2021屆高考物理三輪強(qiáng)化：力學(xué)實(shí)驗(yàn)（解析版）

2021屆高考物理三輪強(qiáng)化：力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1.某同學(xué)利用如圖甲所示裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系''的實(shí)

圖甲圖乙圖丙

(1)在安裝刻度尺時，必須使刻度尺保持狀態(tài)。

⑵他通過實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的彈力大小廠與彈簧長度工的關(guān)系圖像。由

此圖像可得該彈簧的原長％=cm,勁度系數(shù)

k=N/mo

(3)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一把彈簧測力計(jì)，當(dāng)彈簧測力計(jì)上的

示數(shù)如圖丙所示時,該彈簧的長度x=emo

2.用如下的器材和方法可以驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”。在圓形桌子透明

桌面上平鋪一張白紙，在桌子邊緣安裝三個光滑的滑輪，其中滑輪1固定在

桌子邊，滑輪鳥、《可沿桌邊移動。第一次實(shí)驗(yàn)中，步驟如下：

A.在三根輕繩下掛上一定數(shù)量的鉤碼，并使結(jié)點(diǎn)。靜止；

B.在白紙上描下。點(diǎn)的位置和三根繩子的方向，以。點(diǎn)為起點(diǎn),作出三拉力的

圖示；

C.以繞過￡、《繩的兩個力為鄰邊作平行四邊形，作出。點(diǎn)為起點(diǎn)的平行四

邊形的對角線，量出對角線的長度；

D.檢驗(yàn)對角線的長度和繞過《繩拉力的圖示的長度是否一樣,方向是否在一

條直線上。

A

⑴這次實(shí)驗(yàn)中，若一根繩掛的質(zhì)量為加，另一根繩掛的質(zhì)量為2%則第三根

繩掛的質(zhì)量一定大于_________且小于0

（2）第二次實(shí)驗(yàn)時，改變滑輪8、6的位置和相應(yīng)繩上鉤碼的數(shù)量，使結(jié)點(diǎn)平

衡，繩的結(jié)點(diǎn)（填“必須”或“不必”）與第一次實(shí)驗(yàn)中白紙上描下的

0點(diǎn)重合。實(shí)驗(yàn)中，若桌面不水平（填"會”或“不會”）影響實(shí)驗(yàn)的

結(jié)論。

3.如圖甲所示是“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的裝置，將橡皮條的一

端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一端都有繩套.實(shí)

驗(yàn)中需用兩個彈簧測力計(jì)分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條，使結(jié)點(diǎn)

到達(dá)某一位置0.

乙

（1）某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時提出如下一些觀點(diǎn)，其中不恰當(dāng)?shù)氖?/p>

（請?zhí)钊胂鄳?yīng)的字母）

A.拉橡皮條的繩細(xì)一些且適當(dāng)長一些，實(shí)驗(yàn)效果較好

B.拉橡皮條時，彈簧測力計(jì)、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行

C.橡皮條彈性要好，拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置0時，拉力要適當(dāng)大些

D.兩個彈簧測力計(jì)拉力的夾角越大越好

E.測量前應(yīng)把兩彈簧測力計(jì)互相勾在一起并對拉，觀察它們的示數(shù)是否相

同，應(yīng)選用示數(shù)相同的一對彈簧測力計(jì)

F.實(shí)驗(yàn)中，用一個彈簧測力計(jì)拉橡皮條時，需將結(jié)點(diǎn)拉到同一位置。

(2)實(shí)驗(yàn)中，用兩個彈簧測力計(jì)拉橡皮條時，若兩個彈簧測力計(jì)的讀數(shù)

均為4.00N,且兩彈簧測力計(jì)拉力的方向相互垂直，(填

“能”或“不能”)用一個量程為5.00N的彈簧測力計(jì)測量出它們的合力.

(3)如圖乙所示，保持左右兩側(cè)細(xì)繩間的夾角為銳角，并保持拉左側(cè)細(xì)

繩的測力計(jì)的讀數(shù)不變，而使左側(cè)細(xì)繩與豎直方向的夾角。減小，適當(dāng)調(diào)

整右側(cè)彈簧測力計(jì)的拉力大小和方向，可使結(jié)點(diǎn)保持在。點(diǎn)不變，則右側(cè)

彈簧測力計(jì)的示數(shù).(請?zhí)钊胂鄳?yīng)的字母)

A.一定變大B.一定不變C.一定變小

4.在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)時：

(1)要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果，必須

A.每次將橡皮條拉到同樣的位置B.兩彈簧秤的夾角相同

C.每次彈簧秤示數(shù)必須相同D.只要一個彈簧秤的讀數(shù)相同就行

(2)下圖所示，是甲乙兩位同學(xué)在做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)

時得到的結(jié)果，則其中同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí).

甲同學(xué)乙同學(xué)

(3)在該實(shí)驗(yàn)中,采取下列哪些方法和步驟可減小實(shí)驗(yàn)誤差o

A.兩個分力小工間的夾角越大越好

B.兩個分力不人的大小在橡皮條的彈性限度內(nèi)要適當(dāng)大些

C.拉橡皮條的細(xì)繩要稍長一些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩個點(diǎn)要近些

D.實(shí)驗(yàn)前先把兩個彈簧秤的鉤子互相鉤住，平放在桌子上，向相反方向拉動,

檢查讀數(shù)是否相同

E.測力計(jì)、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行.

5.某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，輕彈

簧放置在傾斜的長木板上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接,

紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器并與物塊連接晌左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由

靜止釋放物塊，通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能.

（1）實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟：

①松手釋放物塊；②接通打點(diǎn)計(jì)時器電源；③木板一端抬高以平衡摩擦；

④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量.

上述步驟正確的操作順序是（填序號）.

（2）甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時打出的紙帶結(jié)果如圖2所示，請你幫助他分析，最

有可能造成這種結(jié)果的原因是.

（3）乙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶結(jié)果如圖3所示.打點(diǎn)計(jì)時器所用交流電

的頻率為50Hz,小車質(zhì)量為200g,結(jié)合紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙

帶對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時的速度為m/s,相應(yīng)的彈簧的彈

性勢能為J.（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

單位:cm5.9式.自“1.5￡1.5m.54

圖3

6.某同學(xué)在家中找到兩根一樣的輕彈簧尸和0、裝有水總質(zhì)量機(jī)=1kg的礦

泉水瓶、刻度尺、量角器和細(xì)繩等器材，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)研究兩個互成角度

力的合成規(guī)律，同時測出彈簧的勁度系數(shù)上其操作如下：

Q

a.將彈簧尸上端固定，讓其自然下垂，用刻度尺測出此時彈簧P的長度

4=12.50cm;

b.將礦泉水瓶通過細(xì)繩連接在彈簧P下端，待礦泉水瓶靜止后用刻度尺測

出此時彈簧。的長度。，如圖甲所示，則cm；

c.在細(xì)繩和彈簧。的掛鉤上涂抹少許潤滑油，將細(xì)繩搭在掛鉤上，緩慢的

拉起彈簧。，使彈簧。偏離豎直方向夾角為60。，測出彈簧。的長度為4

及其軸線與豎直方向夾角為仇如圖乙所示；

⑴取重力加速度g=10m/s2,則彈簧。的勁度系數(shù)心；

(2)若要研究兩個互成角度力的合成規(guī)律，心和。需滿足的條件是

①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上，使其軸線沿豎直方向；

②如圖甲所示，將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上，另一端用圓珠筆

尖豎直向下拉，直到彈簧秤的示數(shù)為某一設(shè)定值，將橡皮筋兩端的位置標(biāo)

記為。2,記錄彈簧秤的示數(shù)尸，測量并記錄Q間的距離(即橡

皮筋的長度/)。每次將彈簧秤的示數(shù)改變L00N,測出對應(yīng)的/,部分?jǐn)?shù)

據(jù)如下表所示:

F/N01.002.003.004.005.006.007.00

1/cmk11.0012.0013.0014.0015.0016.0017.00

③找出步驟②中產(chǎn)=7.00N時橡皮筋兩端的位置，重新標(biāo)記為。、。(橡皮

筋上端為O,下端為O),此時橡皮筋的拉力記為&X)，；

④在秤鉤上涂抹少許潤滑油將橡皮筋搭在秤鉤上，如圖乙所示，用兩圓珠

筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端，使秤鉤的下端到達(dá)。點(diǎn)，將兩筆尖

的位置標(biāo)記為/、3,橡皮筋0/段的拉力記為&>A,Q8段的拉力記為

FOB；

⑤根據(jù)給出的標(biāo)度，作出入)4,和的合力尸，如圖丙所示。

(1)利用表中數(shù)據(jù)可得1。=cm。

(2)若測得CM=7.50cm,03=7.50cm,則、OA的大小為N。

(3)通過比較尸與的大小和方向，即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

8.某同學(xué)用如圖甲所示的裝置研究合力與分力之間是否遵從平行四邊形定

則，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

(1)用圖釘把白紙固定在水平的木板上，將橡皮條的一端固定在板上

某點(diǎn)，兩個細(xì)繩套系在橡皮條的另一端。

(2)用兩個彈簧秤分別拉住兩個細(xì)繩套，互成角度地施加水平拉力，把

橡條與繩套的結(jié)點(diǎn)拉到某一位置Q用鉛筆在白紙上描下此位置，記錄

圖中K為No

(3)用一個彈簧秤拉橡皮條，把橡皮條與繩套的結(jié)點(diǎn)拉到—位置，記

錄彈簧秤拉力廠的大小和方向。

（4）如圖乙，在白紙上已作出尸的圖示及鳥的方向，根據(jù)圖中標(biāo)度作出行

的圖示。

⑸以。4OF,為鄰邊畫平行四邊形，作出所夾對角線F，，比較/和F,

如果滿足，就可說明合力與分力之間遵從平行四邊形定則。

9.2020年12月8日，中尼兩國共同宣布了珠穆朗瑪峰的最新高度為

海拔8848.86米，此次珠峰高度測量實(shí)現(xiàn)了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)首次應(yīng)用、

首次實(shí)測珠峰峰頂重力值等多項(xiàng)第一。同時，雪深探測雷達(dá)、重力儀、超

長距離測距儀等一大批國產(chǎn)現(xiàn)代測量設(shè)備紛紛亮相。重力儀的內(nèi)部包含了

由彈簧組成的靜力平衡系統(tǒng)。

為測量某彈簧勁度系數(shù)，某探究小組設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如下

圖（1）圖（2）所示，角度傳感器與可轉(zhuǎn)動"T”形螺桿相連，“T”形螺

桿上套有螺母，螺母上固定有一個力傳感器，力傳感器套在左右兩個固定

的套桿（圖2中未畫出）上，彈簧的一端掛在力傳感器下端掛鉤上，另一

端與鐵架臺底座的固定點(diǎn)相連。

當(dāng)角度傳感器頂端轉(zhuǎn)盤帶動“T”形螺桿轉(zhuǎn)動時，力傳感器會隨著

“T”形螺桿旋轉(zhuǎn)而上下平移，彈簧長度也隨之發(fā)生變化。

（1）已知"T”形螺桿的螺紋間距d=4.0xl0-m,當(dāng)其旋轉(zhuǎn)300。時，力傳

感器在豎直方向移動m.（結(jié)果保置2位有效數(shù)字）

（2）該探究小組操作步驟如下

①旋轉(zhuǎn)螺桿使初狀態(tài)彈簧長度大于原長。

②記錄初狀態(tài)力傳感器示數(shù)外以及角度傳感器示數(shù)4o

③旋轉(zhuǎn)“T”形螺桿使彈簧長度增加，待穩(wěn)定后，記錄力傳感器示數(shù)百，

其增加值坐=耳-￡,；角度傳感器示數(shù)用，其增加值△4=4-%。

④多次旋轉(zhuǎn)“T”形螺桿，重復(fù)步驟③的操作，在表格中記錄多組"、兇

值：

序號△F（單位：N）\e（單位：°）

10.121499.7

20.247999.9

30.3731500.5

40.4982000.2

50.6232500.6

60.7473000.3

下圖已描出5個點(diǎn)，請將剩余點(diǎn)在圖中描出并連線。

10203040ae/xioo

⑤用"（單位為度）、d三個量計(jì)算彈簧勁度系數(shù)k的表達(dá)式為

；結(jié)合圖線算出彈簧的勁度系數(shù)八Nmo（結(jié)果保留2

位有效數(shù)字）

10.實(shí)驗(yàn)室中有5根一模一樣的彈簧，小明想測量這批彈簧的勁度系數(shù)，將

彈簧等間距懸掛在水平鐵架臺上，如圖甲所示，1號彈簧不掛鉤碼，2號

掛1個鉤碼，3號掛2個鉤碼，依此類推，鉤碼均相同。計(jì)算結(jié)果保留3

位有效數(shù)字。

（1）為了更直觀地呈現(xiàn)出彈力大小尸與伸長量的關(guān)系，小明以1號彈

簧末端指針中點(diǎn)為原點(diǎn)，做出豎直的y軸及水平的無軸，其中y軸代表

，%軸代表（選填"F”或"△%”）。

甲乙丙

（2）為測量彈簧的伸長量，小明取來一把米尺，豎直放置在地上，米尺

的100cm刻度剛好與1號彈簧末端指針中點(diǎn)在同一水平線上，測量2號

彈簧末端指針中點(diǎn)位置時，如圖乙所示，則此時彈簧伸長量為

____________cm。

(3)小明更換質(zhì)量已知的鉤碼重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)做出廣△工

圖像，如圖丙，則這些彈簧的勁度系數(shù)為N/mo

本實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚝苤庇^的呈現(xiàn)出彈力與伸長量的關(guān)系，但也存在不足，例如

參考答案

1.答案：(1)豎直(2)4;50⑶10

解析：(1)懸掛重物后,彈簧沿豎直方向伸長，要測量彈簧沿豎直方向上的伸

長量，刻度尺要保持豎直狀態(tài)。

(2)如果以彈簧長度x為橫坐標(biāo)，彈力大小/為縱坐標(biāo)，作出FT圖像,那么圖

像與橫軸的截距表示彈簧的原長，圖像的斜率表示彈簧的勁度系數(shù)，所以根

據(jù)圖像可知,該彈簧的原長x°=4cm,勁度系數(shù)心竺=50N/m。

Ax

(3)彈簧測力計(jì)的示數(shù)表示彈力的大小，即尸=3N,所以該彈簧的長度為

F

x=x+—=10cmo

n°k

2.答案：⑴肛3加;⑵不必;不會

解析：(1)若一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為叫另一根繩掛的鉤碼質(zhì)量為2幾則兩繩

子的拉力分別為件、2叫，兩繩子的拉力的合力尸的范圍是

\2mg-mg\<F<mg+2mg，即mg4尸43mg，二力的合力為零,則第二根繩掛的鉤碼質(zhì)

量在機(jī)~3〃?之間，即第三根繩掛的鉤碼質(zhì)量一定大于以且小于3日

(2)本實(shí)驗(yàn)不是先用一根繩拉結(jié)點(diǎn)，然后用兩根繩去拉結(jié)點(diǎn)，使一根繩拉的作

用效果與兩根繩拉的作用效果相同，而是三根繩都直接拉。點(diǎn)，所以。點(diǎn)的

位置可以改變，若桌面不水平，也不會影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)論.

3.答案：(1)D

(2)不能

(3)C

解析：(1)為了方便且更加準(zhǔn)確地確定力的方向，操作時可以使繩細(xì)一

些且適當(dāng)長一些，故A正確；拉橡皮條時，彈簧測力計(jì)、橡皮條、細(xì)繩應(yīng)

貼近木板且與木板平面平行，故B正確；橡皮條彈性要好，拉結(jié)點(diǎn)到達(dá)某

一位置。時，拉力要適當(dāng)大些，以減小讀數(shù)誤差，故C正確；兩個拉力

的夾角過大，合力會過小，量取理論值時相對誤差大，故D錯誤；測量前

應(yīng)把兩彈簧測力計(jì)互相勾在一起并對拉，觀察它們的示數(shù)是否相同，應(yīng)選

示數(shù)相同的一對彈簧測力計(jì)，故E正確；本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的是等效替代法，所

以在實(shí)驗(yàn)中用一個彈簧測力計(jì)拉橡皮條時，需將結(jié)點(diǎn)拉到同一位置。，故

F正確.(2)兩力均為4N,且相互垂直，則其合力大小為4&N>5N,合

力超過了彈簧測力計(jì)的量程5.00N,故該彈簧測力計(jì)無法測出它們的合力

大小.(3)結(jié)點(diǎn)保持在。點(diǎn)不變說明左側(cè)彈簧測力計(jì)和右側(cè)彈簧測力計(jì)的

拉力的合力不變，左側(cè)測力計(jì)的示數(shù)不變說明左側(cè)細(xì)繩中的拉力大小不

變，在左側(cè)細(xì)繩與豎直方向的夾角。減小時，由圖分析可知右側(cè)彈簧測力

計(jì)的示數(shù)一定減小，故C正確.

尸y尸

4.答案：(1)A

(2)甲

(3)BDE

5.答案：(1)③④②①

(2)平衡摩擦力不夠

(3)0.78;0.061

解析：(1)題述步驟正確的操作順序是③④②①.(2)由題圖2知，紙帶

上