2024年高考物理二轮专题复习：力学实验（优生加练）

这是一份2024年高考物理二轮专题复习：力学实验（优生加练），共14页。试卷主要包含了非选择题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷 客观题
第Ⅰ卷的注释
一、非选择题(共15题)
1. 某同学在测量当地的重力加速度实验中：
⑴按图甲所示连接好装置，接通电源、释放钩码，打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，记下此时力传感器的示数F。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，相邻两计数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，重物的加速度a=（计算结果保留2位有效数字）。
⑵改变钩码的质量，重复实验步骤（1），得到多条纸带，并对纸带数据进行处理。
⑶由实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，则当地的重力加速度g=，重物及动滑轮的总质量为（均用图丙中字母表示）。
2.
某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用直尺测出弹簧的原长L0=4.60cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如表所示．
（1） 根据图1，读出在弹簧下端挂一个钩码时对应的弹簧长度，填入表格．
（2） 根据表中数据在图2中作出F﹣x图线；
（3） 由此图线可得，该弹簧劲度系数k=N/m．
3. 测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图1所示的装置，图中长木板水平固定．
（1） 实验过程中，电火花计时器应接在（选填“直流”或“交流”）电源上．调整定滑轮高度，使．
（2） 已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=．
（3） 如图2为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出．从纸带上测出x1=1.21cm，x2=2.32cm，x5=5.68cm，x6=6.81cm．则木块加速度大小a=m/s2（保留三位有效数字）．
4. 在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的一另一端都有绳套（如图）．实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉像皮条．
（1） 实验对两次拉伸橡皮条的要求中，应该将橡皮条和绳的结点沿相同方向拉到位置（填“同一”或“不同”）．
（2） 同学们在操作过程中有如下讨论，其中对减小实验误差有益的说法是 （填字母代号）． A . 实验中两个分力的夹角取得越大越好 B . 弹簧测力计、细绳、橡皮条要尽量与木板平行 C . 两细绳必须等长 D . 拉橡皮条的细绳要长些，用铅笔画出两个定点的位置时，应使这两个点的距离尽量远些．
5. 某同学用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动，实验步骤如下：
A．安装好实验器材；
B．让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一系列小点，重复几次，选出一条点迹比较清晰的纸带，从便于测量的点开始，每五个点取一个计数点，如图乙中a、b、c、d等点；
C．测出x1、x2、x3、…
结合上述实验步骤，请你继续完成下列任务：
（1） 实验中，除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下列的仪器和器材中，必须使用的有 ． （填选项代号） A . 电压合适的50Hz交流电源 B . 电压可调的直流电源 C . 秒表 D . 刻度尺 E . 天平 F . 重锤 G . 弹簧测力计 I . 滑动变阻器
（2） 如果小车做匀加速运动，所得纸带如图乙所示，则x1、x2、x3的关系是，已知打点计时器打点的时间间隔是t，则打c点时小车的速度大小是．
（3） 如果小车做匀加速直线运动，测出前六段相等时间内的位移分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6 ， 已知打点计时器打点的时间间隔是t，则小车的加速度a的表达式为：．
6. 图1为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图，图中打点计时器打点的时间间隔用T表示，小车及车中的砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后面拖动的纸带上打出的点计算得出，完成以下小题：
（1） 实验之前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法如下：将木板的右端垫高，让小车在木板上运动，直到小车可以做运动时为止
（2） 如图2，纸带上有O、A、B、C、D、E和F等计数点，测得O到A的距离为s1 ， A到B的距离分别为s2 ， 用s1、s2和T表示出：小车的加速度a=，点A的瞬时速度vA= ；
（3） 实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图像法处理数据，为了较容易观测加速度a与质量M之间的关系，应该做出a与的图像；
（4） 某小组同学，在做实验时忘记了平衡摩擦力，那么所得到的a-F图像关系可能是图中哪一个？（a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）（ ） A . B . C . D .
7. 某同学采用如图甲所示的装置验证规律：物体的质量一定时，其加速度与所受外力成正比。实验过程如下：
a.按图甲把实验器材安装好，不挂槽码，反复移动垫木（图中未画出），直到小车做匀速直线运动。
b.把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂槽码，接通电源，放开小车，打点计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点，取下纸带，在纸带上写上编号。
c.保持小车质量M不变多次增加槽码，再重复步骤b。
d.算出每条纸带对应的加速度值。
e.用纵坐标表示加速度 ， 横坐标表示槽码的重力（视为拉力），做出图像。
根据上述实验，完成下述问题：
（1） 在步骤d中，该同学采用图像求加速度。如图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的五个计数点，依次为 ， 相邻计数点之间还有四个点未画出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。打点计时器打点时，小车的速度为m/s；（保留3位有效数字）

（2） 点的速度都标在了坐标系中，如图丙所示做出小车运动的图像，利用图像求出小车此次运动的加速度：（保留2位有效数字）

（3） 最终该同学所得小车运动的图像如图所示，从图中我们可以看出图像是一条经过原点的直线。根据图像可以确定下列说法中错误的是____

A . 本实验中小车质量一定时，其加速度与小车受力成正比 B . 当槽码足够大时小车的加速度可能大于重力加速度 C . 可以确定小车的质量是0.5kg
（4） 另一同学按照相同的步骤做了上述实验，画出的图像如图所示，你认为造成该图线不过原点的原因是____ A . 平衡摩擦力不足 B . 平衡摩擦力过度 C . 不满足槽码质量远小于小车质量 D . 操作错误
（5） 认为砝码和盘所受的总重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求砝码和盘的总质量比小车质量小得多。请分析说明这个要求的理由。
8. 下图是某小组进行“研究物体平抛运动规律”的实验装置；每次将小球从圆弧轨道释放。通过调节铁架台上挡板的高度，小球与挡板相撞，记录撞击使小球在挡板上留下的痕迹点。
（1） 以下是实验过程中的些做法，其中合理的是______。 A . 每次小球释放的初始位置可任意选择 B . 安装轨道时，使其末端保持水平 C . 当铁架台挡板倾斜时，不会导致小球平抛运动轨迹点出现误差 D . 描绘轨迹图时以轨道与木板的等高点作为小球平抛运动的起点高度
（2） 以小球离开轨道开始平抛运动位置为坐标原点，竖直向下为y轴正方向，水平向右为x轴正方向，小球平抛初速度为 ，重力加速度为g。理论上，y关于x的函数为。（用 、g表示）
（3） 如装置图所示，当挡板从轨道底端等高位置O开始，每次向下调节相同高度至A、B、C、D位置，挡板上的撞击点如下图中1、2、3、4所示，其中位置A对应下图中的（1、2、3、4）；间距 （结果可用根号表示）。
9.
（1） 利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律，通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器（图中未画出）记录下小铁球的挡光时间t。实验前调整光电门位置，使小铁球下落过程中，小铁球球心经过细激光束并通过光电门，当地重力加速度为g。实验中可测得A点距B点的高度差为H ， 小铁球的直径为d。则：
①小铁球通过光电门时的瞬时速度；
②要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式是否成立即可（用实验中测得物理量的符号表示）。
（2） 某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验。先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。最终A、B、C确定为三个落点的平均位置，已知两小球的质量。
①本实验必须测量的物理量有以下哪些；
A．斜槽轨道末端到水平地面的高度H
B．小球a、b的质量分别为ma、mb
C．小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间
D．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
E.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
②按照本实验方法，验证动量守恒定律的表达式是。
10. 某研究性学习小组的同学制作了一个验证动量守恒定律的实验装置，如图所示。一圆弧形轨道与水平轨道OP平滑连接。实验中使用不同材料制成、大小相等的滑块A和滑块B，用天平测得质量分别为 、 。先不放滑块B，使滑块A从圆弧形轨道上某处S点由静止滑下，停止在水平面 点，测量并记录滑块A在水平轨道上滑行的距离 ；再把滑块B静置于水平轨道始端O点，让滑块A仍从圆弧形轨道的S点由静止滑下，滑块A和滑块B碰撞后分别停在水平轨道上的 点和 点，测量并记录 ， 。
（1） 本实验必须满足的条件是___________（已知滑块A与滑块B碰撞后不反弹）。 A . 圆弧轨道必须是光滑的 B . 滑块A的质量 必须大于滑块B的质量 C . 滑块A每次必须从同一高度由静止释放
（2） 若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为。
（3） 若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式是否成立。
11. 在用“单摆测重力加速度”的实验中：
①某同学在实验中测得的小球直径为d，测定了摆线的长度为l，用秒表记录小球完成n次全振动的总时间为t，则当地的重力加速度的表示式为g＝（用d、l、n、t表示）。若该同学用游标卡尺测定了小球的直径，如图所示，则小球直径为 cm；
②为了尽可能减小实验误差，下述操作中可行的是 。
A.选用不可伸长的细线作为摆线
B.当小球通过最高点时开始计时
C.让小球尽可能在同一竖直面内摆动
D.减小摆球的质量
12. 在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中：
（1） 用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径为cm．
（2） 实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为．若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径为原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将（填“变大”“不变”或“变小”）．
13.
（1） 如图甲所示，是双缝干涉测光的波长的实验装置.

①图甲中光具座上标注为①②③的仪器依次为；
A．单缝、双缝、滤光片 B．滤光片、单缝、双缝 C．单缝、滤光片、双缝
②用如图甲所示的实验装置观察双缝干涉图样，用的是红色滤色片，在毛玻璃屏上可以看到红色干涉条纹，若要增加从目镜中观察到的条纹个数，可以；
A．仅将双缝与光屏之间的距离减小少许
B．仅将单缝与双缝间距增大少许
C．仅将双缝间的距离减小少许
D．仅将红色滤光片换成绿色滤光片
（2） 一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。①用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图（a）所示，该示数为mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图（b）所示，该示数为mm，则摆球的直径为mm。②某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60s，则该小组测得的重力加速度大小为。（结果均保留3位有效数字，取9.870）

14. 某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图甲所示．实验主要步骤如下：
①实验时，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，不断调整使木板倾斜合适的角度，轻推小车，使小车匀速下滑，这样做的目的是；
②使小车在一条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出沿木板滑行，橡皮筋对小车做功为W；再用完全相同的2条、3条……橡皮筋同时作用于小车，每次均由静止在（填“相同”或“不同”）位置释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、……
③分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、……，作出W-v图象，则下列符合实际的图象是（填字母序号）
15. 某实验小组欲通过单摆实验测定当地的重力加速度。实验步骤如下：
（1） 用游标卡尺测定小球的直径，由图可知小球的直径为mm；
（2） 实验装置如下，实验小组共测定了7组摆长和周期平方的实验数据，如下表所示。
实验装置：
请在坐标纸上标出第四组数据，并作出l—T2的关系图像。
（3） 由l—T2关系图像可知当地的重力加速度为m/s2（取π2=9.87，保留三位有效数字）。
（4） 如果该实验小组测得的g值偏小，可能的原因是________。 A . 测摆线长时摆线拉得过紧 B . 摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C . 开始计时，秒表过迟按下 D . 实验中误将49次全振动数为50次
第Ⅱ卷 主观题
第Ⅱ卷的注释钩码个数
1
2
3
4
5
弹力F/N
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
弹簧的长度x/cm

9.15
11.16
13.15
15.14
摆长l/cm
①90.00
②100.00
③110.00
④120.00
⑤130.00
⑥140.00
⑦150.00
周期平方T2/s2
3.62
4.03
4.60
4.82
5.23
5.48
6.04