力學(xué)實驗（原卷版）-2024年北京高考物理三模試題分類匯編

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O

A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘

B.打點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)量機(jī)的重物自由下落，在紙帶上打出一系列的點，如圖丙所示。在

紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C,測得它們到起始點0的距離分別為九八怎、hc。

已知紙帶相鄰兩個點之間時間間隔為△人從打。點到打B點的過程中，重物的動能增

加量阻=;設(shè)這一過程中物體的重力勢能減小量為公心，則應(yīng)該有大小關(guān)系

△E、"k（填"大于”、“等于”或“小于”），這是因為

圖乙

③根據(jù)學(xué)過的勻變速直線運動的規(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8的瞬時速度?！?/p>

（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

出托盤和祛碼的總質(zhì)量山，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釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間為人多次改變光

電門的位置，每次均令滑塊自同一點開始滑動，測量相應(yīng)的/與f值。

D光電門

氣墊導(dǎo)軌L擋光條和滑塊

愕，一'.....

11??占?1

一乜I

托盤和硅碼

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?！?/p>

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。。點是小球拋出

點在地面上的垂直投影，實驗時先讓質(zhì)量為班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的位置尸，測出平拋射程OP（稱為第一次

操作）。然后，把半徑相同質(zhì)量為性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)系式見\OP\=%+?|ON|,則可以認(rèn)為兩球碰撞前后的動量守恒。

OMPN

①下列關(guān)于本實驗條件的敘述，正確的是o（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)果為班|。尸|/|0”|+〃回加|（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「、馬。A、B的質(zhì)量分別為機(jī)1、m2o

光電'1C光電門D

滑塊A滑塊B

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O

3.(2024北京人大附中?校考三模)圖為一種利用氣墊導(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)測出擋光條的寬度乩

(3)將滑塊移至圖示位置，測出擋光條到光電門的距離

(4)釋放滑塊，讀出擋光條通過光電門的擋光時間入

(5)用天平稱出托盤和祛碼的總質(zhì)量形，滑塊和遮光片的總質(zhì)量

(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磋碼與地球組成系統(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，咫/=《"(4)2

2t

小高：本實驗要滿足托盤和祛碼的總質(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/、4的數(shù)據(jù)，利用實驗數(shù)據(jù)繪制

(g)2一/圖像，若是一條過原點的直線，可認(rèn)為該系統(tǒng)機(jī)械能守恒；

小必：本實驗中，托盤和祛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()

D.3

4.（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

（1）通過打點計時器，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

點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當(dāng)作計時起點O（t=0）,然后每隔（Ms選取一個計

數(shù)點，如圖中A、B、C、D、E、尸??所示。某同學(xué)測量了相鄰兩計數(shù)點間的距離：

04=7.05cm,AB=7.68cm,3c=8.31cm,CD=8.95cm,DE=9.57cm,EF=10.20cm,

請計算該小車的加速度4=—m/s?（保留小數(shù)點后兩位）

"4?§?號」|

（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2.0cm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

一光電門的時間公4=0.20s,通過第二個光電門的時間A&=0O5S,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f=2.5s,試估算滑塊的加速度/=—

m/s2（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”）

數(shù)字計時器

光瑞咱y門1遮千條

I11uII/.J.11J1'11.u.1I~TT^矗、源

士

槽碼

（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。點由靜止釋放，頻閃儀每隔0.04s閃光一

次。以。點為原點，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)玉、演、

馬…。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，他建議做無一產(chǎn)圖，把實驗數(shù)據(jù)代入(如

^2=0.0016s2,%!=0.21cm；=0.0064s2,=1.76cm■■■),得到一條過原點的直線，

再通過該直線的斜率得到加速度的。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—o

0一昌O

0.21——

1.76一OB

4.90―OC

9.61―QD

5.(2024?北京首師大附中?校考三模)請根據(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，該直徑的測量值一

mm。

甲乙

(2)“驗證力的平行四邊形定貝門的實驗如圖所示，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。

打點計時器

①保持祛碼盤中祛碼質(zhì)量不變，通過增減小車中的祛碼個數(shù)改變小車中祛碼和小車的總

質(zhì)量與此相對應(yīng)，利用紙帶上打出的點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，并將祛碼盤及盤中祛碼用細(xì)線通過定滑輪系

在小車上

B實驗前，先接通打點計時器電源，待打點計時器工作穩(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)點間還有四個點未畫

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）；

紙帶運動方向+J

<------------?<-------------><---------------?<---------------->

16.1816.6617?13Z61n

單位:cm

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，并作出〃一,圖像。由a—上圖像可得出的實

MM

驗結(jié)論為O

a/(m.s-2)

F/NM/kga/(m-s'2)

0.291.160.25

0.290.860.34

0.290.610.48

0.290.410.71

0.290.360.81

0.290.310.93

（2）小紅同學(xué)在探究小車的加速度。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：

打點計時器

a.掛上祛碼盤和祛碼，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.取下祛碼盤和祛碼，測出其總質(zhì)量為相，并讓小車沿木板下滑，測出加速度a；

c.祛碼盤中祛碼的個數(shù)，重復(fù)步驟a和6,多次測量，作出a—P圖像o

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，隨祛碼盤中祛碼個數(shù)的增加，作出的。一尸圖像最接近圖

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

究平拋運動的特點。

（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球豎直方向做運動；根據(jù),可判斷

A球水平方向做勻速直線運動。

圖2

（3）某同學(xué)使小球從高度為0.8m的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動（每

秒頻閃25次），最多可以得到小球在空中運動的個位置。

（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，沿任意兩個相互垂直的方向作為%軸和y軸正方向,建立直角坐標(biāo)系xOy,

并測量出另外兩個位置的坐標(biāo)值（毛,匕）、（得，％），如圖3所示。根據(jù)平拋運動規(guī)律,

利用運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

X

%---。

O

圖3

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（含祛碼）

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，紙帶穿過打點計時器。用墊塊把木板一端墊高，接通打點計時器，讓小

車以一定初速度沿木板向下運動，并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度，直到小車拖動紙帶沿木板

做運動。

③甲同學(xué)利用VT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)點對應(yīng)的速度，并將各點的速度都標(biāo)在了如圖所示的坐標(biāo)系中、請在坐標(biāo)系中作

出小車運動的v-f圖像，并利用圖像求出小車此次運動的加速度m/s2（結(jié)

④乙同學(xué)在驗證小車加速度。與所受拉力產(chǎn)的關(guān)系時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的小F圖像如

圖甲所示。發(fā)現(xiàn)圖線不過原點，原因可能是。

B.木板一端墊得過低

C.盤和祛碼的總質(zhì)量太大了

D.盤和祛碼的總質(zhì)量太小了

⑤丙同學(xué)作出的圖像如圖乙所示。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

圖乙

9.（2024.北京大興精華學(xué)校.?？既＃┰谟么螯c計時器測小車運動速度的實驗中，所

用交流電源的頻率為50Hz,記錄小車運動的紙帶如圖所示（紙帶左端與小車相連），在

紙帶上選擇5個計數(shù)點。、A、B、C、D,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出。

OABCD

<-3.18Ja

<--------6.75-------->1（單位：cm）

<-----------------10.71------------------?

<----------------------------15.06-----------------------------?

（1）由圖中可知，紙帶做的是（選填“加速”或“