2021届高考物理二轮复习专题突破：实验专题复习之力学实验

2021届高考物理二轮复习专题突破：实验专题复习之力学实验
教材科目：物理
试卷分类：高考
文件类型：.doc
发布时间：2026-08-01
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以下为试卷部分试题预览

1. 实验探究题

详细信息

为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：

Ⅰ．将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；

Ⅱ．将木板向右平移适当的距离固定，再使小球a 从原固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹B；

Ⅲ．把小球b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，让小球a 仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两小球分别撞到木板并在白纸上留下痕迹A和C；

Ⅳ．用天平测出A，B两个小球的质量分别为m_a和m_b ，用刻度尺测量白纸上O点到A，B、C三点的距离分别为y₁、y₂和y₃ ．

根据上述实验，请回答下列问题：

（1）小球a和b发生碰撞后，小球a在图中痕迹应是点．
（2）小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结果产生误差（选填“会”或“不会”）
（3）用本实验中所测得的物理量来验证两小球碰撞过程中动量守恒，其表达式为：．

2. 实验探究题

详细信息

某兴趣小组探究平抛运动的特点，尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。

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（1）在如图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被释放，自由下落，由两球撞击水平地面的声音判断出两球同时落地。改变装置的高度和小锤打击的力度，多次实验，发现两球仍然同时落地，由此可初步得出结论∶平抛运动的_______

A . 竖直分运动是自由落体运动 B . 水平分运动是匀速直线运动 C . 竖直分运动是自由落体运动，水平分运动是匀速直线运动
（2）用如图乙所示的装置进行定量研究。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，由于挡板MN靠近硬板一侧较低，钢球落到挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹，上下调节挡板，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。
取平抛运动的起始点为坐标原点O，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。下列操作正确的有____________。

A . 钢球静置于Q点时，取钢球的球心作为坐标原点O B . 确定y轴时，需要y轴与重锤线平行 C . 可以将重锤线当作尺直接画出y轴 D . 应该先确定x轴，再确定y轴
（3）如图丙所示，根据印迹描出平抛运动的轨迹。在轨迹上取C、D两点，OC与CD的水平间距相等且均为x，测得OC与CD的竖直间距分别是y₁和 $\text{[math]}$ ；重复上述步骤，测得多组数据，计算发现始终满足 $\text{[math]}$ =，由此可初步得出结论∶平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，算出钢球平抛的初速度大小为（结果用x、 $\text{[math]}$ 、当地重力场速度g表示）。

3. 实验探究题

详细信息

如图1所示，用“碰撞实验器材”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O．

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接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；

步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．

（1）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有．（写出物理量及相应符号）
（2）实验中造成误差的可能情况有______．

A . 用直尺测量的线段OM、OP、ON长度值 B . 轨道不光滑 C . 轨道末端不水平 D . 轨道末端到地面的高度未测量
（3）若测得各落点痕迹到O点的距离：OM＝2.68cm，OP＝8.62cm，ON＝11.50cm，并知小球1、2的质量比为2︰1，则系统碰撞前总动量P与碰撞后总动量P的百分误差 $\text{[math]}$ %（结果保留一位有效数字）．
（4）完成上述实验后，实验小组成员小红对上述装置进行了改造，小红改造后的装置如图2所示．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在以斜槽末端为圆心的 $\text{[math]}$ 圆弧上，平均落点M′、P′、N′．测量轨道末端到M′、P′、N′三点的连线与水平方向的夹角分别为 $\text{[math]}$ ，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 (用所测物理量的符号表示)．

4. 实验探究题

详细信息

图甲为在气垫导轨上验证机械能守恒定律的实验装置，将导轨调至水平，滑块装有宽度为d的遮光条，滑块包括遮光条的总质量为M。细绳下端挂钩码，钩码的质量为m。静止释放滑块，在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1和2各自的时间，可以计算出滑块通过光电门的速度v₁和v₂ ，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x，重力加速度为g。

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（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d=mm。
（2）写出滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，验证机械能守恒定律的表达式（用题中给出的物理量表示）。
（3）下列不必要的实验要求是____________（请填写选项前对应的字母）。

A . 滑块必须在同一个位置静止释放 B . 应使滑块的质量远大于钩码的质量 C . 已知当地重力加速度g D . 应适当减小遮光条的宽度
（4）增加绳子下端钩码的个数，多次实验，然后作出 $\text{[math]}$ 图象，如图丙所示，其斜率为k=（用题中所给的物理量表示）。

5. 实验探究题

详细信息

两位同学用如图所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．

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（1）实验中必须满足的条件是________．

A . 斜槽轨道尽量光滑以减小误差 B . 斜槽轨道末端的切线必须水平 C . 入射球A每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 D . 两球的质量必须相等
（2）测量所得入射球A的质量为m_A ，被碰撞小球B的质量为m_B ，图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先让入射球A从斜轨上的起始位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测得平抛射程为OP；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与小球B相撞，分别找到球A和球B相撞后的平均落点M、N，测得平抛射程分别为OM和ON．当所测物理量满足表达式时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果满足表达式时，则说明两球的碰撞为完全弹性碰撞．
（3）乙同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图12所示，将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点．实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为B′；然后将木条平移到图中所示位置，入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P′；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M′和N′．测得B′与N′、P′、M′各点的高度差分别为h₁、h₂、h₃ ．若所测物理量满足表达式时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒．

6. 实验探究题

详细信息

某同学利用如图甲所示的实验装置探究自由落体运动的规律。

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（1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误：
①；

②。
（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个计数点A、B、C、D、E、F，测得h₁、h₂、h₃、h₄、h₅。若他分别计算了出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v²与h的关系图线，如图丙所示，则图线的斜率代表的物理含义是，进一步可得当地的重力加速度g=m/s²（计算结果保留两位有效数字）。

7. 实验探究题

详细信息

某物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小 $\text{[math]}$ 和弹簧长度 $\text{[math]}$ 的关系如图1所示，则由图线可知：

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（1）弹簧的劲度系数为。
（2）为了用弹簧测力计测定两木块A和B间的动摩擦因数 $\text{[math]}$ ，两同学分别设计了如图2所示的甲、乙两种方案。
①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案更合理。

②甲方案中，若A和B的重力分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。当A被拉动时，弹簧测力计 $\text{[math]}$ 的示数为 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 的示数为 $\text{[math]}$ ，则A和B间的动摩擦因数为。

8. 实验探究题

详细信息

某同学用图甲所示的实验装置验证动能定理，具体实验步骤如下：

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A．按图甲所示安装器材，调整垫块的位置，使长木板的倾角大小适当

B．接通电源，调整小盘中沙子的质量，轻推滑块，使滑块恰好能匀速下滑

C．取下细线和小盘，用天平称出小盘和盘中沙子的总质量m和滑块的质量M

D．保持长木板的倾角不变，接通电源，由静止释放滑块，打出一条纸带

E．改变长木板倾角，重复上述实验步骤

已知打点计时器所用的交流电源的频率是 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ 。

（1）取下细绳和小盘后，滑块下滑过程中受到的合外力F（填“大于”、“小于”或“等于”） $\text{[math]}$ ；
（2）在某次操作中， $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，打出的一条纸带如图乙所示，每隔4个点选取一个计数点，相邻计数点之间的距离已经标注在纸带上（单位是 $\text{[math]}$ ），则打下A点时滑块的速度为 $\text{[math]}$ ，打下F点时滑块的速度为 $\text{[math]}$ 。从打下A点到打下F点的过程中，滑块受到合外力做的功 $\text{[math]}$ J，滑块动能的变化量 $\text{[math]}$ J。（结果保留三位有效数字）
（3）若相对误差 $\text{[math]}$ ，则本次实验的相对误差 $\text{[math]}$ %。（结果保留三位有效数字）

9. 实验探究题

详细信息

某学生想利用气垫导轨、光电门及质量为m的小车来做一些力学实验。如图，他将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上的两点处分别安装光电门A和B，然后将小车从导轨上端释放，光电门自动记录小车经过A和B光电门时的挡光时间 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，用游标卡尺测得挡光片宽度d，两光电门中心的距离为s。重力加速度为g。

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（1）如果他想验证小车在运动过程中机械能守恒：
①小车由光电门A运动到光电门B的过程中，动能的变化量 $\text{[math]}$ =；（用已知量符号表示）

②若所用小车的质量 $\text{[math]}$ ，其他数据如下： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，小车由光电门A运动到光电门B的过程中，小车重力势能的减少量 $\text{[math]}$ =J；（保留三位有效数字）

③该实验中，没有测量挡光片的质量，对验证机械能守恒（填“有”或“无”）影响。
（2）如果气垫导轨左端垫高H可调，不计挡光片的质量。该同学用该装置探究“在质量不变时，物体的加速度与合力的关系”：
①改变气垫导轨左端的高度，则可以改变小车所受的合力。若某次测量的高度为 $\text{[math]}$ ，则小车所受合力F=；（用已知和测量的物理量符号表示）

②小车的加速度a=（用d、s、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示）

10. 实验探究题

详细信息

图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。

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（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛。
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球作平抛运动的初速度为m/s。（g取9.8 m/s²）
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为m/s；B点的竖直分速度为m/s。（g取10m/s²）

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