2023年高考物理试题分类汇编：十。
二、力学实验
答案】⑴，40
解析】⑴由于重物匀加速下落，各相邻点之间时间间隔相同，因此点应是从运动到的过程的中间时刻，由匀变速直线运动的推论可得：
点的速度等于段的平均速度，即。
由于，故。同理可得。
匀加速直线运动的加速度。
故 ①重物下落的过程中，由牛顿第二定律可得：
由已知条件 ③
由②③得 代入①得：，代入数据得。
2.（全国新课标卷，22）（6分）某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行**，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．
图a实验中涉及到下列操作步骤：
把纸带向左拉直。
松手释放物块。
接通打点计时器电源。
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）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50hz．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．
图b答案】⑴④
1.29 m
解析】：⑴略。
脱离弹簧后物体应该匀速直线运动，则。
由能量守恒可知，物体的末动能越大，则弹簧被压缩时的弹性势能越大，则。
3. （全国新课标卷，23）某物理课外小组利用图（a）中的装置**物体加速度与其所受合外力之间的关系。途中，置于试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，一段与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有n=5个，每个质量均为0.010kg。
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快，使小车9（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各钩码仍留在小车内；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图像，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图像如图(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。
4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图像。从图像可以看出：当物体质量一定是=时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。
5）利用a–n图像求得小车（空载）的质量为___kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 m·s–2）。
6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是___填入正确选项钱的标号）
a．a–n图线不再是直线。
b．a–n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。
答案】（3）0.39（4）如图所示（5）0.45（6）bc
解析】（3）因为小车做初速度为0的匀加速直线运动，故将（2,0.78）代入可得。
根据描点法可得如图所示图线。
4）根据描点法可得如图所示图线。
5）根据牛顿第二定律可得，代入m=0.010kg，n，以及相应的加速度求可得。
6）若不平衡摩擦力，则满足f-f=ma的形式，所以直线不过原点，但仍是直线，a错b对；随着n的增大，小车的总质量在增大，斜率变大，c正确；
4.（北京卷，21（2））
2）利用图2装置做“验证机械能守恒定律”实验。
为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的。
动能变化量与势能变化量。
a. 速度变化量和势能变化量。
b. 速度变化量和高度变化量。
除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是。
a.交流电源 b.刻度尺 c.天平（含砝码）
实验中，先接通电源，再释放重物，得到图3所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点a、b、c，测得它们到起始点o的距离分别为ha、hb、hc。
已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为t。设重物的质量为m。从打ｏ点到打ｂ点的过程中，重物的重力势能变化量＝ ，动能变化量＝ 。
大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是。
a．利用公式计算中午速度。
b．利用公式计算重物速度。
c．存在空气阻力和摩擦力阻力的影响。
d．没有采用多次试验去平均值的方法。
某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点o的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘图像，并做如下判断：若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确。
解析】（2）根据机械能守恒定律可得，故需要比較动能变化量，a正确；
电磁打点计时器使用的是交流电源，故a正确；因为在计算重力势能变化量时，需要用到纸带上两点之间的距离，所以还需要刻度尺，故b正确；根据可得等式两边的质量抵消，故不需要天平，c错；
重力势能改变量为，由于下落过程中是匀变速直线运动，所以根据中间时刻规律可得b点的速度为，所以。
实验过程中存在空气阻力，纸带运动过程中存在摩擦力，c正确；
该同学的判断依据不正确，在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据可知，图像就是过原点的一条直线。要向通过图像的方法验证机械能是否守恒，还必须看图像的斜率是否接近2g
5. （上海卷，26.）（3分）在“用dis研究机械能守恒定律”的实验中，用到的传感器是传感器。
若摆锤直径的测量值大于其真实值会造成摆锤动能的测量值偏选填：“大”或“小”）。
答案】光电门；大。
解析】在实验中，摆锤的速度通过光电门进行测量，测量的速度是通过小球直径d与挡光时间的比值进行计算，为，当摆锤直径大于真实值时，小球直径d变大，导致计算出的小球速度变大，故小球动能也会变大。
6.（天津卷，9（2））（2）某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。
实验中必要的措施是
a.细线必须与长木板平行。
b.先接通电源再释放小车。
c.小车的质量远大于钩码的质量。
d.平衡小车与长木板间的摩擦力。
他实验时将打点计时器接到频率为50hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）；s1=3.59cm；s2=4.41cm；s3=5.
19cm；s4=5.97cm；s5=6.78cm；s6=7.
64cm；则小车的加速度a= m/s2（要求充分利用测量数据），打点计时器在打b点时小车的速度vb= m/s；（结果均保留两位有效数字）
答案】①ab ②0.80 0.40
7.（江苏卷，11）（10分）某同学用如题11–1图所示的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于a点，光电门固定在a的正下方．在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取作为钢球经过a点时的速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比较钢球在释放点和a点之间的势能变化大小δep与动能变化大小δek，就能验证机械能是否守恒．
1）用δep=mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到 ▲ 之间的竖直距离．
a）钢球在a点时的顶端b）钢球在a点时的球心。
c）钢球在a点时的底端。
2）用δek=计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如题11–2图所示，其读数为cm．某次测量中，计时器的示数为0.0100 s，则钢球的速度为v=m/s．
3）下表为该同学的实验结果：
他发现表中的δep与δek之间存在差异，认为这是由于空气阻力造成的．你是否同意他的观点？请说明理由．
4）请你提出一条减小上述差异的改进建议．
答案】（1）b （2）1.50（1.49~1.
51都算对） 1.50（1.49~1.
51都算对）（3）不同意，因为空气阻力会造成δek小于δep，但表中δek大于δep．（4）分别测出光电门和球心到悬点的长度l和l，计算δek时，将v折算成钢球的速度．
解析】试题分析：(1)小球下落的高度为初末位置球心间的距离，所以选b；（2）由题图知读数为1.50cm，小球的速度为，代入数据解得v=1.
50m/s；（3）若是空气阻力造成的，则δek小于δep，根据**数据知δek大于δep，故不是空气阻力造成的．
8. （四川卷，8）（17分）i．（6分）用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在o点；在o点右侧的b、c位置各安装一个光电门，计时器（图中未画出）与两个光电门相连。
先用米尺测得b、c两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置a，静止释放，计时器显示遮光片从b到c所用的时间t，用米尺测量a、o之间的距离x。
1）计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是___
2）为求出弹簧的弹性势能，还需要测量___
a．弹簧原长 b．当地重力加速度 c．滑块（含遮光片）的质量。
3）增大a、o之间的距离x，计时器显示时间t将___
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