【含详解】2022届高考物理备考（2022年山东各地市一模精选）：力学实验12（2022·淄博市一模）21．(13分)(1)(5分)如图，某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两光电门计时器A和B验证滑块M和钩码m组成的系统机械能守恒，已知遮光条的宽度为d，先后通过A、B光电门的时间分别为、，滑块运动通过光电门B时，钩码未落地．①本实验中需要用到的器材有（填字母序号）.A.天平B.刻度尺C.打点计时器D.秒表E.测力计②验证本系统机械能守恒的原理表达式为（用已知量和能直接测量的量表示）．③下列因素中可能增大实验误差的是（填字母序号）.A．气垫导轨未调水平B．滑块质量M和钩码质量m不满足C．遮光条宽度太小D．两光电门间距过小【答案】(1)①AB(2分)②(2分)③AD(1分)【解析】（1）根据实验原理可知，该实验中需要比较重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可判断机械能是否守恒，故需要测量的物理量为：滑块上的两光电门的距离，滑块的质量，钩码的质量．由于遮光条通过光电门的时间极短因此可以利用平均速度来代替其瞬时速度，钩码和滑块所组成的系统为研究对象，其重力势能的减小量为mg，系统动能的增量为：8\n，因此只要比较二者是否相等，即可验证系统机械能是否守恒．12（2022·烟台市一模）21．（1）（6分）在“利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交变电源上，某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间还有四个点）．从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示．①若把每一段纸带的右上端连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做运动，且直线与-x方向夹角越大,说明纸带运动的越大．②从第一个计数点A开始计时，为求出0．25s时刻纸带的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：____。③若测得a段纸带的长度为“10.0cm，e段纸带的长度为2.0cm，则可求出加速度的大小为____m/s2．【答案】【详解】（1）纸带的高度之比等于中间时刻速度之比，也就是说图中a段纸带高度代表0.05s时的瞬时速度，即图中a纸带的中点代表0.05s秒末，b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度，即图中b纸带的中点代表0.15s秒末，c纸带高度代表0.25s时的瞬时速度，即图中c纸带的中点代表0.25s秒末，d的高度代表0.35s时的瞬时速度，即图中d纸带的中点代表0.35s秒末，e纸带高度代表0.45s时的瞬时速度，即图中，d纸带的中点代表0.45s秒末．为求出0.25s时刻的瞬时速度，需要测出c段纸带的长度．若测得a段纸带的长度为10.0cm，则v0.05=0.2m/s，e段纸带的长度为2.0cm，v0.45=1.0m/s，则可求出加速度的大小为：a=2.0m/s2 12（2022·潍坊一模）10．（5分）利用图示装置可以做力学中的许多实验．（1）以下说法正确的是▲．A．利用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响B．利用此装置探究“小车的加速度与质量的关系”8\n并用图象法处理数据时，如果画出的a-M关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比C．利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响（2）小华在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导致钧码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a的值随钧码个数的增加将趋近于▲的值.【答案】（1）C（3分）（2）重力加速度（2分）【解析】（1）选项A不需要平衡摩擦力；选项B应画出a-1/M图线；选项C需要平衡阻力（摩擦力），正确。（2）设小车质量为m，钩码质量为M，则有解得，当时，加速度a趋近于g.12（2022·泰安市一模）21．(13分)(1)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律。①某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径d=________cm。②图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为△tA、△tB。用刻度尺测出光电门A、B问的距离h，已知小球的质量为m，当地的重力加速度为g，在误差范围内，若公式______________成立，就可以验证机械能守恒(用题目中给出的物理量符号表示)。【解析】（1）游标卡尺的主尺读数为10mm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为0.05×4mm=0.20mm，所以最终读数为：主尺读数+游标尺读数=10mm+0.20mm=10.20mm=1.020cm.只要动能的减少等于重力势能的增加即可验证机械能守恒，即(其他等效变形式亦可)。8\n12（2022·滨州市一模）21．（13分）（1）（5分）在验证力的平行四边形定则实验中，某同学把铺有白纸的木板竖直放置，两弹簧秤用钉子固定住顶端，钩码挂在绳套上，节点为O，如图所示，以下说法中正确的是A．节点O与弹簧秤的挂钩之间的绳子要求适当的长一些，以便更好的确定两个分力的方向，从而减小实验误差B．弹簧秤的重力是造成实验误差的原因之一C．实验过程中必须记下节点O的位置D．本实验中，必须知道钩码所受的重力E．可以改变钩码的个数，更换白纸，进行多次测量【答案】【解析】（1）解答本题的关键是弄清楚实验的原理——“等效替代”，这里的实验方案跟教材的有所区别，不需要记录O点的位置，因为一次实验操作即可得到要用于处理的全部数据，两弹簧称的合力等于钩码的重力，钩码重力必须有，可以直接读出或用弹簧秤测量，而后作出结点O的受力分析图示即可验证力的平行四边形定则。由于弹簧秤竖直悬挂在上面，其自重对实验无影响。12（2022•德州市一模）21（13分）（1）某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。本次实验中已测量出的物理量有：钩码的质量m、滑块的质量M、滑块上的遮光条由图示初始位置到光电门的距离s。①实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，其方法是：接通气源，将滑块置于气垫导轨任意位置上，（未挂钩码前）若则说明导轨是水平的。②如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=cm；实验时挂上钩码，将滑块从图示初始位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt，则可计算出滑块经过光电门时的瞬时速度。③实验中又测量出相关物理量：钩码的质量m、滑块的质量M8\n、滑块上的遮光条由图示初始位置到光电门的距离s。本实验通过比较和在实验误差允许的范围内相等（用物理量符号表示），即可验证系统的机械能守恒．【答案】（1）①滑块基本保持静止（或轻推滑块，滑块能做匀速直线运动）(1分)②0.52③mgs、（1）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标尺上第2个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标读数为0.1×2mm=0.2mm，所以最终读数为：主尺读数+游标尺读数=5mm+0.2mm=5.2mm=0.52cm。12（2022•济南市一模）21．（13分）（1）用图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验。①为了消除长木板与小车间摩擦力对实验的影响，必须在长木板远离滑轮的一端下面垫一块薄木板，反复移动薄木板的位置，直至不挂砂桶时小车能在长木板上做____运动。②挂上砂桶后，某同学只改变小车的质量进行测量。他根据实验得到的几组数据作出图乙的a-m图象，请根据图乙在答题卡上的图丙中作出图象。③根据图丙，可判断本次实验中小车受到的合外力大小为N。8\n【解析】（1）实验中需要平衡摩擦力，保证沙桶的重力等于小车受到的合外力大小。图线的斜率等于小车受到的合外力的大小。12（2022•聊城市一模）21．（13分）(1)某学习小组用如图所示装置探究“加速度和力的关系”。该小组已经测量了木板上两个光电门间的距离为L，遮光条的宽度为d(d《L)，遮光条通过两个光电门的时间分别为，则：①小车的实际加速度可以表示为（用题中所给物理量表示）②改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据在坐标纸上描出a-F关系的点迹如图所示，观察点迹分布，分析实验中存在的问题，可能是。a．木板与水平方向夹角太大b．木板保持了水平状态，没有平衡摩擦力c．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势d．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势【解析】（1）遮光条通过光电门的平均速度可近似看成小车通过光电门的瞬时速度，结合匀变速直线运动的推论式可得加速度的表达式。8\n由图线可看出，当不挂钩码时小车已经有一定大小的加速度，这说明平衡摩擦力过度，选a；随着F的增大，图线向下弯曲，是由于所挂钩码的总质量太大，不满足实验要求“小车质量远大于钩码重力”，选c。12（2022·青岛市一模）21．（13分）（1）在《探究加速度与力、质量的关系》实验中，某同学利用右图所示的实验装置，将一端带滑轮的长木板固定在水平桌面上，滑块置于长木板上，并用细绳跨过定滑轮与托盘相连，滑块右端连一条纸带，通过打点计时器记录其运动情况．开始时，托盘中放少许砝码，释放滑块，通过纸带记录的数据，得到图线a．然后在托盘上添加一个质量为m=0.05kg的砝码，再进行实验，得到图线b．已知滑块与长木板间存在摩擦，滑块在运动过程中，绳中的拉力近似等于托盘和所加砝码的重力之和，g取10m/s2，则①通过图象可以得出，先后两次运动的加速度之比为；②根据图象，可计算滑块的质量为kg．【答案】（1）①3:4（2分），②2.5（2分）【解析】（1）①加速度之比等于两图线的斜率之比；②由牛顿第二定律可得解得m=2.5kg。12（2022·日照市一模）21．(13分)(1)某同学在研究“对不同物体做相同功情况下，物体质量与速度的关系”时，提出了以下四种猜想：A．B．C．D.为验证猜想的正确性，该同学用如图所示的装置进行实验：将长木板平放在水平桌面上，木块固定在长木板一端，打点计时器固定在木块上，木块右侧固定一轻弹簧，用连接纸带的小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，打点计时器在纸带上打下一系列点，选取点迹均匀的一部分纸带，计算出小车匀速运动的速度，测出小车的质量；然后在小车上加砝码，再次压缩弹簧至木板虚线处由静止释放小车，计算出小车和砝码匀速运动的速度，测出小车和砝码的总质量：再在小车上加砝码，重复以上操作，分别测出、……。8\n①每次实验中，都将小车压缩弹簧至长木板的虚线处由静止释放，目的是_____________；若要消除每次实验中小车和纸带受到的阻力对小车运动的影响，应进行的实验操作是______________________________________________。②某次实验采集的五组数据如下表：由表格数据直观判断，明显不正确的两个猜想是A、B、C、D中的__________；若对某个猜想进行数据处理并作图，画出了如图所示的图象，则图中的横坐标应是_____________。【答案】（1）①小车获得相同的动能（弹簧对小车做功相同）（1分）；垫高木板固定打点计时器的一端，使小车连同纸带一起在木板上匀速运动（平衡摩擦力）（1分）②AC（1分）；（2分）【解析】（1）②由表格中数据可知，质量m越大，相对应的速度越小，所以明显不正确的是AC；图象是正比例函数关系，然后据表格中数据估算的结果是一定值，所以得出图中的横坐标应该是。8
