2020届高考物理力学和电学实验(通用型)练习及答案

2020届高考物理力学和电学实验（通用型）练习及答案
**力学和电学实验**
1、某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.
实验步骤：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方
向．
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一
端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，
将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：
F/(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
l/(cm) l010.97 12.02 13.00 13.98 15.05
力记为F O O
′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所
示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的
下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段
的拉力记为F OA，OB段的拉力记为F OB.
完成下列作图和填空：
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线，根据图线求得l0＝
________cm.
(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则F OA的大小为________N.
(3)根据给出的标度，在图中作出F OA和F OB的合力F′的图示．
(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．
2、利用图1的装置探究“恒力做功与物体动能变化”的关系．小车的质量为M，钩码的质量为m，且不满足m＜M.打点计时器的电源是频率为f的交流电．
(1)实验中，把长木板右端垫高，在不挂钩码且________的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响．(填选项前的字母)
A．计时器不打点B．计时器打点
(2)图2是正确操作后得到的一条纸带．纸带上各点是打出的计时点，其中O点为打出的第一个点．小车发生的位移从纸带上计时点间的距离可以直接测出，利用下列测量值和题中已知条件能简单、准确完成实验的一项是
_________________________________________________________．(填选项前的字母)
A．OA、AD和EG的长度B．BD、CF和EG的长度
C．OE、DE和EF的长度D．AC、EG和BF的长度
(3)若测得图2中OF＝x1，EG＝x2，则实验需要验证的关系式为________．(用已知和测得物理量的符号表示)
3、图中圆盘可绕过中心垂直于盘面的水平轴转动．圆盘加速转动时，角速度的
增加量Δω与对应时间Δt的比值定义为角加速度，用β表示，β＝Δω
Δt，我们用
测量直线运动加速度的实验装置来完成实验，实验步骤如下．其中打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，图中A、B、C、D……为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出．
①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；
②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；
③断开电源，经过一段时间，停止转动圆盘和打点，取下纸带，进行测量．
(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径为60.00_mm mm.
(2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度为6.5 rad/s(保留两位有效数字)．
(3)圆盘转动的角加速度为10.0(9.8～10都算正确) rad/s2.
4、(2019·福建南平检测)
某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。

细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤。

实验操作如下：
①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H；
②在重锤1上加上质量为m的小钩码；
③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止。

释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；
④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t。

请回答下列问题：
(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的________(选填“偶然”或“系统”)误差。

(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了________。

A．使H测得更准确
B．使重锤1下落的时间长一些
C．使系统的总质量近似等于2M
D．使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。

现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做？
__________________________________________
(4)使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为
m0。

用实验中的测量量和已知量表示g，得g＝________。

5、在“验证机械能守恒定律”的实验
(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材．为完成此实验，除了所给的器材，从图中还必须选取的实验器材是________．
(2)下列方法有助于减小实验误差的是________．
A．在重锤的正下方地面铺海绵
B．必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒
C．重复多次实验，重物必须从同一位置开始下落
D．重物的密度尽量大一些
(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图(乙)，已知打点计时器每0.02 s打一个点，则B点对应的速度v B＝________m/s.
若H点对应的速度为v H，重物下落的高度为h BH，重物质量为m，当地重力加速度为g，为得出实验结论完成实验，需要比较mgh BH与________的大小关系(用题中字母表示)．
6、为了测定滑块M与长木板间的动摩擦因数，某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上，另一端用垫块垫起形成一个倾角θ，在长木板的另一端固定一个定滑轮，在垫块上安装一个光电门，在重物m上固定一个窄挡光条，通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮，如图所示．现让重物从某标记位置处由静止释放，它牵引滑块运动，若测得标记处与光电门间的距离为h，宽度为d的挡光条通过光电门的时间为t，且M＝m，则滑块与长木板间
的动摩擦因数为μ＝1－sinθ
cosθ－
d2
ght2cosθ.实验过程中h越大，实验测量结果越精确
(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)；在保持h不变的情况下，调节垫块使倾角θ越大，则实验测量结果越不精确(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)．
7、(2019·河南名校二模)
如图甲所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：
(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝________mm。

(2)质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门②的右侧，质量为m1的滑块1从光电门①的右侧向左运动，穿过光电门①与滑块2发生碰撞，随后两个滑块分离并依次穿过光电门②，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门②后用手将它停住，两个滑块上固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门①的时间Δt、滑块2和滑块1依次通过光电门②的时间Δt2和Δt1。

本实验中两个滑块的质量大小关系应为________。

若等式________成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒。

(用题中的所给的字母表示)
2020届高考物理力学和电学实验（通用型）练习及答案
**力学和电学实验**
1、某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.
实验步骤：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方
向．
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一
端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，
将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、
O2间的距离(即橡皮筋的长度l)．每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：
F/(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
l/(cm) l010.97 12.02 13.00 13.98 15.05
力记为F O O
′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所
示．用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的
下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段
的拉力记为F OA，OB段的拉力记为F OB.
完成下列作图和填空：
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线，根据图线求得l0＝
________cm.
(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则F OA的大小为________N.
(3)根据给出的标度，在图中作出F OA和F OB的合力F′的图示．
(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论．
【解析】(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧．如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l0＝10.0 cm.
(2)橡皮筋的长度l＝OA＋OB＝13.60 cm，由图甲可得F＝1.80 N，所以F OA＝F OB ＝F＝1.80 N.
(3)利用给出的标度作出F OA和F OB的图示，然后以F OA和F OB为邻边作平行四边形，对角线即为合力F′，如图乙．
(4)F O O′的作用效果和F OA、F OB两个力的作用效果相同，F′是F OA、F OB两个力的合力，所以只要比较F′和F O O
′的大小和方向，即可得出实验结论．
【答案】(1)如解析图甲所示10.0(9.8、9.9、10.1均正确)
(2)1.80(1.70～1.90均正确)
(3)如解析图乙所示(4)F O O′
2、利用图1的装置探究“恒力做功与物体动能变化”的关系．小车的质量为M，钩码的质量为m，且不满足m＜M.打点计时器的电源是频率为f的交流电．
(1)实验中，把长木板右端垫高，在不挂钩码且________的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响．(填选项前的字母)
A ．计时器不打点
B ．计时器打点
(2)图2是正确操作后得到的一条纸带．纸带上各点是打出的计时点，其中O 点为打出的第一个点．小车发生的位移从纸带上计时点间的距离可以直接测出，利用下列测量值和题中已知条件能简单、准确完成实验的一项是
________________________________________________________________________．(填选项前的字母)
A ．OA 、AD 和EG 的长度
B ．BD 、CF 和EG 的长度
C ．OE 、DE 和EF 的长度
D ．AC 、EG 和BF 的长度
(3)若测得图2中OF ＝x 1，EG ＝x 2，则实验需要验证的关系式为________．(用已知和测得物理量的符号表示)
【答案】(1)B (2)C (3)mgx 1＝12(M ＋m)⎝ ⎛⎭
⎪⎫fx 222 解析：(1)打点计时器工作时，纸带受到摩擦力作用，平衡摩擦力时，需要通过打点计时器判断是否匀速，B 选项正确．
(2)简单、准确地完成实验，需要选取的两点尽可能远，且方便测量，故测量OE 段的长度，计算合力做功，测量DE 和EF 的长度，计算E 点的瞬时速度，C 选项正确．
(3)EG ＝x 2，根据匀变速直线运动的规律可知，中间时刻F 点的瞬时速度v F ＝EG 2T
＝fx 22.
系统增加的动能ΔE K ＝12(M ＋m)v 2F ，系统减少的重力势能ΔE P ＝mgx 1.
实验验证系统机械能守恒的表达式为
mgx 1＝12(M ＋m)⎝ ⎛⎭
⎪⎫fx 222. 3、图中圆盘可绕过中心垂直于盘面的水平轴转动．圆盘加速转动时，角速度的
增加量Δω与对应时间Δt 的比值定义为角加速度，用β表示，β＝ΔωΔt ，我们用
测量直线运动加速度的实验装置来完成实验，实验步骤如下．其中打点计时器所接交流电的频率为50 Hz ，图中A 、B 、C 、D ……为计数点，相邻两计数点
间有四个点未画出．
①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；
②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；
③断开电源，经过一段时间，停止转动圆盘和打点，取下纸带，进行测量．
(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径为60.00_mm mm.
(2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度为6.5 rad/s(保留两位有效数字)．
(3)圆盘转动的角加速度为10.0(9.8～10都算正确) rad/s2.
解析：(1)游标卡尺主尺部分读数为120 mm，小数部分为零，由于精确度为0.05 mm，故需读到0.01 mm处，故读数为120.00 mm，半径为6.000 cm(60.00 mm)．(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1 s，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均
速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．v D＝x CE 2T＝
0.131 9－0.054 1
0.2m/s＝0.389 m/s，故ω＝v
r＝
0.389
0.06rad/s＝6.5 rad/s.
(3)根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得a＝
x CE－x AC
4T2＝(13.19－2×5.41)×0.01
4×(0.1)2
m/s2＝0.600 m/s2，由于β＝
Δω
Δt，ω＝
v
r，故角
加速度为β＝v
t·
1
r＝
a
r＝
0.6
0.06rad/s
2＝10.0 rad/s2.
4、(2019·福建南平检测)
某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。

细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤。

实验操作如下：
①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H；
②在重锤1上加上质量为m的小钩码；
③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止。

释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；
④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t。

请回答下列问题：
(1)步骤④可以减小对下落时间t测量的________(选填“偶然”或“系统”)误差。

(2)实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了________。

A．使H测得更准确
B．使重锤1下落的时间长一些
C．使系统的总质量近似等于2M
D．使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
(3)滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。

现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做？
___________________________________________________________
(4)使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为
m0。

用实验中的测量量和已知量表示g，得g＝________。

解析(1)对同一物理量多次测量取平均值的目的是减小偶然误差。

(2)设系统运动的加速度为a，则根据牛顿第二定律得
(M＋m)g－Mg＝(2M＋m)a
即a＝
mg
2M＋m
，
而H＝1
2at
2，在H一定时，a越小，则t越长，这时测量出时间t的误差越小。

因此实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了使重锤1下落的时间长一些，选项B正确。

(3)由于摩擦阻力的影响，会产生系统误差，可利用平衡摩擦阻力的方法，平衡摩擦力，其方法为在重锤1上粘上橡皮泥，调整橡皮泥的质量使轻拉重锤1时能观察到其匀速下落。

(4)根据牛顿第二定律得
(M＋m＋m0)g－Mg－f＝(2M＋m＋m0)a
其中f＝m0g又有H＝1 2at
2
联立①②解得g＝2(2M＋m＋m0)H
mt2。

答案(1)偶然(2)B(3)在重锤1上粘上橡皮泥，调整橡皮泥质量直至轻拉重
锤1能观察到其匀速下落(4)2(2M＋m＋m0)H
mt2
5、在“验证机械能守恒定律”的实验
(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材．为完成此实验，除了所给的器材，从图中还必须选取的实验器材是________．
(2)下列方法有助于减小实验误差的是________．
A．在重锤的正下方地面铺海绵
B．必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒
C．重复多次实验，重物必须从同一位置开始下落
D．重物的密度尽量大一些
(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图(乙)，已知打点计时器每0.02 s打一个点，则B点对应的速度v B＝________m/s.
若H 点对应的速度为v H ，重物下落的高度为h BH ，重物质量为m ，当地重力加速度为g ，为得出实验结论完成实验，需要比较mgh BH 与________的大小关系(用题中字母表示)．
【答案】
(1)电磁打点计时器和学生电源或者是电火花计时器 毫米刻度尺 (2)D
(3)1.35 m/s 12m v 2H －12m v 2B
解析：(1)该实验中可以选用电磁打点计时器和学生电源或者是电火花计时器． 在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，故需要毫米刻度尺．
(2)在重锤的正下方地面铺海绵，目的是保护仪器，A 选项错误；该实验是比较重力势能的减少量与动能增加量的关系，不一定要从纸带上第一个点开始计算验证，B 选项错误；重复多次实验时，重物不需要从同一位置开始下落，C 选项错误；选重物的密度尽量大一些，可以减小摩擦阻力和空气阻力的影响，从而减少实验误差，D 选项正确．
(3)根据刻度尺的读数规则可知，AC 之间的距离x AC ＝5.40 cm.
根据匀变速直线运动的规律可知，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时
速度，B 点瞬时速度的大小v B ＝x AC 2T ＝1.35 m/s.
根据机械能守恒可知，mgh BH ＝12m v 2H －12
m v 2B . 6、为了测定滑块M 与长木板间的动摩擦因数，某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上，另一端用垫块垫起形成一个倾角θ，在长木板的另一端固定一个定滑轮，在垫块上安装一个光电门，在重物m 上固定一个窄挡光条，通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮，如图所示．现让重物从某标记位置处由静止释放，它牵引滑块运动，若测得标记处与光电门间的距离为h ，宽度为d 的挡光条通过光电门的时间为t ，且M ＝m ，则滑块与长木板间
的动摩擦因数为μ＝1－sinθ
cosθ－
d2
ght2cosθ.实验过程中h越大，实验测量结果越精确
(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)；在保持h不变的情况下，调节垫块使倾角θ越大，则实验测量结果越不精确(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)．
解析：根据题意知挡光条通过光电门的速度为v＝d
t，重物下降h的过程中mgh
－Mghsinθ－μMghcosθ＝1
2(m＋M)v
2，联立解得μ＝
1－sinθ
cosθ－
d2
ght2cosθ.实验过程
中h越大，挡光条过光电门的时间越短，速度测量越准确，误差越小；倾角θ越大，滑动运动的加速度越小，挡光条经过光电门的时间越长，速度测量越不准确，误差越大．
7、(2019·河南名校二模)
如图甲所示，某同学设计一个气垫导轨装置验证动量守恒定律的实验：
(1)用游标卡尺测得遮光条的宽度d如图乙所示，则d＝________mm。

(2)质量为m2的滑块2静止放在水平气垫导轨上光电门②的右侧，质量为m1的滑块1从光电门①的右侧向左运动，穿过光电门①与滑块2发生碰撞，随后两
个滑块分离并依次穿过光电门②，滑块2与导轨左端相碰并被粘接条粘住，待滑块1穿过光电门②后用手将它停住，两个滑块上固定的遮光条宽度相同，数字计时器分别记录下滑块1通过光电门①的时间Δt 、滑块2和滑块1依次通过光电门②的时间Δt 2和Δt 1。

本实验中两个滑块的质量大小关系应为________。

若等式________成立，则证明两滑块碰撞过程中系统的动量守恒。

(用题中的所给的字母表示)
解析 (1)用游标卡尺测得遮光条的宽度
d ＝1.3 cm ＋0.05 mm ×16＝13.80 mm 。

(2)滑块1穿过光电门1的速度：v ＝d Δt ；滑块1穿过光电门2的速度：v 1＝d Δt 1
；滑块2穿过光电门2的速度：v 2＝d Δt 2；若动量守恒，则m 1d Δt ＝m 1d Δt 1＋m 2d Δt 2
，即m 1Δt ＝m 1Δt 1＋m 2Δt 2
；为防止碰后m 1反弹，则两滑块的质量关系是m 1＞m 2。

答案 (1)13.80 (2)m 1＞m 2 m 1Δt ＝m 1Δt 1＋m 2Δt 2。