【备战2022】高考物理复习 2022年模拟题汇编（1）专题十二 力学实验

2022高考物理复习（模拟题汇编）：专题十二力学实验（1）1．（2022安徽江南十校摸底）右图是“探究小车速度随时间变化规律”的实验中打出的一条纸带，已知交流电源的频率是50Hz。纸带上每两个计数点间还有四个计时点未画出。（1）打D点时，小车的速度大小是m/s；（2）如果小车系在纸带的F端，那么小车是做直线运动（选填“匀加速”或“匀减速”）。答案：（1）0.23（2）匀减速解析：根据在中间时刻的瞬时速度等于CE这段时间的平均速度得到打D点时小车的速度大小是0.23m/s；如果小车系在纸带的F端，打出的点之间的距离越来越小，所以小车是做匀减速直线运动。2．（2022安徽江南十校摸底）（1）某实验中需要测量一根钢丝的直径（约0.5mm），为了得到尽可能精确的测量数据，应从实验室提供的米尺、螺旋测微器和游标卡尺（游标尺有10个等分刻度）中，选择进行测量；（2）用螺旋测微器测量某工件的厚度，示数如图所示，则工件的厚度为mm。答案：（2）螺旋测微器（2）2.203解析：测量一根钢丝的直径，选择螺旋测微器进行测量；工件的厚度为2mm+0.203mm=2.203mm。3.（6分）（2022广西三校联考）某同学在实验室分别用精度是0.lmm、0.05mm和0.02mm三种卡尺测量同一物件的长度，测量情况如下图中甲、乙和丙所示。由图中读出的该物件的长度分别为cm、cm和cm。答案：6.636.6356.634解析：甲图游标上第3个刻度线与主尺刻度线对齐，读数是66mm+3×0.1mm=66.3mm=6.63cm；乙图游标上第7个刻度线与主尺刻度线对齐，读数是66mm+7×0.05mm=66.35mm=6.635cm；丙图游标上第17个刻度线与主尺刻度线对齐，读数是66mm+17×0.02mm=66.34mm=6.634cm。4.（2022衡水中学调研）如图所示是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．(1)已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x＝________cm；C点对应的速度是________m/s(计算结果保留三位有效数字)．.答案：(1)0.02s　(2)0.66～0.70cm　0.100m/s解析：纸带上打相邻两点的时间间隔为为0.02s。A、B两点间距x＝0.68cm；-12-\nBC和CD之间的时间都为0.10s，C点对应的速度是v=×10-2m/s=0.100m/s。5、（2022衡水中学调研）有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是.A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是.A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度C．用量角器量出三段绳子之间的夹角D．用天平测出钩码的质量(3)在作图时，你认为图示中________是正确的．(填“甲”或“乙”).答案：(1)BCD　(2)A　(3)甲解析：(1)实验中的分力与合力的关系必须满足：|F1－F2|＜F3＜F1＋F2，因此B、C、D选项是可以的．(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向。　(3)F3的方向一定竖直向下，而F1和F2合力方向由于测量误差可能偏离竖直向上方向，所以甲是正确的。6（11分）（2022广西三校联考）某同学利用图甲所示的实验装置做了这样的实验。①按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块。释放小车，小车由静止开始运动。②按实验要求正确装上纸带，让小车靠近打点计时器，按住小车，打开打点计时器电源，释放小车，获得一条带有点列的纸带。③在获得的纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点A，B，C，…。测量相邻计数点的间距S1，S2，S3，…。并将其记录在纸带上对应的位置处。完成下列填空：（1）已知实验装置中打点计时器的电源为50Hz的低压交流电源，若打点的时间间隔用△t表示，则△t=s。（2）设纸带上五个相邻计数点的间距为s1、s2、s3和s4。a可用s1、s4和△t表示为a=;vB可用s1、s2和△t表示为vB=。（3）图乙为用米尺测量所得纸带上的s1、s2、s3和s4的情况，由图可读出s1=-12-\ncm，s2=cm，s4=cm。由此求得加速度的大小a=m/s2，vB=m/s（计算结果取3位有效数字）。答案：（1）0.02（2）（3）1.682.423.880.7350.205解析：打点的时间间隔△t=1/50s=0.02s。由△s=aT2,T=5△t得s4-s1=3a(5△t)2，解得a=。vB==。s1=2.58cm-0.90cm=1.68cm，s2=5.00cm-2.58cm=2.42cm，s4=12.00cm-8.12cm=3.88cm。a==0.735m/s2，vB==0.205m/s。7（2022广东二校联考摸底)在验证牛顿第二定律的实验中，采用如右图所示的实验装置。在探究加速度a与所受外力F的关系实验过程，某小组得到了如图所示的纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的频率为50Hz的交流电，则两计数点间的时间间隔为s，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2。（保留两位有效数字）由于他们操作不当得到的a-F关系图象如图所示，其原因是（2）答案：0.100.50没有平衡摩擦力或木板倾角过小解析：两计数点间的时间间隔为5×0.02s=0.10s；由△x=aT2和逐差法求得小车的加速度大小为a=0.50m/s2。得到的a-F关系图象如图所示，其原因是没有平衡摩擦力或木板倾角过小.8．（6分）（2022届江西省重点中学高三联考）(1)我们已经知道，物体的加速度（a）同时跟合外力（F）和质量（M）两个因素有关。要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是-12-\n（2）某同学的实验方案如图所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法而带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：a：用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是。b：使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于。（3）该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A、利用公式计算；B、根据利用逐差法计算。两种方案中，你认为选择方案_________比较合理。（6分）答案：（1）控制变量法;（或先保持M不变，研究a与F的关系；再保持F不变，研究a与M的关系）（2分）；（2）a.平衡摩擦力(1分)；b.砂桶的重力(1分)；（3）B(2分)；解析：要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法。想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法而带来的实验误差，使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于砂桶的重力；用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。利用实验中打出的纸带求加速度时，需要根据利用逐差法计算，选项B正确。9.（2022哈尔滨三中月考）做匀变速直线运动的小车带动纸带通过打点计时器，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），已知打点计时器使用的是50Hz的交变电流，则打点计时器在打“1”时的速度v1＝______m/s，平均加速度为a＝______m/s2。由计算结果可估计出第5个计数点与第6个计数点之间的距离最可能是______㎝。（结果均保留3位有效数字）。单位:㎝?6.217.107.985.344.47.答案：4.91m/s0.880±0.01m/s28.86±0.01cm（每空2分）解析：打点计时器在打“1”时的速度v1＝×10-2m/s=4.91m/s；由△x=aT2，和逐差法可得平均加速度为a＝0.880m/s2；第5个计数点与第6个计数点之间的距离最可能是7.98cm+0.880×0.12m=8.86㎝。10．（2022哈尔滨三中月考）在研究摩擦力特点的实验中，将质量为0.52kg木块放在水平长木板上，如图甲所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从0开始逐渐增大．分别用力传感器采集拉力和木块受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力f随拉力F的变化图象，如图乙所示．（g=10m/s2）可测得木块与长木板间的动摩擦因数μ=。答案：0.6（3分）-12-\n解析：由图乙可知，滑动摩擦力等于3.12N，由摩擦定律，木块与长木板间的动摩擦因数μ=3.12÷5.2=0.6.11．（2022哈尔滨三中月考）用金属制成的线材（如钢丝、钢筋）受到的拉力会伸长，17世纪英国物理学家胡克发现，金属丝或金属杆在弹性限度内的伸长与拉力成正比，这就是著名的胡克定律．这个发现为后人对材料的研究奠定了重要的基础．现有一根用新材料制成的金属杆，长为4m，横截面积为0.8cm2，设计要求它受到拉力后的伸长不超过原长的1/100,由于这一拉力很大，杆又较长，直接测试有困难，就选用同种材料制成样品进行测试，通过测试取得数据如右图：(1)根据测试结果，推导出线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系为x=（用所给字母表示,比例系数用k表示）。(2)在寻找上述关系中，运用科学研究方法。11.答案：(1)x=k（其中k为比例系数）；(2)控制变量法（每空3分）解析：根据第1行数据，伸长x与拉力F成正比；根据第1、4、5行数据，伸长x与横截面积S成反比；根据第1、2、3行数据，伸长x与长度L成正比；所以线材伸长x与材料的长度L、材料的横截面积S及拉力F的函数关系为x=k。12．(8分)（2022江苏徐州摸底）用如图所示装置探究“加速度与力的关系”。已知砂和砂桶的总质量为m，小车的质量为M，实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小．(1)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是．A．M=40g，m=10g、20g、30g、40g、50gB．M=100g，m=10g、20g、30g、40g、50gC．M=500g，m=10g、20g、30g、40g、50gD．M=500g，m=30g、60g、90g、120g、150g(2)本实验中应在释放小车(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源。下图所示为实验中打出的一条纸带，A、B、C、D、E为计数点，相邻计数点间还有四个点没有画出，计数点间的距离如图所示．已知打点计时器的工作频率为50Hz．则小车加速度a=m/s2．(结果保留两位有效数字)(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a—F图象，可能是图中的图线。(选填“甲”、“乙”或“丙”)10、答案：（1）C（2）之前0.50（3）丙-12-\n解析：由于实验要求小车质量远远大于砂和砂桶的总质量，所以最合理的一组是C。本实验中应在释放小车之前接通打点计时器的电源。由△x=aT和逐差法可得小车加速度a=0.50m/s2．若遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a—F图象，可能是图中的图线丙。导轨标尺光电门遮光板滑块气垫导轨沙桶13（4分）（2022辽宁省五校协作体高三期初联考）图示为探究牛顿第二定律的实验装置，该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成。光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.下面说法正确的是_______A．用该装置可以测出滑块的加速度B．用该装置探究牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，因此必须满足m<<MC．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必须满足m<<MD．可以用该装置探究动能定理，但不必满足m<<M答案：AB解析：测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，应用v22-v12=2ax可以得到滑块的加速度，选项A正确；用该装置探究牛顿第二定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，因此必须满足m<<M，选项B正确；可以用该装置验证机械能守恒定律，无论m和M大小如何，选项C错误；可以用该装置探究动能定理，但必须满足m<<M，选项D错误。14.（2022武汉摸底）某同学设计了如下实验方案用来‘验证牛顿运动定律’:(1)如图甲所示，将木板有定滑轮的一端垫起，把滑块通过细绳与带夹的重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤下夹一纸带，穿过打点计时器。调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动。(2)如图乙所示，保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之由静止开始加速运动。打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，打出的纸带如图丙所示，A,B,C,D,E是纸带上五个计数点。①图乙中滑块下滑的加速度为_______。(结果保留两位有效数字)②若重锤质量为m，滑块质量为M,重力加速度为g，则滑块加速下滑受到的合力为________。-12-\n③某同学在保持滑块质量不变的情况下，通过多次改变滑块所受合力，由实验数据作出的a-F图象如图丁所示，则滑块的质量为______kg.(结果保留两位有效数字)14．答案：①3.9m/s2②mg③2.0解析：由△x=aT2和逐差法计算得到a=3.9m/s2。滑块通过细绳与带夹的重锤相连，滑块匀速下滑，说明滑块沿斜面的向下的重力分力和摩擦力之和等于重锤的重力，取下细绳和重锤，滑块加速下滑受到的合力为mg。a-F图象的斜率表示质量的倒数1/m，得到滑块的质量为2.0kg.15.（9分）（2022安徽师大摸底）（1）某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中，用如图所示的气垫导轨装置来测小车的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2，则滑块的加速度可以表示为a=____________（用题中所给物理量表示）。（2）该学习小组在测出滑块的加速度后，经分析讨论，由于滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小，可用上述实验装置来验证机械能守恒定律，为此还需测量的物理量是____________，机械能守恒的表达式为____________（用题中所给物理量和测量的物理量表示）。15.（9分）答案：（1）……（3分）（2）滑块的质量M和沙桶的质量m……（3分）……（3分）解析：（1）窄遮光板依次通过两个光电门的速度分别为v1=d/t1和v2=d/t2，由v22-v12=2aL可得滑块的加速度a=。（2）要验证机械能守恒定律，根据，-12-\n还需测量的物理量是滑块的质量M和沙桶的质量m。16.（6分）（2022邯郸摸底）用如图装置探究加速度与力和质量的关系，设沙和沙桶的质量为m，小车的质量为M：⑴为了消除摩擦力对小车运动的影响，应将木板；⑵本实验中近似地认为：绳子对车的拉力大小等于沙和沙桶的重力，其条件是；⑶实验中测得a—1/M关系如图，图线右部发生了弯曲，试分析产生上述现象的原因。答案：⑴左端垫高以平衡摩擦力；⑵M>>m;⑶当M较小时，不满足条件M>>m解析：⑴木板与小车间有摩擦力，为了减小误差，需要平衡掉摩擦力，即垫高木板左端，使摩擦力与重力沿斜面向下的分力相等；⑵要想使绳子对车的拉力大小等于沙和沙桶的重力，必须满足M>>m;⑶当M>>m时，绳子上的拉力近似等于mg，但是若不满足此关系，绳子上的拉力小于mg，出现如图所示情况。17.（9分）（2022邯郸摸底）某同学安装如图甲的实验装置，验证机械能守恒定律。⑴此实验中，应当是让重物做运动，（填“需要”或“不需要”）测出重物的质量；⑵打点计时器所用交流电的频率为50Hz，该同学选取如图乙所示的一段纸带，对BD段进行研究。求得B点对应的速度vB=m/s（保留两位有效数字），若再求得D点对应的速度为VD，测出重物下落的高度为hBD，则还应计算与大小是否相等（填字母表达式）；⑶但该同学在上述实验过程中存在明显的问题。安装实验装置时存在的问题是；研究纸带时存在的问题是，实验误差可能较大。答案：⑴自由落体；不需要；⑵0.19；(vD2-vB2);ghBD(上两式同乘了m不扣分)；⑶重物会落在桌面上（或“纸带打点过短”等与此类似的答案）；B、D两点间时间间隔过短。解析：⑴由实验原理知，应让重物在松开手后做自由落体运动；根据机械能守恒，mgΔh=1/2m(v22-v12),整理后，得gΔh=1/2(v22-v12),所以，不需要测量质量。⑵B点速度等于AC段的平均速度，vB=AC/0.04s=0.19m/s；根据原理知，还用计算(vD2-vB2)与ghBD，看两者大小是否相等；⑶重物距离桌面太近，会落到桌面上；B、D间时间间隔太短，计算误差较大。18.（2022温州八校联考）某兴趣小组利用平抛运动知识测量某农庄水平喷水口的流量-12-\n（，为出水口的横截面积，为出水口的水速），方法如下：先用游标卡尺测量喷水口的内径D。A、B、C、D图中，测量方式正确的是▲（D）喷水口（C）喷水口（B）喷水口喷水口（A）图15（2）图15为正确测量得到的结果，由此可得喷水口的内径D＝▲m。（3）打开水阀，让水从喷水口水平喷出，稳定后测得落地点距喷水口水平距离为x，竖直距离为y，则喷出的水的初速度v0＝▲（用x、y、g表示）。（4）根据上述测量值，可得水管内水的流量Q＝▲（用D、x、y、g表示）18.答案：（1）C（2）1.010×10-2（3）（4）解析：由平抛运动规律可得喷出的水的初速度v0＝水管内水的流量Q＝Sv0＝。19.（9分）（2022安徽师大摸底）（1）某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中，用如图所示的气垫导轨装置来测小车的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门的时间分别为t1、t2，则滑块的加速度可以表示为a=____________（用题中所给物理量表示）。（2）该学习小组在测出滑块的加速度后，经分析讨论，由于滑块在气垫导轨上运动时空气阻力很小，可用上述实验装置来验证机械能守恒定律，为此还需测量的物理量是____________，机械能守恒的表达式为____________（用题中所给物理量和测量的物理量表示）。19.（9分）答案：（1）……（3分）（2）滑块的质量M和沙桶的质量m……（3分）……（3分）解析：（1）窄遮光板依次通过两个光电门的速度分别为v1=d/t1和v2=d/t2，由v22-v12=2aL可得滑块的加速度a=。-12-\n（2）要验证机械能守恒定律，根据，还需测量的物理量是滑块的质量M和沙桶的质量m。20.（6分）（2022广西三校联考）某同学在实验室分别用精度是0.lmm、0.05mm和0.02mm三种卡尺测量同一物件的长度，测量情况如下图中甲、乙和丙所示。由图中读出的该物件的长度分别为cm、cm和cm。答案：6.636.6356.634解析：甲图游标上第3个刻度线与主尺刻度线对齐，读数是66mm+3×0.1mm=66.3mm=6.63cm；乙图游标上第7个刻度线与主尺刻度线对齐，读数是66mm+7×0.05mm=66.35mm=6.635cm；丙图游标上第17个刻度线与主尺刻度线对齐，读数是66mm+17×0.02mm=66.34mm=6.634cm。21.（11分）（2022广西三校联考）某同学利用图甲所示的实验装置做了这样的实验。①按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块。释放小车，小车由静止开始运动。②按实验要求正确装上纸带，让小车靠近打点计时器，按住小车，打开打点计时器电源，释放小车，获得一条带有点列的纸带。③在获得的纸带上清晰的部分，每5个间隔标注一个计数点A，B，C，…。测量相邻计数点的间距S1，S2，S3，…。并将其记录在纸带上对应的位置处。完成下列填空：（1）已知实验装置中打点计时器的电源为50Hz的低压交流电源，若打点的时间间隔用△t表示，则△t=s。（2）设纸带上五个相邻计数点的间距为s1、s2、s3和s4。a可用s1、s4和△t表示为a=;vB可用s1、s2和△t表示为vB=。（3）图乙为用米尺测量所得纸带上的s1、s2、s3和s4的情况，由图可读出s1=cm，s2=cm，s4=cm。由此求得加速度的大小a=m/s2，vB=m/s（计算结果取3位有效数字）。答案：（1）0.02（2）（3）1.682.423.880.7350.205解析：打点的时间间隔△t=1/50s=0.02s。由△s=aT2,T=5△t得s4-s1=3a(5△t)2，解得a=。vB==。-12-\ns1=2.58cm-0.90cm=1.68cm，s2=5.00cm-2.58cm=2.42cm，s4=12.00cm-8.12cm=3.88cm。a==0.735m/s2，vB==0.205m/s。22（4分）（2022唐山摸底）某同学用打点计时器研究物体的匀加速度直线运动，打出的纸带上点清晰部分如图所示，电源频率f=50Hz，则打B点时物体的速度是m/s；物体的加速度是m/s2。22.答案：0.446.00解析：v=×10-2m/s=0.44m/s。由△x=aT和逐差法解得物体的加速度a=6.00m/s2。23(2022广东二校联考摸底)在验证牛顿第二定律的实验中，采用如右图所示的实验装置。在探究加速度a与所受外力F的关系实验过程，某小组得到了如图所示的纸带（两计数点间还有四个点没有画出），已知打点计时器采用的频率为50Hz的交流电，则两计数点间的时间间隔为s，根据纸带可求出小车的加速度大小为m/s2。（保留两位有效数字）由于他们操作不当得到的a-F关系图象如图所示，其原因是（2）答案：0.100.50没有平衡摩擦力或木板倾角过小解析：两计数点间的时间间隔为5×0.02s=0.10s；由△x=aT2和逐差法求得小车的加速度大小为a=0.50m/s2。得到的a-F关系图象如图所示，其原因是没有平衡摩擦力或木板倾角过小.24（2022珠海摸底）某同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时，得到一条点迹清晰的纸带如图，在纸带上依次选出7个计数点，分别标以Ｏ、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。①如果测得C、D两点间距S4=2.70cm，D、E两点间距S5=2.90cm，则据此数据计算在打D点时小车的速度公式为，小车的速度值vD=m/s。（保留三位有效数字）②该同学分别算出其它速度：vA=0.220m/s，vB=0.241m/s，vc=0.258m/s，vE=0.300m/s，请-12-\n设计实验数据记录表格填入框中，并在坐标系中作出小车运动的v－t图像，设O点为计时起点。③由所做v－t图像判断，小车所做的运动为。实验数据记录表格：24．（18分）答案：（1）①，0.280（2分）②（6分）时间t（s）0.10.20.30.40.5速度v（m/s）0.2200.2410.2580.2800.300表格2分，描点清晰１分，标度适当１分，两坐标轴物理量１分，单位１分；如果画成折线或没用直尺画线均得０分。③匀加速直线运动（1分）解析：计算在打D点时小车的速度公式为。小车的速度值vD=×10-2m/s=0.280m/s。由所做v－t图像为一向上倾斜的直线可判断，小车所做的运动为匀加速直线运动。-12-