力學實驗-2022年高考物理真題模擬試題專項解析

（16）力學實驗—2022年高考物理真題模擬試題專項匯編

1.【2022年全國甲卷】利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質量為叫的滑塊A與質量為

嗎的靜止滑塊B在水平氣墊導軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小匕和

（2）測得兩滑塊的質量分別為0.510kg和0.304kg。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應選取質

量為kg的滑塊作為A。

（3）調節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離距與8的右端到右邊擋板的

距離52相等。

（4）使A以一定的初速度沿氣墊導軌運動，并與8碰撞，分別用傳感器記錄A和8從碰撞時刻開

始到各自撞到擋板所用的時間4和％。

（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復步驟（4）。多次測量的結果如下表

所示。

12345

4/s0.490.671.011.221.39

r2/s0.150.210.330.400.46

0.31k20.330.330.33

彩

（6）表中的&=（保留2位有效數(shù)字）。

（7）五的平均值為__________（保留2位有效數(shù)字）。

V2

（8）理論研究表明，對本實驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由乜判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性

碰撞，則:的理論表達式為（用町和色表示），本實驗中其值為（保留2位

有效數(shù)字），若該值與（7）中結果間的差別在允許范圍內，則可認為滑塊A與滑塊B在導軌上的

碰撞為彈性碰撞。

2.【2022年全國乙卷】用雷達探測一高速飛行器的位置。從某時刻（r=0）開始的一段時間內，

該飛行器可視為沿直線運動，每隔1s測量一次其位置，坐標為x,結果如下表所示：

t/s0123456

x/m050710941759250533294233

回答下列問題：

(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內近似做勻加速運動，判斷的理由是:

(2)當x=507m時，該飛行器速度的大小丫=m/s;

(3)這段時間內該飛行器加速度的大小“=m/s2(保留2位有效數(shù)字)。

3.【2022年湖南卷】小圓同學用橡皮筋、同種一元硬幣、刻度尺、塑料袋、支架等，設計了如圖

(a)所示的實驗裝置，測量冰墩墩玩具的質量。主要實驗步驟如下：

圖⑸

(1)查找資料，得知每枚硬幣的質量為6.05g；

(2)將硬幣以5枚為一組逐次加入塑料袋，測量每次穩(wěn)定后橡皮筋的長度/,記錄數(shù)據(jù)如下表:

序號12345

硬幣數(shù)量n/

510152025

枚

長度〃cm10.5012.0213.5415.0516.56

(3)根據(jù)表q口數(shù)據(jù)在圖(b)上描點，繪制出線：

優(yōu)m

7::::::::::::....

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忘

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2530”/枚

Itl(b)圖?

（4）取出全部硬幣，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，穩(wěn)定后橡皮筋長度的示數(shù)如圖（c）所示，此時

像皮筋的長度為cm;

（5）由上述數(shù)據(jù)計算得冰墩墩玩具的質量為g（計算結果保留3位有效數(shù)字）.

4.【2022年山東卷】在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質量的實驗。受

此啟發(fā)。某同學利用氣墊導軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設計了

測量物體質量的實驗，如圖甲所示。主要步驟如下：

①將力傳感器固定在氣墊導軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；

②接通氣源，放上滑塊，調平氣墊導軌；

力傳感器加速度傳感器

[Q0Q00Q0QQ0Q0QQ0Q。。]匚、滑塊氣墊導軌

--1—連氣源

?牛I???1????I????坪1??????

圖甲

③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于。點。A點到。點的

距離為5.00cm,拉動滑塊使其左端處于4點，由靜止釋放并開始計時；

④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力尸、加速度。隨時間，變化的圖像，部分圖像如圖乙所

zjso

圖乙

圖丙

回答以下問題（結果均保留兩位有效數(shù)字）：

（1）彈簧的勁度系數(shù)為N/m。

（2）該同學從圖乙中提取某些時刻尸與。的數(shù)據(jù)，畫出a-尸圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊

與加速度傳感器的總質量為kg。

（3）該同學在滑塊上增加待測物體，重復上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的。-F圖像II,則待

測物體的質量為kg。

5.【2022年廣東卷】某實驗小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導致的機械能損

失，設計了如圖（a）所示的裝置，實驗過程如下：

釋放裝置

45

40

（1）讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈。調節(jié)光電門位置，

使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。

（2）用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖（b）所示，小球直徑d=mm。

（3）測量時，應（選填“4”或“B"，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計時器”，B為

“先接通數(shù)字計時器，后釋放小球”）。記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時間乙和弓。

（4）計算小球通過光電門的速度，己知小球的質量為小，可得小球與橡膠材料碰撞導致的機械能

損失A￡=（用字母d、乙和弓表不）。

（5）若適當調高光電門的高度，將會（選填"增大”或"減小”）因空氣阻力引起的測量

誤差。

6.【2022年浙江卷】（1）①“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗裝置如圖1所示，長木板水平

放置，細繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計數(shù)點O為位移測量起點和計時起點，

則打計數(shù)點B時小車位移大小為cm。由圖3中小車運動的數(shù)據(jù)點，求得加速度為

m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。

細繩小車打點計時器

01cm2

②利用圖1裝置“探究加速度與力、質量的關系”的實驗，需調整的是（多選）。

A.換成質量更小的車B.調整長木板的傾斜程度

C.把鉤碼更換成祛碼盤和祛碼D.改變連接小車的細繩與長木板的夾角

（2）“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖4所示，在該實驗中:

圖3

①下列說法正確的是（單選）；

A.拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應相同

B.在已記錄結點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點

C.測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦

D.測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應貼近并平行于木板

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要（選填“2”、“3”或“4”）次把橡皮條結點拉

至IJ。。

7.【2022年河北卷】某實驗小組利用鐵架臺、彈簧、鉤碼、打點計時器、刻度尺等器材驗證系統(tǒng)機

械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為％,原長為品，鉤碼的質量為，*已知彈

簧的彈性勢能表達式為E"其中人為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當?shù)氐闹亓铀?/p>

度大小為g。

圖1

（1）在彈性限度內將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測得此時彈簧的長度為L.接通打點計時器電源。

從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖2所

示，紙帶上相鄰兩點之間的時間間隔均為r（在誤差允許范圍內，認為釋放鉤碼的同時打出A點）。

從打出A點到打出F點時間內，彈簧的彈性勢能減少量為,鉤碼的動能增加量為,

鉤碼的重力勢能增加量為o

（2）利用計算機軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理，得到彈簧彈性勢能減少量、鉤碼的機械能增加量分別

與鉤碼上升高度力的關系，如圖3所示。由圖3可知，隨著〃增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變

大，主要原因是。

8.【2022年遼寧卷】某同學利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度

的遮光帶和透光帶（寬度用）表示?實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落

穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間

間隔。

（1）除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要（填“天平”或‘‘刻度尺"）

（2）該同學測得遮光帶（透光帶）的寬度為4.50cm,記錄時間間隔的數(shù)據(jù)如表所示,

編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶

Ar/(xl0-3s)73.0438.6730.00

根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3=m/s

(結果保留兩位有效數(shù)字)；

(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為加;則重力加速度g=

(用d、M、表示)

(4)該同學發(fā)現(xiàn)所得實驗結果小于當?shù)氐闹亓铀俣龋垖懗鲆粭l可能的原因：

答案以及解析

1.答案:(2)0.304

(6)0.31

(7)0.32

(8)-4~L;0.34

2叫

解析：(2)要使碰撞后兩滑塊的運動方向相反，必須使質量較小的滑塊碰撞質量較大的靜止滑塊,

所以應選取質量為0.304kg的滑塊作為A。

(6)5,=v]t},s2=v2t2,si=s2,解得自=殳=0.31。

G

(7)—的平均值為(031+0.31+0.33+0.33+0.33)-5?0.32。

為

(8)由碰撞過程遵循動量守恒定律有町%=-町匕+叱匕，若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則碰撞前

后系統(tǒng)總動能不變，即:町片=:町片+!九吭聯(lián)立解得匕=彗二色，將題給數(shù)據(jù)代入可得

222v22町

上=小1=0.34。

v22ml

2.答案：(1)相鄰相等時間間隔位移差大小接近

(2)547

(3)79

解析：(1)將表格中數(shù)據(jù)轉化如圖，則

xy=507m,x2=587m,x3=665m,x4=746m,占=824m,x6=904m,可得

x2-x}=80m,x3-x2=78m,x4-x3=81m,x5-x4=78m,x6-x5=80in,相鄰相等時間間隔位移差

大小接近，可判斷該飛行器在這段時間內近似做勻加速運動。

(2)x=507m時該飛行器的速度即f=ls時的瞬時速度，利用勻變速直線運動的特點可知時間中

r+r1094m

點的瞬時速度等于這段時間內的平均速度，故"==/=547m/s。

(3)由逐差法得“=(%+%)-(?+占+*)=(4233-175?)-1759m/s2=79m/s?。

9產9xl2

3.答案：(3)見解析

(4)15.35

(5)127

解析：(3)根據(jù)表格標點連線如圖

51015202530〃/枚

(4)由圖可知刻度尺的分度值為1mm,故讀數(shù)/=15.35cm：

(5)設橡皮筋的勁度系數(shù)為原長為升,則為，陽

n2mg=k(l5-x0)

設冰墩墩的質量為m，則有，4g=&(/-%)

聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)可得犯，42.69g。

4.答案：(1)12

(2)0.20

(3)0.13

解析：本題考查利用牛頓第二定律測量物體質量的實驗。

（1）由題意知，開始時彈簧的伸長量為5.00cm,彈力尸=0.610N,根據(jù)胡克定律k=4，計算

Ax

出攵B12N/m。

（2）根據(jù)牛頓第二定律尸=，兇得故尸圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質量

m

1"0

的倒數(shù)，根據(jù)題圖丙I,求得斜率攵=一=三kgi=5kg1則滑塊與加速度傳感器的總質量為

m0.6

m=0.20kgo

（3）同理，滑塊上增加待測物體后，。-尸圖像的斜率為滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質

量，根據(jù)題圖丙H,求得斜率〃='=M^kg」=3kg，解得加=0.33kg,則待測物體的質量

m0.5

為Nm=加—機=0.13kg。

5.答案：（2）7.885

（3）B

（5）增大

解析：本題考查螺旋測微器的使用、用打點計時器測速度、能量的轉化與守恒以及誤差分析等。

（2）螺旋測微淵的讀數(shù)為7.5mm+38.5x0.01mm=7.885mm。

（3）由于小球自由落體運動時間很短，所以測量時，應先接通數(shù)字計時器，后釋放小球。

（4）小球叢某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導致的機械能損失等于前后通過光電門的動能的

減小量，根據(jù)光電門測速的原理丫=4可知，

（5）若適當調高光電的高度，則小球叢光電門向下運動以及彈起后向上運動的過程中空氣阻力做

功增大，將會增大因空氣阻力引起的測量誤差（碰撞時機械能的損失的測量值中包含有克服空氣

阻力做功的量）.

6.答案：（1）①6.20±0.051.9±0.2

②BC

（2）①D

②3

解析：本題考查探究小車速度隨時間變化的規(guī)律。

（1）①以計數(shù)點。為位移測量起點和計時起點，則打計數(shù)點B時小車位移大小可以從刻度尺讀出,

08=6.20cm；由題圖3求出圖線的斜率，該斜率為加速度的大小，則

（）

“=胃i95二—0磬qm/s2=1.9m/s2；②利用題圖1裝置“探究加速度與力、質量的關系的實驗，不需要

0.6-0.1

更換質量更小的車，因為要保證小車的質量遠大于祛碼和祛碼盤的總質量，A項錯誤；需要平衡摩

擦力，即需要調整長木板的傾斜程度，B