2023年高考物理預(yù)測題之力學(xué)實驗含答案

高考物理預(yù)測題之力學(xué)實驗一、填空題1．在“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗中，某同學(xué)進行實驗的主要步驟是：a．如圖甲所示，將橡皮筋的一端固定在木板上的A點，另一端拴上兩根繩套，每根繩套分別連著一個彈簧測力計。b．分別沿著兩個方向同時拉彈簧測力計，將橡皮筋的活動端拉到某一位置，將此位置標(biāo)記為O點，讀取此時彈簧測力計的示數(shù)，分別記錄兩個拉力、的大小。用筆在兩繩的拉力方向上分別標(biāo)記a、b兩點，并分別將其與O點連接，表示兩拉力的方向。c．再用一個彈簧測力計將橡皮筋的活動端仍拉至O點，記錄其拉力F的大小并用上述方法記錄其方向。（1）實驗中確定分力方向時，圖甲中的b點標(biāo)記得不妥，其原因是。（2）圖乙是在白紙上根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出的力的圖示，其中是和合力的實際測量值。（3）在該實驗中，下列說法正確的是____（單選）；A．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧測力計，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同B．分別沿兩個方向同時拉彈簧測力計時，兩繩套之間的夾角越小越好C．測量時彈簧測力計外殼與木板之間不能存在摩擦D．測量時，橡皮條、繩套和彈簧測力計應(yīng)貼近并平行于木板（4）若只有一個彈簧測力計，為了完成該實驗至少需要（填“2”“3”或“4”）次把橡皮筋的活動端拉到O點。二、實驗探究題2．某實驗小組用智能手機“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，裝置如下圖所示。主要實驗步驟如下：A．按圖示安裝實驗裝置，適當(dāng)調(diào)節(jié)長木板的傾角，以使小車沿長木板運動時小車重力的下滑分力等于摩擦阻力；B．調(diào)整定滑輪及力傳感器相連的細(xì)線，使其豎直；C．在動滑輪的下端掛上智能手機、沙桶，再由靜止釋放小車，記下力傳感器的示數(shù)；由手機測出沙桶加速下降過程中的加速度，并計算出小車的加速度a；D．在沙桶中加入細(xì)沙，多次重復(fù)步驟C；E.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上作出的圖像。根據(jù)以上實驗過程，回答以下問題：（1）實驗中手機、沙桶和細(xì)沙的質(zhì)量（填“需要”或“不需要”）遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。（2）每次實驗中小車的加速度a是沙桶加速度的倍。（3）對于上述實驗，下列說法正確的是______A．本實驗小車運動時可以不需要平衡摩擦力B．使?fàn)恳≤嚨募?xì)線要與長木板平行C．力傳感器的示數(shù)應(yīng)為智能手機、沙桶和細(xì)沙總重力大小的一半（4）由本實驗得到的數(shù)據(jù)作出小車的加速度a與力傳感器的示數(shù)F的關(guān)系圖像，本實驗中不可能出現(xiàn)的圖像是______。A． B．C． D．3．某實驗小組設(shè)計了如下圖（a）所示的實驗裝置，通過改變重物的質(zhì)量，利用計算機可得滑塊運動的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖像。他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實驗，得到了兩條圖線，如圖（b）所示。（1）圖線是在軌道左側(cè)抬高成斜面情況下得到的（選填A(yù)或B）；（2）滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量；（3）滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)。（取重力加速度）4．“探究質(zhì)量一定時，加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置如圖甲所示，實驗中通過傳感器將繩中拉力大小的信息以無線方式傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用打點計時器打出的紙帶求出小車運動的加速度。（1）下列說法中正確的是_______。A．細(xì)線必需要與長木板平行B．不需要平衡摩擦力C．打點計時器使用直流學(xué)生電源供電D．實驗時應(yīng)先釋放小車再接通打點計時器的電源（2）實驗中得到一條打點清晰的紙帶如圖乙所示，A、B、C、D、E是計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點間都有4個計時點沒有標(biāo)出，已知交流電頻率為，則這條紙帶記錄小車的加速度大小為（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（3）本實驗中，砝碼和托盤總質(zhì)量是否需要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，請說明理由：。5．某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律，豎直桿豎直固定在M、N兩點，在桿上固定一個量角器，并在量角器的圓心處固定一個力傳感器，一根細(xì)線上端連接在力傳感器上，下端系在小球上。實驗步驟如下：①拉離小球，使細(xì)線與豎直方向成一個角度，由靜止釋放小球，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動；②記錄小球運動到最低點時力傳感器的最大示數(shù)F；③重復(fù)以上實驗步驟。（1）該同學(xué)練習(xí)使用游標(biāo)卡尺測量小球直徑d時，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，則d=mm。（2）關(guān)于該實驗，下列說法正確的有________（選填選項前的字母）。A．可以直接用彈簧測力計代替力傳感器進行實驗B．細(xì)線要選擇非彈性的C．小球盡量選擇密度大的（3）實驗中沒有提供天平等可以測量質(zhì)量的實驗器材，為完成實驗，需要記錄小球在豎直方向上靜止時。（請補充完整）（4）為完成實驗，還需要測量的物理量有________（選填選項前的字母）。A．釋放小球時細(xì)線偏離豎直方向的角度θB．小球從釋放到運動至圓周運動最低點的時間tC．細(xì)線長L（5）需要驗證機械能守恒的表達(dá)式為（用已知量和測量量的符號表示）。（6）實驗中發(fā)現(xiàn)，小球擺到另一側(cè)偏離豎直方向的角度略小于初始釋放位置偏離豎直方向的角度，其原因可能是。6．某實驗小組利用智能手機的連拍功能，研究小物塊沿斜面勻加速下滑過程。他們找到一塊長，上表面粗糙程度相同的長木板，將其一端固定在距水平桌面高的位置，另一端放在桌面上。小物塊由長木板上端靜止釋放，同時啟動手機的連拍功能，拍得小物塊下滑過程的多張照片，將連續(xù)拍攝的多張照片疊在一起，如下圖所示，通過貼在長木板旁的標(biāo)尺測得不同位置之間的距離：，，，。已知手機連拍功能的時間間隔為0.2s，g取。完成以下問題（計算結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。（1）測量物塊間距時，讀數(shù)產(chǎn)生的誤差屬于誤差，（選填“偶然”或“系統(tǒng)”）（2）可求得物塊沿斜面下滑的加速度大小為。（3）物塊與長木板上表面間的動摩擦因數(shù)為。7．物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康摹嶒炘?、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。用螺旋測微器測一金屬絲的直徑，示數(shù)如圖1所示。由圖可讀出金屬絲的直徑為mm。（2）數(shù)據(jù)分析。某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，打點計時器接在頻率為50.0Hz的交流電源上。打點計時器在隨小車運動的紙帶上打下一系列點跡，挑出點跡清晰的一條紙帶，圖2是紙帶的一部分，相鄰計數(shù)點2，3，4之間還有1個計時點，則從打下計數(shù)點2到打下計數(shù)點4的過程中小車加速度的大小a=m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）實驗原理。某學(xué)習(xí)小組利用圖3實驗裝置“探究加速度與力的關(guān)系”，怎樣操作可以使細(xì)繩拉力等于小車受的合力？請分析說明這樣做的理由。8．用如圖所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點。（1）實驗時下列條件必須滿足的有______。A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末端水平C．擋板高度等間距變化（2）實驗時每次必須將鋼球從斜槽軌道同一位置無初速度釋放，目的是。（3）居家學(xué)習(xí)期間，某同學(xué)在水平桌面上用硬練習(xí)本做成一個斜面，使鋼球從斜面某一位置滾下，如圖所示，鋼球沿水平桌面飛出。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，該同學(xué)計劃只用一把刻度尺測量鋼球離開水平桌面時速度的大小，請寫出測量原理及步驟。9．實驗小組的同學(xué)們在做“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量關(guān)系”的實驗時，采用如圖甲所示的實驗裝置，讓槽碼通過細(xì)繩拖動小車在長木板上做勻加速直線運動。（1）除圖甲中所示器材，還需要使用的有________（選填選項前的字母）；A．刻度尺 B．秒表C．天平（含砝碼） D．彈簧測力計（2）實驗過程中，下列操作正確的是_______；A．在調(diào)節(jié)長木板傾斜程度以平衡小車受到的摩擦力和其他阻力時，將槽碼通過定滑輪拴在小車上B．調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)繩與長木板保持平行C．先放開小車再接通打點計時器的電源（3）正確操作后，甲同學(xué)挑選出一條紙帶，其中一部分如圖乙所示。A、B、C為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個點沒有標(biāo)出。打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上。則打點時，紙帶運動的速度m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（4）下表為乙同學(xué)記錄的一組實驗數(shù)據(jù)，他想借助坐標(biāo)紙利用圖像法直觀地得到探究結(jié)論，應(yīng)該以為橫軸，以為縱軸建立坐標(biāo)系。合力小車質(zhì)量加速度10.290.860.3420.290.610.4830.290.410.7140.290.360.8150.290.310.94（5）實驗中，在平衡了摩擦力和其它阻力后，認(rèn)為槽碼所受的重力等于使小車做勻加速直線運動的合力，這樣會帶來系統(tǒng)誤差。請你通過分析說明，為了減小該系統(tǒng)誤差，對槽碼質(zhì)量、小車質(zhì)量的大小關(guān)系有怎樣的要求。10．利用“打點計時器+紙帶”裝置，可以完成不同實驗。（1）某同學(xué)利用如圖1所示的裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗。長木板水平放置，打點計時器所接交流電源的頻率為。圖2是打出紙帶的一部分，以計數(shù)點為位移測量起點和計時起點，則打下計數(shù)點時小車位移大小為cm。由圖3中描繪小車運動的數(shù)據(jù)點，求得小車的加速度大小為m/s2（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。（2）該同學(xué)繼續(xù)用圖1所示裝置做“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗，需做出調(diào)整的是__________。A．換成質(zhì)量更小的車B．調(diào)整長木板的傾斜程度C．調(diào)整定滑輪使細(xì)繩與長木板平行（3）利用“打點計時器+紙帶”組合裝置，還可以完成哪個實驗？簡要說明實驗原理。11．2022年6月5日10時44分，神舟十四號飛船搭載航天員陳冬、劉洋和蔡旭哲，成功發(fā)射，并與空間站核心艙順利對接。神舟十四號飛行乘組將首次利用位于問天實驗艙的氣閘艙實施兩到三次出艙活動，并將繼續(xù)開展天宮課堂。假設(shè)劉洋想用如圖所示裝置驗證碰撞中的動量守恒，粗糙導(dǎo)軌水平放置，擋光板寬度為9.0mm，兩滑塊A、B被彈簧（圖中未畫出）彈開后，左側(cè)A滑塊通過左側(cè)的光電計時器，記錄時間為0.040s，右側(cè)B滑塊通過右側(cè)的光電計時器，記錄時間為0.060s，A、B質(zhì)量未知。質(zhì)量的測量是通過艙壁上打開的一個支架形狀的質(zhì)量測量儀完成的。由牛頓第二定律可知，如果給物體施加一個已知的力，并測得物體在這個力作用下的加速度，就可以求出物體的質(zhì)量。這就是動力學(xué)測量質(zhì)量的方法。（1）如圖，假如航天員在A、B兩滑塊中間夾了一個質(zhì)量不計的壓力傳感器，現(xiàn)讓艙壁支架給B滑塊一個恒力F，此時壓力傳感器示數(shù)為。將A、B對換位置，給A施加相同的恒力F，壓力傳感器示數(shù)為。據(jù)此可知A、B兩滑塊的質(zhì)量之比。（用、表示）（2）在計算機設(shè)定的恒力F作用下，物體由靜止開始運動，用測量裝置能夠測量出支架作用距離x和時間t，從而計算出加速度a=（用x、t表示）。（3）若測出左側(cè)A滑塊質(zhì)量為100g，A滑塊的大小為kg·m/s，右側(cè)B滑塊質(zhì)量為150g，兩滑塊質(zhì)量與速度的乘積的矢量和kg·m/s。（4）對于在天宮二號完成這個實驗，下列說法正確的是______。A．可以用天平測出A．B物塊的質(zhì)量B．因?qū)к壌植?，驗證碰撞中的動量守恒，先要平衡摩擦力C．這個實驗可以估算出彈簧的彈性勢能D．兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積的矢量和式中的、都是速度的大小12．某實驗小組的同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置“研究平拋物體運動”，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡。（1）根據(jù)實驗過程，以下說法正確的是___________。A．小球運動的軌道可以不光滑，但斜槽軌道末端必須保持水平B．白紙在外側(cè)、復(fù)寫紙在內(nèi)側(cè)，讓白紙壓著復(fù)寫紙C．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇D．為描出小球的運動軌跡，描繪的點必須用平滑的曲線連接（2）在正確操作實驗的前提下，得到平拋小球的運動軌跡，如下圖，可能正確的是；甲：乙：某同學(xué)在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標(biāo)原點，測量它們的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y，如圖所示的圖像能說明平拋小球的運動軌跡為拋物線的是。丙：?。海?）某同學(xué)在做平拋運動實驗時得到了如圖乙所示的運動軌跡，a、b、c三點的位置在運動軌跡上已標(biāo)出，g取10，則：①小球做平拋運動的初速度大小為m/s；②小球拋出點的位置坐標(biāo)為：x=cm，y=cm。13．某同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示。已測得遮光條寬度d、滑塊1、2（均包活遮光條）的質(zhì)量分別為、?，F(xiàn)接通氣源，將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，將滑塊1向左彈出，與靜止的滑塊2發(fā)生碰撞，碰后兩滑塊沒有粘連，與光電門1相連的計時器顯示的擋光時間為，與光電門2相連的計時器顯示的先后擋光時間為和，則碰撞前系統(tǒng)的動量，碰撞后系統(tǒng)的動量（用所測物理量的符號表示）14．有關(guān)牛頓第二定律的實驗驗證，回答下列問題：A．B．C．D．（1）若用如圖1所示的實驗裝置，為消除摩擦力的影響，實驗前必須平衡摩擦力。某同學(xué)平衡摩擦力時操作方法如下：將小車靜止地放在水平長木板上，把木板不帶滑輪的一端慢慢墊高，如圖2所示，直到小車由靜止開始沿木板向下緩慢加速滑動為止，這名同學(xué)的操作是（填“平衡摩擦力過度”或“平衡摩擦力不夠”），如果這名同學(xué)先按圖2進行操作，然后不斷改變對小車的拉力F，他得到的M（小車質(zhì)量）保持不變情況下的a-F圖線是（將選項代號的字母填在橫線上）。（2）這名同學(xué)對圖2斜面的傾角進行調(diào)整，輕推小車發(fā)現(xiàn)小車正好沿斜面做勻速運動，做完實驗后，各組a-F實驗圖像并不重合，如圖3所示，說明每次實驗小車的質(zhì)量（填“相同”或“不相同”），a-F圖像都是通過原點的直線，說明小車的加速度與受成。（3）其中一次實驗小車拖著紙帶運動，打點計時器每隔0.02s打一個點，打出的紙帶如圖4所示，每相鄰兩點間還有四個點（圖中末畫出），靠近點。（填“A”或“E”）一端的紙帶與小車相連，若小車的質(zhì)量為0.3kg，則細(xì)線對小車的拉力為N（保留三位有效數(shù)字）。15．小明同學(xué)用如圖甲所示裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，光電門A、B與光電計時器相連。（1）讓小球緊靠固定擋板，由靜止釋放，光電計時器記錄小球經(jīng)過光電門A和光電門B所用的時間、，測出兩光電門間的高度差，小球直徑為，則測得小球經(jīng)過光電門A時的速度為，測得的重力加速度（用測得的物理量的符號表示）；（2）將光電計時器記錄小球通過光電門的時間改為記錄小球從光電門A運動到光電門B所用的時間。保持光電門A的位置不變，多次改變光電門B的位置，每次均讓小球從緊靠固定擋板由靜止釋放，記錄每次兩光電門間的高度差及小球從光電門A運動到光電