高中物理 高考复习 力学实验讲解及练习题（含答案）

高考复习 力学实验题

参考答案与试题解析

一．实验题（共17小题） 1．（2016?天津）某同学利用图1示装置研究小车的匀变速直线运动．

①实验中，必要的措施是 AB ． A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车

C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的摩擦力

②他实验时将打点机器接到频率为50Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）s1=3.59cm，s2=4.41cm，s3=5.19cm，s4=5.97cm，s5=6.78cm，

2

s6=7.64cm，则小车的加速度a= 0.80 m/s（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB= 0.40 m/s．（结果均保留两位有效数字）

【解答】解：①A、为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平；同时为了打点稳定，应先开电源再放纸带；故AB正确；

C、本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量；只要能让小车做匀加速运动即可；故C错误；

D、由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力；故D错误； 故选：AB；

②每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为T=5×0.02=0.1s； 根据逐差法可知，物体的加速度a=

=

=0.80m/s；

2

B点的速度等于AC段的平均速度，则有：v=故答案为：①AB；②0.80；0.40．

==0.40m/s；

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2．（2016?高港区校级学业考试）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会再纸带上打出一系列的小点，

（1）若实验时用到的计时器为电磁打点计时器，打点计时器的安装要使两个限位孔在同一 竖直 （选填“水平”或“竖直”）线上，以减少摩擦阻力； （2）实验过程中，下列说法正确的是 CD A、接通电源的同时要立刻释放重物

B、选取纸带时要选取第1个点与第2个点之间的距离接近4mm且清晰的纸带 C、释放重物之前要让重物靠近打点计时器

D、为了使实验数据更加准确，可取多次测量结果的平均值 （3）为了测得重物下落的加速度，还需要的实验仪器是 C A、天平 B、秒表 C、米尺．

【解答】解：（1）电磁式打点计时器需要用低压交流电压；安装打点计时器时要注意让上下限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力；

（2）A、应先接通电源，稳定后再释放纸带，故A错误；

B、选择纸带时应选择点迹清楚，前两个点间距接近2mm的纸带，故B错误； C、释放重物时，应让重物靠近纸带；故C正确；

D、为了使实验数据更加准确，可取多次测量结果的平均值；故D正确； 故选：CD．

（3）据运动学公式得：△x=at，a=

2

，

为了测试重物下落的加速度，还需要的实验器材有：米尺，用来测量计数点之间的距离．

该实验中不需要天平，通过打点计时器打点的时间间隔可以计算出计数点之间的时间间隔，所以也不需要秒表． 故选：C． 故答案为：（1）竖直；（2）CD；（3）C． 3．（2017春?涞水县校级月考）某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量为m=50g的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图1所示． （1）以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分：

①实验操作： 接通电源 ，释放纸带，让重锤自由落下， 实验结束关闭电源 ． ②取下纸带，取其中的一段标出计数点如图2所示，测出相邻计数点间的距离分别为x1=2.60cm，x2=4.14cm，x3=5.69cm，x4=7.22cm，x5=8.75 cm，x6=10.29cm，已知打点计时器的打点间隔T=0.02s，则重锤运动的加速度计算表达式为a= 算结果保留三位有效数字）．

，代入数据，可得加速度a= 9.60 m/s（计

2

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【解答】解：（1）①实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放纸带，实验结束，应立即关闭电源． ②根据匀变速直线运动的推论△x=aT，有：

2

x6﹣x3=3a1（2T）…①

2

x5﹣x2=3a2（2T）…②

2

x4﹣x1=3a3（2T）…③ a=

…④

2

联立①②③④解得：a=代入数据解得：a=9.60m/s．

答案：（1）①接通电源，实验结束关闭电源；②

2

；

，9.60．

4．（2016春?哈尔滨校级期中）某同学进行“验证力的平行四边形定则“实验，试完成主要步骤：

（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点的位置O点、两弹簧测力计的读数F1、F2以及 两细绳套的方向

（2）用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条与细绳套的结点拉到 同一位置O ，记下细绳的方向（如图丙中的Oc）．如乙图所示，读得弹簧测力计的示数F= 4.0N （3）如丙图所示，按选定的标度作出了力的图示，请在图丙中： a．按同样的标度作出力F的图示

b．按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′

（4）关于该实验注意事项，下列说法中正确的是 B A．实验中所用的两根细绳越短越好

B．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行

C．每次实验中两个分力间的夹角必须大于90°．

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【解答】解：（1）如图甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向，

（2）如图乙，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下细绳套的方向，由图示弹簧测力计可读得弹簧测力计的示数F=4.0N；

（3）a、按力的图示方法作出力F的图示如图所示；

b、根据力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力F′，如图所示．

（4）A、拉橡皮条的细绳要适当长一些，以方便画出力的方向，故A错误；

B、测量力的实验要求尽量准确，为了减小实验中因摩擦造成的误差，操作中要求弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，故B正确； C、在实验中两个分力的夹角大小适当，且二力的大小要适量大些，这样有利于减小实验中偶然误差的影响，不需要夹角必须大于90°，故C错误； 故选：B 故答案为：（1）两细绳套的方向；（2）同一位置O；4.0N；（3）如图所示；（4）B．

5．（2016春?衡阳校级期末）“验证力的平行四边形定则”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． （1）本实验采用的科学方法是 B

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）某同学用两个弹簧秤将结点拉至某位置，此时该同学记录下了结点O的位置及两弹簧秤对应的读数，他还应该记录下 两细线的方向 ．

（3）图乙中的F是利用平行四边形定则作出的两个弹簧秤拉力的合力的图示，F′为用一个弹簧秤将结点拉至同一点时所用拉力的图示，这两个力中，方向一定沿AO方向的是 F′ ．

【解答】解：（1）本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同，采用的科学方法是等效替代法．

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故选：B．

（2）当用两个弹簧秤同时拉橡皮筋时，必须记录下两弹簧秤读数，及两细线的方向，O点的位置；

（3）图乙中的F与F′中，F是由平行四边形得出的，而F′是通过实验方法得出的，其方向一定与橡皮筋的方向相同，一定与AO共线的是 F′． 故答案为：（1）B；（2）两细线的方向；（3）F′． 6．（2016春?临沂校级期末）在“探究求合力的方法”实验中，可以设计不同的方案探究．以下是甲、乙两位同学设计的两个实验方案，

（1）甲同学设计的方案如图1，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，细绳的另一端都有绳套．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．

①某同学在做该实验时认为：

A．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好

B．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

C．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，橡皮条方向必须在两细绳夹角的角平分线上 D．拉力F1和F2的夹角越大越好

其中正确的是 AB （填入相应的字母）

②若某次测量中两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则 不能 （选填“能”或“不能”）用一个量程为5N的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是： 合力为4N＞5N，超出了弹簧测力计的量程 ．

（2）乙同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究求合力的方法，如图2所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，下列说法正确的是 AD ． A．实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长 B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋

C．以OB、OC为两邻边做平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且两者长度相等 D．多次实验中O点不必是同一位置． 【解答】解：（1）①A、在实验中要减小拉力方向的误差，应让标记同一细绳方向的两点尽量远些，故细绳应该长一些，故A正确；

B、作图时，我们是在白纸中作图，做出的是水平力的图示，若拉力倾斜，则作出图的方向与实际力的方向有有较大差别，故应使各力尽量与木板面平行，故B正确；

C、橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力与拉力的夹角应适当大些，但橡皮条方向不必须在两细绳夹角的角平分线上，故C错误；

D、两个拉力的夹角过大，合力会过小，量取理论值时相对误差变大，夹角太小，会导致作图困难，也会增大偶然误差，故D错误． 故选：AB．

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【解答】解：（1）装置探究橡皮筋做功与小车速度的关系，应平衡摩擦力，使得橡皮筋做功等于合外力做功，以及能够使橡皮筋松弛后小车做匀速运动，故C正确，ABD错误． 故选：C．

（2）根据描点法作出图象，如图所示：

（3）W﹣v图象是一条过原点的倾斜的直线，根据图象可知，力对小车所做的功与小车速度平方成正比．

2

故答案为：（1）C；（2）W﹣v图象如图；（3）小车速度平方成正比．

2

13．（2016?蔡甸区校级一模）某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”．他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放．

（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d= 2.30 mm． （2）下列实验要求中不必要的一项是 A （请填写选项前对应的字母）． A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量 B．应使A位置与光电门间的距离适当大些 C．应将气垫导轨调至水平 D．应使细线与气垫导轨平行

（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是 C （请填写选项前对应的字母）． A．作出“t﹣F图象”

2

B．作出“t﹣F图象” C．作出“t﹣图象”

D．作出“t=3s图象” 【解答】解：（1）由图知第5条刻度线与主尺对齐，d=2mm+6×0.05mm=2.30mm；

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2

（2）A、拉力是直接通过传感器测量的，故与小车质量和钩码质量大小关系无关，故A不必要； B、应使A位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小误差，故B是必要的；

C、应将气垫导轨调节水平，保持拉线方向与木板平面平行，这样拉力才等于合力，故CD是必要的； 本题选不必要的，故选：A． （3）根据牛顿第二定律得：a=， 那么解得：t=

2

图象或作出t﹣图象，故C正确．

2

所以研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出

故选：C 故答案为：（1）2.30；（2）A；（3）C 14．（2015春?菏泽期末）为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，采用了如图所示实验装置．请回答下

列问题：

（1）为了减小小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是 C

A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动 B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动 C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动 D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动

（2）若实验中所用小车的质量为200g，为了使实验结果尽量精确，在实验室提供的以下四种规格钩码中，应该挑选的钩码是 A A．10g B．20g C．30g D．50g （3）某实验小组挑选了一个质量为50g的钩码，在多次正确操作实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第n个点的距离为40.0cm；打下第n点时小车的速度大小为1.20m/s．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，则拉力对小车做的功为 0.196 J，小车动能的增量为

2

0.144 J．（g=9.8m/s，结果保留三位有效数字） 【解答】解：（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取做法是，将不带滑轮的木板一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车的合力就是绳子的拉力．故C正确． 故选：C．

（2）本题要用钩码的重力代替小车所受到的合力，钩码质量应远小于小车的质量．故选10g的钩码较好，故A正确． 故选：A

（3）从打下第一点到打下第N点拉力对小车做的功：W=mgs=50×10×9.8×0.4J=0.196J； 小车的动能增量为：△Ek=Mv=

2

﹣3

0.2×1.2J=0.144J．

2

故答案为：（1）C；（2）A；（3）0.196，0.144

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15．（2016?北京）利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验．

①为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 A ． A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量和势能变化量 C．速度变化量和高度变化量

②除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 AB

A．交流电源 B．刻度尺 C．天平（含砝码）

③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2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的距离分别为hA、hB、hC．

已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T．设重物的质量为m．从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量△Ep= ﹣mghB ，动能变化量△Ek= ．

④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 C A．利用公式v=gt计算重物速度

B．利用公式v=计算重物速度 C．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响 D．没有采用多次试验去平均值的方法．

⑤根据以下方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对

2

应计数点的重物速度v，描绘v﹣h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒．请你分析论证该同学的判断依据是否正确．

【解答】解：①验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量； ②电磁打点计时器使用低压交流电源；需选用刻度尺测出纸带上任意连点见得距离，表示重锤下落的高度；等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平秤质量；

③根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，打B点时的重力势能较打A点时的小，所以△Ep=﹣mghB；B点的速度为：vB=

，所以动能变化量为：△Ek=mv=

2

；

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④由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C选项正确；

⑤该同学的判断依据不正确．在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh﹣fh=mv﹣0可得：v=2（g﹣）h，则此时v﹣h图象就是过原点的一条直线．所以要想通过v﹣h图象的方法验证机械能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g． 故答案为：①A；②AB；③mghB；

；④C；⑤不正确．

2

2

2

2

16．（2016?泉州二模）某同学用“验证机械能守恒定律”的实验装置测定当地重力加速度．

（1）接通电源释放重物时，装置如图甲所示，该同学操作中存在明显不当的一处是 释放时重物离打点计时器太远 ；

（2）该同学经正确操作后得到如图乙所示的纸带，取连续的六个打点A、B、C、D、E、F为计数点，测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5．若电源的频率为f，则打E点时重物速度的表达式为vE= ；

2

（3）分别计算出各计数点对应的速度值，并在画出速度的二次方（v）与距离（h）的关系图线如图丙所示，

2

则测得的重力加速度大小为 9.60 m/s．（保留3位有效数字）

【解答】解：（1）接通电源释放重物时，该同学操作中存在明显不当的一处是释放时重物离打点计时器太远．

（2）E点的速度等于DF段的平均速度，则（3）根据机械能守恒有：mgh=g=

．

，则有

．

，可知图线的斜率k=2g，则

故答案为：（1）释放时重物离打点计时器太远，（2）

，（3）9.60．

17．（2016?吉林校级模拟）用如图甲所示的实验装置，验证m1、m2组成的系统机械能守恒．m2从高处由静止开始下落，m1上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律．图

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乙给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），

2

计数点间的距离如图乙所示．已知m1=50g、m2=150g，取g=9.8m/s，则（结果均保留两位有效数字）

①在纸带上打下记数点5时的速度v= 2.4 m/s；

②在0～5过程中系统动能的增量△EK= 0.58 J，系统势能的减少量△EP= 0.59 J；由此可以验证 在误差允许范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒 ．

【解答】解：①根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度，可知打第5个点时的速度为： v5=

=

=2.4m/s；

2

2

②在0～5过程中系统动能的增量△EK=（m1+m2）v5=×0.2×2.4J=0.58J；

系统重力势能的减小量等于物体重力做功，故：△EP=W=（m2﹣m1）gx=0.1×9.8（0.216+0.384）=0.59J； 由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，因此在误差允许的范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．

故答案为：①2.4；②0.58，0.59，在误差允许范围内，m1、m2组成的系统机械能守恒．

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