2021年5月北京市各区高考二模物理试题分项汇编专辑19 力学实验题(练习版)

2021年高考5月北京市二模物理试题分项汇编
专题19 力学实验题
1、（2021·北京市朝阳区高三下学期5月二模反馈）某同学借助图所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。

小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，让小车1以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。

打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图所示，已将各计数点之间的距离标在图上。

（1）图中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车1碰撞前的速度大小v1=_______m/s，计算两车碰撞后的速度大小应选_______段。

（2）若小车1的质量（含橡皮泥）为0.4kg，小车2的质量为0.2kg，根据纸带数据，经过计算，发现两小车碰前动量________碰后两小车动量（填“大于、等于、小于”）。

你认为出现此结果的原因可能是_______。

（3）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是_______。

A．实验中小车1必须从静止释放
B．若小车1前端没贴橡皮泥，不影响实验验证
C．上述实验装置不能验证弹性碰撞规律
（4）如果在测量小车1的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将
_________（填“偏大”或“偏小”或“相等”））。

2、（2021·北京市海淀区高三下学期5月二模）用如图13所示的实验装置验证机械能守恒定律。

重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即
可验证机械能守恒定律。

已知当地重力加速度为g。

夹子
纸带
打点计时器
重锤
图13
（1）除图13中所示的装置之外，还必须使用的器材是；
A．直流电源、天平（含砝码）
B．直流电源、刻度尺
C．交流电源、天平（含砝码）
D．交流电源、刻度尺
（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图13所示安装好实验器材并连接好电源
B．先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带
C．测量纸带上某些点间的距离
D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是（选填步骤前的字母）；
（3）如图14所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，若相邻两点的打点时间间隔为T，重锤质量为m，根据这些条件计算重锤从释放到下落OC距离时的重力势能减少量ΔE p= ，动能
增加量ΔE k = _______；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能，其原因主要是 ；
（4）某同学利用图14中纸带，先分别测量出从A 点到B 、C 、D 、E 、F 、G 点的距离h （其中F 、G 点为E 点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B 、C 、D 、E 、F 各点时重锤下落的速度v 和v 2，绘制2h -v 图像，如图15所示，并求得图线的纵轴截距b 和斜率k 。

①请说明如何根据图像验证重锤下落过程机械能是否守恒？ ； ②假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的2h -v 图线的纵轴截距b '和斜率k '与b 、k 的关系最可能的是 。

A ．b '>b ，k '>k
B ．b '<b ，k '=k
C ．b '<b ，k '<k
D ．b '=b ，k '>k
（5）某同学认为要验证机械能守恒，必须选择第1、2两点间距离约为2mm 的纸带进行数据处理，你认为他的观点是否正确，请说明理由。

3、（2021·北京市西城区高三下学期5月二模）用图1所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。

A s 2 s 1
B C D
E s 0 O 图14 v 2
h
O 图15 图1 0 10
5 图2
0 10 5 0.1mm 0 1 2
3 4 2 3 1
（1）组装单摆时，应该选用____。

（用器材前的字母表示）
A ．长度为1m 左右的细线
B ．长度为30c m 左右的细线
C ．直径约为1.8c m 的塑料球
D ．直径约为1.8c m 的钢球
（2）如图2所示，用游标卡尺测量摆球直径。

摆球直径d =_________c m 。

（3）甲同学测量了6组数据，在坐标纸上描点作图得到了如图3所示的图像，其中T 表示单摆的周期，L 表示单摆的摆长。

用g 表示当地的重力加速度，图线的数学表达式可以写为T 2 = ___________（用题目所给的字母表示）。

由图像可计算出当地的重力加速度g = ________m /s 2 (π取3.14，计算结果保留两位有效数．．．．．字．
)。

（4）乙同学在实验中操作不当，使得摆球没有在一个竖直平面内摆动。

他认为这种情况不会影响测量结果，所以他仍然利用所测得的运动周期根据单摆周期公式计算重力加速度。

若将小球的实际运动看作是在水平面内的圆周运动，请通过推导，分析乙同学计算出的重力加速度与真实值相比是偏大还是偏小。

4、（2021·北京市朝阳区高三下学期5月二模）某同学借助图1所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。

小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，让小车1以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。

打点计时器电源频率为50Hz ，得到的纸带如图2所示，已将各计数点之间的距离标在图上。

0 0.0.0.0.11.
2.
3.
4.
T L /
（1）图2中的数据有AB 、BC 、CD 、DE 四段，计算小车1碰撞前的速度大小应选 段，计算两车碰撞后的速度大小应选
段。

（2）若小车1的质量（含橡皮泥）为0.4k g ，小车2的质量为0.2k g ，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是0.685k g·m/s ，碰后两小车的总动量是 k g·m/s 。

（结果保留三位有效数字）
（3）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是 。

A ．实验中小车1必须从静止释放
B ．若小车1前端没贴橡皮泥，不影响实验验证
C ．上述实验装置不能验证弹性碰撞规律
5、（2021·北京市东城区高三下学期5月二模）如图1所示，用半径相同的两个小球的碰撞验证“动量守恒定律”。

实验时先让质量为m 1的A 球从斜槽上某一固定位置C 由静止释放，A 球从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把质量为m 2的B 球放在水平轨道末端，将A 球仍从位置C 由静止释放，A 球和B 球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次，M 、P 、N 为三个落点的平均位置，O 点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，如图2所示。

（1）下列说法中正确的有______（选填选项前的字母）。

图1 图2
A．安装轨道时，轨道末端必须水平
B．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度
C．实验中两个小球的质量应满足m1<m2
D．除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材是天平、刻度尺和秒表
E．未放B球时，A球落点的平均位置是P点
（2）实验中，测量出两个小球的质量m1、m2，测量出三个落点的平均位置与O点距离OM、OP、ON 的长度分别为x1、x2、x3。

在实验误差允许范围内，若满足关系式______（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。

（3）某实验小组设计用上述装置来研究碰撞前后动能的变化，实验方案如下：如图3所示，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。

选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验，测量出A、B两个小钢球的质量m1、m2，其他操作重复验证动量守恒时的步骤。

M′、P′、N′为竖直记录纸上三个落点的平均位置，小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为O＇，用刻度尺测量M′、P′、N′到O＇的距离分别为y1、y2、y3。

a.在实验误差允许范围内，若满足关系式（用所测物理量的字母表示），则可认为碰撞前后两球的总动能相等。

b. 在分析操作可行性时发现，按此种方法操作，有非常大的可能无法得到碰撞后A球的落点，请分析原因。

6、（2021·北京市房山区高三下学期5月二模）如图15，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。

图15
（1）某同学列举实验中用到的实验器材为：铁架台、打点计时器、纸带、秒表、交流电源、导线、重锤、天平。

其中不必要的是_________。

（2）在一次实验中，质量1k g的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图16所示。

若纸带相邻两个点之间时间间隔为0.02s，从起点O到打下记数点B的过程中，重力势能减少量ΔE
p
= J ，此过程中物体动能的增加量ΔE k =_____J（g 取9.8m/s2，结果均保留两位有效数字）；通过计算，数值上ΔE p______ΔE k（填“>”“=”或“<”），这是因为。

（3）如果以
2
2
v
为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是下图中的______。

7、（2021·北京市首都师大附中高三下学期4月月考）利用图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验。

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、交流电源、铁架台、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有______；（选填器材前的字母）
3.14
5.01
7.06
单位：cm
O A B C
图16
图17
h
O h
O h
O h
O
A B C D
A．大小合适的铁质重锤
B．体积较大的木质重锤
C．刻度尺
D．游标卡尺
E．秒表
（2）图2是实验中得到的一条纸带。

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h A、h B、h C；重锤质量用m表示，已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。

从打下O点到打下B点的过程中，重锤重力势能减少量ΔE p=______，动能的增加量ΔE k=______；
（3）实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差产生的原因是______；
（4）在实验过程中，下列实验操作和数据处理正确的是______；
A．做实验时，先接通打点计时器的电源，再释放重锤
B．实验时要多打几条纸带，必须选择第1、2两点间距离约为2mm的纸带
C．为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v，可测量该点到O点的距离h，再根据运动学公式计算，其中g应取当地的重力加速度
D．用刻度尺测量某点到O点的距离h，利用公式mgh计算重力势能的减少量，其中g应取当地的重力加速度
（5）某同学在纸带上选取计数点后，测量它们到起始点O的距离h，并计算出打相应计数点时重锤的速度v，通过描绘v2-h图像去研究机械能是否守恒。

若实验中重锤所受阻力不可忽略，且阻力大小保持不变，从理论上分析，合理的v2-h图像是图中的哪一个______。

A. B. C. D.
8、（2021·北京市丰台区高三下学期5月二模）在“验证动量守恒定律”的实验中，先让质量为m1的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止开始滚下，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在复写纸下面的白纸上留下痕迹。

重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。

再把质量为m2的B球放在斜槽轨道末端，让A球仍从位置S由静止滚下，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。

M、P、N为三个落点的平均位置，O点是轨道末端在白纸上的竖直投影点。

（1）实验中，通过测量___________间接地测定小球碰撞前后的速度；
A.小球开始释放的高度h
B.小球抛出点距地面的高度H
C.小球做平抛运动的水平距离
（2）以下提供的器材中，本实验必须使用的是___________；
A.刻度尺
B.天平
C.秒表
（3）关于该实验的注意事项，下列说法正确的是___________；
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端的切线必须水平
C.上述实验过程中白纸可以移动
D.两小球A、B半径相同
（4）为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1>m2，若满足关系式___________则可以认为两小球碰撞前后总动量守恒；
（5）某同学记录小球三个落点的平均位置时发现M和N偏离了OP方向，如图甲所示。

该同学认为只要满
足关系式___________，则说明两小球碰撞前后总机械能守恒；
（6）实验时，若斜槽轨道光滑、两小球发生弹性碰撞，且m1<m2<3m1，小球落点用图乙中的C、D、E表示，满足关系___________，可以两小球认为碰撞前后总动量守恒。