專題07 力學(xué)實驗（原卷版）-【好題匯編】2024年高考物理三模試題分類匯編（北京專用）

專題07力學(xué)實驗（原卷版）1．（2024·北京海淀·統(tǒng)考三模）兩組同學(xué)做“驗證機(jī)械能守恒定律”實驗。（1）甲組同學(xué)采用如圖甲所示的實驗裝置。

①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是。A．重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B．打點(diǎn)計時器的兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C．精確測量出重物的質(zhì)量D．先釋放重物，再接通電源后②在一次實驗中，質(zhì)量m的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，如圖丙所示。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點(diǎn)A、B、C，測得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為、、。已知紙帶相鄰兩個點(diǎn)之間時間間隔為△t。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過程中，重物的動能增加量；設(shè)這一過程中物體的重力勢能減小量為，則應(yīng)該有大小關(guān)系（填“大于”、“等于”或“小于”），這是因為。

③根據(jù)學(xué)過的勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，利用圖乙中的紙帶，論證說明AC段的平均速度是否可以代替AC段時間中點(diǎn)B的瞬時速度。（2）乙組同學(xué)采用如圖丙所示的實驗裝置。實驗前，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m，測出擋光條的寬度為d，并將滑塊移到圖示位置，測出擋光條到光電門的距離為l。釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間為t。多次改變光電門的位置，每次均令滑塊自同一點(diǎn)開始滑動，測量相應(yīng)的l與t值。

為驗證機(jī)械能守恒定律，請寫出該組同學(xué)還需要測量哪個物理量以及各物理量應(yīng)滿足的關(guān)系式。2．（2024·北京順義·統(tǒng)考三模）甲、乙兩同學(xué)分別用不同的方案做“驗證動量守恒定律”實驗。(1)甲同學(xué)用如圖所示的裝置研究小球在斜槽末端碰撞時動量是否守恒。O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實驗時先讓質(zhì)量為的入射小球多次從斜槽上位置S由靜止釋放，通過白紙和復(fù)寫紙找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測出平拋射程OP（稱為第一次操作）。然后，把半徑相同質(zhì)量為的被碰小球靜置于斜槽末端，仍將入射小球從斜槽上位置S由靜止釋放，與被碰小球發(fā)生正碰，并多次重復(fù)該操作，兩小球平均落地點(diǎn)位置分別為M、N，測出OM、ON（稱為第二次操作）。在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式，則可以認(rèn)為兩球碰撞前后的動量守恒。①下列關(guān)于本實驗條件的敘述，正確的是。（選填選項前的字母）A．同一組實驗中，入射小球必須從同一位置由靜止釋放B．入射小球的質(zhì)量必須大于被碰小球的質(zhì)量C．斜槽傾斜部分必須光滑D．斜槽末端必須水平②若第二次操作時，入射小球從斜槽上靜止釋放的位置低于S，其他操作都正確的情況下，實驗結(jié)果為（選填“>”“<”或“=”）。(2)乙同學(xué)用如圖所示實驗裝置進(jìn)行實驗，兩個帶有等寬遮光條的滑塊A、B間放置輕質(zhì)彈簧，擠壓兩個滑塊使彈簧壓縮，并用一根細(xì)線將兩個滑塊固定，將其置于氣墊導(dǎo)軌上。接通充氣開關(guān)，燒斷細(xì)線，A、B由靜止向相反方向運(yùn)動。利用光電計時器可記錄下兩遮光條通過光電門C、D的時間分別為、。A、B的質(zhì)量分別為、。①在實驗操作正確的前提下，若滿足與近似相等（用所測物理量的字母表示），則可以認(rèn)為兩滑塊被彈簧彈開前后動量守恒。②本實驗（選填“需要”或者“不需要”）調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，判斷氣墊導(dǎo)軌水平的依據(jù)是。3．（2024·北京人大附中·?？既＃﹫D為一種利用氣墊導(dǎo)軌“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗裝置。主要實驗步驟如下：（1）將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上，將導(dǎo)軌調(diào)至水平。（2）測出擋光條的寬度d。（3）將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離l。（4）釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間t。（5）用天平稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m，滑塊和遮光片的總質(zhì)量M。（6）……關(guān)于本實驗，有幾個同學(xué)提出了他們的想法，小紅：本實驗驗證的是托盤和砝碼與地球組成系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒；小白：若要符合機(jī)械能守恒的結(jié)論，以上測量物理量應(yīng)該滿足小高：本實驗要滿足托盤和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊和遮光片的總質(zhì)量；小考：通過改變滑塊的初始釋放位置，測量出多組l、的數(shù)據(jù)﹐利用實驗數(shù)據(jù)繪制圖像，若是一條過原點(diǎn)的直線，可認(rèn)為該系統(tǒng)機(jī)械能守恒；小必：本實驗中，托盤和砝碼與滑塊和遮光片組成的系統(tǒng)動量守恒；大勝：本實驗還可以求出滑塊和遮光片的加速度。以上同學(xué)的說法，正確的有幾人（）A．0 B．1 C．2 D．34．（2024·北京人大附中·?？既＃┰诟咧须A段，我們學(xué)習(xí)了多種測量物體加速度的方法。(1)通過打點(diǎn)計時器，可以測量小車的加速度。實驗裝置如圖所示。通過實驗得到了一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個合適的點(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)O（），然后每隔選取一個計數(shù)點(diǎn)，如圖中A、B、C、D、E、F所示。某同學(xué)測量了相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間的距離：，，，，，，請計算該小車的加速度（保留小數(shù)點(diǎn)后兩位）(2)通過光電門，同樣可以測量物體的加速度。如圖，滑塊上安裝了寬度為的遮光條，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光條通過第一光電門的時間，通過第二個光電門的時間，遮光條從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間，試估算滑塊的加速度（保留兩位有效數(shù)字），該估算值與真實值相比（選填“偏大”、“偏小”或“相同”）(3)頻閃照片也是一種測量加速度的方法。在暗室中，照相機(jī)的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈閃光，照亮運(yùn)動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置。某時刻，將一小球從O點(diǎn)由靜止釋放，頻閃儀每隔閃光一次。以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，豎直向下為正方向建立坐標(biāo)軸，并測量各時刻的位置坐標(biāo)、、。下圖是小球自由下落時的部分頻閃照片示意圖，照片中的數(shù)字是小球下落的距離（單位：cm）。小崔同學(xué)為了減小偶然誤差，他建議做圖，把實驗數(shù)據(jù)代入（如，；，），得到一條過原點(diǎn)的直線，再通過該直線的斜率得到加速度。請問該方案是否可行？如果可行，請求出加速度的值（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；如果不可行，請說明原因。5．（2024·北京首師大附中·?？既＃┱埜鶕?jù)下列實驗的實驗原理或?qū)嶒灧椒ɑ卮饐栴}。(1)某實驗小組在探究彈簧的勁度系數(shù)與其長度、粗細(xì)和制作彈簧所用鋼絲直徑的關(guān)系時，對彈簧進(jìn)行一些相關(guān)測量，如圖所示。用刻度尺測整根彈簧的自由長度如圖甲所示，該長度的測量值為cm。用螺旋測微器測鋼絲的直徑如圖乙所示，該直徑的測量值mm。(2)“驗證力的平行四邊形定則”的實驗如圖所示，同學(xué)們在操作過程中有如下議論，其中對減小實驗誤差有益的說法是________。A．兩根細(xì)繩必須等長B．橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C．在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平面平行D．拉橡皮筋的細(xì)繩要長些，標(biāo)記同一細(xì)繩方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些。6．（2024·北京首師大附中·?？既＃┬∶骱托〖t同學(xué)分別通過實驗“探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系”和“加速度與力的關(guān)系”。（1）小明同學(xué)在探究小車加速度與質(zhì)量的關(guān)系時，采用了如圖所示方案。①保持砝碼盤中砝碼質(zhì)量不變，通過增減小車中的砝碼個數(shù)改變小車中砝碼和小車的總質(zhì)量M，與此相對應(yīng)，利用紙帶上打出的點(diǎn)來測量小車的加速度。對此實驗方案，下列做法中合理的是；A在平衡阻力時，需要把木板的一側(cè)墊高，并將砝碼盤及盤中砝碼用細(xì)線通過定滑輪系在小車上B實驗前，先接通打點(diǎn)計時器電源，待打點(diǎn)計時器工作穩(wěn)定后再釋放小車C調(diào)節(jié)滑輪，使細(xì)線與木板平行②實驗中打出的一條紙帶的部分實驗數(shù)據(jù)如圖所示，相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出。所用交變頻率為50Hz，由該紙帶可求小車的加速度a=m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；③小明記錄的6組實驗數(shù)據(jù)如下表所示，其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)已經(jīng)標(biāo)在圖的坐標(biāo)紙上，請用“+”標(biāo)出余下的一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點(diǎn)，并作出a—圖像。由a—圖像可得出的實驗結(jié)論為。（2）小紅同學(xué)在探究小車的加速度a與所受合外力的關(guān)系時，設(shè)計并采用了如圖所示的方案。其實驗操作步驟如下：a．掛上砝碼盤和砝碼，調(diào)節(jié)木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；b．取下砝碼盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，并讓小車沿木板下滑，測出加速度a；c．砝碼盤中砝碼的個數(shù)，重復(fù)步驟a和b，多次測量，作出a—F圖像。①該實驗方案滿足條件M>>m（選填“需要“或”不需要“）；②若小紅同學(xué)實驗操作規(guī)范，隨砝碼盤中砝碼個數(shù)的增加，作出的a—F圖像最接近圖中的。7．（2024·北京首師大附中·?？既＃┯妙l閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)。（1）關(guān)于實驗，下列做法正確的是（填選項前的字母）。A．選擇體積小、質(zhì)量大的小球

B．借助重垂線確定豎直方向C．先拋出小球，再打開頻閃儀

D．水平拋出小球（2）圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運(yùn)動過程。圖2為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內(nèi)，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做運(yùn)動；根據(jù)，可判斷A球水平方向做勻速直線運(yùn)動。

（3）某同學(xué)使小球從高度為的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運(yùn)動（每秒頻閃25次），最多可以得到小球在空中運(yùn)動的個位置。（4）某同學(xué)實驗時忘了標(biāo)記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，并測量出另外兩個位置的坐標(biāo)值、，如圖3所示。根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律，利用運(yùn)動的合成與分解的方法，可得重垂線方向與y軸間夾角的正切值為。

8．（2024·北京九中·?？既＃├萌鐖D所示裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗。

①除了圖中所給的器材以及交流電源和導(dǎo)線外，在下列器材中，還必須使用的兩種器材是。A．秒表B．天平（含砝碼）C．彈簧測力計D．刻度尺②實驗平衡摩擦力時。按圖把實驗器材安裝好，先不掛重物，將小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計時器。用墊塊把木板一端墊高，接通打點(diǎn)計時器，讓小車以一定初速度沿木板向下運(yùn)動，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車拖動紙帶沿木板做運(yùn)動。③甲同學(xué)利用v-t圖像求出每條紙帶對應(yīng)的加速度。他在處理其中一條紙帶時，求出每個計數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的速度，并將各點(diǎn)的速度都標(biāo)在了如圖所示的坐標(biāo)系中、請在坐標(biāo)系中作出小車運(yùn)動的v-t圖像，并利用圖像求出小車此次運(yùn)動的加速度a＝m/s2（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。

④乙同學(xué)在驗證小車加速度a與所受拉力F的關(guān)系時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖像如圖甲所示。發(fā)現(xiàn)圖線不過原點(diǎn)，原因可能是。

A．木板一端墊得過高B．木板一端墊得過低C．盤和砝碼的總質(zhì)量太大了D．盤和砝碼的總質(zhì)量太小了⑤丙同學(xué)作出的a-F圖像如圖乙所示。發(fā)現(xiàn)圖線有一段是曲線，請幫他分析曲線彎曲的原因，并提出實驗改進(jìn)意見。

9．（2024·北京大興精華學(xué)?！ば？既＃┰谟么螯c(diǎn)計時器測小車運(yùn)動速度的實驗中，所用交流電源的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動的紙帶如圖所示（紙帶左端與小車相連），在紙帶上選擇5個計數(shù)點(diǎn)O、A、B、C、D，相鄰兩計數(shù)點(diǎn)之間還有四個點(diǎn)未畫出。（1）由圖中可知，紙帶做的是（選填“加速”或“減速”）運(yùn)動；（2）根據(jù)數(shù)據(jù)可求出紙帶上打B點(diǎn)時小車的速度m/s。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）10．（2024·北京大興精華學(xué)?！ば？既＃┰凇疤骄繌椓εc彈簧伸長量的關(guān)系”實驗中，實驗裝置如圖甲所示，將彈簧的左端固定在刻度尺的“0”刻度線處，實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度，再將鉤碼掛在輕質(zhì)繩子的下端，測量相應(yīng)的數(shù)據(jù)，通過描點(diǎn)法作出F-l（F為彈簧的拉力，l為彈簧的長度）圖像，如圖乙所示。(1)下列說法中正確的是（）A．每次增加的鉤碼數(shù)量必須相等B．通過實驗可知，在彈性限度內(nèi)，彈力與彈簧的長