决胜高考——物理五年内经典好题汇编(力学实验2)

专题17力学实验一、实验题1(2023·全国·统考高考真题)在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。

完成下列实验步骤：①用图钉将白纸固定在水平木板上。

②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。

将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。

用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力F 1和F 2的大小，并。

(多选，填正确答案标号)A.用刻度尺量出橡皮条的长度B.用刻度尺量出两细线的长度C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到，由测力计的示数得到拉力F 的大小，沿细线标记此时F 的方向。

④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作F 1和F 2的合成图，得出合力F 的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力F 的图示。

⑤比较F 和F 的，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。

2(2023·全国·统考高考真题)某同学利用如图(a )所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。

让小车左端和纸带相连。

右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。

钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。

某次实验得到的纸带和相关数据如图(b )所示。

(1)已知打出图(b )中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s ．以打出A 点时小车位置为初始位置，将打出B 、C 、D 、E 、F 各点时小车的位移Δx 填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为Δx 和v，表中Δx AD=cm ，vAD =cm /s 。

位移区间AB AC ADAE AF Δx cm 6.6014.60Δx AD 34.9047.30vcm/s66.073.0v AD87.394.6(2)根据表中数据得到小车平均速度v随时间Δt 的变化关系，如图(c )所示。

攻破高考理综物理力学实验题(二)1．(2020·吉林长春市二模)某学习小组利用打点计时器来测量滑块与木板间的动摩擦因数，让滑块仅在摩擦力的作用下在水平木板上减速滑行，纸带连在滑块上，打出的纸带如图1所示，图中的A、B、C、D、E为每隔四个点选取的计数点，打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，测得相邻计数点间距离标在图中，重力加速度g取10m/s2.图1(1)滑块与纸带的________端相连；(填“左”或“右”)(2)滑块与木板间的动摩擦因数为________________．(结果保留三位有效数字)(3)各步操作均正确的情况下，考虑到纸带与打点计时器限位孔之间也存在摩擦，会导致此实验中动摩擦因数的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．2.(2020·湖北武汉市检测)频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．如图2所示是物体下落时的频闪照片示意图，已知频闪仪每隔0.04s闪光一次，地重力加速度大小为9.80m/s2，照片中的数字是竖直放置的刻度尺的读数，单位是厘米．利用上述信息可以求出：物体下落至B点时速度大小为_____ m/s(结果保留三位有效数字)，实验中物体由B点下落至C点，动能的增加量约为重力势能减少量的________%(结果保留两位有效数字)．图23．(2020·河南洛阳市一模)某同学用图3(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．图3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他条件进行推算．(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计算出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为____________，重物下落的加速度的大小为____________．(2)已测得x1＝8.89cm，x2＝9.50cm，x3＝10.10cm；当重力加速度取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.4．(2020·湖北荆门市1月调考)用如图4甲所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系实验中，将一端带定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，小车通过轻细绳跨过定滑轮与砂桶相连，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，在保持小车质量不变的情况下，放开砂桶，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度为a；改变砂桶中砂子的质量，重复实验三次．图4(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 图象，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小(即平衡摩擦力不足)B ．木板右端垫起的高度过大(即平衡摩擦力过度)C ．砂桶和砂子的总质量m 远小于小车的质量M (即m ≪M )D ．砂桶和砂子的总质量m 未远小于小车的质量M(2)实验过程中打出的一条理想纸带如图丙所示，图中O 、A 、B 、C 、D 、E 、F 为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，则小车运动的加速度a ＝________m/s 2.(结果保留三位有效数字)(3)小车质量M 一定，改变砂桶中砂子的质量，砂桶和砂子的总质量为m ，根据实验数据描绘出的小车加速度a 与砂桶和砂子的总质量m 之间的1a －1m关系图象如图丁所示，则小车的质量M ＝________kg.(g ≈10m/s 2)5．(2020·安徽黄山市第一次质量检测)用如图5所示的实验装置探究功和动能变化的关系．一木板放在安装有定滑轮和光电门的气垫导轨上，木板左右两端安装了宽度均为d 的相同遮光条A 、B ，木板(含遮光条)的质量为M ，两遮光条间的距离为L ，用不可伸长的细线绕过定滑轮，把木板与力传感器连接起来，传感器下方悬挂钩码，将木板由静止释放，由数字计时器可读出遮光条通过光电门的时间．图5(1)在完成实验时，下列不必要的实验要求是________．(填选项前字母)A ．应使木板质量远大于钩码和力传感器的总质量B ．应使木板释放的位置与光电门间的距离适当大些C ．应将气垫导轨调节水平D ．应使细线与气垫导轨平行(2)按要求调整好实验装置后进行实验，主要测量步骤如下：①将木板从距离光电门适当的位置由静止释放，木板在细线拉动下运动，记录力传感器的示数F 及遮光条A 、B 先后经过光电门的时间t 1、t 2，则遮光条A 、B 通过光电门的过程中木板动能的变化量ΔE k ＝________，合外力对木板做功W ＝________.(以上两空用字母M 、t 1、t 2、d 、L 、F 表示)②增加所挂钩码的个数，重复①的操作，比较W 、ΔE k 的大小，可得出实验结论．6．(2020·全国卷Ⅱ·22)一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A 和B ，如图6所示．一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度．令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0＝0.590m，下降一段距离后的高度h＝0.100m；由h0下降至h所用的时间T＝0.730s．由此求得小球B加速度的大小为a＝________m/s2(保留3位有效数字)．图6从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g，当地重力加速度大小为g＝9.80m/s2.根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′＝________ m/s2(保留3位有效数字)．可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________. 7．(2020·河北衡水中学二模)甲、乙同学均设计了测动摩擦因数的实验，已知重力加速度为g.图7(1)甲同学设计的实验装置如图7甲所示，其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板，B 为木板上放置的质量为m的物块，C为物块右端连接的一个轻质弹簧测力计，连接弹簧的细绳水平，实验时用力向左拉动A，当C的示数稳定后(B仍在A上)，读出其示数F，则该设计能测出________(填“A与B”或“A与地面”)之间的动摩擦因数，其表达式为μ＝________.(2)乙同学的设计如图乙所示，他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门，与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间，与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示细绳上的拉力，长木板固定在水平面上，物块与滑轮间的细绳水平，实验时，多次改变沙桶中沙的质量，每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动，读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t；在坐标系中作出F－1t2的图线如图丙所示，图线的斜率为k，纵轴截距为b，因乙同学不能测出物块质量，故该同学还应该测出的物理量为________(填所测物理量及符号)，根据所测物理量及图线信息，可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ＝________.8．(2020·天一大联考)物理小组的同学在老师指导下用两根完全相同的轻弹簧和重物验证力的平行四边形定则，他进行了如下操作(弹簧始终处于弹性限度内)：图1(1)用刻度尺测出弹簧竖直悬挂时的自由长度L0.(2)如图1甲所示，把重物通过细绳连接在弹簧下端，稳定后测出弹簧的长度L1.(3)如图乙所示，用两根弹簧挂起重物，稳定时两弹簧与竖直方向的夹角均为60°，测出两弹簧的长度分别为L2、L3，若要验证力的平行四边形定则，需满足的条件是______________．(4)如图丙所示，他又把两弹簧调整到相互垂直，稳定后测出两弹簧的长度为L4、L5，若要验证力的平行四边形定则，需满足的条件是____________________________．9．(2020·河北邯郸市期末)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中，由于弹簧自身重力的影响，弹簧平放时的长度与竖直悬挂时的长度有明显不同，某同学进行了如下操作：①先将弹簧平放在桌面上，用刻度尺测得弹簧的长度为L0＝1.15cm；②再将弹簧的一端固定在铁架台上，弹簧自然下垂，然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧的一侧，刻度尺零刻度线与弹簧上端对齐，并使弹簧下端的指针恰好落在刻度尺上，将指针指示的刻度值记作L1；弹簧下端挂一个50g的砝码时，指针指示的刻度值记作L2；弹簧下端挂两个50g的砝码时，指针指示的刻度值记作L3；…；测量记录如表：请回答下列问题：(1)用力学实验中常用的“逐差法”处理实验数据，能够减小因为长度测量带来的误差，则每增加50g砝码的弹簧平均伸长量ΔL可表示为__________________________．(用表中的代表符号表示)(2)根据表中数据计算，该同学所用弹簧的劲度系数k＝________N/m；弹簧自身的重力G0＝________ N．(g取9.8 m/s2，结果保留三位有效数字)10．(2020·河南郑州市中原联盟3月联考)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块“悬浮”在导轨上，滑块对导轨的压力近似为零，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．某实验小组验证动量守恒定律的实验装置如图2所示(弹簧的长度忽略不计)，实验步骤如下：(滑块A、B的质量m A、m B已知且不相等)图2①调整气垫导轨，使导轨处于水平．②在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上．③用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；B的右端至D板的距离L2.④给导轨送气，气流稳定后，按下电钮放开卡销．同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时自动停止计时，从计时器上记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.(1)利用已经给的量和上述测量的实验数据，写出验证动量守恒定律的表达式________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)利用上述实验数据还可以求出被压缩弹簧的弹性势能的大小，请写出弹性势能表达式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________.11.(2020·江西南昌市三校联考)某研究小组设计了如下实验来验证动量守恒定律：两条相同的细线分别挂着两个等体积小球，质量分别是m1和m2，中间夹有一轻弹簧，再用一细线穿过弹簧连接两球，弹簧处于压缩状态但不与小球连接．用火烧断细线，两球向左右运动，测出它们的最大摆角分别为α、β，如图3所示．图3(1)实验过程中，________(选填“有”或“没有”)必要测出竖直细线的长度．(2)理论上，质量大的小球摆角________(选填“大”或“小”)．(3)试写出验证动量守恒的表达式：________.(用题中所给物理量表示)12．(2020·广东深圳市第二次测试)某同学在实验室使用半径相同的两个小球，按如图4实验装置来验证动量守恒定律．他的主要实验操作如下：图4①用天平测量a 、b 两球的质量m 1和m 2；②用游标卡尺测出两个小球的直径d ；③用刻度尺测出轨道末端距离地面的高度H ；④用重锤线标出小球抛出点在水平地面上的白纸上的竖直投影点O ；⑤在白纸上面放好复写纸，先不放b 球，把a 球从斜槽轨道上D 点由静止释放，落到复写纸上，重复多次；再把b 球放在斜槽轨道水平部分最右端，把a 球仍从D 点由静止释放，和b 球相碰后，两球分别落在复写纸上的不同位置，重复多次；⑥用圆规在白纸上找到三个平均落点M 、P 和N ，并用刻度尺测量出图中的OM 、OP 和ON 的长度．(1)上述实验操作中不必要的步骤是________．(2)如果满足关系式________________________________________________________，则验证了系统碰撞过程中动量守恒．(用测量的物理量表示)(3)实验测得：m 1＝30.0g ，m 2＝10.0g ，OM ＝16.10cm ，OP ＝30.30cm ，ON ＝40.60cm.则本实验的相对误差是__________．(保留一位有效数字，相对误差为⎪⎪⎪⎪⎪⎪碰撞前后总动量之差碰撞前总动量×100%)13．(2020·山东三校在线联考)某同学在研究性学习中用如图5甲所示的装置测量弹簧压缩到某程度时的弹性势能，探究步骤如下：图5①用游标卡尺测量出小车上遮光条的宽度d ；②用装有砝码的小车把弹簧的右端压缩到某一位置P ，并记下这一位置，同时测量出小车到光电门的距离为x ；③释放小车，测出小车上的遮光条通过光电门所用的时间t ，则此时小车的速度v ＝________，并记录小车及车内砝码的总质量m ；④增减小车内的砝码，________________________________________________________，重复③的操作，得出一系列小车的质量m 与它通过光电门时的速度v ；⑤根据上述测得的数值算出对应的1m ，并作出v 2－1m图象如图乙所示． (1)将实验步骤补充完整；(2)由于小车与水平桌面之间存在摩擦，导致图象没过原点，这对于弹性势能的求解________(填“有”或“无”)影响；(3)由图象可知弹簧被压缩到位置P 时具有的弹性势能为________．14．(2020·全国卷Ⅰ·23)某同学用如图6所示的实验装置验证动量定理，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)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等．图6实验步骤如下：(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m 1、滑块(含遮光片)的质量m 2；(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A 、B 两处的光电门的遮光时间Δt 1、Δt 2及遮光片从A 运动到B 所用的时间t 12；(5)在遮光片随滑块从A 运动到B 的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I ＝________，滑块动量改变量的大小Δp ＝________；(用题中给出的物理量及重力加速度g 表示)(6)某次测量得到的一组数据为：d ＝1.000cm ，m 1＝1.50×10－2kg ，m 2＝0.400kg ，Δt 1＝3.900×10－2s ，Δt 2＝1.270×10－2s ，t 12＝1.50s ，取g ＝9.80m/s 2.计算可得I ＝________N·s，Δp ＝________kg·m·s －1；(结果均保留3位有效数字)(7)定义δ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪I －Δp I ×100%，本次实验δ＝________%(保留1位有效数字)． 15．某实验小组用如图3所示的实验装置测当地的重力加速度，图中A 、B 是两个光电门，钢球自由下落过程中，先后通过光电门A 、B ，钢球通过光电门A 时与光电门相连的光电计时器开始计时，通过光电门B 时就停止计时，得到钢球从A 运动到B 所用的时间t ，用刻度尺测出A 、B 间的高度h ，保持钢球下落的位置不变，光电门B 的位置不变，改变光电门A 的位置，重复前面的实验，测出多组h 、t 的值．图3(1)根据测得的多组h 、t 的值，算出每组的h t ，作出h t－t 图像，则图像应是下列选项图中的________．(2)图线在纵轴上的截距表示________，要求出重力加速度，必须求出图线的________，若求出的图线的这个量用k 表示，则当地的重力加速度为________．16．(2020·山东青岛第五十八中学期末)某实验小组所用的实验装置如图4甲所示，通过改变砂桶内砂的质量研究加速度与力的关系．图中带滑轮的长木板水平放置于桌面上，一端拴有砂桶的细绳通过小车的滑轮与拉力传感器相连，拉力传感器可直接显示所受到的拉力大小．图4(1)下列操作必要且正确的是________．A ．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数B ．改变砂的质量重复实验，打出几条纸带C ．用天平测出砂和砂桶的质量D ．为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量(2)实验中得到如图乙所示的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为T ，各相邻计数点间的距离分别为s 1、s 2、s 3、s 4，则加速度的计算表达式为________，若以传感器的示数F 为横坐标，通过纸带计算得到的加速度a 为纵坐标，下面画出的a －F 图像中合理的是________．(3)若(2)问中的四个图线(包括C 中的直线部分)的斜率为k ，则小车的质量为________．17．用如图5所示装置探究平抛运动的特点．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上．钢球沿斜槽轨道PQ 滑下后从Q 点飞出，落在水平挡板MN 上．由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点．移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．图5(1)下列实验条件必须满足的有________．A ．斜槽轨道光滑B ．斜槽轨道末端水平C ．挡板高度等间距变化D ．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究，建立以水平方向为x 轴、竖直方向为y 轴的坐标系．①取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q 点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y 轴时________(选填“需要”或者“不需要”)y 轴与重垂线平行．②若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图6所示，在轨迹上取A 、B 、C 三点，AB 和BC 的水平间距相等且均为x ，测得AB 和BC的竖直间距分别是y 1和y 2，则y 1y 2________13(选填“大于”“等于”或者“小于”)，可求得钢球平抛的初速度大小为________(已知当地重力加速度为g ，结果用上述字母表示)．图6(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________．A ．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹．B ．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹．C ．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹．18．(2020·湘赣皖长郡中学十五校高三第二次联考)用图7所示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和n 块质量均为m 0的铁片，重锤下端贴一遮光片，铁架台上安装有光电门．调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的挡光时间t 0；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为t 1、t 2…，计算出t 02、t 12、t 22….图7(1)挡光时间为t 0时，重锤的加速度为a 0.从左侧取下i 块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为t i ，重锤的加速度为a i .则a ia 0＝____________.(结果用t 0和t i 表示) (2)作出a i a 0－i 的图线是一条直线，直线的斜率为k ，则重锤的质量M ＝________.(3)若重锤的质量约为300g ，为使实验测量数据合理，铁片质量m 0比较恰当的取值是________． A ．1g B ．5g C ．40g D ．100g19．如图8所示为改装的探究圆周运动的向心加速度的实验装置．有机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为r 的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线连接一个重锤，圆盘边缘连接细绳，细绳另一端连接一个小球．实验操作如下：图8①利用天平测量小球的质量m ；②闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动，调节激光笔2的高度和激光笔1的位置，让激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺测量小球做圆周运动的半径R 和球心到塑料圆盘的高度h ；③当小球第一次到达A 点时开始计时，并记录为1次，记录小球n 次到达A 点的时间t ； ④切断电源，整理器材． 请回答下列问题：(1)下列说法正确的是________． A ．小球运动的周期为t nB ．小球运动的线速度大小为2πn －1RtC ．小球运动的向心力大小为mgR hD ．若电动机的转速增加，激光笔1、2应分别左移、升高(2)若已测出R ＝40.00cm 、r ＝4.00cm ，h ＝90.00cm ，t ＝100.00s ，n ＝51，π取3.14，则小球做圆周运动的周期T ＝________s ，记录的当地重力加速度大小应为g ＝________m/s 2.(计算结果均保留3位有效数字)20．(2020·山东济南市高三一模)某实验小组用如图9甲所示的实验装置进行“测量重力加速度”及“验证机械能守恒定律”两个实验．该小组把轻质细绳的一端与一个小球相连，另一端系在力传感器的挂钩上，整个装置位于竖直面内，将摆球拉离竖直方向一定角度，由静止释放，与传感器相连的计算机记录细绳的拉力F 随时间t 变化的图线．(1)首先测量重力加速度．将摆球拉离竖直方向的角度小于5°，让小球做单摆运动，拉力F 随时间t 变化的图线如图乙所示．图9①由图可知该单摆的周期T 约为________s(保留两位有效数字)．②该小组测得该单摆的摆长为L ，则重力加速度的表达式为________(用测量或者已知的物理量符号表示)．(2)然后验证机械能守恒定律．将摆球拉离竖直方向较大角度后由静止释放，拉力F 随时间t 变化的图线如图丙所示．①要验证机械能守恒定律，还需要测量的物理量是________．②若图中A 点的拉力用F 1表示，B 点的拉力用F 2表示，则小球从A 到B 的过程中，验证机械能守恒定律的表达式为________(填表达式前的字母序号)． A.12(F 2－mg )＝mg －F 1 B.12(mg －F 1)＝F 2－mg C ．F 2－mg ＝mg －F 1参考答案1． 答案 (1)右 (2)0.237 (3)偏大解析 (1)滑块仅在摩擦力的作用下在水平木板上减速滑行，所以滑块与纸带上点迹较疏的一端相连，即滑块与纸带的右端相连． (2)根据逐差法求得加速度大小为a ＝0.1255＋0.1018－0.0782＋0.05434×0.12m/s 2＝2.37m/s 2由牛顿第二定律得μmg ＝ma ， 解得μ＝0.237.(3)由于纸带与打点计时器限位孔之间存在摩擦，导致摩擦力变大，测量的动摩擦因数与真实值相比偏大． 2.答案 1.16 97解析 根据公式可得v B ＝v AC ＝AB ＋BC2T≈1.16m/s 同理可得v C ＝v BD ＝BC ＋CD2T≈1.54m/s 物体由B 到C 过程中，动能增加量为ΔE k ＝12m (v C 2－v B 2)重力势能的减少量为ΔE p ＝mg Δh ＝mg ·BC动能的增加量约为重力势能减少量的ΔE kΔE p×100%≈97%.3．答案 (1)12(x 1＋x 2)f 12(x 3－x 1)f 2(2)40解析 (1)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得：v B ＝x 1＋x 22T ＝x 1＋x 2f 2，v C ＝x 2＋x 32T ＝x 2＋x 3f2由速度公式v C ＝v B ＋aT ， 可得：a ＝x 3－x 1f 22(2)由牛顿第二定律可得：mg －0.01mg ＝ma ， 所以a ＝0.99g ，结合(1)解出的加速度表达式， 代入数据可得f ≈40Hz.4．答案 (1)BD (2)2.00 (3)0.40解析 (1)图线不过原点且力F 为零时小车加速度不为零，所以木板右端垫起的高度过大(即平衡摩擦力过度)．图线末端发生了弯曲，是因为当砂桶和砂子的总质量m 未远小于小车的质量M 时，绳上拉力小于砂桶和砂子的总重力，故选B 、D.(2)相邻两计数点间还有4个点未画出，则相邻两计数点间时间间隔T ＝0.10s 小车运动的加速度a ＝x CF －x OC3T2 ＝11.99＋10.01＋7.98－6.02－3.96－2.00×10－20.302m/s 2＝2.00m/s 2(3)设细绳上的拉力为F T ，对砂桶和砂子受力分析， 由牛顿第二定律可得：mg －F T ＝ma对小车和砝码受力分析，由牛顿第二定律可得：F T ＝Ma联立解得：a ＝mg m ＋M， 整理得：1a ＝1g ＋M g ·1m由1a －1m 关系图象可得：M g ＝0.5－0.110－0， 解得：M ＝0.40kg.5． 答案 (1)A (2)12M ⎣⎢⎡⎦⎥⎤d t 22－d t 12FL 解析 (1)力传感器测出的力就是细线对木板的拉力，因此无需满足木板质量远大于钩码和力传感器的总质量；使木板释放的位置与光电门间的距离适当大些，可减小测量误差；此实验需要满足导轨水平且细线与气垫导轨平行．因此不必要的实验要求是A.(2)遮光条A 通过光电门的速度v A ＝dt 1，遮光条B 通过光电门的速度v B ＝d t 2，所以遮光条A 、B 通过光电门的过程中木板动能的变化量ΔE k ＝12M (d t 2)2－12M (d t 1)2＝12M ⎣⎢⎡⎦⎥⎤dt 22－d t 12，此过程合外力对木板做功W ＝FL .6．答案 1.84 1.96 滑轮的轴不光滑(或滑轮有质量)解析 B 小球在0.730s 时间内下落距离s ＝0.590m －0.100m ＝0.490m 初始时速度为零，根据s ＝12aT 2得a ＝2s T 2＝2×0.4900.7302m/s 2≈1.84 m/s 2.根据牛顿第二定律 对B 球：m B g －F T ＝m B a ′① 对A 球：m A g －F T ＝m A (－a ′)②联立①②两式得a ′＝m B －m A m A ＋m B g ＝150.0－100.0×10－3100.0＋150.0×10－3×9.8m/s 2＝1.96 m/s 2.可见实验结果比理论结果小一些，可能是滑轮的轴不光滑或滑轮有质量． 7．答案 (1)A 与BF mg(2)光电门A 、B 之间的距离x2xb kg解析 (1)当C 的示数保持稳定后，B 处于平衡状态，弹簧测力计的读数F 与B 所受的滑动摩擦力F f 大小相等，B 对木板A 的压力大小等于B 的重力mg ， 由F f ＝μF N 得：μ＝F mg；(2)小车由静止开始做匀加速运动，根据匀变速直线运动位移公式得：x ＝12at 2，解得：a ＝2xt2，对于小车，根据牛顿第二定律得：F －μmg ＝ma ， 则F ＝μmg ＋ma ＝μmg ＋2mxt2，图线的斜率为k ＝2mx ，纵轴的截距为b ＝μmg ，k 与摩擦力是否存在无关， 小车与木板间的动摩擦因数μ＝b mg＝b k 2xg ＝2bx kg ，故该同学还应该测出的物理量是光电门A 、B 之间的距离x . 8． 答案 (3)L 1＝L 2＝L 3(4)(L 1－L 0)2＝(L 4－L 0)2＋(L 5－L 0)2解析 (3)当合力沿两个分力角平分线方向且两个分力夹角为120°时，合力和两个分力大小相等，故弹簧形变量相同，长度相同，即L 1＝L 2＝L 3； (4)当两个分力相互垂直时，由勾股定理知：F 2＝F 21＋F 22即：(L 1－L 0)2＝(L 4－L 0)2＋(L 5－L 0)2. 9．答案 (1)L 6＋L 5＋L 4－L 3＋L 2＋L 19(2)28.4 0.156解析 (1)根据题意有：L 4－L 1＝3ΔL 同理：L 5－L 2＝3ΔL ，L 6－L 3＝3ΔL ， 因此ΔL ＝L 6＋L 5＋L 4－L 3＋L 2＋L 19；(2)弹簧的劲度系数为：k ＝ΔFΔL ＝9ΔFL 6＋L 5＋L 4－L 3＋L 2＋L 1＝9×0.05×9.86.85＋8.6＋10.3×10－2－ 1.7＋3.4＋5.1×10－2N/m≈28.4N/m；弹簧自身的重力为：G 0＝k (L 1－L 0)＝28.4×(1.70－1.15)×10－2N≈0.156N. 10．答案 (1)m A L 1t 1＝m B L 2t 2(2)E p ＝12m A ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 1t 12＋12m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 2t 22解析 (1)滑块A 、B 在弹簧被释放时满足动量守恒定律，得m A v A ＝m B v B 滑块被弹开后做匀速直线运动， 则v A ＝L 1t 1，v B ＝L 2t 2得m A L 1t 1＝m B L 2t 2(2)弹簧被释放时，弹簧的弹性势能转化为两滑块的动能，则根据能量守恒定律可得 E p ＝12m A ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 1t 12＋12m B ⎝ ⎛⎭⎪⎫L 2t 22.11.答案 (1)没有 (2)小。

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高中物理力学计算题汇总经典精解（50题)1．如图1-73所示，质量Ｍ＝10ｋｇ的木楔ＡＢＣ静止置于粗糙水平地面上，摩擦因素μ＝0．02．在木楔的倾角θ为30°的斜面上，有一质量ｍ＝1．0ｋｇ的物块由静止开始沿斜面下滑．当滑行路程ｓ＝1．4ｍ时,其速度ｖ＝1．4ｍ／ｓ．在这过程中木楔没有动．求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．(重力加速度取ｇ＝10／ｍ·ｓ２）图1-732．某航空公司的一架客机,在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10ｓ内高度下降1700ｍ造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动．试计算：（1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大？方向怎样？（2)乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（ｇ取10ｍ／ｓ２）（3)未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人体的什么部位？(注：飞机上乘客所系的安全带是固定连结在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子，它使乘客与飞机座椅连为一体）3．宇航员在月球上自高ｈ处以初速度ｖ０水平抛出一小球,测出水平射程为Ｌ（地面平坦），已知月球半径为Ｒ，若在月球上发射一颗月球的卫星,它在月球表面附近环绕月球运行的周期是多少？4．把一个质量是2ｋｇ的物块放在水平面上，用12Ｎ的水平拉力使物体从静止开始运动，物块与水平面的动摩擦因数为0．2，物块运动2秒末撤去拉力，ｇ取10ｍ／ｓ２．求（1）2秒末物块的即时速度．(2）此后物块在水平面上还能滑行的最大距离．5．如图1—74所示，一个人用与水平方向成θ＝30°角的斜向下的推力Ｆ推一个重Ｇ＝200Ｎ的箱子匀速前进，箱子与地面间的动摩擦因数为μ＝0．40（ｇ＝10ｍ／ｓ２）．求图1—74（1）推力Ｆ的大小．(2)若人不改变推力Ｆ的大小，只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子，推力作用时间ｔ＝3．0ｓ后撤去，箱子最远运动多长距离?6．一网球运动员在离开网的距离为12ｍ处沿水平方向发球，发球高度为2．4ｍ,网的高度为0．9ｍ．(1）若网球在网上0．1ｍ处越过,求网球的初速度．（2）若按上述初速度发球，求该网球落地点到网的距离．取ｇ＝10／ｍ·ｓ２，不考虑空气阻力．7．在光滑的水平面内，一质量ｍ＝1ｋｇ的质点以速度ｖ０＝10ｍ／ｓ沿ｘ轴正方向运动,经过原点后受一沿ｙ轴正方向的恒力Ｆ＝5Ｎ作用，直线ＯＡ与ｘ轴成37°角，如图1—70所示,求：图1-70（1）如果质点的运动轨迹与直线ＯＡ相交于Ｐ点，则质点从Ｏ点到Ｐ点所经历的时间以及Ｐ的坐标；（2）质点经过Ｐ点时的速度．8．如图1-71甲所示,质量为1ｋｇ的物体置于固定斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力Ｆ，1ｓ末后将拉力撤去．物体运动的ｖ—ｔ图象如图1-71乙，试求拉力Ｆ．图1-719．一平直的传送带以速率ｖ＝2ｍ／ｓ匀速运行，在Ａ处把物体轻轻地放到传送带上，经过时间ｔ＝6ｓ,物体到达Ｂ处．Ａ、Ｂ相距Ｌ＝10ｍ．则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少？如果提高传送带的运行速率，物体能较快地传送到Ｂ处．要让物体以最短的时间从Ａ处传送到Ｂ处，说明并计算传送带的运行速率至少应为多大？若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍，则物体从Ａ传送到Ｂ的时间又是多少？10．如图1-72所示，火箭内平台上放有测试仪器,火箭从地面起动后，以加速度ｇ／2竖直向上匀加速运动，升到某一高度时，测试仪器对平台的压力为起动前压力的17／18,已知地球半径为Ｒ,求火箭此时离地面的高度．（ｇ为地面附近的重力加速度)图1—7211．地球质量为Ｍ，半径为Ｒ，万有引力常量为Ｇ，发射一颗绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星，卫星的速度称为第一宇宙速度．（1）试推导由上述各量表达的第一宇宙速度的计算式，要求写出推导依据．（2)若已知第一宇宙速度的大小为ｖ＝7．9ｋｍ／ｓ，地球半径Ｒ＝6．4×10３ｋｍ，万有引力常量Ｇ＝(2／3)×10－10Ｎ·ｍ２／ｋｇ２，求地球质量（结果要求保留二位有效数字)．12．如图1—75所示，质量2．0ｋｇ的小车放在光滑水平面上，在小车右端放一质量为1．0ｋｇ的物块，物块与小车之间的动摩擦因数为0．5,当物块与小车同时分别受到水平向左Ｆ１＝6．0Ｎ的拉力和水平向右Ｆ２＝9．0Ｎ的拉力，经0．4ｓ同时撤去两力，为使物块不从小车上滑下，求小车最少要多长．（ｇ取10ｍ／ｓ２）图1-7513．如图1-76所示，带弧形轨道的小车放在上表面光滑的静止浮于水面的船上,车左端被固定在船上的物体挡住，小车的弧形轨道和水平部分在Ｂ点相切，且ＡＢ段光滑，ＢＣ段粗糙．现有一个离车的ＢＣ面高为ｈ的木块由Ａ点自静止滑下，最终停在车面上ＢＣ段的某处．已知木块、车、船的质量分别为ｍ１＝ｍ,ｍ２＝2ｍ，ｍ３＝3ｍ；木块与车表面间的动摩擦因数μ＝0．4,水对船的阻力不计，求木块在ＢＣ面上滑行的距离ｓ是多少？（设船足够长)图1—7614．如图1-77所示，一条不可伸长的轻绳长为Ｌ,一端用手握住，另一端系一质量为ｍ的小球，今使手握的一端在水平桌面上做半径为Ｒ、角速度为ω的匀速圆周运动，且使绳始终与半径Ｒ的圆相切，小球也将在同一水平面内做匀速圆周运动，若人手做功的功率为Ｐ，求:图1-77(1）小球做匀速圆周运动的线速度大小．（2）小球在运动过程中所受到的摩擦阻力的大小．15．如图1—78所示，长为Ｌ＝0．50ｍ的木板ＡＢ静止、固定在水平面上,在ＡＢ的左端面有一质量为Ｍ＝0．48ｋｇ的小木块Ｃ(可视为质点），现有一质量为ｍ＝20ｇ的子弹以ｖ０＝75ｍ／ｓ的速度射向小木块Ｃ并留在小木块中．已知小木块Ｃ与木板ＡＢ之间的动摩擦因数为μ＝0．1．（ｇ取10ｍ／ｓ２）图1—78（1）求小木块Ｃ运动至ＡＢ右端面时的速度大小ｖ２．（2）若将木板ＡＢ固定在以ｕ＝1．0ｍ／ｓ恒定速度向右运动的小车上（小车质量远大于小木块Ｃ的质量），小木块Ｃ仍放在木板ＡＢ的Ａ端，子弹以ｖ０′＝76ｍ／ｓ的速度射向小木块Ｃ并留在小木块中，求小木块Ｃ运动至ＡＢ右端面的过程中小车向右运动的距离ｓ．16．如图1—79所示，一质量Ｍ＝2ｋｇ的长木板Ｂ静止于光滑水平面上，Ｂ的右边放有竖直挡板．现有一小物体Ａ(可视为质点)质量ｍ＝1ｋｇ,以速度ｖ０＝6ｍ／ｓ从Ｂ的左端水平滑上Ｂ，已知Ａ和Ｂ间的动摩擦因数μ＝0．2,Ｂ与竖直挡板的碰撞时间极短，且碰撞时无机械能损失．图1—79（1）若Ｂ的右端距挡板ｓ＝4ｍ，要使Ａ最终不脱离Ｂ，则木板Ｂ的长度至少多长?（2)若Ｂ的右端距挡板ｓ＝0．5ｍ,要使Ａ最终不脱离Ｂ，则木板Ｂ的长度至少多长？17．如图1—80所示，长木板Ａ右边固定着一个挡板,包括挡板在内的总质量为1．5Ｍ，静止在光滑的水平地面上．小木块Ｂ质量为Ｍ，从Ａ的左端开始以初速度ｖ０在Ａ上滑动,滑到右端与挡板发生碰撞，已知碰撞过程时间极短，碰后木块Ｂ恰好滑到Ａ的左端就停止滑动．已知Ｂ与Ａ间的动摩擦因数为μ，Ｂ在Ａ板上单程滑行长度为ｌ．求:图1-80（1）若μｌ＝3ｖ０２／160ｇ,在Ｂ与挡板碰撞后的运动过程中，摩擦力对木板Ａ做正功还是负功？做多少功?(2）讨论Ａ和Ｂ在整个运动过程中，是否有可能在某一段时间里运动方向是向左的．如果不可能,说明理由;如果可能，求出发生这种情况的条件．18．在某市区内，一辆小汽车在平直的公路上以速度ｖＡ向东匀速行驶,一位观光游客正由南向北从班马线上横过马路．汽车司机发现前方有危险（游客正在Ｄ处）经0．7ｓ作出反应,紧急刹车，但仍将正步行至Ｂ处的游客撞伤，该汽车最终在Ｃ处停下．为了清晰了解事故现场．现以图1-81示之：为了判断汽车司机是否超速行驶,警方派一警车以法定最高速度ｖｍ＝14．0ｍ／ｓ行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的起始制动点Ａ紧急刹车，经31．5ｍ后停下来．在事故现场测得AB＝17．5ｍ、BC＝14．0ｍ、BD＝2．6ｍ．问图1-81①该肇事汽车的初速度ｖＡ是多大?②游客横过马路的速度大小？（ｇ取10ｍ／ｓ２）19．如图1—82所示，质量ｍＡ＝10ｋｇ的物块Ａ与质量ｍＢ＝2ｋｇ的物块Ｂ放在倾角θ＝30°的光滑斜面上处于静止状态，轻质弹簧一端与物块Ｂ连接，另一端与固定挡板连接，弹簧的劲度系数ｋ＝400Ｎ／ｍ．现给物块Ａ施加一个平行于斜面向上的力Ｆ，使物块Ａ沿斜面向上做匀加速运动，已知力Ｆ在前0．2ｓ内为变力，0．2ｓ后为恒力,求（ｇ取10ｍ／ｓ２）图1—82（1）力Ｆ的最大值与最小值;（2）力Ｆ由最小值达到最大值的过程中，物块Ａ所增加的重力势能．20．如图1-83所示，滑块Ａ、Ｂ的质量分别为ｍ１与ｍ２，ｍ１＜ｍ２，由轻质弹簧相连接，置于水平的气垫导轨上．用一轻绳把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后绑紧．两滑块一起以恒定的速度ｖ０向右滑动．突然,轻绳断开．当弹簧伸长至本身的自然长度时，滑块Ａ的速度正好为零．问在以后的运动过程中，滑块Ｂ是否会有速度等于零的时刻?试通过定量分析，证明你的结论．图1—8321．如图1-84所示，表面粗糙的圆盘以恒定角速度ω匀速转动，质量为ｍ的物体与转轴间系有一轻质弹簧，已知弹簧的原长大于圆盘半径．弹簧的劲度系数为ｋ，物体在距转轴Ｒ处恰好能随圆盘一起转动而无相对滑动,现将物体沿半径方向移动一小段距离，若移动后,物体仍能与圆盘一起转动，且保持相对静止,则需要的条件是什么?图1-8422．设人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动，根据万有引力定律、牛顿运动定律及周期的概念,论述人造地球卫星随着轨道半径的增加,它的线速度变小，周期变大．23．一质点做匀加速直线运动，其加速度为ａ,某时刻通过Ａ点，经时间Ｔ通过Ｂ点,发生的位移为ｓ1,再经过时间Ｔ通过Ｃ点,又经过第三个时间Ｔ通过Ｄ点，在第三个时间Ｔ内发生的位移为ｓ3,试利用匀变速直线运动公式证明:ａ＝（ｓ3－ｓ1）／2Ｔ2．24．小车拖着纸带做直线运动，打点计时器在纸带上打下了一系列的点．如何根据纸带上的点证明小车在做匀变速运动？说出判断依据并作出相应的证明．25．如图1－80所示，质量为1ｋｇ的小物块以5ｍ／ｓ的初速度滑上一块原来静止在水平面上的木板，木板的质量为4ｋｇ．经过时间2ｓ以后，物块从木板的另一端以1ｍ／ｓ相对地的速度滑出，在这一过程中木板的位移为0.5ｍ，求木板与水平面间的动摩擦因数．图1－80图1－8126．如图1－81所示,在光滑地面上并排放两个相同的木块，长度皆为ｌ＝1。

专题06力学实验2—验证牛顿第二定律及动摩擦因数的求解（2012-2021）目录题型一、摩擦因数的求解 (1)题型二、验证牛顿第二定律及其拓展类问题 (5)题型三、实验器材的读数及验证牛顿第二定律 (7)题型一、摩擦因数的求解1.（2021全国甲）为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为α的斜面（已知sinα=0.34，cosα=0.94），小铜块可在斜面上加速下滑，如图所示。

该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得5个连续相等时间间隔（每个时间间隔∆T=0.20s）内小铜块沿斜面下滑的距离s i（i=1，2，3，4，5），如下表所示。

s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为___________m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为___________。

（结果均保留2位有效数字，重力加速度大小取9.80m/s2）【答案】(1).0.43(2).0.32【解析】（1）根据逐差法有()()()2254212222(12.7411.02)10(7.58 5.87)10m/s 0.43m/s 60.206s s s s a T --+-++⨯-+⨯==≈⨯∆（2）对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有sin cos mg mg maαμα-=代入数据解得0.32μ≈2.（2020年北京）.某同学利用图甲所示装置研究摩擦力的变化情况。

实验台上固定一个力传感器，传感器用棉线拉住物块，物块放置在粗糙的长木板上。

水平向左拉木板，传感器记录的F t -图像如图乙所示。

下列说法正确的是（）A .实验中必须让木板保持匀速运动B.图乙中曲线就是摩擦力随时间的变化曲线C.最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7D.只用图乙中数据可得出物块与木板间的动摩擦因数【答案】C【解析】AB ．为了能研究摩擦力随时间的变化曲线，故物块一直要处于静止状态，则向左的摩擦力一直与向右轻绳的拉力平衡，图乙是向右轻绳的拉力随时间变化曲线，故图乙也可以反映摩擦力随时间变化的曲线，由图可乙知向右轻绳的拉力先增大后减小，最后趋于不变，故物块先受静摩擦力作用后受滑动摩擦力作用，所以不需要让木板保持匀速运动，故AB 错误；C ．由图可知，最大静摩擦力约为10N ，滑动摩擦力约为7N ，故最大静摩擦力与滑动摩擦力之比约为10:7，故C 正确；D ．结合滑动摩擦力的公式：f N F F μ=，N F mg=可知，由于不知道物块的重力，故无法求物块与木板间的动摩擦因数，故D 错误。