為a、b、c、d段)，將這四段紙

帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖所示.

(1)若把每一段紙帶的左上角連接起來，結果得到一條傾斜的直線，如圖所示，

由圖可知紙帶做運動，且直線與X軸方向夾角越小，說明紙帶運動的加

速度(填“越大”或“越小”).

(2)若測得a段紙帶的長度為5.20cm,c段紙帶的長度為7.20cm,則可求出加速

度的大小為m/s2.

【答案】(1)勻加速直線越小(2)1

8、如下圖：

，，，，，，,，，，，，刻度尺

瓦~一

硅碼

圖(a)

某實驗小組探究彈簧的勁度系數(shù)k與其長度(圈數(shù))的關系.實驗裝置如圖(a)所示:

一均勻長彈簧豎直懸掛，7個指針Po、Pl、P2、P3、P4、P5、P6分別固定在彈簧

上距懸點0、10、20、30、40、50、60圈處；通過旁邊豎直放置的刻度尺，可以

讀出指針的位置，Po指向0刻度.設彈簧下端未掛重物時，各指針的位置記為

xo；掛有質量為0.100kg的祛碼時，各指針的位置記為x.測量結果及部分計算結

果如下表所示(n為彈簧的圈數(shù)，重力加速度g取9.80m/s2).已知實驗所用彈簧

總圈數(shù)為60,整個彈簧的自由長度為11.88cm.

(1)將表中數(shù)據(jù)補充完整：①，②.

P6

P1p2P3P4P5

x()(cm)2.044.066.068.0510.0312.01

x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41

n102030405060

k(N/m)163①56.043.633.828.8

/m/N)

0.0061②0.01790.02290.02960.0347

(2)以n為橫坐標，:為縱坐標，在圖(b)給出的坐標系上畫出：一n圖象.

KK

0.04

0.03

(3)圖(b)中畫出的直線可近似認為通過原點.若從實驗中所用的彈簧截取圈數(shù)為n

的一段彈簧，則彈簧的勁度系數(shù)k與其圈數(shù)n的關系的表達式為k=

________N/m.

【答案】⑴①81.7②0.012