2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)第一部分 六物理實(shí)驗(yàn)第1講力學(xué)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新

第一部分專題六第1講

________________________/課時(shí)作業(yè)?分層練

KESHIZUOYEFENCENGLIAN

基礎(chǔ)題——知識(shí)基礎(chǔ)打牢

1.(2021?全國甲卷)為測量小銅塊與瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，一同學(xué)將貼有

標(biāo)尺的瓷柄的一端放在水平桌面上，形成一傾角為α的斜面(已知sinα=0?34,cos

α=0?94),小銅塊可在斜面上加速下滑，如圖所示.該同學(xué)用手機(jī)拍攝小銅塊的

下滑過程，然后解析視頻記錄的圖像，獲得5個(gè)連續(xù)相等時(shí)間間隔(每個(gè)時(shí)間間隔

△T=0.2OS)內(nèi)小銅塊沿斜面下滑的距離s,?(i=1,2,3,4,5),如下表所示.

Sl$2S3S4S5

5.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm

由表中數(shù)據(jù)可得，小銅塊沿斜面下滑的加速度大小為0.43m∕s2,小銅塊與

瓷磚表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.32.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字，重力加速度大小

取9.80m∕s2)

【解析】根據(jù)逐差法有。=晶土雷寂匈代入數(shù)據(jù)可得小銅塊沿斜面下

滑的加速度大小as?≈0.43m/s2.對小銅塊受力分析根據(jù)牛頓第二定律有mgsina—

//Wgcosa=ma代入數(shù)據(jù)解得;∕≈0.32.

2.(2020.全國Ill卷)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理.調(diào)整木板的傾角

平衡摩擦阻力后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)并打出紙帶.某次實(shí)驗(yàn)得

到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖(b)所示.

已知打出圖（b）中相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0?02s,從圖（b）給出的數(shù)據(jù)中可以得

至U,打出B點(diǎn)時(shí)小車的速度大小VB=0.36m∕s,打出P點(diǎn)時(shí)小車的速度大小VP

=1.80m∕s（結(jié)果均保留2位小數(shù)）.

若要驗(yàn)證動(dòng)能定理，除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外，還需要從圖（b）

給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量為B、P之間的距離一

【解析】由勾變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度VB=

（4.00-2.56）×10-2（57.86-50.66）×10^2?

-----------------------m∕s=0.36m/s;Vp=---------------------------m∕s=1.80m∕s,驗(yàn)

證動(dòng)能定理需要求出小車運(yùn)動(dòng)的過程中拉力對小車做的功，所以還需要測量對應(yīng)

的B、P之間的距離.

3.（2020.全國Il卷）一細(xì)繩跨過懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和B,如

圖所示.一實(shí)驗(yàn)小組用此裝置測量小球B運(yùn)動(dòng)的加速度.

令兩小球靜止,細(xì)繩拉緊,然后釋放小球,測得小球B釋放時(shí)的高度∕ιo=O.59O

m,下降一段距離后的高度A=SlOOm;由如下降至〃所用的時(shí)間T=0.730s.由

此求得小球B加速度的大小為a=1.84m∕s2（保留3位有效數(shù)字）.

從實(shí)驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)得知，小球A、B的質(zhì)量分別為100.0g和150.0g,當(dāng)

地重力加速度大小為g=9.80m*.根據(jù)牛頓第二定律計(jì)算可得小球B加速度的大

小為a,=1.96m∕s2（保留3位有效數(shù)字）.

可以看出，α'與α有明顯差異，除實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生

這一結(jié)果的原因：滑輪的軸不光滑，繩和滑輪之間有摩擦（或滑輪有質(zhì)量）.

【解析】由題意可知小球下降過程中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公

式有％代入數(shù)據(jù)解得α=1.84m∕s2;根據(jù)牛頓第二定律可知對小球A

有FT—〃ZAg=∕"A4',對小球B有機(jī)Bg-FT="g"',帶入已知數(shù)據(jù)解得α'=1.96

m∕s2;在實(shí)驗(yàn)中繩和滑輪之間有摩擦?xí)斐蓪?shí)際計(jì)算值偏小.

4.（2022?湖北恩施二模）某實(shí)驗(yàn)小組想利用水流在重力作用下的粗細(xì)變化估測

重力加速度大小.如圖甲所示，水龍頭出口豎直向下，流出的水在重力作用下速

度越來越大，水流的橫截面積越來越小.水龍頭在任意時(shí)間t內(nèi)流出水的體積都

為憶某同學(xué)用數(shù)碼相機(jī)從不同方向正對水柱拍下多組照片(照片與實(shí)物的尺寸比

例為11),在照片上用游標(biāo)卡尺在相距h的兩處測出水流的橫截面直徑分別為

d?和d2.

(1)某次用游標(biāo)卡尺測量水流的橫截面直徑時(shí)如圖乙所示，其讀數(shù)為

10.4mm.

(2)為提高該實(shí)驗(yàn)的精度，避免因水龍頭出口不規(guī)則等因素造成的影響，下列

措施有效的是CD:

A.水龍頭出口越細(xì)越好

B.測量力時(shí)應(yīng)盡量靠近水龍頭出口

C.測量同一橫截面直徑d時(shí)，應(yīng)用多張照片測量再求平均值

D./?取值盡可能大些，但是需要避免因?yàn)樗魈?xì)而發(fā)成離散的水珠

2244

(3)試寫出重力加速度表達(dá)式j(luò)g=hττt?d2di)

【解析】(1)用游標(biāo)卡尺測量水流的橫截面直徑讀數(shù)為10mm+0.1mm×4

=10.4mm.

(2)水龍頭出口越粗越好，過細(xì)的話會(huì)給測量直徑產(chǎn)生較大的誤差，選項(xiàng)A錯(cuò)

誤；水口處的水流可能不是很均勻，則測量功時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離水龍頭出口，選項(xiàng)B

錯(cuò)誤；測量同一橫截面直徑d時(shí)，應(yīng)用多張照片測量再求平均值，以減小誤差，

選項(xiàng)C正確；取值盡可能大些，但是需要避免因?yàn)樗魈?xì)而發(fā)成離散的水珠，

選項(xiàng)D正確.故選CD.

2

(3)因時(shí)間t內(nèi)流過某截面的水的體積為V,由流速關(guān)系可知V=v↑t?^-ττdi

A112A1J2

A，*4Jndl—Δ/?4Ud2

由運(yùn)動(dòng)公式與2-%2=Igh

聯(lián)立解得g=后學(xué)(*-j)?

5.(2022?湖南衡陽三模)小明同學(xué)在用下面裝置做力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)裝置

也可以用來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭?實(shí)驗(yàn)器材有小車，一端帶有定滑輪的平直軌

道，墊塊，細(xì)線，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，頻率為50HZ的交流電源，刻度尺，6個(gè)

槽碼，每個(gè)槽碼的質(zhì)量均為利

(1)實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上，另一端懸

掛著6個(gè)槽碼，改變軌道的傾角，用手輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出

一系列等間距的點(diǎn)，表明小車沿傾斜軌道勻速下滑；

②保持軌道傾角不變，取下1個(gè)槽碼(即細(xì)線下端還懸掛5個(gè)槽碼)，讓小車

拖著紙帶沿軌道下滑，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測出加速度?；

③減少細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟②；

④以取下槽碼的總個(gè)數(shù)〃(1</W6)的倒數(shù);為橫坐標(biāo)，十為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙

上作哲關(guān)系圖線.

(2)在進(jìn)行步驟①時(shí)，需要將平直軌道左側(cè)用墊塊墊高，若某次調(diào)整過程中打

出的紙帶如圖乙所示(紙帶上的點(diǎn)由左至右依次打出)，則墊塊應(yīng)該左匚(填

“往左移”“往右移”或“固定不動(dòng)”).

(3)某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則加速

度大小a=0.191mH,保留三位有效數(shù)字).

(4)測得關(guān)系圖線的斜率為3縱軸截距為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭==L

【解析】(2)由圖知，紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離越來越大，可知做加速運(yùn)動(dòng),

則墊塊應(yīng)該往左移.

(3)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s,根據(jù)逐差法，加速度大小

(XDE+%EF+XFG)-(XAB+XBC+XCD)八，?,

a=-------------------弄-------------------^0.191m∕s2.

(4)根據(jù)牛頓第二定律a=

(“6—〃T)〃［十LM*

..“加16m+M舉11

整理得一=-------?—

aIngfIg

根據(jù)題意b=~~

g

所以g=-/?

6.(2020.全國I卷)某同學(xué)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量定理，所用器材包

括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、兩個(gè)與計(jì)算機(jī)相連接的光

電門、祛碼盤和祛碼等.

實(shí)驗(yàn)步驟如下:

氣墊導(dǎo)軌滑塊欣碼盤

祛碼/L

(1)開動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)滑塊上的遮光片經(jīng)過兩個(gè)光電門

的遮光時(shí)間一大約相等一時(shí),可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平.

(2)用天平測祛碼與祛碼盤的總質(zhì)量如、滑塊(含遮光片)的質(zhì)量m2.

(3)用細(xì)線跨過輕質(zhì)定滑輪將滑塊與祛碼盤連接，并讓細(xì)線水平拉動(dòng)滑塊.

(4)令滑塊在祛碼和硅碼盤的拉動(dòng)下從左邊開始運(yùn)動(dòng)，和計(jì)算機(jī)連接的光電門

能測量出遮光片經(jīng)過A、B兩處的光電門的遮光時(shí)間公小加2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)

到B所用的時(shí)間。2.

(5)在遮光片隨滑塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中，如果將祛碼和祛碼盤所受重力視

為滑塊所受拉力，拉力沖量的大小I=加M2一,滑塊動(dòng)量改變量的大小△〃=

這“二境(_.(用題中給出的物理量及重力加速度g表示)

(6)某次測量得到的一組數(shù)據(jù)為：√=1.000cm,如=1.50XKT?kg,,n2=0.400

2

kg,As=3.900X102s,?z2=1.270×10s,Λ2~1.50s,取g=9.80mH.計(jì)算可

得/=0.221N?s,Ap=JU12-kg?m?sJ(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)

⑺定義6=IX100%,本次實(shí)驗(yàn)d=4%(保留1位有效數(shù)字).

【解析】(1)當(dāng)經(jīng)過A、B兩個(gè)光電門時(shí)間相等時(shí)，速度相等，此時(shí)由于阻

力很小，可以認(rèn)為導(dǎo)軌是水平的.

(5)由∕=F7,知/=mg∕i2,由Ap=mθ2一知

dd(dd?

M=〃⑵而一機(jī)2.而=〃?2忘一面小

(6)代入數(shù)值知，沖量∕=a∣gfi2=L5><10-2又9.8義1.5N?s=0.221N?s,動(dòng)量改

變…重Ap=∕”2(gd;一甌d?∣=0.212kg?m?s1.

∣∕-ΔP∣0.221-0.212

(7)3=JX100%=------×100%≈4%.

7.(2022.浙江1月高考)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，以小鋼球離開軌道末端

時(shí)球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,建立水平與豎直坐標(biāo)軸.讓小球從斜槽上離水平桌面

高為〃處靜止釋放，使其水平拋出，通過多次描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心

的軌跡，如圖所示.在軌跡上取一點(diǎn)A,讀取其坐標(biāo)(X°，川).

(1)下列說法正確的是C.

A.實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑

B.畫軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來

C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)

(2)根據(jù)題目所給信息，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小OO=D.

A..y∣2ghB.y∣2gyo

CM+D.&需

(3)在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是_<保多

次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同.

【解析】(1)只要保證小球每次從同一位置靜止釋放，到達(dá)斜槽末端的速度

大小都相同，與實(shí)驗(yàn)所用斜槽是否光滑無關(guān)，故A錯(cuò)誤；畫軌跡時(shí)應(yīng)舍去誤差較

大的點(diǎn)，把誤差小的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，故B錯(cuò)誤：求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)

應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差，故C正確.

(2)坐標(biāo)原點(diǎn)。為拋出點(diǎn)，由平拋規(guī)律有xo=vot,yo=ggr2

聯(lián)立解得平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為0o=xo?//，故選D.

V2>,o

(3)小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達(dá)斜槽末端的速度

大小都相同，從而能確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同.

應(yīng)用題——強(qiáng)化學(xué)以致用

8.(2022.河南安陽模擬)某實(shí)驗(yàn)小組想要驗(yàn)證力的平行四邊形定則，他們只找

到三根相同的橡皮筋、圖釘若干、固定有白紙的平木板、一把刻度尺和一支鉛筆.實(shí)

驗(yàn)步驟如下：

(1)將三根橡皮筋的一端都拴在一個(gè)圖釘O上.將這三根橡皮筋的另一端分別

再拴一個(gè)圖釘A、B、C,此時(shí)四個(gè)圖釘均未固定在板上；

(2)另一同學(xué)用刻度尺測出橡皮筋的自由長度Lo;

(3)使三根橡皮筋互成適當(dāng)角度適度拉伸(不超過彈性限度)，穩(wěn)定后把圖釘A、

B、C釘在木板上，再將圖釘。固定在木板上，需要記錄、測出三根橡皮筋的方

同、一三根橡皮筋的長度；

(4)分別算出三根橡皮筋的伸長量為、X2、X3.選擇合適的比例標(biāo)度，將XI、X2、

九3按一定的標(biāo)度表示出來.以為、及為鄰邊作平行四邊形，作出其對角線OR如

圖1所示.比較0尸與*—的長度和方向，若兩者大小在誤差允許范圍內(nèi)相等且

幾乎在一條直線上，則達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

(5)如圖2所示，把圖釘。從木板上松開，保持力B不變(即相當(dāng)于三條橡皮

筋的結(jié)點(diǎn)。和X3不變)，且B起始位置與B垂直，另外保持B、B夾角不變，

R、B從圖示位置順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過一個(gè)銳角過程中，下列結(jié)論正確的是BC.

A

B

K圖2

A.a一定逐漸變大

B.Q可能先變大后變小

C.B一定逐漸變小

D.&可能先變大后變小

【解析】(3)本實(shí)驗(yàn)需要記錄力的大小和方向，其中力的方向即三根橡皮筋

的方向；雖然實(shí)驗(yàn)中沒有彈簧測力計(jì)直接測量力的大小，但由于橡皮筋相同，所

以勁度系數(shù)相同，可以通過橡皮筋的伸長量來間接反映力的大小，在自由長度已

經(jīng)測量的情況下，還需要測量三根橡皮筋的長度.

(4)本實(shí)驗(yàn)中需要比較Fl和F2的合力與F3是否滿足大小相等、方向相反的關(guān)

系，即比較。產(chǎn)與期的長度和方向，若兩者大小在誤差允許范圍內(nèi)相等且?guī)缀踉?/p>

一條直線上，則達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

(5)由題意，根據(jù)幾何關(guān)系以及平衡條件可知/1、F2、為組成的封閉矢量三角

形內(nèi)接于圓內(nèi)，如圖所示，可知為、巳從圖示位置順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過一個(gè)銳角過程

中，由于Q和B的最終方向未知，所以R可能先變大后變小，母一定逐漸變小，

故選BC.

9.(2022.浙江6月高考)(1)①“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置

如圖1所示，長木板水平放置，細(xì)繩與長木板平行.圖2是打出紙帶的一部分，

以計(jì)數(shù)點(diǎn)。為位移測量起點(diǎn)和計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車位移大小為6.15?

6.25cm.由圖3中小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為1.7?2.1m/s*保留兩位有

效數(shù)字).

0Icm23456

②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需調(diào)整的是

BC.

A.換成質(zhì)量更小的小車

B.調(diào)整長木板的傾斜程度

C.把鉤碼更換成祛碼盤和祛碼

D.改變連接小車的細(xì)繩與長木板的夾角

（2）“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在該實(shí)驗(yàn)中，

①下列說法正確的是巨一

A.拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同

B.在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)

的兩點(diǎn)

C.測量時(shí)彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦

D.測量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板

②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要（選填“2”“3”或“4”）次把

橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到。點(diǎn).

【解析】（1）①依題意，打計(jì)數(shù)點(diǎn)B時(shí)小車位移大小為6.20cm,考慮到偶

Ao

然誤差，6.15cm~6.25cm也可；由圖3中小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，有a=χ=

1.05-0.30

22考慮到偶然誤差，?也可.②利用圖

0.4~"m∕s=1.9m∕s,1.7m/s?2.1m/s?

1裝置”探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于

鉤碼質(zhì)量，所以不需要換質(zhì)量更小的車，故A錯(cuò)誤；利用圖1裝置”探究加速度

與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要利用小車斜向下的分力以平衡其摩擦阻力，

所以需要將長木板安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一端較滑輪一端適當(dāng)?shù)母咭恍?，故B正確；以

系統(tǒng)為研究對象，依題意“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)有1.9

m∕s2?≈τ?-^,考慮到實(shí)際情況，即f《mg,有1.9m∕s22恚一，則可知4m,

M+mjaM+m

而利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證所懸掛質(zhì)量遠(yuǎn)

小于小車質(zhì)量，即/〃《M;可知目前實(shí)驗(yàn)條件不滿足，所以利用當(dāng)前裝置在“探

究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)，需將鉤碼更換成硅碼盤和底碼，以滿足小車質(zhì)

量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所懸掛物體的質(zhì)量，故C正確；實(shí)驗(yàn)過程中，需將連接硅碼盤和小車

的細(xì)繩應(yīng)跟長木板始終保持平行，與之前的相同，故D錯(cuò)誤，故選BC.

（2）①在不超出彈簧測力計(jì)的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當(dāng)大

些，不必使兩只測力計(jì)的示數(shù)相同，故A錯(cuò)誤；在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確

定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的一個(gè)點(diǎn)就可以了，故B錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中拉

彈簧秤時(shí)，只需讓彈簧與外殼間沒有摩擦，此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)即與彈簧對細(xì)

繩的拉力，與彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦無關(guān)，故C錯(cuò)誤；為了減小實(shí)

驗(yàn)中摩擦對測量結(jié)果的影響，拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行

于木板，故D正確.②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)，用手拉住一條細(xì)繩，

用彈簧秤拉住另一條細(xì)繩，互成角度的拉橡皮條，使其結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一點(diǎn)0,記下

位置。和彈簧秤示數(shù)Fi和兩個(gè)拉力的方向；交換彈簧秤和手所拉細(xì)繩的位置，

再次將結(jié)點(diǎn)拉至。點(diǎn)，使兩力的方向與原來兩力方向相同，并記下此時(shí)彈簧秤的

示數(shù)F2;只用一個(gè)彈簧秤將結(jié)點(diǎn)拉至0點(diǎn)，并記下此時(shí)彈簧秤的示數(shù)F