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必修部分力学实验最新模拟题冲刺
专题11 力学创新实验（提高篇）
1. （2024 山东菏泽质检）一次下雨天，小明不经意间转动手中的雨伞，发现水珠向四周飞出，如图甲。
受此启发，小明按此原理设计了一装置测当地重力加速度，设计如下实验：一带槽水平圆盘在电动机带动
下匀速转动，槽边缘有一小孔，一较长浅色铁条用细线悬挂，其下端靠近圆盘边缘，如图乙所示。向圆盘
槽内注入红色墨水，转动中有红色墨水从小孔沿水平方向甩出，烧断细线，铁条自由下落。实验后在铁条
上留有清晰红色细线，在铁条上连续每5 条细线取一计数线，分别记为A、B、C、D，用刻度尺测得AB、
CD 段的距离分别为x1、x2（单位：米），如图丙所示。已知圆盘转动周期为T（单位：秒），则（以下结
果均用题干所给物理量表示）：
（1）相邻计数线之间的时间间隔为____________s；
（2）B 点经过小孔时的速度大小为____________m/s；
（3）由此可测得当地重力加速度大小为____________m/s2。
【参考答案】 ①. 5T ②.
③.
【名师解析】
（1）[1]根据题意可知，电动机转动的周期为T，在铁条上连续每5 条细线取一计数线，则相邻计数线之间
的时间间隔为
T0=5T
（2）[2]根据
得
1
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则BC 段的距离
B 点经过小孔时的速度大小为
（3）[3]根据
得
2. （2024 辽宁省葫芦岛期末）某人想测量当地重力加速度，在乘坐地铁时，他在扶手上用细线系了一根
中性笔，并打开手机地图开启导航，地铁匀速率经过某一弯道时，在手机地图上显示该弯道可以看成一段
在水平面内半径为r 的圆弧，地铁的速率为v，同时拍下了过弯道时细线偏离竖直扶手的照片如图所示（拍
摄方向与地铁运动方向相同），细线与竖直扶手之间的夹角为θ。据此可以判断地铁在经过弯道时是向
______（左或右）转弯，该地重力加速度表达式g=______（请用θ 的三角函数与题中其他物理量表示）。
若v=72km/h，事后他经比例换算求得r=820m，用角度测量软件测得θ=3°（角度极小，取
sinθ=tanθ=0.05），则计算可得g=______m/s2（保留3 位有效数字）。
2
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【参考答案】 ①. 右 ②.
③. 9.76
【名师解析】
[1]对中性笔进行受力分析，如图所示
根据矢量合成可知，中性笔所受外力的合力方向向右，即加速度方向向右，则可以判断地铁在经过弯道时
是向右转弯；
[2]稳定后中性笔也做匀速圆周运动，则有
解得
3
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[3]圆周运动
速度
v=72km/h=20m/s
结合上述，将相应数据代入，可以解得
3. （2024 重庆八中一诊） 某实验小组探究甩手时指尖的向心加速度，利用手机连拍功能（每隔0.04s 拍
一张照片）得到甩手动作的过程如图甲。其中，A、B、C 三点是甩手动作最后3 张照片指尖的位置。可建
立如下运动模型：指尖从A 点以肘关节M 为圆心做加速圆周运动，指尖到B 的瞬间，立刻以腕关节N（视
为已静止）为圆心做减速圆周运动，最终到达C 点。
（1）方案一：由图甲照片可知，实验者手臂自然下垂时肩膀到指尖的距离为13cm，而相应的实际距离为
65cm；照片中A、B 两点间距离为5.2cm，由此可以计算指尖实际在A、B 间运动的平均速度为
________m/s，并粗略认为这就是指尖过B 点的线速度。同理，得到BN 的实际距离为17cm；计算指尖在B
处绕N 点转动的向心加速度为a 向＝________m/s2（保留三位有效数字）。
（2）方案二：按如图乙方式握住手机，调整手机位置，使手机中的加速度传感器尽量靠近手腕，重复与
方案一相同的甩手动作，加速度传感器可以测出空间直角坐标系内x、y、z 三个方向的加速度分量，其中x
轴正方向沿手机平面向右，y 轴正方向沿手机平面向上，z 轴正方向垂直于手机平面向上。图丙为手机测量
的手腕三个方向加速度随时间的变化曲线，其中x 方向的加速度用曲线x 表示。由图丙可知，曲线
________（填1 或2）测量的手腕向心加速度。通过测量图甲可知：B 点做圆周运动的线速度大约是N 点
绕M 点做圆周运动的线速度的2.2 倍，B 点绕N 点做圆周运动的半径NB 大约是N 点绕M 点做圆周运动半
径MN 的0.6 倍，可得指尖在B 处绕N 点转动的向心加速度为a 向＝________m/s2（保留三位有效数字）。
（3）任写一条方案一或方案二中的系统误差________。
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【参考答案】 ①. 6.5 ②. 249 ③. 2 ④. 258 ⑤. 见解析
【名师解析】
（1）[1]方案一中，根据比例关系可知A、B 两点的实际距离为
可得
根据
，可以计算指尖实际在A、B 间运动的平均速度为
[2]依题意，根据
可得指尖在B 处绕N 点转动的向心加速度为
（2）[3]依题意，由于手腕向心加速度一直指向手腕，总是与y 轴正方向相反，所以由图丙可知，曲线2 应
为测量的手腕向心加速度曲线；
[4]由图丙中图线2 可知手机显示手腕部位N 的向心加速度约为
，由于
，
，根据公式
，可得指尖在B 处绕N 点转动的向心加速度大小为
[5]方案二中手机中加速度传感器的实际位置到肘关节M 的距离比NM 略大，
可知甩手时转动半
径
与
的比值更小，因此
偏大，该误差总是偏大，属于系统误差。
5
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4. （2024 河北沧州市1 月质检）某实验小组用压力传感器设计测量弹簧劲度系数的实验方案。如图所示，
压力传感器放在水平地面上，一轻质弹簧下端与重物连接，上端与跨过定滑轮的轻绳连接，轻绳的另一端
连着托盘。托盘中不放砝码时，传感器读数为
，在托盘中放置n（n=0，1，2，3，4，5）个砝码，对应
弹簧长度的变化量为
，传感器的读数为
，记录下相应的数据。
（1）数据处理时采用画F-x 图像的方法，试分析该图像________（填“过”或“不过”）坐标原点，该图
像的________可表示弹簧的劲度系数。
（2）滑轮的摩擦力对实验结果________（填“产生”或“不产生”）影响。
【参考答案】 ①. 不过 ②. 斜率绝对值 ③. 不产生
【名师解析】
（1）[1][2]弹簧中弹力的增加量
整理得
可知该图线是一条不过原点的直线；斜率的绝对值为弹簧的劲度系数。
（2）[3]由表达式
可知滑轮的摩擦力不影响实验结果。
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5. （2024 安徽蚌埠三模） 如图甲所示，
是质量为
的小滑块，
是长度为、右端高度
可调节的滑
板，位移传感器
能将滑块
到
的距离数据实时传送到计算机中，得到
运动的位移-时间
图像
或速率-时间
图像。
（1）某次实验时，测得
，
，将滑块A 从滑板顶端释放，得到A 下滑时的
图像如图
乙所示，由图像可得滑块下滑时的加速度
__________
，若
取
，则可求出滑块与滑板间
的动摩擦因数约为__________．
（2）若将滑板换成等长的气垫导轨，忽略滑块下滑时的摩擦力，该装置还可用来验证牛顿第二定律。要
验证力一定时，加速度与质量成反比的关系，保持l 不变，当改变滑块质量
时，还需保持__________
（用所给的字母表示）不变，测出相应的加速度加以验证。
【参考答案】 （1） ①. 5 ②.
（2） ③. mh
【名师解析】
（1）[1]由图像的斜率可知加速度为
=5
[2]根据牛顿第二定律可知
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根据几何关系可知
，
解得
（2）[3]根据牛顿第二定律有
即
所以要验证力一定时，加速度与质量成反比的关系，保持l 不变，当改变滑块质量
时，还需保持
不
变，测出相应的加速度加以验证。
6. （2024 高考T8 联盟仿真模拟）甲、乙两向学通过下面的实验测量人的反应时间。
实验步骤如下：
①甲用两个手指轻轻捏住木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端，并且手的位置固定不动（位
置恰好处于0 刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。
②甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落：乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的
位置刻度为L，当地重力加速度大小为g。
回答下列问题：
（1）乙的反应时间为______（用L 和g 表示）。
（2）关于该实验，以下分析正确的是______
A.不计空气阻力的情况下，仅增大尺子的质量，可减小测量误差
B.仅增大乙的手指与尺子间的动摩擦因数，可减小测量误差
C.在中国空间站内，不能完成这个实验
D.若甲松手时，尺子有向下的初速度，则测得的反应时间偏大
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（3）若乙用手指夹尺时，手指与尺间的滑动摩擦力为恒力，大小为尺子重力的10 倍，不计空气阻力，则
本次实验中人的真实反应时间为______（用L 和g 表示）。
【参考答案】 ①.
②. BCD ③.
【名师解析】
（1）[1]乙的反应时间等于尺子自由落体运动的时间，有
可得
（2）[2] A．不计空气阻力的情况下，仅增大尺子的质量，重力加速度不变，不影响自由落体的运动快慢，
故不能减小测量误差，故A 错误；
B．仅增大乙的手指与尺子间的动摩擦因数，尺子减速的更快，则先加速后减速的时间更接近自由落体的
时间，测量误差变小，故B 正确；
C．在中国空间站内处于完全失重状态，尺子不能做自由落体运动，故不能完成这个实验，故C 正确；
D．若甲松手时，尺子有向下的初速度，尺子在相同时间内下落的距离变大，则测得的反应时间偏大，故
D 正确。
故选BCD。
（3）[3]设尺子自由落体的时间为
，有
乙手指夹尺的过程尺子做匀减速直线运动，加速度为
，时间为
，由牛顿第二定律可得
解得
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由位移关系有
联立解得
7. （2024 安徽六安质检） 为了测量两个质量不等的沙袋的质量，由于没有直接测量工具，某实验小组应
用下列器材测量：轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略）、砝码一套（总质量为
）不可伸长的轻细线、
米尺、秒表，他们根据已学过的物理学知识，改变实验条件进行多次测量，选择合适的变量得到线性关系，
作出图线并根据图线的斜率和截距求出沙袋的质量。实验过程如下：
（1）实验装置如图所示，设两沙袋A、B（均可视为质点）
质量分别为
和
，在外力作用下，它们
均处于静止状态；
（2）从给定的砝码组中取出质量为
的砝码放在沙袋A 中，剩余砝码都放在沙袋B 中，之后撤去外力，
发现A 下降、B 上升；
（3）用米尺测出沙袋A 从静止下降的距离h，用秒表测出沙袋A 下降h 所用的时间，则可知沙袋的加速
度大小为
___________；
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（4）改变
，测量相应的加速度
，得到多组
及
的数据，作出_________（选填“
”或“
”）图线；
（5 ）若求得图线的斜率k=2 （
），截距
，则两沙袋的质量
=______kg 、
=______kg。（重力加速度g 取10m/s²）
【参考答案】 ①.
②.
③. 6.0 ④. 3.0
【名师解析】
（3）[1]根据匀变速直线运动的位移时间公式得
解得
（4）[2]根据牛顿第二定律，对沙袋A 及砝码有
对沙袋B 及砝码有
联立解得
可见作“
”图线较
合理。
（5）[3][4]由上一问知，图线斜率
图线截距
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将
代入计算，解得
，
8. （2024 高考名校学术联盟押题卷）科研小组用雷达探测无人机从地面开始升空的运动过程，他们以水
平方向作为x 轴，竖直方向作为y 轴，如图，加速过程中，从某时刻（
）开始每隔1s 测量一次无人机
的位置，无人机可视为质点，测量结果如下表所示：
0
1
2
3
4
5
6
0
20
40
60
80
100
120
0
10
41
92
162
252
363
回答下列问题：
（1）根据表中数据可以判定无人机水平方向做___________直线运动。
（2）根据表中数据可以判定无人机在这段时间内竖直方向上近似做匀加速运动，其加速度大小
___________
（保留两位有效数字）。
（3）当
时，无人机的速度大小为
___________
（可用根号表示）。
【参考答案】 ①. 匀速 ②. 20 ③.
【名师解析】
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（1）[1] 根据表中数据，水平方向运动位移随时间均匀增加，即水平方向做匀速直线运动；
（2）[2]由逐差法可得
（3）[3] 当
时，水平速度大小为
竖直速度为
则无人机的速度大小为
13
