2023届天津市高考物理模拟试题知识点分类训练：物理实验（力学实验）

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2023届天津市高考物理模拟试题知识点分类训练：物理实验（力学实验）

一、实验题
1．（2023·天津河东·统考二模）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中。
①用游标卡尺测量摆球直径（如图1所示）摆球直径D为 ____________mm ；

②若某同学测出多组单摆的摆长1和振动周期T，作出图像如图2所示，理论上 图像是一条过坐标原点的直线，造成图中图像不过坐标原点的原因可能是 ______________ （填字母）；


A．将摆线长当作摆长（漏掉了小球半径）
B．将摆线长+小球直径当作摆长（多加了小球半径）由图像求得重力加速度g为___________（结果保留3位有效数字，取3.14）
2．（2023·天津·统考二模）几位同学在物理实验室做“用单摆测定重力加速度”的实验。
（1）在甲同学的实验过程中，当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=0，单摆每经过最低点记一次数，当数到n时用时t秒，该单摆的周期是T=___________。
（2）甲同学测得的g值偏大，可能的原因是___________。
A．摆线上端悬点没固定好，摆动中出现松动
B．开始计时时，没有及时按下秒表
C．实验中误将50次数为49次
（3）在进行实验数据处理时，乙同学把摆线长与小球直径之和作为摆长，做出图像后求出斜率，然后算出重力加速度，该同学处理数据的方法对结果的影响是 ___________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。
3．（2023·天津河北·统考一模）某同学利用图（a）所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图（b）所示（图中未包括小球刚离开轨道的影像）。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个小方格的边长为1cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图（b）中标出。

完成下列填空：（结果均保留2位有效数字）
（1）小球运动到图（b）中位置A时，其速度的水平分量大小为________m/s，其速度的竖直分量大小为________m/s；
（2）根据图（b）中数据可得，当地重力加速度的大小为________。
4．（2023·天津河东·统考一模）某实验小组利用如下图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

（1）把木板的一侧垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受牵引力时能拖动纸带沿木板匀速运动。此处采用的科学方法是________。
A．理想化模型法            B．阻力补偿法            
C．等效替代法              D．控制变量法
（2）已知交流电源频率为50Hz，启动打点计时器，释放小车，小车在砝码桶的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如下图所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。小车的加速度大小为________。（结果保留3位有效数字）

（3）实验时改变砝码桶内砝码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图像，如下图所示。此图像的AB段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是________。（选填下列选项的序号）

A．小车与平面轨道之间存在摩擦
B．平面轨道倾斜角度过大
C．所用小车的质量过大
D．所挂的砝码桶及桶内砝码的总质量过大
5．（2023·天津·统考一模）某实验小组用图甲所示的装置做“探究小车加速度与小车质量、所受合外力关系”的实验。

（1）某次实验中打出的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间的时间间隔是0.1s，纸带上只测出了两组数据，由此可以算出小车运动的加速度大小a=______（结果保留两位有效数字）；
（2）在探究“合外力一定时，小车加速度与质量的关系”时，甲同学认为根据实验数据可以作出小车加速度a与质量M的图像，然后由图像直接观察a是否与M成反比，乙同学认为应该作出小车加速度a与小车质量倒数的图像，再进一步讨论a是否与M成反比。你认为同学______（选填“甲”或“乙”）的方案更合理；
（3）若利用力传感器将实验装置改成如图丙所示，探究小车质量一定时，加速度与合外力的关系，下列操作必要且正确的是______。

A．安装实验器材时，要调节定滑轮的高度，使细线与长木板平行
B．平衡摩擦力时，挂上砂桶，接通打点计时器的电源，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的总质量
D．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数
6．（2023·天津河西·统考一模）小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速运动的加速度，如图所示。

（1）用游标卡尺测遮光条宽度d。测量结果如图乙所示，则__________mm
（2）按图示安装好实验器材并测出两光电门间的距离L。接通电源，释放滑块，记下遮光条通过光电门A、B的时间分别为、，则遮光条经过光电门B的速度 __________ ，
（3）滑块的加速度__________ （用测出的物理量符号L，d，，表示）
7．（2023·天津和平·统考一模）用如图甲所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验，将重锤固定在纸带一端，使重锤由静止自由下落，打出的纸带由于初始部分的点迹模糊不清，舍去这部分点迹后得到如图乙所示纸带。

（1）选用的测量仪器除打点计时器外还需要 ______
A．弹簧秤 B．天平 C．毫米刻度尺 D．秒表
（2）关于实验操作及数据处理，下列说法正确的是 ______
A．选用质量大、体积小的重锤可以减小实验的偶然误差
B．图中纸带的左侧是与重锤相连的一端
C．若通过图像验证机械能守恒，必须多次重复实验，才能得到多个数据点
D．利用数据做出图像，若图像是直线，则说明重物下落过程机械能守恒
（3）在利用纸带上的数据点验证机械能守恒时，已经测出了AC段和FH段长度，还需要测出 ______段长度才能完成本次验证。

8．（2023·天津·模拟预测）某同学利用如图装置测量小车和智能手机的质量，智能手机可以利用APP直接测量出手机运动时的加速度。悬挂质量为的钩码，用智能手机测出小车运动的加速度；改变钩码的质量，进行多次测量；做出与的图像如图，已知图像中直线的截距为，斜率为。不计空气阻力，重力加速度为。

（1）（单选）以下说法正确的是___________；
A．钩码的质量应该远小于智能手机和小车的质量
B．细绳应该始终与长木板平行
C．不悬挂钩码时，应使小车和智能手机匀速沿木板下滑
D．细线的拉力等于钩码的重力
（2）根据图像可得，小车和手机的质量为____________；
（3）再利用手机APP测出斜面倾角为，则小车和智能手机沿木板运动过程中受摩擦力的大小为_______。
9．（2023·天津·模拟预测）某同学用橡皮筋与弹簧测力计验证“力的平行四边形定则”，实验装置如图甲所示。其中A为固定橡皮筋的图钉，OB和OC为细绳。

（1）本实验中两次拉橡皮筋的过程，主要体现的科学方法是___________。
A．理想实验法     B．等效替代法     C．控制变量法      D．建立物理模型法
（2）某一次实验中，用一个弹簧测力计拉橡皮筋使橡皮筋与细绳的结点到达O点，弹簧测力计的示数如图乙所示，此时橡皮筋的弹力大小为___________N。
（3）图丙四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的是__________。
10．（2023·天津·模拟预测）用如图所示的装置探究加速度、力和质量的关系，带滑轮的长木板水平放置，弹簧测力计固定在墙上，小车上固定一定滑轮，细绳通过滑轮连接弹簧测力计和沙桶。

（1）实验时，下列操作必要且正确的是（单选）______。
A．用天平测出沙和沙桶的质量
B．将带滑轮的长木板右端适当垫高，以平衡摩擦力
C．为了减小误差，实验中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量
D．应当先释放小车，再接通电源
（2）利用打点频率为50Hz的打点计时器，得到的一条纸带如图所示（图中每两个计数点间还有四个点未画出）。

则在该次实验中打点计时器打计数点C 时小车运动的速度大小为______m/s，小车运动的加速度大小为______m/s2（结果均保留三位有效数字）。
（3）某同学做实验时，未把木板的一侧垫高，就继续进行其他实验步骤，该同学作出的小车的加速度a 与弹簧测力计示数F的图像如图所示，则实验中小车受到的摩擦力大小为______。

11．（2023·天津·模拟预测）某同学用图（a）所示的实验装置“验证机械能守恒定律”，图（b）是用“8V，50Hz”的打点计时器打出的一条纸带，O点为重锤下落的起点，选取的计数点A、B、C、D到O点的距离在图中已标出，重力加速度g取9.8m/s2，重锤的质量为1kg。（计算结果均保留两位有效数字）

（1）下列做法正确的有________。
A．必须称出重锤和夹子的质量
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
C．将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
D．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
E．处理数据时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
（2）打点计时器打下B点时，重锤下落的速度v＝________m/s，重锤的动能EkB＝________J；
（3）从起点O到打下B点过程中，重锤的重力势能的减少量为________J；
（4）根据（1）、（2）计算，在误差允许范围内，从起点O到打下B点过程中，你得到的结论是________。
12．（2023·天津·模拟预测）用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。

（1）关于本实验，下列说法正确的是___________（填字母代号）。
A．应选择质量大、体积小的重物进行实验
B．释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C．先释放纸带，后接通电源
（2）实验中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O（O点与下一点的间距接近2mm）的距离分别为、、。已知当地重力加速度为g，打点计时器的打点周期为T。设重物质量为m。从打O点到B点的过程中，重物的重力势能变化量_________，动能变化量________（用已知字母表示）

13．（2023·天津·模拟预测）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示。

①下列说法正确的是______。
A．每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量
D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作图象
②某同学将长木板右端适当垫高，其目的是______。但他把长木板的右端垫得过高，使得倾角过大。用a表示小车的加速度，F表示细线作用于小车的拉力。他绘出的a－F关系图象（如图）是______。

14．（2023·天津·模拟预测）柏某同学用图装置，研究平抛运动的规律。

（1）先用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，B球自由下落，改变高度多次实验，两球均同时落地，实验说明___________；
（2）在小锤击打弹性金属片的同时，用频闪周期t=0.01s的频闪照相机拍摄A球运动的轨迹。图为小球A的频闪照片的一部分。已知照片上小方格的实际边长为L=0.02m，当地重力加速度为g=10m/s2。则小球A平抛的初速度大小为__________，小球运动到c点时竖直方向速度大小为_____________。
15．（2023·天津·模拟预测）某学习小组“利用单摆测定重力加速度”的实验装置如图1所示，请在横线上完成相应内容。

（1）若该同学测得的重力加速度值偏大，其原因可能是________。
A．单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了
B．把50次摆动的时间误记为49次摆动的时间
C．开始计时，秒表过早按下
D．测摆线长时摆线拉得过紧
（2）若实验过程中没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出T2-l图像，如图2所示。

①实验得到的T2-l图像是________（选填：“a”、“b”或““c”）；
②小球的直径是________cm；
③实验测得当地重力加速度大小是________m/s2。（取三位有效数字）。
16．（2023·天津·模拟预测）请完成“探究两个互成角度的力的合成规律”实验的相关内容。
（1）如图（甲）所示，在铺有白纸的水平木板上，橡皮条一端固定在A点，另一端拴两个细绳套。

（2）如图（乙）所示，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点伸长到某位置并记为O点，记下此时弹簧测力计的示数和及__________。该过程中的下列实验要求必要的是__________。
A．弹簧测力计需要在实验前进行校零
B．两个弹簧测力计必须完全相同
C．拉线方向应与木板平面平行
（3）如图（丙）所示，用一个弹簧测力计拉橡皮条，使绳与橡皮条的结点拉到O点，记下此时弹簧测力计的示数__________N和细绳的方向。本实验采用的科学方法是__________。
A．理想实验法        B．控制变量法        C．等效替代法        D．建立物理模型法
（4）如图（丁）所示，已按一定比例作出了和F的图示，请用作图法作出和的合力_____。
17．（2023·天津·模拟预测）“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图，F为用平行四边形定则做出的合力。

（1）本实验中“等效替代”的含义是________；
A．橡皮筋可以用细绳替代
B．左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C．右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D．两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
（2）图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是________；
（3）实验中用两个完全相同的弹簧秤成一定角度拉橡皮筋时，必须记录的有________；
A．两细绳的方向　　B．橡皮筋的原长
C．两弹簧秤的示数　　D．结点O的位置
（4）本实验中，采取下列哪些方法和步骤可以减小实验误差________。
A．两个分力F1、F2间的夹角越小越好
B．两个分力F1、F2的大小要适当大些
C．拉橡皮筋的细绳要稍短一些
D．实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度
（5）在实验中，如果将细绳换成橡皮筋，那么实验结果将________（填“变”或“不变”）
18．（2023·天津·统考模拟预测）阿特伍德机是著名的力学实验装置。绕过定滑轮的细线上悬挂质量相等的重锤A和B，在B下面再挂重物C时，由于速度变化不太快，测量运动学物理量更加方便。

（1）如图所示，在重锤A下方固定打点计时器，用纸带连接A，测量A的运动情况。下列操作过程正确的是_________；
A．固定打点计器时应将定位轴置于系重锤A的细线的正下方
B．开始时纸带应竖直下垂并与系重锤A的细线在同一竖直线上
C．应先松开重锤让A向上运动，然后再接通打点计时器电源打点
D．打点结束后先将纸带取下，再关闭打点计时器电源
（2）某次实验结束后，打出的纸带如图所示，已知打点计时器所用交流电源的频率为，则重锤A运动拖动纸带打出H点时的瞬时速度为______；（结果保留三位有效数字）

（3）如果本实验室电源频率不足50Hz，则瞬时速度的测量值_______（填“增大”或“减小”）；
（4）已知重锤A和B的质量均为M，某小组在重锤壁下面挂质量为m的重物C由静止释放验证系统运动过程中的机械能守恒，某次实验中从纸带上测量A由静止上升h高度时对应计时点的速度为v，则验证系统机械能守恒定律的表达式是___________；
（5）为了测定当地的重力加速度，另一小组改变重物C的质量m，测得多组m和测量对应的加速度a，在坐标上作图如图所示，图线与纵轴截距为b，则当地的重力加速度为_________。

19．（2023·天津河西·统考二模）用如图所示实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。

（1）在摆球自然悬垂的状态下，用米尺测出摆线长为，用游标卡尺测得摆球的直径为d，则单摆摆长为________（用字母、表示）；
（2）为了减小测量误差，下列说法正确的是________（选填字母代号）；
A．将钢球换成塑料球
B．当摆球经过平衡位置时开始计时
C．把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放
D．记录一次全振动的时间作为周期，根据公式计算重力加速度g
（3）若测得的重力加速度g值偏小，可能的原因是________（选填字母代号）；
A．把悬点到摆球下端的长度记为摆长
B．把摆线的长度记为摆长
C．摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动
D．实验中误将摆球经过平衡位置49次记为50次
（4）某同学利用质量分布不均匀的球体作摆球测定当地重力加速度，摆球的重心不在球心，但是在球心与悬点的连线上。他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标分别为（）（,）如图所示。由图可计算出重力加速度________。

20．（2023·天津·模拟预测）在“探究加速度与力、质量的关系的实验”时，采用了如图甲所示的实验装置。操作如下：

（1）平衡摩擦力时，若所有的操作均正确，打出的纸带如图乙所示，先_________（填“增大”或“减小”）木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹间距相等为止。
（2）已知小车的质量为M，盘和砝码的总质量为m，要使细线的拉力近似等于盘和砝码的总重力，应该满足的条件是M__________m（填“远小于”、“远大于”或“等于”）。
（3）实验中得到如图丙所示的一条纸带，已知打点计时器所接交流电的频率为，两计数点间还有四个点没有画出，根据纸带可求出物块的加速度为________。打图中第4个计数点时小车的速度为_________（结果保留三位有效数字）。

（4）实验中长木板水平放置且细线平行于长木板，以绳的拉力F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的图像如图丁所示，求得图线的斜率为k，横轴截距为，且已知重力加速度为g，小车与长木板间的动摩擦因数为_________。（结果用、k、g表示）
21．（2023·天津·模拟预测）我们在实验室探究加速度与合力的关系实验中，常用实验装置将桶和沙子的总重力视为绳子拉力，产生实验误差，某学习小组改良装置如图（甲）所示进行实验，小车的加速度可由打点计时器和纸带测出，小车在平衡摩擦力后，保持质量不变，逐渐增大沙桶和沙的总质量进行多次实验，得到多组加速度a和弹簧秤示数F的值，做出图像如图（乙）所示。

（1）本实验______（填写“需要”或“不需要”）保证沙桶和沙的总质量远小于小车总质量。
（2）如图所示为实验中打下的某条纸带，A点为选取的起始计数点，每两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器的频率为50Hz，则C点的速度为______m/s，小车的加速度为______。（均保留两位有效数字）

（3）若这个小组在实验中忘记要平衡摩擦力，始终将长木板保持水平，也得出了相应的图像，得出图像的斜率与已平衡摩擦力的图像斜率相比，则有______（填“>”或“