2021-2025北京高考真題物理匯編

力學(xué)實驗

一、實驗題

1.（2025北京高考真題）利用打點計時器研究勻變速直線運動的規(guī)律，實驗裝置如圖1所示。

（1）按照圖1安裝好器材，下列實驗步驟正確的操作順序為（填各實驗步驟前的字母）。

A.釋放小車B.接通打點計時器的電源C.調(diào)整滑輪位置，使細(xì)線與木板平行

（2）實驗中打出的一條紙帶如圖2所示，AB、C為依次選取的三個計數(shù)點（相鄰計數(shù)點間有4個點未畫

出），可以判斷紙帶的（填“左端”或“右端”）與小車相連。

（3）圖2中相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,則打8點時小車的速度曠=。

（4）某同學(xué)用打點計時器來研究圓周運動。如圖3所示，將紙帶的一端固定在圓盤邊緣處的M點，另一端

穿過打點計時器。實驗時圓盤從靜止開始轉(zhuǎn)動，選取部分紙帶如圖4所示。相鄰計數(shù)點間的時間間隔為

0.10s,圓盤半徑R=Q10m。則這部分紙帶通過打點計時器的加速度大小為______m/s2;打點計時器打B

點時圓盤上M點的向心加速度大小為m/s2。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

8.00單位:cm

------13.22

----------------19.24

圖4

讓兩個小球在斜槽末端碰撞來驗證動量守恒定律。

（1）關(guān)于本實驗，下列做法正確的是（填選項前的字母）。

A.實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平

B.選用兩個半徑不同的小球進(jìn)行實驗

C.用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球

（2）圖甲中。點是小球拋出點在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為，，”的小球從斜槽上的S位置由靜止釋

放，小球落到復(fù)寫紙上，重復(fù)多次。然后，把質(zhì)量為加2的被碰小球置于斜槽末端，再將質(zhì)量為如的小球

從S位置由靜止釋放，兩球相碰，重復(fù)多次。分別確定平均落點，記為M、N和尸（P為力/單獨滑落時的

平均落點）。

乙

a.圖乙為實驗的落點記錄，簡要說明如何確定平均落點—；

b.分別測出。點到平均落點的距離，記為。P、和ON。在誤差允許范圍內(nèi)，若關(guān)系式—成立，即

可驗證碰撞前后動量守恒。

（3）受上述實驗的啟發(fā)，某同學(xué)設(shè)計了另一種驗證動量守恒定律的實驗方案。如圖丙所示，用兩根不可伸長

的等長輕繩將兩個半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的。點和點，兩點間距等于小球的直徑。

將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至A點由靜止釋放，在最低點8與靜止于C點的小球2發(fā)生正碰。碰后小球

1向左反彈至最高點，，小球2向右擺動至最高點。。測得小球1,2的質(zhì)量分別為相和M,弦長48=

11、A'B=卜、CD=ho

推導(dǎo)說明，〃2、M、11、12、〃滿足___關(guān)系即可驗證碰撞前后動量守恒。

3.（2023北京高考真題）用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運動的特點。

（1）關(guān)于實驗，下列做法正確的是（填選項前的字母）。

A.選擇體積小、質(zhì)量大的小球B.借助重垂線確定豎直方向

C.先拋出小球，再打開頻閃儀D.水平拋出小球

（2）圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運動過程。圖2

為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內(nèi)，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直

方向做運動；根據(jù),可判斷A球水平方向做勻速直線運動。

圖2

（3）某同學(xué)使小球從高度為0.8m的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動（每秒頻閃25次）,

最多可以得到小球在空中運動的個位置。

（4）某同學(xué)實驗時忘了標(biāo)記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標(biāo)原點，沿任

意兩個相互垂直的方向作為無軸和y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系xQy,并測量出另外兩個位置的坐標(biāo)值

（冷乙）、（苞,％）,如圖3所示。根據(jù)平拋運動規(guī)律，利用運動的合成與分解的方法，可得重垂線方向與

y軸間夾角的正切值為

X,X-,

09-^-r~rx

oi

必

O

y2

O

夕圖3

4.（2022北京高考真題）某同學(xué)利用自由落體運動測量重力加速度，實驗裝置如圖1所示，打點計時器接

在頻率為50.0Hz的交流電源上。使重錘自由下落，打點計時器在隨重錘下落的紙帶上打下一系列點跡。挑

出點跡清晰的一條紙帶，依次標(biāo)出計數(shù)點1,2,8,相鄰計數(shù)點之間還有1個計時點。分別測出相鄰

計數(shù)點之間的距離不/，…，X],并求出打點2,3,7時對應(yīng)的重錘的速度。在坐標(biāo)紙上建立VT坐

標(biāo)系，根據(jù)重錘下落的速度作出V—圖線并求重力加速度。

一紙帶

打點計

時器

夾子

重錘

圖1

（1）圖2為紙帶的一部分，打點3時，重錘下落的速度匕=m/s（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

）234單位：cm）

3.3。（

圖2

（2）除點3外，其余各點速度對應(yīng)的坐標(biāo)點已在圖3坐標(biāo)系中標(biāo)出，請在圖中標(biāo)出速度V?對應(yīng)的坐標(biāo)

（3）根據(jù)圖3,實驗測得的重力加速度且=m/s?（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

（4）某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實現(xiàn)水滴逐滴

下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔，還能聽到水滴落地時發(fā)出的清脆聲音。于是他計劃利用手

機(jī)的秒表計時功能和刻度尺測量重力加速度。為準(zhǔn)確測量，請寫出需要測量的物理量及對應(yīng)的測量方法。一

5.（2021北京高考真題）物理實驗一般都涉及實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)

據(jù)分析等。例如：

（1）實驗儀器。用游標(biāo)卡尺測某金屬管的內(nèi)徑，示數(shù)如圖1所示。則該金屬管的內(nèi)徑為mm?

3主尺4cm

IIII,IIJJJIII

IiiiiIIiiiiJ

0游標(biāo)尺10

圖1

（2）數(shù)據(jù)分析。打點計時器在隨物體做勻變速直線運動的紙帶上打點，其中一部分如圖2所示，8、C、

。為紙帶上標(biāo)出的連續(xù)3個計數(shù)點，相鄰計數(shù)點之間還有4個計時點沒有標(biāo)出。打點計時器接在頻率為

50Hz的交流電源上。則打C點時，紙帶運動的速度vc=m/s（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位）。

、....?旦...........?c......................................◎.........J

川|1111|1111|1111|1111代1帆111Mll川川小「

12345678910111213cmi4

圖2

（3）實驗原理。圖3為“探究加速度與力的關(guān)系”的實驗裝置示意圖。認(rèn)為桶和砂所受的重力等于使小車做

勻加速直線運動的合力。實驗中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的總質(zhì)量優(yōu)比小車質(zhì)量M小得多。請分析

說明這個要求的理由。（）

圖3

參考答案

1.(l)CBA

⑵左端

(4)0.811.6

【詳解】(1)實驗步驟中，首先調(diào)整滑輪位置使細(xì)線與木板平行，確保力的方向正確；接著接通打點計時

器電源，讓計時器先工作；最后釋放小車。故順序為CBA；

(2)小車做勻加速直線運動時，速度越來越大，紙帶上點間距逐漸增大。圖2中紙帶左端間距小，右端

間距大，說明紙帶左端與小車相連。

(3)根據(jù)勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度。B點為A、C的中間時

刻，AC間位移為X2,時間間隔為2T；則"

//、「八’口工口止廿4一rm~XAC0.1924-0.0800X2_,2

(4)l根據(jù)逐差法可知。=CEAC=----------------------------------------=0.8lm/s2

4T24x0.1

[2]5點是AC的中間時刻點，則有/==Q，080Qm/s=0.4m/s

2T2x0.1

此時向心加速度氏=%=&匕m/s?=1.6m/s2

〃R0.1

2.(1)AC

(2)用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個落點圈住，這個圓的圓心位置代表平均落點miOP=

miOM+mzON

(3)m/y二-mh+Mh

【詳解】(1)A.實驗中若使小球碰撞前、后的水平位移與其碰撞前，后速度成正比，需要確保小球做平

拋運動，即實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平，故A正確；

B.為使兩小球發(fā)生的碰撞為對心正碰，兩小球半徑需相同，故B錯誤；

C.為使碰后入射小球與被碰小球同時飛出，需要用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球，故C正確。

故選ACo

(2)[1]用圓規(guī)畫圓，盡可能用最小的圓把各個落點圈住，這個圓的圓心位置代表平均落點。

⑵碰撞前、后小球均做平拋運動，由=產(chǎn)可知，小球的運動時間相同，所以水平位移與平拋初速度成

正比，所以若

miOP=mi0M-\~m20N

即可驗證碰撞前后動量守恒。

(3)設(shè)輕繩長為工，小球從偏角8處靜止擺下，擺到最低點時的速度為v,小球經(jīng)過圓弧對應(yīng)的弦長為

I,則由動能定理有

mgL(l—cosff)=3mv

由數(shù)學(xué)知識可知

聯(lián)立兩式解得

若兩小球碰撞過程中動量守恒，則有

mvi=~mv2~\-Mv3

整理可得

mh=—ml2~\-Ml3

3.ABD自由落體運動A球相鄰兩位置水平距離相等10|二，

【詳解】（1）[1]A.用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，選擇體積小質(zhì)量大的小球可以減小空氣

阻力的影響，A正確；

B.本實驗需要借助重垂線確定豎直方向，B正確；

CD.實驗過程先打開頻閃儀，再水平拋出小球，C錯誤，D正確。

故選ABD?

（2）⑵[3]根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可以判斷出A球豎直方向做自由落體運動；根據(jù)A

球相鄰兩位置水平距離相等，可以判斷A球水平方向做勻速直線運動。

（3）[4]小球從高度為0.8m的桌面水平拋出，根據(jù)運動學(xué)公式/z=gg?,解得

t=0.4s

頻閃儀每秒頻閃25次，頻閃周期

T=—s=0.04s

25

故最多可以得到小球在空中運動個數(shù)為

-=10

T

（4）[5]如圖/、％分別表示水平和豎直方向，設(shè)重垂線方向％與y軸間的夾角為。，建立坐標(biāo)系存在兩

種情況，如圖所示

再

：m,

當(dāng)建立的坐標(biāo)系為為、％時，則X軸方向做勻減速運動，根據(jù)逐差法計算加速度有

X,一2&=-gsinO（2T）2y軸方向在

=gc°se（2T『

聯(lián)立解得

tand=2占一%

%-2%

當(dāng)建立的坐標(biāo)系為％、為時，則無軸方向做勻加速運動，根據(jù)逐差法計算加速度有

=gsin6（2T）2y軸方向在

%-2%=geos6（27）2

聯(lián)立解得

tan-=&一2.

綜上所述，重垂線方向與y軸間夾角的正切值為

【詳解】（1）［1］打點計時器接在頻率為50.0Hz的交流電源上，相鄰計數(shù)點之間還有1個計時點，則相鄰

兩計數(shù)點之間的時間為

t=2x0.02s=0.04s

紙帶做自由落體運動，打點3時的瞬時速度等于點2到點4之間的平均速度，由紙帶數(shù)據(jù)可知

x24_(3.83+5.36)x10-2

m/s=1.15m/s

匕~2t~2x0.04

g=7

根據(jù)VT圖像可知其斜率為重力加速度，則有

2.7—0.35.2crc/2

g=-----------m/s~=9.79m/s"

0.24

（4）［4］需要測量的物理量：水滴下落的高度和下落的時間人

測量/?的方法：用刻度尺測量水龍頭出水口到地面的高度，多次測量取平均值；

測量f的方法：調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使一滴水開始下落的同時，恰好聽到前一滴水落地時發(fā)出的清脆聲音。

用手機(jī)測量n滴水下落的總時間tn,則

「Z

n

5.31.40.44見解析

【詳解】（1）口］根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則有

3.1cm+4x0.1mm=31.4mm

（2）［2］每隔4個點取一個點作為計數(shù)點，故兩計數(shù)點間有5