专辑36 力学实验(二)- 2020年全国大市名校高三期末一模物理试题全解全析汇编(第13期)(解析版)

1、（2020·黑龙江省哈尔滨三中高三第四次模拟）某同学用图示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”，实验的主要步骤如下：

A．将贴有白纸的木板竖直放置，弹簧测力计A挂于固定在木板上的P点，下端用细线挂一重物M。 B．弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置，细线均与木板平行。

C．记录O点的位置、两个弹簧测力计的读数F1和F2。 D．测量重物M的重力G，记录OM绳的方向。

E.选择合适的标度，用刻度尺做出测力计拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F。 F.按同一标度，做出重物M重力G的图示，并比较F与G，得出结论。

(1)在上述步骤中，有重要遗漏的步骤是________（请填写步骤前的序号），遗漏的内容是________。 (2)某同学认为在实验过程中必须注意以下几项，其中正确的是（____） A．OA、OB两根绳必须等长

B．OA、OB两根绳的夹角应该等于120

C．OA、OB两根绳要长一点，标记同一细绳方向的两个点要远一点 D．改变拉力的大小与方向，再次进行实验时，仍要使结点O静止在原位置

(3)本实验采用的科学方法是（____）

A．微元法 B．等效替代法 C．理想实验法 D．科学推理法 【答案】C 没有记录F1和F2的方向 C B 【解析】

(1)[1][2]本实验为了验证力的平行四边形定则，采用的方法是作力的图示法，作出合力和理论值和实际值，然后进行比较，两个分力和一个合力应该具有相同的效果。所以实验时，步骤C:除记录弹簧秤的示数外， 还要记下两条细绳的方向，以便确定两个拉力的方向，这样才能作出拉力的图示，即遗漏的内容是没有记录F1和F2的方向。

(2)[3]A．细线的作用是能显示出力的方向，所以不必须等长。故A错误;

B．两细线拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，不需要两绳夹角要为120°，故B错误;

C．为了让效果相同，改变拉力的大小与方向，再次进行实验时，仍要使结点O静止在原位置，故C正确;

故选C。

(3)[4]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，故ACD错误，B正确。

故选B。

2、（2020·江西省上饶市高三上学期第一次模拟）在“探究物体质量一定时，加速度与力的关系实验”中，小明同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。已知当地的重力加速度取g10m/s2。

(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是_______。 A．必须用天平测出沙和沙桶的质量

B．一定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量 C．应当先释放小车，再接通电源

D．需要改变沙和沙桶总质量，打出多条纸带

(2)由多次实验得到小车的加速度a与力传感器显示数F的关系如图乙所示，则小车与轨道间的滑动摩擦力

Ff________N。

(3)小明同学不断增加沙子质量重复实验，发现小车的加速度最后会趋近于某一数值，从理论上分析可知，该数值应为________m/s2。

【答案】 (1). D (2). 1.0 (3). 5m/s2 【解析】

(1)[1]AB．对小车的拉力是通过力传感器得到的，故无需测量沙和沙桶的质量，也不需要满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量，故AB错误；

C．使用打点计时器，应先接通电源，在释放小车，故C错误；

D．探究物体质量一定时加速度与力的关系，要改变沙和沙桶的总质量，打出多条纸带，故D正确。 故选D。

(2)[2]根据牛顿第二定律可知

的2FFfma

图象

a0时

F0.5N

解得

Ff1.0N

(3)[3]沙和沙桶的位移为x1，小车的位移为x2，在相同时间t内

1x1a1t2

2x2两者之间有定滑轮相连，所以位移之间的关系为

12a2t 2x12x2

则加速度关系为

1a1a2a 2即小车的加速度是砂和砂桶加速度的

1。设绳子的拉力为T，根据牛顿第二定律得 2mgT2ma

2TFfMa

化简可得

a2mgFf

4mM不断增加沙子质量时，m趋于无穷大，即可判断小车的加速度为

a1g5m/s2 23、（2020·甘肃省武威六中高三上学期第六次诊断）某同学用如图所示的装置测物块与水平桌面间的动摩擦因数，将物块放在水平桌面的最右端，在桌面最右端正上方O点处用悬线悬挂一小球。．先将小球向右拉至与悬点O等高的位置，由静止释放小球，小球下落后恰好能沿水平向左的方向撞击物块，物块被撞击后，在桌面上向左最远滑到Q点，用刻度尺测量出Q点到桌面最右端的距离s。．再将物块放回桌面的最右端，将小球向左拉至与悬点O等高的位置，由静止释放小球，小球下落后恰好能沿水平向右的方向撞击物块，物块被撞击后从桌面上飞出，落点为P，测出桌面离水平地面的高度h，再测出P点到N点（桌面最右端M点在水平地面的投影）的距离x。

（1）要测量物块与桌面间的动摩擦因数，则________。 A.需要测量物块的质量m B.需要测量小球的质量m0

C.需要测量物块的质量m和小球的质量m0 D.不需要测量物块的质量m和小球的质量m0

（2）根据测得的物理量得出动摩擦因数的表达式为μ=________。

x2 【答案】 (1). D (2).

4hs【解析】 【分析】

考查匀减速直线运动和平抛运动规律的应用。

（1）（2）[1][2]．设物块的质量为m和小球的质量为m0，两次碰撞情况相同，设碰后物块的速度为v，则第一次碰撞后做匀减速直线运动：

mgma

2asv2

第二次碰撞后做平抛运动：

h12gt 2xvt

x2联立解得：，与物块的质量m和小球的质量m0都无关，不需要测量物块的质量m和小球的质量

4hsx2m0，故选D；动摩擦因数的表达式为。

4hs4、（2020·黑龙江省实验中学高三上学期期末）利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳和一质量为m的小球相连；遮光片两条长边与导轨垂直，导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示A点到光电门B处的距离，b表示遮光片的宽度，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过B点时的瞬时速度，实验时滑块在A处由静止开始运动．

(1)某次实验测得倾角θ＝30°，重力加速度用g表示，滑块从A处到达B处时m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk＝_________，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp＝________，在误差允许的范围内，若ΔEk

＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒．(用题中字母表示)

(2)在上述实验中，某同学改变A、B间的距离，作出的v2－d图象如图乙所示，并测得M＝m，则重力加速度g＝________m/s2.

M(Mm)b2(m)gd (3). 9.6 (2). 【答案】 (1).

22t2【解析】

（1）滑块从A处到达B处的速度:v＝

btMmb212则系统动能的增加量：VEk＝Mmv 222t系统重力势能的减小量：△Ep=mgd-Mgdsin30°=（m−

M）gd 2（2）根据系统机械能守恒的：

1M（M+m）v2＝（m−）gd 22则：v2＝2mMgdMm

图线的斜率：k2mM2.4g＝

Mm0.5解得：g=9.6m/s2

5、（2020·浙江省杭州二中高三上学期期中）如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等．回答下列问题：

（1）铁块与木板间动摩擦因数μ=______（用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）

（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角θ=30°．接通电源．开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示．图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）．重力加速度为9.8 m/s2．可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为_____________（结果保留2位小数）．

【答案】

gsina 0.35

gcos【解析】

（1）由mgsinθ-μmgcosθ=ma，解得：μ=

gsina……①

gcos（2）由逐差法a=

SIISI 得：SII=（76.39-31.83）×10-2m，T=0.10s，SI=（31.83-5.00）×10-2m，故a=29T19.81.9744.5610226.83102222

m/s=1.97 m/s =0.35 ，代入①式，得：μ=239109.826、（2020·陕西省榆林市高三第二次模拟）为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，m0为滑轮的质量。力传感器可测出轻绳中的拉力大小。

(1)实验时，一定要进行的操作是______。 A．用天平测出砂和砂桶的质量

B．将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力

C．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，同时记录力传感器的示数 D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M.

(2)甲同学在实验中得到如图所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为___m/s2(结果保留三位有效数字)。

(3)甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的a－F图象是一条直线，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，则小车的质量为_________________。

A．

1222 B．－m0 C．－m0 D． tantankk(4)乙同学根据测量数据作出如图所示的a－F图线，该同学做实验时存在的问题是___________。

【答案】(1)BC (2)2.00 (3)C (4)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够

【解析】(1)本题拉力可以由传感器测出，不需要用天平测出砂和砂桶的质量，也就不需要使小桶（包括砂）的质量远小于车的总质量，故AD错误；实验时需将长木板右端垫高，以平衡摩擦力，故B正确；实验时，小车应靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，需记录传感器的示数，故C正确。

7.109.1311.091.103.095.1210m/s22.00m/s2。 xx(2)根据Δx＝aT2，得a362039T90.012(3)由牛顿第二定律得2F＝ma，则a故C正确。

222a－F图象的斜率k，则小车的质量mmm0m0，F，mmk(4)当F不等于零，加速度a仍然为零，可知实验中没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够。

7、（2020·山东省决胜新高考名校交流高三上学期11月联考）某同学用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。其主要实验步骤如下：

(1)在物块下固定一宽度为d的轻质挡光片，用跨过光滑定滑轮的轻绳将物块与一托盘连接，调节托盘中的砝码使系统处于静止状态，读出拉力传感器的示数F0；

(2)当系统静止时，用刻度尺测出挡光片中线所在位置A处与固定在铁架台上的光电门B之间的竖直高度h，减少托盘中的砝码，将物块与挡光片从A处由静止释放，物块下落过程中记下拉力传感器的示数F，通过光电门记下挡光的时间t。则物块运动的加速度大小a=____________。

(3)继续减少托盘中的砝码，重复步骤(2)，记下多组F与t的值。为了验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律，在处理实验数据时，为了得到线性图象，则应作_________图象。 A．tF B．

11F D．t2F F C．2tt(4)写出一条能够减小实验误差的建议：______________________________。 d2 B 适当减小d（或适当增大h，只写一条即可） 【答案】22ht【解析】

(2)[1]由运动学公式知v22ah，且

v解得

d td2 a22ht(3)[2]设定滑轮的质量为m0，物块的质量为M，当系统处于静止状态时有

F02Mgm0g

物块下落过程中设绳上拉力大小为FT，则

F2FTm0g MgFTMa

联立解得

Md2F0F 2ht故应作

1F线性图象，故B正确； 2t故选B。

(4)[3]用挡光片通过光电门的平均速度代替物块下落h时的瞬时速度，为减小实验误差，可以适当减小挡光片的宽度或适当增大A、B间的距离h，以减小挡光片通过光电门的时间。 8、（2020·内蒙古包钢一中高三上学期期中）利用图示装置可以做多个力学实验．

（1）用此装置“研究匀变速直线运动”时，______（填“需要”或“不需要”）平衡小车和木板间的摩擦阻力； （2）用此装置探究“加速度与质量的关系”时，改变小车质量后，__（填“需要”或“不需要”）重新平衡摩擦阻力；

（3）用此装置探究“功与速度变化的关系”，为了尽可能准确，不挂钩码平衡摩擦力时，小车后面______（填“需要”或“不需要”）固定纸带；

【答案】不需要 不需要 需要 【解析】

（1）[1]用此装置“研究匀变速直线运动”时，不需要平衡摩擦力，只要物体做匀变速直线运动即可； （2）[2]用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，改变砝码和砝码盘的质量时，不需要重新平衡摩擦力； （3）[3]用此装置探究“功与速度变化的关系”，为了尽可能准确，不挂钩码平衡摩擦力时，小车后面需要固定纸带，同时将纸带与限位孔之间的摩擦阻力也同时平衡掉。 【点睛】

解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，然后熟练应用物理规律来解决实验问题。

9、（2020·内蒙古包钢一中高三上学期期中）“用自由落体法验证机械能守恒定律”，器材安装如图所示．

(1)请指出图中的错误及不妥之处(至少写出两处)． ．．．．①_________________________________________. ②_________________________________________.

(2)改进实验中错误及不妥之处后，打出如图所示的一条纸带．已知打点计时器频率为50 Hz，根据纸带所给数据，打C点时重物的速度为________m/s(计算结果保留2位有效数字)．

v2(3)某同学选用两个形状相同质量不同的重物a和b进行实验测得几组数据，画出-h的图象如图丙所示，

2求出图线的斜率k，由图象可知a的质量m1__________(填“大于”或“小于”)b的质量m2.

(4)通过分析发现造成k2值偏小的原因是实验过程中存在各种阻力，已知实验所用重物的质量m2．0.052 kg，当地重力加速度g取9.78 m/s2，求出重物所受的平均阻力Ff．________N．(计算结果保留2位有效数字) 【答案】手应提着纸带的上端 重物应靠近打点计时器 2.2m/s 大于 0.031N 【解析】

（1）图甲中的错误及不妥之处：使用直流电源；重物离打点计时器太远；没有从上方提着纸带，而是用手托着纸带．

（2）C的瞬时速度等于BD段的平均速度则：

vcxBD0.31230.2224m/s2.2m/s 2T20.0212mgffv2mgfkg根据动能定理：mgfhmv，则有有图像得斜率（3），，（）h2mm2mb得斜率小，知b得质量小，所以a得质量m1大于b得质量m2．

m2gfv2m2fh12k9.18，代入数据mfmv）根据动能定理知则有可知（4，，222m2m222解得f0.031N 【点睛】

本题实验题，对于实验一定要注意实验得操作要求以及数据处理；如果题目涉及图像问题，一定要结合图像求解，尤其注意图像的斜率和截距得物理意义．