全国卷高考物理试题分类汇总-专题7：力学实验
20１2－2０1７年新课标全国卷专题分类汇总
专题7：力学实验
1. （2017新课标Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌
面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。
实验前,将该计时器固定在小车旁，如图(a）所示。
实验时，保持桌面水平,用手轻推一下小车。在
小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下
小水滴，图(b)记录了桌面上连续的６个水滴的位
置。(已知滴水计时器每3０ｓ内共滴下46个小
水滴
)
(1)由图（b）可知,小车在桌面上是＿___＿＿__
＿___(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。
(２）该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b）中A点位置时
的速度大小为_＿___＿＿＿＿__m/ｓ，加速度
大小为＿__＿＿＿_＿____ｍ/s２。(结果均保留
2位有效数字)
2. (2０１7新课标Ⅱ）(6分)某同学研究在固定斜面
上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。
实验步骤如下:
①如图(a），将光电门固定在斜面下端附近;将一
挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对
于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开
始下滑;
②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时
器测得光线被挡光片遮住的时间?ｔ；
③用?ｓ表示挡光片沿运动方向的长度,如图(b)
所示，v 表示滑块在挡光片遮住光线的?t
时间内的平均速度大小，求出v;
④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片
前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始
下滑,重复步骤②、③;
⑤多次重复步骤④;
⑥利用实验中得到的数据作出v–?t图，如图(c)
所示。
完成下列填空：
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vＡ表示挡
光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,
则v与vＡ、ａ和?ｔ的关系式为v= 。
（2)由图(c)可求得，vＡ＝cm/s，a=
cｍ/s2。(结果保留3位有效数字)
3. （2017新课标Ⅲ卷6分)
某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴（横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mｍ)的纸贴在水平桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Ｑ固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于ｙ轴上的Ａ点时，橡皮筋处于原长。
（１）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A
点拉至坐标原点Ｏ，此时拉力Ｆ的大小可由测
力计读出。测力计的示数如图（ｂ）所示,F的
大小为_＿＿____N。
(2)撤去(１)中的拉力,橡皮筋Ｐ端回到A点；现使
用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至
Ｏ点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条
虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉
力的大小分别为F１=4.2N和Ｆ2＝５.6 N。
(i)用5 ｍｍ长度的线段表示1 Ｎ的力，以O 为作用点，在图(ａ)中画出力Ｆ１.F 2的图示,然后按平形四边形定则画出它们的合力F 合;
(ii)F 合的大小为_＿＿__＿_Ｎ，F 合与拉力F 的夹角的正切值为＿___＿___。
若F 合与拉力F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
1．(2016年新课标全国卷I)某同学用图(a ）所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有２0Ｈｚ、3０Hz 和40Ｈz 。打出纸带的一部分如图（ｂ）所
示。
该同学在实验中没有记录交流电的频率ｆ，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。
图（a ）
(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f 和图(b ）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出Ｂ点时，重物下落的速度大小为______________,打出C 点时重物下落的速度大小为_＿＿＿＿______＿_,重物下落的加速度大小为____＿＿__＿___＿。
图（b ）
(2)已测得=8.89cm ，=9.５0ｃm ，
０.１0
ｃｍ;当地重力加速度大小为9.80ｍ/ｓ2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%,由此推算出f 为______＿_Hz 。
2.(2016年新课标全国卷II)某物理小组对轻弹簧的
弹性势能进行探究,实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接.向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算,可求得弹簧
被压缩后的弹性势能。
(1）实验中涉及下列操作步骤: ①把纸带向左拉直 ②松手释放物块 ③接通打点计时器电源
④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是____＿＿__（填入代表步骤的序号）。
图（b ）
（２)图(b)中Ｍ和L 纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器
所用交流电的频率为５0 H ｚ。由M 纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_＿____＿ m/s 。比较两纸带可知,___＿____(填“M ”或“L ”）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。 3.(2016年新课标全国卷ＩII)某物理课外小组利用图
（a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮,一端
与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬
图（a ）
挂钩码。本实验中可用的钩码共有Ｎ=５个，每个质量均为0.01０ ｋg 。实验步骤如下：
(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码）可以在木板上匀速下滑。
(2)将n (依次取n ＝1，2，３，4，５)个钩码挂在轻绳右端，其余Ｎ
n 个钩码仍留在小车内;
用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t 相对于其起始位置的位移ｓ,绘制ｓ
t 图象,经数据处
理后可得到相应的加速度a 。
(3）对应于不同的n 的ａ
值见下表。Ｎ=2时的s t
图象如图（b)所示;由图(b)求出此时小车的加速
度(保留2位有效数字),将结果填入下表。 ｎ
１ ２ 3 4 ５
a ／
（m ·s -2)
0.2０
0.５8 0．78 1．00
（４）利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a n 图象。从图象可以看出:当物体质量
一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正
比。 （5)利用a
n 图象求得小车(空载）的质量为_
＿____ k ｇ(保留2位有效数字,重力加速度g 取9．8 ｍ/ｓ２
)。
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤（1),下列说法
_______(填入正确选项前的标号)。 a n 图线不再是直线
B.ａn 图线仍是直线，但该直线不过原点
C ．a
ｎ图线仍是直线,但该直线的斜率变大
图（a ） 图（b ）
4.（2015年新课标全国卷Ｉ)某物理小组的同学设计
了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R =０.20ｍ)。完成下列填空：
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图(a ）所示,托盘秤的示数为1．00kg;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为 k ｇ；
序号 1 2 ３ 4 5 m (kg) 1.80
1.75
１.８
５
1．75
1.9０
（４)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 Ｎ;小车通过最低点时的速度大小为 ｍ／s 。(重力加图（a ） 图（b ）
５.(20１5年新课标全国卷ＩI)某学生用图(a)所示的
实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为５０Hz ，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(ｂ)所示,图中标出了5个连续点之间的距离。
(1）物块下滑是的加速度a=_____＿ｍ/s2打点C 点时物块的速度v=______m/s；
(2）已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还需测量的物理量是__＿___(填正确答案标
号)
A.物块的质量
B.斜面的高度
C．斜面的倾角
图（a）图（b）６．（20１4年新课标全国卷Ｉ)某同学利用图(ａ)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速
度a与钩码的质量m的对应关系图，如图（b）所示。实验中小车(含发射器)的质量为2０0ｇ，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算
机得到。回答下列问题:
(１）根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成＿______(选填“线性”或“非线性”）关
系。
(2)由图(ｂ）可知,a－ｍ图线不经过原点，可能的
原因是＿______＿________。
图（a）
(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的
情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结
论，并直接以钩码所受重力mｇ作为小车受到
的合外力，则实验中应采取的改进措施是
________________,钩码的质量应满足的条件
是__＿＿________＿_＿＿。
7.(2014年新课标全国卷II)某实验小组探究弹簧的
劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a）所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0．Ｐ1．P2.Ｐ３．P４．P5.P６分别固定在弹簧上距悬点0．10.20.3０．4０．50．６0圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，Ｐ0指向０刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为ｘ０;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为ｘ。测量结果及部分计算结果如下表所示（ｎ为弹簧的圈数,取重力加速度为9.８0ｍ/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11．８8cm。
P1P2P３P4P5Ｐ6
x０／cm 2.04 4.06 6.0６8．0５
１0.０
３
１２．0
１
x/ｃm 2.64
5.２
6
７.81
1０．3
０
１2.9３１5.４1 ｎ１０20 ３0 40 50 60
ｋ(N/m) 16３①56．0 43.6 33.8 ２8.8
1/k(ｍ/Ｎ) 0.006 1 ②
0.０17
9
0.0２２
9
０.029
６
0.034 7
（1)将表中数据补充完整:①_＿_______，②____＿_＿__。
图（b）
1/k（m/N）
(2）以n为横坐标，为纵坐标,在图乙给出的坐
标纸上画出-ｎ图象。
(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点。若
从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,
该弹簧的劲度系数k与其圈数ｎ的关系的表达
式为ｋ=_____N/m；该弹簧的劲度系数k与其
自由长度l0(单位为m）的关系的表达式为k＝
__＿__N/m。
８.（２0１3年新课标全国卷I)图(a)为测量物块与水
平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下
:
图（a）
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物
的质量ｍ;用游标卡尺测量遮光片的宽度ｄ;
用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮，使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字
毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光
电门B所用的时间Δt A和ΔｔＢ，求出加速度
;
图（b）
④多次重复步骤③，求a的平均值；
⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
回答下列问题：
(１)测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为1 mm)的示数如图(b)所示,其读数为__＿___＿＿cm。
(2)物块的加速度ａ可用ｄ、s、ΔｔA和Δt B表示
为__________＿_。
(３)动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g 表示为＿__＿＿______。
(４）如果细线没有凋整到水平，由此引起的误差属于＿___＿___(填“偶然误差
”或“系统误差”)。
9.(2013年新课标全国卷IＩ)某同学利用下述装置对
轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘,如图（ａ)所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
图（a）
回答下列问题：
（1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能
Ｅp与小球抛出时的动能E k相等。已知重力加
速度大小为ｇ。为求得Ｅk,至少需要测量下列
物理量中的_＿___
图（b）
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D．弹簧的压缩量Δx
E．弹簧原长ｌ０
(2）用所选取的测量量和已知量表示Ｅｋ，得E k ＝＿_____。
(3)图(ｂ)中的直线是实验测量得到的s-Δｘ图
线。从理论上可推出,如果h不变,ｍ增加，s-Δx
图线的斜率会____＿____(选填“增大”“减小”
或“不变”);如果m不变，h增加，s-Δx图线的
斜率会_＿______＿(选填“增大”“减小”或“不
变”)。由图(b)中给出的直线关系和E k的表达式
可知，E p与Δｘ的＿_＿_＿_＿＿_次方成正比。10．(20１2年新课标全国卷)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图
（ｂ)所示。图(ａ)所示读数为____mm，图(b)所示读数为＿__＿mm，所测金属板的厚度为___
＿ｍｍ。
图（a）图（b）
答案：
1．(1)、、
,(2)40；2.(１)④①③②，(2)1.29．M ；
3．(3)０．39(０.3７～0.41均可), (4)略,（５)0.4５(0.43～0.47均可)，（6）BC ；４．(２）１.４0,(4)７．9．1.4；5.(1)3．２5．１.７9，(2）C;6．(1)非线性，（2）存在摩擦力,（3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力、远小于小车质量;７．(1）
81．7.0.0122,(２）略，(３)n
3
1071.1? （在
n 31067.1?~n
31083.1?之间均可）039
.3l (在
062
.3~
31.3l l 之间均可）；8.（1)0.9６２),(３)
,(4)系统误差;9．(1）A 、
B.C,（２)h
mgs 42,(3)减小、增大、2;10.0.0１0；
6.870；6．860;