五年(2019-2023)高考物理真题分项汇编(全国通用)：力学实验 (解析版)

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F1和F2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F1和F2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。

【答案】 CD/DC相同位置大小和方向

【详解】②[1]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F1和F2的大小，还需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅笔

在白纸上标记出两细线的方向。

故选CD。

③[2]撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到相同位置，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；

⑤[3]比较F和F的大小和方向，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ΔxAD=cm，vAD=cm/s。

·1·

位移区间ABACADAEAF

Δxcm6.6014.60ΔxAD34.9047.30

vcm/s66.073.0v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。在答题卡上的图中补全实验

点。

(3)从实验结果可知，小车运动的v-Δt图线可视为一条直线，此直线用方程v=kΔt+b表示，其中k=

cm/s2，b=cm/s。(结果均保留3位有效数字)(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA=，

小车的加速度大小a=。(结果用字母k、b表示)

【答案】 24.0080.0 70.059.0b2k

【详解】(1)[1]根据纸带的数据可得ΔxAD=xAB+xBC+xCD=6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm

[2]平均速度为

vAD=xAD3T=80.0cm/s

(2)[3]根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得

·2·

(3)[4][5]从实验结果可知，小车运动的v-Δt图线可视为一条直线，图像为

此直线用方程v=kΔt+b表示，由图像可知其中

k=101.0-59.00.6cm/s2=70.0cm/s2，b=59.0cm/s

(4)[6][7]小球做匀变速直线运动，由位移公式x=v0t+12at2，整理得

xt=v0+12at

即

v=vA+12at

故根据图像斜率和截距可得vA=b，a=2k

3(2023·天津·统考高考真题)验证机械能守恒的实验

如图放置实验器材，接通电源，释放托盘与砝码，并测得：

作者的备注：此处绘图粗糙，连接遮光片小车与托盘砝码的绳子应与桌面平行；原卷中已说明，遮光片与小

车位于气垫导轨上(视为无摩擦力)，这里没有画出。a．遮光片长度d

b．遮光片小车到光电门长度l

c．遮光片小车通过光电门时间Dt

d．托盘与砝码质量m1，小车与遮光片质量m2

·3·

(1)

小车通过光电门时的速度为；

(2)从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为，动能增加量为；

(3)改变l，做多组实验，做出如图以l为横坐标。以dΔt2为纵坐标的图像，若机械能守恒成立，则图像斜

率为。

【答案】 dΔ

tm1gl12(m1+m2)dΔt22m1gm1+m2【详解】(1)[1]小车通过光电门时的速度为

v=dΔt(2)[2]从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统重力势能减少量为

DEp=m1gl

[3]从释放到小车经过光电门，这一过程中，系统动能增加量为

ΔEk=12(m1+m2)dΔt2

(3)[4]改变l，做多组实验，做出如图以l为横坐标。以dΔt2为纵坐标的图像，若机械能守恒成立有

m1gl=12(m1+m2)dΔt2

整理有dΔt2=2m1gm1+m2⋅l

则图像斜率为2m1gm1+m2。

4(2023·辽宁·统考高考真题)某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸

板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一

元硬币和一角硬币进行实验。

测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>m2)。将硬币甲放置在斜面一某一位

置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。

将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量

甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON

·4·

的平均值分别为s0、s1、s2。(1)在本实验中，

甲选用的是(填“一元”或“一角”)硬币；

(2)碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为(设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为

g)；

(3)若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则s0-s1s2=(用m1和m2表示)，然后通过测得的具体数据验

证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；(4)由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是

1，写出一条产生这种误差可能的原因。

【答案】 一元2μgs0m2m1见解析

【详解】(1)[1]根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，甲选用的是一元硬币；(2)[2]甲从O点到P点，根据动能定理

-μm1gs0=0-12mv21

解得碰撞前，甲到O点时速度的大小v0=2μgs0(3)[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为

v1=2μgs1v2=2μgs2若动量守恒，则满足m1v0=m1v1+m2v2整理可得s0-s1s2=m2m1(4)[4]由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值

不是1，写出一条产生这种误差可能的原因有：1.测量误差，因为无论是再精良的仪器总是会有误差的，不可能做到绝对准确；

2.碰撞过程中，我们认为内力远大于外力，动量守恒，实际上碰撞过程中，两个硬币组成的系统合外力不为

零。

5(2023·湖北·统考高考真题)某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦

因数μ的实验。

如图(a)所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通

过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上

放置n(n=0，1，2，3，4，5)个砝码(电子秤称得每个砝码的质量m0为20.0g)，向左拉动木板的同时，记录

电子秤的对应示数m。

·5·

(1)实验中，拉动木板时(填“必须”或“不必”)保持匀速。

(2)用mA和mB分别表示木块A和重物B的质量，则m和mA、mB、m0、μ、n所满足的关系式为m=

。(3)根据测量数据在坐标纸上绘制出m-n图像，如图(b)所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数μ=

(保留2位有效数字)。

【答案】 不必m=mB-μ(mA+nm0)0.40

【详解】(1)[1]木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀速；(2)[2]对木块、砝码以及重物B分析可知

μ(mA+nm0)g+mg=mBg

解得m=mB-μ(mA+nm0)(3)[3]根据

m=mB-μmA-μm0⋅n

结合图像可知

μm0=59-195=8

则μ=0.40

6(2023·山西·统考高考真题)一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。

(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相

触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图(a)所示，该示数为mm；螺旋测

·6·

微器在夹有摆球时示数如图(b)所示，

该示数为mm，

则摆球的直径为mm。(2)单摆实验的装置示意图如图(c)所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指

的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角5°(填“大于”或“小于”)。

(3)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm，则摆长为cm。实验中观测到从摆球第1次经过最

低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60s，则此单摆周期为s，该小组测得的重力加速度大小

为m/s2.(结果均保留3位有效数字，π2取9.870)

【答案】 0.006/0.007/0.00820.034/20.033/20.035/20.03220.027/20.028/20.029大于82.51.829.83

【详解】(1)[1]测量前测微螺杆与和测砧相触时，图(a)的示数为d0=0mm+0.7×0.01mm=0.007mm

[2]螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5mm的整数倍)加可动刻度(0.5mm以下的小数)读数，图中读数

为d1=20mm+3.4×0.01mm=20.034mm[3]则摆球的直径为

d=d1-d0=20.027mm

(2)[4]角度盘的大小一定，即在规定的位置安装角度盘，测量的摆角准确，但将角度盘固定在规定位置上

方，即角度盘到悬挂点的距离变短，同样的角度，摆线在刻度盘上扫过的弧长变短，故摆线在角度盘上所指

的示数为5°时，实际摆角大于5°；(3)[5]单摆的摆线长度为81.50cm，则摆长为

l=l0+d2=81.50cm+2.00272cm=82.5cm结果保留三位有效数字，得摆长为82.5cm；[6]一次全振动单摆经过最低点两次，故此单摆的周期为

T=2tN=54.6030s=1.82s

[7]由单摆的周期表达式T=2πlg得，重力加速度

g=4π2lT2=9.83m/s2

7(2023·浙江·高考真题)“探究向心力大小的表达式”实验装置如图所示。

①采用的实验方法是

A.控制变量法 B.等效法 C.模拟法

②在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动。此时左右标尺露

出的红白相间等分标记的比值等于两小球的之比(选填“线速度大小”、“角速度平方”或“周期平

·7·