2022 年高考二轮复习专题训练——力学实验 1．（2021·海南·高考真题）为了验证物体沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒，某学习小组用如图所示 的气垫导轨装置（包括导轨、气源、光电门、滑块、遮光条、数字毫秒计）进行实验。此外可使用的实 验器材还有：天平、游标卡尺、刻度尺。 （1）某同学设计了如下的实验步骤，其中不必要的步骤是___________； ① 在导轨上选择两个适当的位置 A、B 安装光电门Ⅰ、Ⅱ，并连接数字毫秒计； ② 用天平测量滑块和遮光条的总质量 m； ③ 用游标卡尺测量遮光条的宽度 d； ④ 通过导轨上的标尺测出 A、B 之间的距离 l； ⑤ 调整好气垫导轨的倾斜状态； ⑥ 将滑块从光电门Ⅰ左侧某处，由静止开始释放，从数字毫秒计读出滑块通过光电门Ⅰ、Ⅱ的时间 Δt2 Δt1 、 ； ⑦ 用刻度尺分别测量 A、B 点到水平桌面的高度 h1 、 h2 ； ⑧ 改变气垫导轨倾斜程度，重复步骤⑤⑥⑦，完成多次测量。 （2）用游标卡尺测量遮光条的宽度 d 时，游标卡尺的示数如图所示，则 d  ___________ mm ；某次实验 中，测得 Δ11.60ms t1  ，则滑块通过光电门Ⅰ的瞬时速度 v1  ___________ m/s （保留 3 位有效数字）； （3）在误差允许范围内，若 h1  h2  ___________（用上述必要的实验步骤直接测量的物理量符号表示， 已知重力加速度为 g），则认为滑块下滑过程中机械能守恒； （4）写出两点产生误差的主要原因：___________。 2．（2021·天津·高考真题）某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。 为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为 T 的连续 7 幅画面合成到同一张图中，示 意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为 x1 、 x2 、 x3 、 x4 、 x5 、 x6 。 ① 写出小球在位置 1 的速度表达式___________。 ② 要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式___________。 ③ 在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是___________误差。（填“偶然”或“系统”） 3．（2021·江西鹰潭·一模）某同学利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度，如图（a）所示， 所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为 d 的遮光片）、数字计时器、光电门等。导轨下方 两支点间的距离为 l。实验步骤如下： （1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当光电门 A 记录的遮光时间______（填“大于”“小于”或“等 于”）光电门 B 记录的遮光时间时，认为气垫导轨水平； （2）用游标卡尺测量遮光片宽度 d、如图（b）所示，d=______cm； （3）在导轨左支点下加一高度为 h 的垫块，让滑块从导轨顶端滑下，记录遮光片经过 A、B 两处光电门 的光时间△t1、△t2 及遮光片从 A 运动到 B 所用的时间 t12，可求出重力加速度 g=______（用题中给出的物 理量符号表示）。 4．（2021·河南·模拟预测）某实验小组利用如图甲所示的实验装置测量木块与斜面间的动摩擦因数。让 带遮光片的木块从固定斜面上某处滑下，斜面上 A、B 处各有一光电门，当木块依次经过两光电门时，测 得遮光片对光电门的挡光时间分别为 t1、t2，遮光片的宽度为 d，A、B 两点间的距离为 l，斜面倾角为 θ， 重力加速度为 g。 （1）如图乙所示，用游标卡尺测得遮光片的宽度 d=______mm； （2）根据测得量，遮光片经过 A 处时的速度 vA=______，同样方法可得遮光片经过 B 处时的速度 vB； （3）木块与斜面之间的动摩擦因数 μ=______。（用 vA、vB、l、θ、g 等字母表示） 5．（2021·宁夏石嘴山·三模）一学生用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数，在桌面上放 置一块水平长木板，木板一端带滑轮，另一端固定一打点计时器。木块一端拖着穿过打点计时器的纸带， 另一端连接跨过定滑轮的绳子，在绳子上悬挂一定质量的钩码后可使木块在木板上匀加速滑动。实验中 测得木块质量 M  150g ，钩码质量 m  50g 。 （1）实验开始时，应调整滑轮的高度，让细线与木板___________。 （2）实验中得到如图乙所示的纸带，纸带上 A、B、C、D、E 是计数点，相邻两计数点之间的时间间隔 是 0.10s，所测数据在图中已标出，根据图中数据可求得木块运动的加速度 α=___________m/s2（计算结果 保留两位有效数字）。 （3）根据实验原理可导出计算动摩擦因数的表达式  =___________（用 M、m、g、a 表示）；取 g=10m/s2，代入相关数据可求得  =___________（计算结果保留一位有效数字）。 6．（2021·广东江门·一模）如图甲所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由 下落，利用此装置验证机械能守恒定律。某同学在一次实验中打出了一条纸带如图乙所示， A、B、C、D、E、F 是纸带上 6 个依次打的点，打点计时器的电源频率为 50Hz 。该同学用毫米刻度尺测 量 A 点到其它各点的距离，并记录。 (1)对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是______ A．重物选用质量和密度较大的金属锤 C．精确测量出重物的质量 B．实验前重物应该靠近打点计时器 D．用手托稳重物，释放重物后，接通电源 (2)本实验数据发现重物下落过程重力势能的减少量_______动能的增加（填“大于”“小于”、“等于”）。为了 求出物体在运动过程中受到的阻力，还需测量的物理量是________（说明含义并用字母表示）。用还需 测得的量及加速度 a 表示物体在运动过程中所受阻力的表达式 f  ______（当地重力加速度为 g）； 2 (3)利用以上纸带还可求出当地的重力加速度是_________ m/s （保留两位有效数字）。 7．（2021·河北·石家庄二中实验学校一模）“探究平抛运动的特点”实验装置图如图所示，通过描点法画出 平抛小球的运动轨迹。 （1）在做“探究平抛运动的特点”实验时，除了木板、小球、斜槽、重垂线、铅笔、三角板、图钉、坐标 纸之外，下列实验器材中还需要的有_________。（填入正确选项前的字母） A．刻度尺 B．秒表 C．天平 （2）引起实验结果出现误差的原因可能是_________。 A．实验中使用密度较小的小球 B．斜槽不光滑，有摩擦 C．小球自由滚下时起始位置不完全相同 D．以斜槽末端紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点 O （3）实验中，某同学安装实验装置时斜槽末端的切线不水平，导致斜槽的末端 Q 斜向上与水平方向所成 的夹角为 θ。该同学在某次实验时，小球离开斜槽的速度大小为 v0，建立 xQy 平面直角坐标系。请根据平 抛运动规律写出小球水平方向的位移 x 与时间 t 关系式__________和竖直方向的位移 y 与时间 t 关系式___ ____。 8．（2021·湖南永州·二模）在用如图所示的装置“验证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一定时，验 证小车加速度 α 与合力 F 的关系。 (1)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的是______； A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．在调整长木板的倾斜度平衡摩擦力时，应当将砝码和砝码盘通过细线挂在小车上 (2)某同学得到了如图所示的一条纸带，已知打点计时器的工作频率为 50Hz，由此得到小车加速度的大小 a=______m/s2（结果保留三位有效数字）； (3)在本实验中认为细线的拉力 F 等于砝码和砝码盘的总重力 mg，由此造成系统误差。设拉力的真实值为 mg  F真 m ＜5 0 0  F真 ，小车的质重为 M，为了使 F真 ，应当满足的条件是 M ______。 9．（2021·黑龙江齐齐哈尔·一模）某实验小组用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，光电门 1、光电门 2 固定在铁架台，上，两光电门分别与数字计时器连接。当地的重力加速度为 g。 （1）实验前先用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图乙所示，则小球直径为 d=______mm； （2）测得光电门 1 和 2 间的高度差为 h，让小球从光电门 1 正上方某位置由静止释放，通过光电门 1 和光 电门 2 时，小球的挡光时间分别为 t1、t2，则小球通过光电门 1 时的速度大小为 v1=______ （用相关物理量 的字母符号表示）； （3）保持两光电门间距离不变，改变小球在光电门 1 上方释放的位置，重复实验多次，测得多组通过光 1 1  2 2 电门 1 和光电门 2 的挡光时间 t1、t2 ，作 t2 t1 图象，如果图象的斜率的大小等于______， 图线与纵轴的 交点为______（用题目中相关物理量的字母符号表示），则机械能守恒定律得到验证。 10．（2021·江苏盐城·一模）某同学利用图示装置完成探究机械能守恒定律的实验.实验后发现重物重力势 1 能的减少量 mgh 小于动能的增加量 2 mv2。你认为造成这一结果的可能原因是（　　） A．纸带与振针之间有摩擦阻力 B．重物下落过程中受到空气阻力 C．释放重物前纸带不处于竖直位置 D．先释放重物，后接通电源打出纸带 11．（2021·陕西咸阳·二模）在探究加速度与力、质量的关系实验中，如图甲所示，将一端带有滑轮的长 木板放在水平桌面上，小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶连接，小车与纸带相连，打点计时器所用交流 电的频率为 f  50Hz ，平衡摩擦力后，在保持实验小车质量不变的情况下，打开电源，释放小车，根据 纸带得到小车运动的加速度为 a，多次改变砂桶和砂子的总质量 m，根据纸带计算出对应的加速度。 (1)在验证“质量一定，加速度 a 与合外力 F 的关系”时，某学生根据实验数据作出了如图乙所示的 a  F 图 像，其中图线不过原点并在末端发生了弯曲，产生这两种现象的原因可能有______； A．木板右端垫起的高度过大 B．木板右端垫起的高度过小 C．砂桶和砂子的总质量 m 远小于小车的质量 M D．砂桶和砂子的总质量 m 未远小于小车的质量 M A B C D E E F 为相邻的计数点，相邻两计 (2)实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示，图中 O、、、、、、、 数点间还有 4 个打出的点未画出，则小车运动的加速度 a  ______ m/s （结果保留三位有效数字）； 2 (3)小车质量