2025届高考物理专题专项训练：力学实验
文档属性
| 名称 | 2025届高考物理专题专项训练：力学实验 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 4.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-02-11 11:18:19 | ||
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2025届高考物理专题专项训练：力学实验
1．在探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一张白纸钉在方木板上。再用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点。在橡皮筋的另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，得到两个力和，再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮筋，得到合力。
(1)在实验过程中，下面说法正确的是 。
A．的大小等于和的大小之和
B．两次实验需使橡皮筋上的结点到达同一位置
C．实验只需记录力、和合力的方向，并画出力的示意图
(2)如图是两位同学在做以上实验时得到的结果，其中 （填“甲”或“乙”）的实验比较符合实验事实。
(3)如图丙所示，某同学在实验中用两弹簧秤同时拉橡皮筋AO，弹簧秤a、b间夹角等于此后在纸面内逆时针缓慢旋转弹簧秤a，同时保持橡皮筋AO两端位置和弹簧秤b拉力方向不变，直到弹簧秤a转至与AO垂直，弹簧秤未超量程，则此过程中弹簧秤b的读数 。（填“变大”“变小”或“不变”）
2．“枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能/枪管横截面积，单位为。我国规定枪口比动能达到或大于为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测定某型号仿真枪是否超标。在一半封闭金属盒内塞人橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的轻质细毛笔，将金属盒用轻绳系于天花板上的点，金属盒下方铺设一条以悬点为圆心的圆弧轨道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒的运动无明显阻碍作用。以为圆心竖直安装一与金属盒运动平面平行的量角器。将仿真枪靠近金属盒并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属盒一起摆起一定的角度。测量枪管的内直径，弹丸的质量，金属盒与橡皮泥的质量，白纸痕迹上方端点与悬点的连线与竖直方向的夹角以及金属盒中心与悬点的距离。重力加速度大小为。
(1)用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的 （选填“①”“②”或“③”）部分。测量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为 mm。
(2)根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为 。（用题中所给物理量的字母表示）
(3)下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是___________（填标号）。
A．弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能
B．金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力
C．击中金属盒的位置位于金属盒中心上方
D．仿真枪没有抵近金属盒射击
3．实验小组用如图所示的装置验证机械能守恒定律。小组同学将气垫导轨调节水平后，将带遮光条的滑块置于导轨之上，调整装置，使动滑轮两侧的细绳竖直、定滑轮右侧的细绳水平。小组同学测得重锤及动滑轮的总质量为m、滑块的质量为M、遮光条的宽度为d、遮光条至光电门的距离为x，遮光条通过光电门的时间为t，已知当地重力加速度为g。
(1)已知mm，s，则遮光条通过光电门时滑块的速度大小为 m/s（保留三位有效数字）。
(2)若在误差允许范围内满足 （用M、m、d、t、x、g等题目所给字母填写相应的关系式），即可知重锤、动滑轮与滑块组成的系统机械能守恒。
(3)实验小组发现系统增加的动能总是略小于减少的重力势能，原因可能是 。
4．如图1所示，滑块在牵引钩码的作用下，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过光电门时的挡光时间为，通过光电门时的挡光时间为，挡光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t。
(1)用刻度尺测量滑块上挡光条的宽度d，示数如图2所示，则挡光条的宽度 cm。
(2)若测得ms、ms、ms，则滑块通过光电门时的瞬时速度大小为 m/s；滑块在这段时间内的平均加速度大小为 。（结果均保留1位小数）。
(3)若忽略偶然误差的影响，该实验中由于挡光条宽度较大，测得的加速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
5．某小组用如图甲所示装置测量当地的重力加速度。实验中打出了一条较为理想的纸带如图乙所示，A、B、C、D、E为连续的五个点迹，相邻两点之间的距离已标在纸带上。
(1)该条纸带的 （选填“左”或“右”）端和重物相连接。
(2)若打点计时器所用交流电源的频率为，则打下点C时重物的瞬时速度大小为 ，当地的重力加速度大小为 。（计算结果均保留三位有效数字）
(3)查阅资料后发现，实验测出的重力加速度值小于当地的实际值，可能的原因是___________（填正确答案标号）。
A．重物下落过程受到空气阻力作用
B．纸带与限位孔间存在摩擦力
C．电源实际频率小于
D．实验中先释放纸带，后接通打点计时器电源
6．如图1，某同学借助智能手机测量当地重力加速度。
（1）将刻度尺竖直同定在智能手机前。
（2）先开启智能手机录制视频，再将小钢球从刻度尺上方某处（图中未画出）落下，让其做自由落体运动。
（3）智能手机录制视频以后，使用电脑程序将视频还原成静态照片，且相邻两帧照片之间的时间间隔为。
（4）利用图片软件进行编辑，得到自由落体的逐帧照片及合成频闪照片如图2所示。
（5）根据合成频闪照片中的数据作出小钢球下落示意图，如图3所示。
当小钢球的位置坐标为7.4cm时，其速度为 （用T、、表示），代入数据得 m/s（保留三位有效数字）；当地重力加速度为 （保留一位小数）。
7．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究“在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验。
(1)该实验用钩码所受的重力等于弹簧受到的弹力理由是 ；
(2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图像可得结论：在弹簧的弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成 （填“正比”或“反比”），弹簧的劲度系数 （重力加速度g取）。
(3)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b，作出弹簧弹力F与弹簧长度L的图像，下列说法正确的是（ ）
A．b的原长比a的短 B．b的原长比a的长
C．a的劲度系数比b的大 D．弹力与弹簧长度成正比
8．某实验小组设计实验探究弹簧的劲度系数与哪些因素有关，在研究弹簧劲度系数与弹簧的圈数关系时：
(1)实验小组选取材料相同，直径相同，粗细相同，长度相同，圈数不同的两个弹簧进行实验。按照如图甲所示的方案设计实验，1的圈数少，2的圈数多，改变被支撑重物的质量m，静止时测出弹簧的形变量x，得到形变量x与质量m的关系式图像，取多组类似弹簧实验均可得到类似的图像，如图乙所示则可知弹簧单位长度的圈数越 （填“多”或“少”），弹簧的劲度系数越小。
(2)图乙中，已知弹簧1的劲度系数为k，则弹簧2的劲度系数为 。
(3)如图丙所示，某学习小组把两根弹簧连接起来，测量弹簧1的劲度系数，弹簧2的重力 （填“会”或“不会”）引起弹簧1的劲度系数的测量误差。
9．某学习小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
请回答下列问题：
(1)该实验需要研究三个物理量之间的关系，我们应该采用的研究方法是 ；
A．控制变量法 B．放大法 C．理想实验法
(2)某次实验获得的纸带如图乙所示，相邻计数点间均有4个点未画出，打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）；
(3)该小组在某次实验中，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图丙中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则 （用M、m表示）；
(4)该实验小组经过讨论后，改进了（3）中的实验方案，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，把槽码分别逐个叠放在小车上，重复（3）中的实验。由此得到的a-F图像是一条 （填“直线”或“曲线”）。
10．如图1所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统，获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。钩码的质量为，小车和砝码的质量为，重力加速度为g。
(1)下列说法正确的是___________。
A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C．本实验应远小于
D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作图像
(2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得，作出图像，他可能作出图2中 （选填“甲”、“乙”、 “丙”）图线。此图线的段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是
A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态
C． 钩码质量太大 D．所用小车的质量太大
(3)实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图像，如图3。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数 ，钩码的质量 。
11．我国天宫实验室中曾进行过“应用动力学方法测质量”的实验。某兴趣小组受到启发，设计了在太空完全失重环境下（忽略空气阻力）测小球质量并验证弹性碰撞的实验方案：
（1）装置如图，在环绕地球运转的空间站中的桌面上固定一个支架，支架上端通过力传感器O连接一根轻绳，轻绳末端系一个直径为d的小球a；
（2）保持轻绳拉直，给小球a一个初速度，小球a在与桌面垂直的平面内做匀速圆周运动，支架上端O与小球球心的距离为L。当小球a运动至最高点时，该处的光电门M可记录下小球a通过该位置的遮光时间，记为，并同时记下力传感器显示的读数F。根据以上测量数据，可得小球a的质量 （用“L，F，，d”表示）；
（3）更换大小相同的小球b，重复以上操作，可测得小球b的质量；
（4）在小球a匀速圆周运动的过程中，将小球b放置在桌面右侧的固定支架上，支架在小球a运动的平面内。当小球a运动至最低点时剪断轻绳，为保证小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度相比，应 （选填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”）；
（5）小球a与b碰后，依次通过右侧的光电门N，光电门记录下小球a的遮光时间为、小球b的遮光时间为，若测得，则当测出 时，即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。
12．某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为h的光滑水平桌面上，放置两个小球a和b、其中b与轻弹簧紧挨着但不拴接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为O点。实验时，先将a球移开，弹簧解除锁定，b沿桌面运动后水平飞出。再将a放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验10次。实验中，小球落点记为A、B、C。
(1)若a球质量为，半径为；b球质量为，半径为。b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出，则___________。
A．， B．，
C．， D．，
(2)为了验证碰撞过程遵循动量守恒，本实验中必须测量的物理量有___________。（填选项前的字母）
A．小球a的质量和小球b的质量 B．小球飞出的水平距离、、
C．桌面离地面的高度h D．小球飞行的时间
(3)关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是___________。（填选项前的字母）
A．重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同
B．重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中一定出现了错误
C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
D．仅调节桌面的高度，桌面越高，线段的长度越长
(4)在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式 ，即说明碰撞过程遵循动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）
(5)该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h，该地的重力加速度为g，则弹簧锁定时具有的弹性势能为 。（用题中已测量的物理量表示）
13．在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20 s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：
(1)由已知信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为 m/s2；小球平抛的初速度是 m/s；小球在b点时的速度是 m/s。（结果均保留2位有效数字）
(2)若已知该星球半径与地球半径之比为，忽略各球体自传，则该星球质量与地球质量之比 ．第一宇宙速度之比 （g地取10 m/s2）
14．我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验——“景到，在午有端，与景长。说在端...远近有端，与于光。”小明受其启发，利用小孔成像原理估测太阳的密度，如图1所示，准备的器材有：不透光圆筒，不透光的厚纸、透光的薄纸、米尺、毫米刻度尺、螺旋测微器等。
实验步骤如下：
①圆筒的一端封上不透光的厚纸，另一端封上透光的薄纸；
②用米尺测得圆筒的长度L；
③用针在厚纸的中心扎一个小孔，用螺旋测微器测得针的直径d（即小孔的直径）；
④把圆筒有小孔的一端对准太阳，在圆筒的另一端薄纸上可以看到清晰圆形光斑（即太阳的实像），用毫米刻度尺测得光斑的直径D。
(1)圆筒的一端与零刻度对齐，则图2测得该圆筒的长度L= cm，如图3测得小孔的直径d= mm，如图4测得太阳像的直径D= cm。
(2)设地球环绕太阳的周期为T，引力常量为G，θ很小时，，则估算太阳的平均密度表达式为 （用题中给的字母表示）。
15．利用如图1所示的实验装置可以测量当地的重力加速度大小，其中小钢珠可被吸引在电磁铁A的下端，电磁铁A和光电门B固定不动，光电门C可上下移动，光电门用来测量小钢珠通过两光电门之间距离所需的时间t。
(1)电磁铁断电后，小钢珠将从电磁铁下端由静止下落，通过上下移动光电门C，测出B、C两光电门之间的距离x和小钢珠在B、C两光电门之间的运动时间t，计算出小钢珠在B、C间的平均速度，作出的图像如图2所示，则当地的重力加速度为 （用、表示）；
(2)由图2提供的信息，可知电磁铁下端到光电门B之间的距离为 （用、表示）；
(3)若考虑空气阻力的影响，由此测得的重力加速度比真实值 （选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
16．如图甲所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接），压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中（管内径略大于两球直径），金属管水平固定在离水平地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧。现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小为g，按以下步骤进行实验：
①用天平测出小球P和Q的质量分别为m1、m2；
②用刻度尺测出管口离地面的高度H；
③解除锁定，分别记录两小球在水平地面上的落点M、N。
根据该同学的实验，回答下列问题：
(1)除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是 。
A．金属管的长度L
B．弹簧的压缩量 x
C．两小球从弹出到落地的时间t1、t2
D． P、Q两小球的落地点M、N到对应管口的水平距离x1、x2
用测量的物理量表示弹簧的弹性势能：Ep= 。
(2)若满足关系式 ，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属小球组成的系统动量守恒。（用测得的物理量符号表示）
(3)若在金属管口安装光电门，则可以通过测量小球的直径得到小球离开金属管口的速度大小。若用螺旋测微器测得小球的直径的示数如图乙所示，则小球的直径d= mm。
17．一物理兴趣学习小组利用如图甲所示的实验装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”，他们选取了一根原长为10cm、劲度系数为100N/m、质量忽略不计的弹簧来做实验（实验中弹簧未超出弹性限度），并利用实验数据绘制了如图乙所示的图像（图像的纵坐标F表示弹簧的弹力，横坐标x表示弹簧的形变量）。
(1)图像乙中的横坐标 cm。
(2)如果使用该弹簧制作一个弹簧测力计，弹簧原长处标识刻度值为0N，则弹簧长度为12cm处应该标识为 N。
(3)如图丙所示，用该弹簧制作的弹簧测力计悬挂一个质量为0.1kg的物体，整体向上加速运动时，发现测力计的示数为1.6N，已知取，则物体运动的加速度大小为 。
18．在“用DIS研究物体质量不变，加速度与外力关系”的实验中，王同学连接完如图甲所示的实验器材后进行实验。（重力加速度为g）
(1)多次重复测量，将数据输入计算机，得到如图乙所示的关系图线。图线AB段基本是一条直线，由此可以得到的结论是 ；BC段明显偏离直线的原因是 ；BC曲线将不断地延伸，那么该曲线所逼近的渐近线的纵坐标为 。
本实验中细线弯曲的原因是细线拉力大小不能直接测量。为了精确测量细线拉力，姜同学对该实验进行了改良，在小车和重物之间接一个轻质力传感器，实验中力传感器的拉力为F，保持小车（包括位移传感器发射部分）的质量不变，改变重物的重力重复实验若干次，记录多组数据，得到加速度与外力的关系如图（b）所示。（）
(2)该实验中 （选填“需要”或“不需要”）使得重物的质量远小于小车（包括位移传感器发射部分）的质量；
(3)小车（包括位移传感器发射部分）的质量为 kg；
(4)该实验小组为得到a与F成正比的关系，应调整斜面的倾角，使得 。
潘同学和马同学不约而同地想到了如图甲所示为阿特伍德机的示意图，它是早期测量重力加速度的器械，由英国数学家和物理学家阿特伍德于1784年制成。他将质量均为M的两个重物用不可伸长的轻绳连接后，放在光滑的轻质滑轮上，处于静止状态。再在一个重物上附加一质量为m的小物块，这时，由于小物块的重力而使系统做初速度为零的加速度较小的匀加速运动并测出加速度，完成一次实验后，换用不同质量的小物块，重复实验，测出不同m时系统的加速度。
(5)所产生的加速度可表示为 （用M、m、重力加速度g表示）；
(6)若选定如图甲左侧重物从静止开始下落的过程进行测量，想要求出重物的质量M，则需要测量的物理量有______（只需填选项字母）
A．小物块的质量m
B．重物下落的距离h及下落这段距离所用的时间t
C．绳子的长度
D．滑轮半径
(7)经过多次重复实验，得到多组a、m数据，作出图像，如图乙所示。已知该图像斜率为k，纵轴截距为b，则可求出当地的重力加速度 ，并可求出重物质量的表达式 。
19．某同学设计了如图所示的实验探究碰撞过程中的动量与能量变化，操作如下：
a．将两个完全相同的遮光片分别固定在滑块甲和滑块乙上，用天平测量两滑块甲、乙和遮光片的总质量m 、m ，将两个光电门A、B分别固定在气垫导轨上；
b．调节气垫导轨水平，将滑块甲放在光电门A的左侧，轻推滑块甲使其依次通过光电门A、B，遮光片的挡光时间分别为、；
c．将轻弹簧放置在两滑块之间，使弹簧压缩且处于锁定状态，并将两滑块放在两光电门之间，某时刻将锁定解除，两滑块被弹簧弹开，两滑块甲、乙分别通过光电门时已经与弹簧分离，记录甲、乙经过光电门A、B的挡光时间t 、t 。
(1)操作b中，若气垫导轨水平，则 （选填“A．大于”“B．小于”“C．等于”）；
(2)本次实验若仅探究两滑块弹开过程中动量是否守恒，则 （选填“A．需要”“B．不需要”）测量遮光片的宽度d，若关系式 成立，则动量守恒；
(3)若本次实验再探究弹簧储存的弹性势能，则 （选填“A．需要”“B．不需要”）测量遮光片的宽度d，锁定解除瞬间，弹簧储存的弹性势能为=
20．某兴趣小组利用如图所示的装置测量重力加速度g，B为光电门。实验过程如下：
a、测出小球的直径d；
b、将光电门水平固定，用刻度尺测出小球在A处时球心到光电门的距离h；
c、把小球从A处由静止释放，经过光电门B时光电计时器可记录小球通过光电门的挡光时间t；
d、保持小球释放位置A不变，改变光电门的位置，测得不同h对应的挡光时间t；
请回答下列问题：
(1)实验室提供下列小球，最合适实验的是____________。
A．塑料球 B．小木球 C．小钢球 D．玻璃球
(2)小球通过光电门的速度 （用实验测得的已知量表示）。
(3)该同学想用图像处理数据，为了能直观地反映t随h的变化，应该作填 （选填“”“”“”或“”）图像，若图像是过原点的一条倾斜直线，且直线的斜率为k，则重力加速度 。
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《2025届高考物理专题专项训练：力学实验》参考答案
1．(1)B
(2)甲
(3)变大
2．(1) ① 7.0
(2)
(3)BD
3．(1)
(2)
(3)细绳与滑轮、滑块与气垫导轨之间有摩擦以及遮光条的质量没计，使得系统减少的重力势能有一部分转化成了其它形式的能
4．(1)1.20
(2) 0.6 1.0
(3)小于
5．(1)左
(2) 9.75
(3)AB
6． 1.38 9.5
7．(1)见解析
(2) 正比 5
(3)BC
8．(1)多
(2)
(3)不会
9．(1)A
(2)8.20
(3)
(4)直线
10．(1)D
(2) 丙 C
(3)
11． 等高 4
12．(1)A
(2)AB
(3)B
(4)
(5)
13．(1) 2.0 0.40 0.57
(2) 1∶125 1∶5
14．(1) 77.0 0.400 0.68（0.67~0.69）
(2)
15．(1)
(2)
(3)偏小
16．(1) D
(2)
(3)2.756（2.754~2.758）
17．(1)5
(2)2
(3)6
18．(1) 当质量一定时，加速度与合外力F成正比。 是由于没有满足M远远大于m造成的 g
(2)不需要
(3)0.7
(4)0.071
(5)
(6)AB
(7)
19．(1)C
(2) B
(3) A
20．(1)C
(2)
(3)
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2025届高考物理专题专项训练：力学实验
1．在探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一张白纸钉在方木板上。再用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点。在橡皮筋的另一端拴上两条细绳形成结点，细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，得到两个力和，再用一个弹簧测力计通过细绳套拉橡皮筋，得到合力。
(1)在实验过程中，下面说法正确的是 。
A．的大小等于和的大小之和
B．两次实验需使橡皮筋上的结点到达同一位置
C．实验只需记录力、和合力的方向，并画出力的示意图
(2)如图是两位同学在做以上实验时得到的结果，其中 （填“甲”或“乙”）的实验比较符合实验事实。
(3)如图丙所示，某同学在实验中用两弹簧秤同时拉橡皮筋AO，弹簧秤a、b间夹角等于此后在纸面内逆时针缓慢旋转弹簧秤a，同时保持橡皮筋AO两端位置和弹簧秤b拉力方向不变，直到弹簧秤a转至与AO垂直，弹簧秤未超量程，则此过程中弹簧秤b的读数 。（填“变大”“变小”或“不变”）
2．“枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能/枪管横截面积，单位为。我国规定枪口比动能达到或大于为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测定某型号仿真枪是否超标。在一半封闭金属盒内塞人橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的轻质细毛笔，将金属盒用轻绳系于天花板上的点，金属盒下方铺设一条以悬点为圆心的圆弧轨道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒的运动无明显阻碍作用。以为圆心竖直安装一与金属盒运动平面平行的量角器。将仿真枪靠近金属盒并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属盒一起摆起一定的角度。测量枪管的内直径，弹丸的质量，金属盒与橡皮泥的质量，白纸痕迹上方端点与悬点的连线与竖直方向的夹角以及金属盒中心与悬点的距离。重力加速度大小为。
(1)用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的 （选填“①”“②”或“③”）部分。测量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为 mm。
(2)根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为 。（用题中所给物理量的字母表示）
(3)下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是___________（填标号）。
A．弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能
B．金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力
C．击中金属盒的位置位于金属盒中心上方
D．仿真枪没有抵近金属盒射击
3．实验小组用如图所示的装置验证机械能守恒定律。小组同学将气垫导轨调节水平后，将带遮光条的滑块置于导轨之上，调整装置，使动滑轮两侧的细绳竖直、定滑轮右侧的细绳水平。小组同学测得重锤及动滑轮的总质量为m、滑块的质量为M、遮光条的宽度为d、遮光条至光电门的距离为x，遮光条通过光电门的时间为t，已知当地重力加速度为g。
(1)已知mm，s，则遮光条通过光电门时滑块的速度大小为 m/s（保留三位有效数字）。
(2)若在误差允许范围内满足 （用M、m、d、t、x、g等题目所给字母填写相应的关系式），即可知重锤、动滑轮与滑块组成的系统机械能守恒。
(3)实验小组发现系统增加的动能总是略小于减少的重力势能，原因可能是 。
4．如图1所示，滑块在牵引钩码的作用下，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了挡光条通过光电门时的挡光时间为，通过光电门时的挡光时间为，挡光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t。
(1)用刻度尺测量滑块上挡光条的宽度d，示数如图2所示，则挡光条的宽度 cm。
(2)若测得ms、ms、ms，则滑块通过光电门时的瞬时速度大小为 m/s；滑块在这段时间内的平均加速度大小为 。（结果均保留1位小数）。
(3)若忽略偶然误差的影响，该实验中由于挡光条宽度较大，测得的加速度 （选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。
5．某小组用如图甲所示装置测量当地的重力加速度。实验中打出了一条较为理想的纸带如图乙所示，A、B、C、D、E为连续的五个点迹，相邻两点之间的距离已标在纸带上。
(1)该条纸带的 （选填“左”或“右”）端和重物相连接。
(2)若打点计时器所用交流电源的频率为，则打下点C时重物的瞬时速度大小为 ，当地的重力加速度大小为 。（计算结果均保留三位有效数字）
(3)查阅资料后发现，实验测出的重力加速度值小于当地的实际值，可能的原因是___________（填正确答案标号）。
A．重物下落过程受到空气阻力作用
B．纸带与限位孔间存在摩擦力
C．电源实际频率小于
D．实验中先释放纸带，后接通打点计时器电源
6．如图1，某同学借助智能手机测量当地重力加速度。
（1）将刻度尺竖直同定在智能手机前。
（2）先开启智能手机录制视频，再将小钢球从刻度尺上方某处（图中未画出）落下，让其做自由落体运动。
（3）智能手机录制视频以后，使用电脑程序将视频还原成静态照片，且相邻两帧照片之间的时间间隔为。
（4）利用图片软件进行编辑，得到自由落体的逐帧照片及合成频闪照片如图2所示。
（5）根据合成频闪照片中的数据作出小钢球下落示意图，如图3所示。
当小钢球的位置坐标为7.4cm时，其速度为 （用T、、表示），代入数据得 m/s（保留三位有效数字）；当地重力加速度为 （保留一位小数）。
7．如图甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究“在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系”实验。
(1)该实验用钩码所受的重力等于弹簧受到的弹力理由是 ；
(2)如图乙所示，根据实验数据绘图，纵轴是钩码质量m，横轴是弹簧的形变量x。由图像可得结论：在弹簧的弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成 （填“正比”或“反比”），弹簧的劲度系数 （重力加速度g取）。
(3)如图丙所示，实验中用两根不同的弹簧a和b，作出弹簧弹力F与弹簧长度L的图像，下列说法正确的是（ ）
A．b的原长比a的短 B．b的原长比a的长
C．a的劲度系数比b的大 D．弹力与弹簧长度成正比
8．某实验小组设计实验探究弹簧的劲度系数与哪些因素有关，在研究弹簧劲度系数与弹簧的圈数关系时：
(1)实验小组选取材料相同，直径相同，粗细相同，长度相同，圈数不同的两个弹簧进行实验。按照如图甲所示的方案设计实验，1的圈数少，2的圈数多，改变被支撑重物的质量m，静止时测出弹簧的形变量x，得到形变量x与质量m的关系式图像，取多组类似弹簧实验均可得到类似的图像，如图乙所示则可知弹簧单位长度的圈数越 （填“多”或“少”），弹簧的劲度系数越小。
(2)图乙中，已知弹簧1的劲度系数为k，则弹簧2的劲度系数为 。
(3)如图丙所示，某学习小组把两根弹簧连接起来，测量弹簧1的劲度系数，弹簧2的重力 （填“会”或“不会”）引起弹簧1的劲度系数的测量误差。
9．某学习小组利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
请回答下列问题：
(1)该实验需要研究三个物理量之间的关系，我们应该采用的研究方法是 ；
A．控制变量法 B．放大法 C．理想实验法
(2)某次实验获得的纸带如图乙所示，相邻计数点间均有4个点未画出，打点计时器电源频率为50Hz，则小车的加速度大小为 （结果保留三位有效数字）；
(3)该小组在某次实验中，保持小车和砝码总质量不变，以槽码的重力为外力，通过改变槽码的个数，得到了图丙中的曲线图像，一位同学利用最初的几组数据拟合了一条直线图像。如图所示，作一条与纵轴平行的虚直线，与这两条图线及横轴的交点分别为P、Q、N，若此虚线对应的小车和砝码总质量为M，悬挂槽码的质量为m，则 （用M、m表示）；
(4)该实验小组经过讨论后，改进了（3）中的实验方案，保持槽码、小车、砝码的总质量不变，把槽码分别逐个叠放在小车上，重复（3）中的实验。由此得到的a-F图像是一条 （填“直线”或“曲线”）。
10．如图1所示为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统，获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。钩码的质量为，小车和砝码的质量为，重力加速度为g。
(1)下列说法正确的是___________。
A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力
B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C．本实验应远小于
D．在用图像探究加速度与质量关系时，应作图像
(2)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得，作出图像，他可能作出图2中 （选填“甲”、“乙”、 “丙”）图线。此图线的段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是
A．小车与轨道之间存在摩擦 B．导轨保持了水平状态
C． 钩码质量太大 D．所用小车的质量太大
(3)实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图像，如图3。设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数 ，钩码的质量 。
11．我国天宫实验室中曾进行过“应用动力学方法测质量”的实验。某兴趣小组受到启发，设计了在太空完全失重环境下（忽略空气阻力）测小球质量并验证弹性碰撞的实验方案：
（1）装置如图，在环绕地球运转的空间站中的桌面上固定一个支架，支架上端通过力传感器O连接一根轻绳，轻绳末端系一个直径为d的小球a；
（2）保持轻绳拉直，给小球a一个初速度，小球a在与桌面垂直的平面内做匀速圆周运动，支架上端O与小球球心的距离为L。当小球a运动至最高点时，该处的光电门M可记录下小球a通过该位置的遮光时间，记为，并同时记下力传感器显示的读数F。根据以上测量数据，可得小球a的质量 （用“L，F，，d”表示）；
（3）更换大小相同的小球b，重复以上操作，可测得小球b的质量；
（4）在小球a匀速圆周运动的过程中，将小球b放置在桌面右侧的固定支架上，支架在小球a运动的平面内。当小球a运动至最低点时剪断轻绳，为保证小球a与小球b能发生正碰，小球b放置的高度与小球a运动至最低点的高度相比，应 （选填“等高”“稍高一些”或“稍低一些”）；
（5）小球a与b碰后，依次通过右侧的光电门N，光电门记录下小球a的遮光时间为、小球b的遮光时间为，若测得，则当测出 时，即可验证小球a、b的碰撞为弹性碰撞。
12．某同学设计了如图装置来验证碰撞过程遵循动量守恒。在离地面高度为h的光滑水平桌面上，放置两个小球a和b、其中b与轻弹簧紧挨着但不拴接，弹簧左侧固定，自由长度时离桌面右边缘足够远，起初弹簧被压缩一定长度并锁定。a放置于桌面边缘，球心在地面上的投影点为O点。实验时，先将a球移开，弹簧解除锁定，b沿桌面运动后水平飞出。再将a放置于桌面边缘，弹簧重新锁定。解除锁定后，b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出。重复实验10次。实验中，小球落点记为A、B、C。
(1)若a球质量为，半径为；b球质量为，半径为。b球与a球发生碰撞后，均向前水平飞出，则___________。
A．， B．，
C．， D．，
(2)为了验证碰撞过程遵循动量守恒，本实验中必须测量的物理量有___________。（填选项前的字母）
A．小球a的质量和小球b的质量 B．小球飞出的水平距离、、
C．桌面离地面的高度h D．小球飞行的时间
(3)关于本实验的实验操作，下列说法中不正确的是___________。（填选项前的字母）
A．重复操作时，弹簧每次被锁定的长度应相同
B．重复操作时发现小球的落点并不完全重合，说明实验操作中一定出现了错误
C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
D．仅调节桌面的高度，桌面越高，线段的长度越长
(4)在实验误差允许的范围内，当所测物理量满足表达式 ，即说明碰撞过程遵循动量守恒。（用题中已测量的物理量表示）
(5)该同学还想探究弹簧锁定时具有的弹性势能，他测量了桌面离地面的高度h，该地的重力加速度为g，则弹簧锁定时具有的弹性势能为 。（用题中已测量的物理量表示）
13．在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.20 s，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4，则：
(1)由已知信息，可以推算出该星球表面的重力加速度为 m/s2；小球平抛的初速度是 m/s；小球在b点时的速度是 m/s。（结果均保留2位有效数字）
(2)若已知该星球半径与地球半径之比为，忽略各球体自传，则该星球质量与地球质量之比 ．第一宇宙速度之比 （g地取10 m/s2）
14．我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验——“景到，在午有端，与景长。说在端...远近有端，与于光。”小明受其启发，利用小孔成像原理估测太阳的密度，如图1所示，准备的器材有：不透光圆筒，不透光的厚纸、透光的薄纸、米尺、毫米刻度尺、螺旋测微器等。
实验步骤如下：
①圆筒的一端封上不透光的厚纸，另一端封上透光的薄纸；
②用米尺测得圆筒的长度L；
③用针在厚纸的中心扎一个小孔，用螺旋测微器测得针的直径d（即小孔的直径）；
④把圆筒有小孔的一端对准太阳，在圆筒的另一端薄纸上可以看到清晰圆形光斑（即太阳的实像），用毫米刻度尺测得光斑的直径D。
(1)圆筒的一端与零刻度对齐，则图2测得该圆筒的长度L= cm，如图3测得小孔的直径d= mm，如图4测得太阳像的直径D= cm。
(2)设地球环绕太阳的周期为T，引力常量为G，θ很小时，，则估算太阳的平均密度表达式为 （用题中给的字母表示）。
15．利用如图1所示的实验装置可以测量当地的重力加速度大小，其中小钢珠可被吸引在电磁铁A的下端，电磁铁A和光电门B固定不动，光电门C可上下移动，光电门用来测量小钢珠通过两光电门之间距离所需的时间t。
(1)电磁铁断电后，小钢珠将从电磁铁下端由静止下落，通过上下移动光电门C，测出B、C两光电门之间的距离x和小钢珠在B、C两光电门之间的运动时间t，计算出小钢珠在B、C间的平均速度，作出的图像如图2所示，则当地的重力加速度为 （用、表示）；
(2)由图2提供的信息，可知电磁铁下端到光电门B之间的距离为 （用、表示）；
(3)若考虑空气阻力的影响，由此测得的重力加速度比真实值 （选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
16．如图甲所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球（小球与弹簧不连接），压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中（管内径略大于两球直径），金属管水平固定在离水平地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧。现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小为g，按以下步骤进行实验：
①用天平测出小球P和Q的质量分别为m1、m2；
②用刻度尺测出管口离地面的高度H；
③解除锁定，分别记录两小球在水平地面上的落点M、N。
根据该同学的实验，回答下列问题：
(1)除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是 。
A．金属管的长度L
B．弹簧的压缩量 x
C．两小球从弹出到落地的时间t1、t2
D． P、Q两小球的落地点M、N到对应管口的水平距离x1、x2
用测量的物理量表示弹簧的弹性势能：Ep= 。
(2)若满足关系式 ，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属小球组成的系统动量守恒。（用测得的物理量符号表示）
(3)若在金属管口安装光电门，则可以通过测量小球的直径得到小球离开金属管口的速度大小。若用螺旋测微器测得小球的直径的示数如图乙所示，则小球的直径d= mm。
17．一物理兴趣学习小组利用如图甲所示的实验装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”，他们选取了一根原长为10cm、劲度系数为100N/m、质量忽略不计的弹簧来做实验（实验中弹簧未超出弹性限度），并利用实验数据绘制了如图乙所示的图像（图像的纵坐标F表示弹簧的弹力，横坐标x表示弹簧的形变量）。
(1)图像乙中的横坐标 cm。
(2)如果使用该弹簧制作一个弹簧测力计，弹簧原长处标识刻度值为0N，则弹簧长度为12cm处应该标识为 N。
(3)如图丙所示，用该弹簧制作的弹簧测力计悬挂一个质量为0.1kg的物体，整体向上加速运动时，发现测力计的示数为1.6N，已知取，则物体运动的加速度大小为 。
18．在“用DIS研究物体质量不变，加速度与外力关系”的实验中，王同学连接完如图甲所示的实验器材后进行实验。（重力加速度为g）
(1)多次重复测量，将数据输入计算机，得到如图乙所示的关系图线。图线AB段基本是一条直线，由此可以得到的结论是 ；BC段明显偏离直线的原因是 ；BC曲线将不断地延伸，那么该曲线所逼近的渐近线的纵坐标为 。
本实验中细线弯曲的原因是细线拉力大小不能直接测量。为了精确测量细线拉力，姜同学对该实验进行了改良，在小车和重物之间接一个轻质力传感器，实验中力传感器的拉力为F，保持小车（包括位移传感器发射部分）的质量不变，改变重物的重力重复实验若干次，记录多组数据，得到加速度与外力的关系如图（b）所示。（）
(2)该实验中 （选填“需要”或“不需要”）使得重物的质量远小于小车（包括位移传感器发射部分）的质量；
(3)小车（包括位移传感器发射部分）的质量为 kg；
(4)该实验小组为得到a与F成正比的关系，应调整斜面的倾角，使得 。
潘同学和马同学不约而同地想到了如图甲所示为阿特伍德机的示意图，它是早期测量重力加速度的器械，由英国数学家和物理学家阿特伍德于1784年制成。他将质量均为M的两个重物用不可伸长的轻绳连接后，放在光滑的轻质滑轮上，处于静止状态。再在一个重物上附加一质量为m的小物块，这时，由于小物块的重力而使系统做初速度为零的加速度较小的匀加速运动并测出加速度，完成一次实验后，换用不同质量的小物块，重复实验，测出不同m时系统的加速度。
(5)所产生的加速度可表示为 （用M、m、重力加速度g表示）；
(6)若选定如图甲左侧重物从静止开始下落的过程进行测量，想要求出重物的质量M，则需要测量的物理量有______（只需填选项字母）
A．小物块的质量m
B．重物下落的距离h及下落这段距离所用的时间t
C．绳子的长度
D．滑轮半径
(7)经过多次重复实验，得到多组a、m数据，作出图像，如图乙所示。已知该图像斜率为k，纵轴截距为b，则可求出当地的重力加速度 ，并可求出重物质量的表达式 。
19．某同学设计了如图所示的实验探究碰撞过程中的动量与能量变化，操作如下：
a．将两个完全相同的遮光片分别固定在滑块甲和滑块乙上，用天平测量两滑块甲、乙和遮光片的总质量m 、m ，将两个光电门A、B分别固定在气垫导轨上；
b．调节气垫导轨水平，将滑块甲放在光电门A的左侧，轻推滑块甲使其依次通过光电门A、B，遮光片的挡光时间分别为、；
c．将轻弹簧放置在两滑块之间，使弹簧压缩且处于锁定状态，并将两滑块放在两光电门之间，某时刻将锁定解除，两滑块被弹簧弹开，两滑块甲、乙分别通过光电门时已经与弹簧分离，记录甲、乙经过光电门A、B的挡光时间t 、t 。
(1)操作b中，若气垫导轨水平，则 （选填“A．大于”“B．小于”“C．等于”）；
(2)本次实验若仅探究两滑块弹开过程中动量是否守恒，则 （选填“A．需要”“B．不需要”）测量遮光片的宽度d，若关系式 成立，则动量守恒；
(3)若本次实验再探究弹簧储存的弹性势能，则 （选填“A．需要”“B．不需要”）测量遮光片的宽度d，锁定解除瞬间，弹簧储存的弹性势能为=
20．某兴趣小组利用如图所示的装置测量重力加速度g，B为光电门。实验过程如下：
a、测出小球的直径d；
b、将光电门水平固定，用刻度尺测出小球在A处时球心到光电门的距离h；
c、把小球从A处由静止释放，经过光电门B时光电计时器可记录小球通过光电门的挡光时间t；
d、保持小球释放位置A不变，改变光电门的位置，测得不同h对应的挡光时间t；
请回答下列问题：
(1)实验室提供下列小球，最合适实验的是____________。
A．塑料球 B．小木球 C．小钢球 D．玻璃球
(2)小球通过光电门的速度 （用实验测得的已知量表示）。
(3)该同学想用图像处理数据，为了能直观地反映t随h的变化，应该作填 （选填“”“”“”或“”）图像，若图像是过原点的一条倾斜直线，且直线的斜率为k，则重力加速度 。
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《2025届高考物理专题专项训练：力学实验》参考答案
1．(1)B
(2)甲
(3)变大
2．(1) ① 7.0
(2)
(3)BD
3．(1)
(2)
(3)细绳与滑轮、滑块与气垫导轨之间有摩擦以及遮光条的质量没计，使得系统减少的重力势能有一部分转化成了其它形式的能
4．(1)1.20
(2) 0.6 1.0
(3)小于
5．(1)左
(2) 9.75
(3)AB
6． 1.38 9.5
7．(1)见解析
(2) 正比 5
(3)BC
8．(1)多
(2)
(3)不会
9．(1)A
(2)8.20
(3)
(4)直线
10．(1)D
(2) 丙 C
(3)
11． 等高 4
12．(1)A
(2)AB
(3)B
(4)
(5)
13．(1) 2.0 0.40 0.57
(2) 1∶125 1∶5
14．(1) 77.0 0.400 0.68（0.67~0.69）
(2)
15．(1)
(2)
(3)偏小
16．(1) D
(2)
(3)2.756（2.754~2.758）
17．(1)5
(2)2
(3)6
18．(1) 当质量一定时，加速度与合外力F成正比。 是由于没有满足M远远大于m造成的 g
(2)不需要
(3)0.7
(4)0.071
(5)
(6)AB
(7)
19．(1)C
(2) B
(3) A
20．(1)C
(2)
(3)
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