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专题 17 力学实验
【真题汇编】
1、(2022·湖南卷·T11)小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图(a)所
示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下：
(1)查找资料，得知每枚硬币的质量为 ；
(2)将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度 ，记录数据如下表：
序号 1 2 3 4 5
硬币数量 /枚 5 10 15 20 25
长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56
(3)根据表中数据在图(b)上描点，绘制图线；______
(4)取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图(c)所示，此时橡皮筋的长
度为______ ；(5)由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______ (计算结果保留3位有效数字)。
2、(2022·广东卷·T11)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，
设计了如图(a)所示的装置，实验过程如下：
(1)让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从
光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。
(2)用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图(b)所示，小球直径 __________ 。
(3)测量时，应__________(选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先
的
接通数字计时器，后释放小球”)。记录小球第一次和第二次通过光电门 遮光时间 和 。
(4)计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失
__________(用字母m、d、 和 表示)。
(5)若适当调高光电门的高度，将会__________(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差。
3、(2022·山东卷·T13)在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此
启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质
量的实验，如图甲所示。主要步骤如下：
①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上；
②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨；③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为
5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时；
④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。
回答以下问题(结果均保留两位有效数字)：
(1)弹簧的劲度系数为_____N/m。
(2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度
传感器的总质量为________kg。
(3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质
量为________kg。
4、(2022·全国甲卷·T23)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为 的滑块A与质量为
的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小 和 ，进而
分析碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空：
(1)调节导轨水平；(2)测得两滑块的质量分别为 和 。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为
______kg的滑块作为A；
(3)调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离 与B的右端到右边挡板的距离
相等；
(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自
撞到挡板所用的时间 和 ；
(5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4)。多次测量的结果如下表所示；
1 2 3 4 5
0.49 0.67 1.01 1.22 1.39
0.15 0.21 0.33 0.40 0.46
0.31 0.33 0.33 0.33
(6)表中的 ______(保留2位有效数字)；
(7) 的平均值为______；(保留2位有效数字)
(8)理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由 判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则
的理论表达式为______(用 和 表示)，本实验中其值为______(保留2位有效数字)，若该值与(7)
中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。5、(2022·全国乙卷·T22)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻( )开始的一段时间内，该飞行
器可视为沿直线运动，每隔 测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示：
0 1 2 3 4 5 6
0 507 1094 1759 2505 3329 4233
回答下列问题：
(1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：______；
(2)当 时，该飞行器速度的大小 ______ ；
(3)这段时间内该飞行器加速度的大小 ______ (保留2位有效数字)。
6、(2022·浙江6月卷·T17)(1)①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平
放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数
点B时小车位移大小为______cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为______m/s2(保留两位有效数
字)。
利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______。
A．换成质量更小的车 B．调整长木板的倾斜程度
C．把钩码更换成砝码盘和砝码 D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，
①下列说法正确的是______；
A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同
B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点
C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦
D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板
②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______(选填“2”、“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到
O。
7、(2022·浙江1月卷·T23)“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小
车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
①实验应进行的操作有_______。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
②下表是某次实验时测得的数据：碰撞后B的速
碰撞前A的速度大 碰撞后A的速度
A的质量/kg B的质量/kg 度大小/(
小/( ) 大小/( )
)
0.200 0.300 1.010 0.200 0.800
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是_______kg·m/s。(结果保留3位有效数
字)
8、(2022·浙江1月卷·T17)(1)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原
点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次
描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x，y)。
0 0
①下列说法正确的是_______。
A.实验所用斜槽应尽量光滑
B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来
C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
②根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v=_______。
0
A． B． C． D．
③在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是_______。
9、(2022·河北·T11)某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒
定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L ，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表
0达式为 ，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。
(1)在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释
放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻
两点之间的时间间隔均为T(在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点)。从打出A点到打出F点
时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。
(2)利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上
升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是
______。10、(2022·湖北·T12)某同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。一根轻绳一端连接固定
的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平
面内摆动，记录钢球摆动过程中拉力传感器示数的最大值 和最小值 。改变小钢球的初始释放位置，
重复上述过程。根据测量数据在直角坐标系中绘制的 图像是一条直线，如图乙所示。
(1)若小钢球摆动过程中机械能守恒。则图乙中直线斜率的理论值为_______。
(2)由图乙得:直线的斜率为______，小钢球的重力为_______N。(结果均保留2位有效数字)
(3)该实验系统误差的主要来源是______(单选，填正确答案标号)。
A．小钢球摆动角度偏大
B．小钢球初始释放位置不同
C．小钢球摆动过程中有空气阻力【突破练习】
1.(2022·广东普通高中高三下学期一模)某兴趣小组用光电门、计时器和直尺测量当地的重力加速度。图
(a)是其实验装置，其操作方法是：让直尺下端刚好处于光电门处并由静止释放，光电计时器记录直尺通
过光电门的时间，直尺运动过程中尺身始终处于竖直方向，图(b)是量程分别为0～15.0cm的钢尺和0～
20.0cm的塑料尺。
(1)为了较准确测出重力加速度，应选择_______(选填“钢尺”或“塑料尺”)完成该实验。
(2)小组通过5次实验，测得直尺通过光电门的时间如下表。第4次实验操作可能存在的问题是：直尺下端
开始遮光时具有_______(选填“加速度”“初速度”或“重力”)
次数 1 2 3 4 5
时间/s 0.184 0.186 0.185 0.150 0.186(3)剔除第4组数据，从表格其他数据算出时间的平均值是0.185s，并利用选定的直尺的量程L代入
，得 8.77m/s2，结果与当地重力加速度差距较大，上述数据处理存在的问题是_________。
(4)根据实验数据，正确的计算结果应该是g=_______。(结果保留2位小数)
2.(2022·北京市海淀区高三下学期一模)如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个
小球碰撞前后的动量关系。图1中的O点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影。实验时，先使A球多次从
斜轨上位置P静止释放，找到其平均落地点的位置E。然后，把半径相同的B球静置于水平轨道的末端，
再将A球从斜轨上位置P静止释放，与B球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A球与B球相碰
的过程，分别找到碰后A球和B球落点的平均位置D和F。用刻度尺测量出水平射程 。测
得A球的质量为 ，B球的质量为 。
(1)实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度。
①实验必须满足的条件有__________。
A.两球的质量必须相等 B.轨道末端必须水平
C.A球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是___________。A.运动过程中，小球的机械能保持不变
B.平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比
(2)当满足表达式______时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式_______时，则说明两球的碰
撞为弹性碰撞。(用所测物理量表示)
(3)某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为 的B球。将A球三次从
斜轨上位置P静止释放，分别与三个质量不同的B球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离
O点的距离 ，记为 。将三组数据标在 图中。从理论上分析，图2中能反
映两球相碰为弹性碰撞的是____________。
3.(2022·山东潍坊市高三下学期一模)利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上
安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的
滑块自斜面上端滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改
变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距
离x，记下相应的t值，所得数据如表中所示．x(m) 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950
t(ms) 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4
(m/s) 1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22
完成下列填空和作图：
(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v、测量值x和t四
t
个物理量之间所满足的关系式是______________；
(2)根据表中给出的数据，在下图给出的坐标纸上画出 －t 图线______；
(3)由所画出的 －t图线，得出滑块加速度的大小为a＝__________ m/s2(保留2位有效数字)．
4.(2022·山东济南市高三下学期一模)某研究性学习小组从北京冬奥会冰壶比赛项目中获得启发，利用冰
壶碰撞来验证动量守恒定律。该小组在两个相同的奶粉罐中加水，放在户外结冰后制成两只质量不同的冰
壶A和B，在户外一块平整的水平地面上泼水结冰形成冰面。小组成员用如图甲(俯视)所示的装置压缩弹
簧后将冰壶弹出，此冰壶与另一只静止的冰壶发生碰撞。主要实验步骤如下∶
①固定发射装置，将冰壶A压缩弹簧后释放；
②标记冰壶A停止时的位置，在冰壶运动路径上适当位置标记一定点O，测出冰壶A停止时右端到O点的
距离，如图乙所示。重复多次，计算该距离的平均值记为 ；
③将冰壶B静置于冰面，左端位于O点。重新弹射冰壶A，使两冰壶对心正碰，测出冰壶A停止时右端距
O点的距离和冰壶B停止时左端距O点的距离。重复多次，分别计算距离的平均值记为 和 ，如图丙
所示。(1)实验中，应如何操作才能确保冰壶A每次到达O点时的速度均相同？( )
(2)为完成实验，还需要测出_______，验证动量守恒定律的表达式为_______(用 、 、 和测量物理
量对应的字母表示)。
5.(2022·山东烟台市德州市高三下学期一模)某物理实验小组利用图甲所示装置“探究小车的加速度与受
力的关系”。
的
(1)关于实验操作，下列说法正确 是______；
A．实验时，先释放小车再接通打点计时器的电源
B．调节滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行
C．每次改变重物质量时，不需要重新调整长木板的倾斜度
D．为尽可能减小实验误差，小车的质量应远大于重物的质量
的
(2)一次实验中获得 纸带如图乙所示，已知所用电源的频率为50Hz，每5个点取一个计数点，A、B、
C、D、E、F、G为所取计数点，由图中数据可求得加速度大小a=______m/s2；(计算结果保留两位有效数
字)
(3)实验小组先保持小车质量为m 不变，改变小车所受的拉力F，得到a随F变化的规律如图丙中直线A
1所示，然后实验小组换用另一质量为m 的小车，重复上述操作，得到如图丙中所示的直线B，由图可知，
2
m______m(选填“大于”或“小于”)，直线B不过坐标原点的原因是______。
1 2
6.(2022·湖南岳阳市高三下学期二模)某同学用如图所示的装置验证动能定理和测量滑块与长木板之间的
动摩擦数。将木板固定在水平桌面上，木板左端固定一个挡板，挡板与滑块之间有一个轻质弹簧，轻质弹
簧与挡板固定连接，滑块靠近弹簧。长木板上安装有两个光电门。
(1)用螺旋测微器测量遮光片的宽度，如图所示，其读数为d=___________mm；
(2)给滑块装上遮光片，向左推动滑块，压缩弹簧到适当位置，由静止松手，滑块离开弹簧后先后通过光
电门1、2，与光电门相连的计时器记录下遮光片通过光电门1、2的时间分别为 和 ，用刻度尺测出
PQ间的距离为l，设滑块质量为m，滑块与长木板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则滑块从P位置
运动到Q位置的过程中验证动能定理的表达式为___________(用第1、2小问中所给的字母表示)；
(3)改变弹簧的压缩程度进行多次实验，并计算得出多组滑块通过P点和Q点的速度v 和v，根据下表中
1 2
的数据在坐标纸上描点连线，作出 图象如图所示。
v2(m2·s-1) 1 2 3 4 5 6
.
2.80 3.61 4.41 480 6.45 7.580.60 1.41 2.25 3.65 4.23 5.40
(4)若重力加速度g取9.8m/s2，用刻度尺测出PQ间的距离l=33.0cm，由 图象可得，滑块与长木板
间的动摩擦因数为___________(结果保留两位小数)。
