专题16力学实验(原卷版+解析)

专题16力学试验一．实验题（共24小题）1．（2022•浙江）（1）①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为m/s2（保留两位有效数字）。②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是（多选）。A．换成质量更小的小车B．调整长木板的倾斜程度C．把钩码更换成砝码盘和砝码D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，①下列说法正确的是（单选）；A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。2．（2022•浙江）在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标（x0，y0）。（1）下列说法正确的是。A.实验所用斜槽应尽量光滑B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据（2）根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝。A.2gℎB.2gC.x0gD.x0g（3）在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是。3．（2022•浙江）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。（1）实验应进行的操作有。A．测量滑轨的长度B．测量小车的长度和高度C．碰撞前将滑轨调成水平（2）下表是某次实验时测得的数据：A的质量/kgB的质量/kg碰撞前A的速度大小/（m•s﹣1）碰撞后A的速度大小/（m•s﹣1）碰撞后B的速度大小/（m•s﹣1）0.2000.3001.0100.2000.800由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是kg•m/s。（结果保留3位有效数字）4．（2021•浙江）（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的，理由是。②已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度g＝9.80m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|△EP|＝J、C点的动能EkC＝J（计算结果均保留3位有效数字）。比较EkC与|△EP|的大小，出现这一结果的原因可能是（单选）。A．工作电压偏高B．存在空气阻力和摩擦力C．接通电源前释放了纸带（2）图3所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是（单选）。A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（单选）A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离5．（2021•浙江）用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。①关于这个实验，下列说法正确的是。A．需要补偿小车受到阻力的影响B．该实验装置可以“验证机械能守恒定律”C．需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行D．需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量②如图2所示是两条纸带，实验时打出的应是第条（填写“Ⅰ”或“Ⅱ”）纸带；③根据实验数据，在坐标纸上画出的W﹣v2图象是一条过原点的直线，据此图象（填“能”或“不能”）求出小车的质量。6．（2022•浙江模拟）如图1所示为高中物理中的四个力学实验装置。①关于这四个力学实验，下列说法正确的是（多选）。A．实验操作时，四个实验均需先接通电源后释放纸带B．实验操作时，四个实验均需物体靠近打点计时器处由静止释放C．四个实验中的物体均做匀变速直线运动D．数据处理时，四个实验均需计算物体的加速度②某同学按图1（乙）装置做“探究加速度与力和质量关系”，在正确补偿阻力后，按实验原理打出了12条纸带。如图2（a）所示是根据其中一条纸带上的数据作出的v﹣t图像。打该条纸带时，钩码的总质量（选填“满足”或“不满足”）远小于小车的质量。③如图2（b）所示是某同学按图1（丁）装置做“验证机械能守恒”时打出的一条纸带，计时器接在频率为50Hz的交流电源上，从起始O点开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C…，已知重锤的质量为0.50kg，当地的重力加速度g＝9.8m/s2，从打O点到打F点的过程，重锤重力势能的减少量为J，重锤动能的增加量为J。（该小题中的计算结果均保留2位有效数字）7．（2022•温州三模）（1）在“研究平抛运动”的实验中，为了测量小球平抛运动的初速度，采用如图甲所示的实验装置。实验操作的主要步骤如下：a．将坐标纸用图钉固定在木板上，并将木板竖直固定；b．将斜槽安装在木板左端，调节斜槽末端轨道水平，同时将重锤线挂在水平轨道边缘；c．在斜槽上端一固定位置静止释放小球，同时记录抛出点位置O，记录重锤线方向；d．小球从O点飞出后，撞到与木板平面垂直的竖直挡条上。小球撞击挡条时，会在挡条上留下一个痕迹点。用铅笔将痕迹点的投影点记录在坐标纸上；e．向右移动竖直挡条，从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，小球撞击挡条后，再次将挡条上痕迹点的投影点记录在坐标纸上，重复以上操作；f．取下白纸，描绘平抛运动轨迹，研究轨迹的性质，求出小球平抛运动的初速度大小。①实验过程中，要建立直角坐标系。在下图中，坐标原点选择正确的是。A.B.C.D.②关于这个实验，下列说法正确的是。A．斜槽的末端一定要水平B．一定要使用秒表来测量平抛运动的时间C．竖直挡条每次向右移动距离一定要相等D．一定要记录抛出点的位置，才能求出小球的初速度③某同学在实验中，只记下斜槽末端悬挂重锤线的方向，根据实验描绘出一段轨迹。如图乙所示，选取A、B、C三点，测得三点离重锤线的距离分别为x1＝21.5cm、x2＝35.5cm、x3＝49.5cm，并测得AB两点间的高度差hAB＝20.0cm、BC两点间的高度差hBC＝30.0cm，则小球平抛的初速度v0＝m/s，小球的半径R＝cm。（2）某同学用单摆测量重力加速度。改变摆长，并多次测量周期和摆长的大小。仅由于摆长测量的误差，得到周期的平方与摆长的关系如图丙所示。下列说法正确的是。A．图线不过原点的原因可能是仅记录摆线的长度作为摆长B．图线不过原点的原因可能是将摆线的长度加上小球的直径作为摆长C．由图象所得的重力加速度一定小于重力加速度的真实值D．由图象所得的重力加速度一定大于重力加速度的真实值8．（2022•浙江模拟）利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）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。A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量和势能变化量C．速度变化量和高度变化量（2）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）（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带．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，重物的重力势能减少量ΔEp＝，动能增加量ΔEk＝。（4）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v＝gt计算重物速度B．利用公式v=2gℎC．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法（5）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，测量它们到计数起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2﹣h图像，如下判断正确的是。A．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒B．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒C．若图像是一条不经过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定不守恒9．（2022•宁波二模）（1）图甲为某次“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图。①利用图甲装置探究小车的加速度与力的关系，在实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：（选填选项前的字母）。A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力C．无论小车运动的加速度多大，砝码和盘的总重力都等于绳的拉力D．只有小车质量远大于砝码和盘总质量，砝码和盘的总重力才近似等于绳的拉力②乙图是某次实验中得到的一条纸带，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，xOA＝3.97cm，xOB＝8.75cm，xOC＝14.30cm，xOD＝20.66cm，小车运动的加速度大小为m/s2（保留2位有效数字）。（2）如图丙所示，用碰撞实验器可以研究两个刚性小球在水平轨道碰撞前后的动量关系。实验时先让质量为m1的小球1从斜槽上某一固定位置Q由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的P点。再把质量为m2的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置Q由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水平抛出，小球2落到位于水平地面的N点，小球1落到位于水平地面的M点。则碰撞前的动量可表示为m1⋅OP①本实验中刚性小球1的质量m1与刚性小球2的质量m2大小应满足的关系；②若实验中换用不同材质的小球，其他条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的落点分布是。10．（2022•杭州二模）（1）小明用如图1所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律，请回答下列相关问题：①下列说法正确的是（填字母）。A．进行实验前，应该把图示木板的左端适当垫高，以补偿小车运动中受到的阻力B．小车前端挂的重物必须要选择质量很小的C．调节定滑轮的高度，以保证细绳方向与小车运动轨道（木板）平行D．打点结束后，先取下小车上的纸带处理数据，再关闭打点计时器②本实验经过正确操作后，得到了一条打点清晰的纸带；在纸带上挑选出六个计数点，测算出相应的速度，并将其描绘在v﹣t图像中（如图2所示），下列说法正确的是。A．为充分利用实验数据，应把描出的六个点全部连接起来B．根据图中所描的点可认为小车的速度随着时间均匀增加C．应连成一条过坐标原点的直线，明显偏离直线的点不用考虑D．应从描出的六个点中取相距较远的两个点来计算小车的加速度（2）小明想测量一块平行玻璃砖的折射率。①如图3所示，该玻璃砖的A、B面光洁，C、D面粗糙，下列说法正确的是（填字母）。A．如果A面被磨损会直接影响到折射率的测量B．B面不宜直接用手去触碰C．C面不宜直接用手去触碰D．D面边缘有缺损不会影响到折射率的测量②经过一系列正确的操作（如图4），作图得到如图5所示的图样，并测得A1A2＝A2A4＝40.0mm，A1A3＝20.0mm，A4A5＝12.8mm，则该玻璃砖的折射率为（结果保留3位有效数字）。11．（2022•宁波模拟）如图是四个高中物理实验的装置图，探究过程中对于需要的物理量我们并没有直接测量。（1）甲图中需要比较两辆小车的加速度，实际我们控制了使得两车的位移之比即加速度之比。（2）乙图中需要改变橡皮筋对小车做的功，实际我们控制了使得橡皮筋做的功实现倍增。（3）丙图中需要比较金属丝的电阻，实际我们控制了使得各金属丝上的电压之比即电阻之比。（4）丁图中需要获得小球碰撞前后的初速度之比，实际我们测量来替代初速度用于数据处理。12．（2022•浙江模拟）（1）在下列实验中，能用图1中装置完成且仅用一条纸带就可以得出实验结论的是（单选）。A．验证小车和重物组成的系统机械能守恒B．探究小车速度随时间变化的规律C．探究小车加速度与力、质量的关系D．探究不同力做功与小车速度变化的关系（2）某次实验中按规范操作打出了一条纸带，其部分纸带如图2。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，纸带左端接小车，请根据图中纸带判断其做的是（填“匀速”、“匀变速”、“加速度变化的变速”）运动，此次实验中打点计时器打下A点时小车的速度为m/s。（保留两位有效数字）（3）如图3所示，在水平气垫导轨上用光电门记录数据的方式做“验证动量守恒定律”实验，测量滑块A的质量记为m1，测量滑块B的质量记为m2，测量滑块A上的遮光条宽度如图4所示，其宽度d1＝cm，测得滑块B上的遮光条宽度为d2。滑块A从右向左碰静止的滑块B，已知m1＞m2，光电门计数器依次记录了三个遮光时间Δt1、Δt2、Δt3，验证动量守恒需要满足的关系式为（用测量的物理量符号表示）。13．（2022•浙江模拟）如图所示，利用半径相同的A、B两球的碰撞验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上的固定挡板处由静止开始滚下，进入水平轨道后，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B球放在水平轨道末端，让A球仍从挡板位置由静止滚下，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，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。（1）实验中，除了斜槽轨道、重锤、两个小球、白纸、复写纸、刻度尺之外，下列器材中还必须使用的两种器材是。A．秒表B．天平C．圆规D．打点计时器（2）实验中，为了减小误差，入射小球的质量m1和被碰小球的质量m2应满足m1m2（选填“＞”或“＜”）。实验中通过测量小球运动的水平射程来“替代”小球碰撞前后的速度，为了进行这样“替代”，在安装斜槽时必须保证。（3）实验中A球的水平射程OP与球A的质量（选填“无关”或“有关”），实验中若需要减小OP的距离，可以进行的操作是。（4）若入射小球和被碰小球的质量分别为m1和m2，测出OM、OP、ON的距离，在实验误差允许范围内，若满足关系式，则可以认为两球碰撞前后总动量守恒；若还满足关系式，则碰撞是弹性碰撞。14．（2022•浙江模拟）如图1为验证机械能守恒定律的实验中，质量m＝1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图2所示，相邻记数点间的时间间隔为0.04s，长度单位是cm，g取9.8m/s2．则：（1）在该实验中，下面叙述正确的是A．应用天平称出重物的质量B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量C．操作时应先放纸带，后接通电源D．打点计时器应接在直流电源上（2）验证机械能守恒定律的实验步骤有：①把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好．②重复上一步的过程，打三到五条纸带．③把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近．④用公式vn=ℎn+1−ℎn−12t，计算出各点的瞬时速度v⑤接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点．⑥计算各点的重力势能的减少量mghn和动能的增加量12mvn2⑦选择一条点迹清晰的纸带，在起始点标上O，以后各点依次为1、2、3、…用刻度尺测量对应下落的高度h1、h2、h3、…记入表格中．上述步骤合理的顺序应该是．（3）从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示（其中一段纸带图中未画出）．图中O点为打出的起始点，且速度为零．选取在纸带上打出的点A、B、C、D作为计数点，并测出A、B、C、D点距起始点O的距离如图所示．由此可计算出物体下落到B点时势能的变化量△EP＝J（保留三位有效数字），动能的增加量△Ek＝J（保留三位有效数字）．（4）该同学利用自己在做该实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴画出了如图3的图线．若图线的斜率为k，则可知当地的重力加速的表达式为，图线不经过原点的可能原因是．15．（2021•温州模拟）（1）利用图1的装置做验证机械能守恒定律实验①除带夹子的重物、纸带、铁架台、电火花计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是；A.学生电源B.刻度尺C.天平D.秒表②实验中，哪些操作是合理的。（多选）A.要保证计时器两限位孔在同一竖直线上B.先接通电源，再释放重物C.必须选择前两点间隔约为2mm的纸带分析D.处理纸带时，最好每5个点取一个计数点（2）利用“探究单摆摆长和周期关系”实验来测定当地的重力加速度。①图2给出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为选用哪种方式较好（选填“甲”或“乙”）；②小明同学用刻度尺测量摆线长度当作单摆的摆长，并测出多组数据，作出T2﹣L图象，那么小明作出的图象应为图3中的，再利用图象法求出的重力加速度真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。16．（2021•台州二模）图甲为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受到的合外力关系”的实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B的速度大小。①本实验，需要求出小车的加速度，然后用a﹣F图像进行研究，下列说法正确的是。A．一定要调整长木板的倾斜程度来平衡摩擦力B．一定需要满足所挂钩码的质量远小于小车的质量C．一定需要细绳的方向与水平面平行D．一定需要测出两个速度传感器的距离L②某同学采集了数据后，绘成a﹣F图像，如图乙所示，发现是一条不过原点的直线，这是由于造成的。17．（2021•宁波二模）（1）“探究求合力的方法”实验中，在使用弹簧测力计之前，需要将两个已调零的弹簧测力计A、B互相校准，如图1所示两种方案中，。A.只有方案甲可行B.只有方案乙可行C.两种方案都可行D.两种方案都不可行（2）如图2所示，装置甲用来“探究小车速度随时间变化的规律”；装置乙用来“探究功与速度变化关系”。①用甲、乙两装置进行对应实验时，只需选用其中一条纸带即可完成实验数据测量的是（填“甲”、“乙”）装置。②用甲、乙两装置进行对应实验时，牵引小车的细线、橡皮筋都必须与木板平行。这样做可以（多选）。A.使小车运动时所受摩擦力大小恒定B.使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.保证小车做匀变速直线运动D.使小车所受的拉力方向恒定③某同学对装置甲进行了改进，改为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，实验时某一条纸带照片如图3所示，该纸带的左端与小车连接，选取计数点并准确测得各计数点的间的距离如图4所示，则根据该打纸带可以分析出其存在的问题。A.未平衡摩擦力B.实验时没有先接通电源后释放小车C.实验时没有在靠近打点计时器位置处释放小车D.实验时没有满足悬挂的重物质量远小于小车质量的要求E.所悬挂的重物距离地面太近，导致小车运动的后阶段重物已落地18．（2021•浙江模拟）某同学用如图所示的装置做“探究做功与物体动能变化关系”的实验，所用小车的质量m＝0.25kg，打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。①下列说法中正确的是A.平衡摩擦力时，应让小车连上纸带但不挂橡皮筋，使小车能在木板上匀速滑动B．实验时应先释放小车，再接通电源C．实验时橡皮筋的规格可以不一样，但在每次增加橡皮筋的条数时应使连入铁钉间的橡皮筋形变程度相同D．选出一段点迹清晰的纸带，求出平均速度作为小车获得的速度②正确平衡好摩擦力进行实验，小车在橡皮筋弹力作用下运动过程中，橡皮筋和小车组成的系统的机械能（填“守恒”或“不守恒”）；③如图是该同学在正确实验过程中得到的一条纸带，相邻的两个读数点间还有一个点没有画出来，A、B、C、D、E、F各点到O点的距离分别为：1.87cm、4.79cm、8.91cm、16.92cm、25.83cm、34.74cm，则由纸带可知本次实验中橡皮筋对小车做的功是J（保留两位有效数字）。19．（2021•柯桥区模拟）某同学用图丙装置在做“探究碰撞中的不变量”实验时，入射小球和被碰小球的质量关系为m1＝2m2。实验后，两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图丁所示。他将米尺的零刻线与O点对齐，测量出O点到三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC，该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量守恒，机械能有损失。由此可以判断出图丁中的B点是：。A.未放被碰小球，入射小球的落地点B.入射小球碰撞后的落地点C.被碰小球碰撞后的落地点20．（2021•浙江模拟）（1）在做“利用单摆测量重力加速度”的实验时，有三位同学根据实验数据在同一个坐标系中做出的T2﹣L图线如图甲中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，已知b同学整个实验的操作和数据处理均准确无误．则相对于图线b，下列分析正确的是（单选）。A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值（2）小鹏同学在实验时，由于选用的刻度尺量程不够，于是他在细线上的A点做了一个标记（如图乙所示），使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程．保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长（OA的长度控制在刻度尺的量程以内）．测出了几组OA长度和对应的周期T的数据，做出T2﹣lOA的图像，如图丙所示，则重力加速度可以表示为g＝（用l1、l2、T1、T2表示）．21．（2021•镇海区校级模拟）在“探究加速度与力、质量关系的实验”中。（1）在图1中轨道上的安装的水平仪，在平衡小车受到的阻力时，能不能用于判断阻力是否平衡？（填“能”或“不能”）；当水平仪的气泡处于图示位置时，假设要调节a端螺母，则应使a端螺母（填“升高”或“降低”）；（2）图为实验中打出的纸带，图2中相邻计数点间还有4个点未画出，则打点计时器在打下计数点5时小车的速度为m/s；（保留两位有效数字）（3）根据实验测得的数据得到加速度与力的关系如图3中实线所示，虚线为过原点的倾斜直线。为减小实验误差，细线下端所挂重物的质量不超过。（填字母）A.10gB.25gC.40gD.50g22．（2022•柯桥区模拟）（1）在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小方同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。①实验时，下列说法正确的是。A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数C．使用电磁打点计时器时应选用220V的交流电源D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量②由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图乙所示。则小车运动过程中所受的阻力Ff＝N，小车的质量M＝kg；（2）某同学用单摆测重力加速度实验中，用游标卡尺测得小球直径的读数如图丙所示，则小球直径为cm；重复实验几次，改变摆线的长度L，用秒表测出相应的周期T，再以L为横坐标，T2为纵坐标作图，对应的图像应为图丁中的直线（填“1”、“2”或“3”）。23．（2022•浙江三模）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下：①用游标卡尺测量一块垫块厚度h，示数如图（b）所示，h＝cm；②接通气泵，将滑块轻放在阻力可以忽略的气垫导轨上，调节导轨至水平；③在右支点下放入垫块（垫块均相同），改变气垫导轨的倾斜角度；④在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；⑤加速度a与垫块个数n的关系正确的是。A.a正比与nB.a正比与nC.a正比与n224．（2022•浙江三模）如图甲所示，小车A前端贴有橡皮泥，后端连一打点计时器纸带，接通打点计时器电源后，轻推小车A使其沿调整好的倾斜木板做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，纸带各计数点之间的距离用刻度尺测量并标在图乙上。已知小车A质量为0.4kg，小车B的质量为0.2kg。①计算碰撞前小车A的速度应选图乙中的。A.AB段B.BC段C.CD段D.DE段②则碰撞前两车的总动量为kg•m/s；碰撞稳定后两车的总动量为kg•m/s。（结果均保留3位有效数字）③仅将小车B撤去，利用剩余的仪器做适当调整（填“能”或“不能”）完成探究功与速度变化关系实验。专题16力学试验一．实验题（共21小题）1．（2022•浙江）（1）①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为6.21cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为1.9m/s2（保留两位有效数字）。②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是BC（多选）。A．换成质量更小的小车B．调整长木板的倾斜程度C．把钩码更换成砝码盘和砝码D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，①下列说法正确的是D（单选）；A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。【解答】解：（1）①刻度尺的分度值为0.1cm，需要估读到分度值的下一位，根据图2可知，打计数点B时小车的位移大小为6.21cm；根据图3的数据可知，小车的加速度为a=Δv②A、利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要满足小车质量远远大于钩码质量，所以不需要换质量更小的车，故A错误；B、利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要利用小车斜向下的分力以平衡其摩擦阻力，所以需要将长木板靠近打点计时器的一端垫高一些，故B正确；C、以系统为研究对象，依题意“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，有1.9m/s考虑到实际情况，即f远小于mg，有1.9m/s则可知M＝4m而利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，要保证所悬挂质量远小于小车质量，可知目前实验条件尚不满足，所以利用当前装置在进行实验时，需要将钩码更换成砝码盘和砝码，以满足小车质量远远大于所悬挂物体的质量，故C正确；D、实验过程中，需将连接砝码盘和小车的此生应跟长木板始终保持平行，与之前的相同，故D错误；故选：BC。（2）①A、在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只测力计的示数相同，故A错误；B、在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B错误；C、实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳的拉力，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C错误；D、为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，故D正确；故选：D。②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧秤拉住另一条细绳，互成角度的拉橡皮条，使其结点到达某一点O，记下位置O和弹簧秤示数F1和两个拉力的方向；交换弹簧秤和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向性相同，并记下此时弹簧秤的示数F2，只有一个弹簧秤将结点拉至O点，并记下此时的弹簧秤示数F的大小和方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉至O。故答案为：（1）①6.21；1.9；②BC；（2）①D；②32．（2022•浙江）在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标（x0，y0）。（1）下列说法正确的是C。A.实验所用斜槽应尽量光滑B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据（2）根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝D。A.2gℎB.2gC.x0gD.x0g（3）在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同。【解答】解：（1）A、只要小球从斜槽同一位置由静止释放，小球做平抛运动从初速度就相同，实验所用斜槽应不必光滑，故A错误；B、画轨迹时应把尽可能多的描出的点用平滑的曲线连接起来，故B错误；C、为减小实验误差，求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，故C正确。故选：C。（2）小球做平抛运动，设运动时间为t，水平方向x0＝v0t竖直方向y0=解得：v0＝x0g2故选：D。（3）实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同。故答案为：（1）C；（2）D；（3）小球到达斜槽末端时的速度相同，确保多次运动的轨迹相同。3．（2022•浙江）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。（1）实验应进行的操作有C。A．测量滑轨的长度B．测量小车的长度和高度C．碰撞前将滑轨调成水平（2）下表是某次实验时测得的数据：A的质量/kgB的质量/kg碰撞前A的速度大小/（m•s﹣1）碰撞后A的速度大小/（m•s﹣1）碰撞后B的速度大小/（m•s﹣1）0.2000.3001.0100.2000.800由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是0.200kg•m/s。（结果保留3位有效数字）【解答】解：（1）AB、实验需要测量小车的速度与质量，不需要测量滑轨的长度、不需要测量小车的长度和高度，故AB错误；C、系统所受合外力为零系统动量守恒，碰撞前将滑轨调成水平，故C正确。（2）由于A的质量小于B的质量，碰撞后A反弹，以碰撞前A的速度方向为正方向，碰撞后小车A、B所构成的系统总动量大小p＝mAvA+mBvB＝0.200×（﹣0.200）kg•m/s+0.300×0.800kg•m/s＝0.200kg•m/s故答案为：（1）C；（2）0.200。4．（2021•浙江）（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图1所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图2所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D为另外4个连续打下的点。①为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的，理由是使阻力与重力之比更小，减小实验的相对误差。②已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度g＝9.80m/s2，则从O点到C点，重物的重力势能变化量的绝对值|△EP|＝0.547J、C点的动能EkC＝0.582J（计算结果均保留3位有效数字）。比较EkC与|△EP|的大小，出现这一结果的原因可能是C（单选）。A．工作电压偏高B．存在空气阻力和摩擦力C．接通电源前释放了纸带（2）图3所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是C（单选）。A．旋转测量头B．增大单缝与双缝间的距离C．调节拨杆使单缝与双缝平行②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是D（单选）A．减小单缝与光源间的距离B．减小单缝与双缝间的距离C．增大透镜与单缝间的距离D．增大双缝与测量头间的距离【解答】解：（1）①对体积和形状相同的重物，密度大的质量大，重力大，重物运动过程所受阻力与重力之比就更小，实验的相对误差就更小，实验时选择密度大的，理由是使阻力与重力之比更小，减小实验的相对误差；②由图2读出OC的距离为△xOC＝xC﹣xO＝27.90cm﹣0＝27.90cm＝0.2790m重物的重力势能变化量的绝对值|△EP|＝mg△xOC＝200×10﹣3×9.80×0.2790J＝0.547J交流电频率f＝50Hz，打连续点迹的时间间隔T=1根据匀变速直线运动一段时间的平均速度等于这段时间的中间时刻的瞬时速度，可知打C点的速度vC=△C点的动能EkC=1由实验结果可知：EkC大于|△EP|A、打点计时器的工作电压偏高，并不会影响重物与纸带的受力与运动，对实验结果无影响，故A错误；B、重物与纸带下落过程中受到空气阻力和摩擦力，会使机械能发生损失，结果减少的重力势能应大于增加的动能，与实验结果不符，故B错误；C、接通电源前释放了纸带，会使打下的第一个点时重物已经具有了速度，即重物的初速度大于零，则使末动能偏大，符合实验结果，故C正确。故选C。（2）①AB、干涉条纹模糊，说明经过双缝的透光量较少或者入射光强度较弱，在测量端旋转测量头和增大单缝与双缝间的距离，都不会改善透光量或入射光的强弱，故AB不值得尝试；C、调节拨杆使单缝与双缝平行，这样会使透过单缝（相当于“线状光源”）的条形光与双缝平行，可增加双缝的透光量，会使条纹变得清晰，故C值得尝试；故选C。②根据相邻亮条纹间距公式：△x=LABC、减小单缝与光源间的距离，减小单缝与双缝间的距离，增大透镜与单缝间的距离，都不会改变条纹间距，故ABC错误；D、增大双缝与测量头间的距离，即L增大，则条纹间距增大，故D正确。故选D。故答案为：（1）①使阻力与重力之比更小，减小实验的相对误差；②0.547（0.542﹣0.50均正确）；0.582（0.570﹣0.590均正确）；C；（2）①C；②D。5．（2021•浙江）用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘用绕过滑轮的细线牵引小车，盘和砝码的重力可当作牵引力。小车运动的位移和速度可以由打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变化的关系。①关于这个实验，下列说法正确的是ACD。A．需要补偿小车受到阻力的影响B．该实验装置可以“验证机械能守恒定律”C．需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行D．需要满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量②如图2所示是两条纸带，实验时打出的应是第II条（填写“Ⅰ”或“Ⅱ”）纸带；③根据实验数据，在坐标纸上画出的W﹣v2图象是一条过原点的直线，据此图象能（填“能”或“不能”）求出小车的质量。【解答】解：（1）A、题中需要将盘和砝码的重力可当作牵引力，所以首先需要补偿小车受到阻力的影响，即抬高长木板右端，小车在不接盘和砝码的情况下，轻推小车，使小车做匀速直线运动，说明小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力等大反向，故A正确；D、挂上盘与砝码，根据牛顿第二定律：m'g﹣T＝m'a对小车m，根据牛顿第二定律：T＝ma两式相比解得绳子拉力：T=当满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量，即T＝m'g，盘和砝码的重力可当作牵引力，故D正确；B、实验过程中摩擦阻力无法消除，本实验装置无法验证“机械能守恒定律”，故B错误；C、细线与长木板平行需要平行，保证绳子的拉力与小车运动方向一致，这样盘和砝码的重力可完全当作牵引力，故C正确。故选：ACD。（2）车做匀加速直线运动，位移逐渐增大，打出的点迹间距逐渐增大，纸带I后面的点迹间距保持不变，所以实验打出的纸带是第II条。（3）根据动能定理可知：W=12mv2故答案为：（1）ACD；（2）Ⅱ；（3）能。6．（2022•浙江模拟）如图1所示为高中物理中的四个力学实验装置。①关于这四个力学实验，下列说法正确的是AB（多选）。A．实验操作时，四个实验均需先接通电源后释放纸带B．实验操作时，四个实验均需物体靠近打点计时器处由静止释放C．四个实验中的物体均做匀变速直线运动D．数据处理时，四个实验均需计算物体的加速度②某同学按图1（乙）装置做“探究加速度与力和质量关系”，在正确补偿阻力后，按实验原理打出了12条纸带。如图2（a）所示是根据其中一条纸带上的数据作出的v﹣t图像。打该条纸带时，钩码的总质量满足（选填“满足”或“不满足”）远小于小车的质量。③如图2（b）所示是某同学按图1（丁）装置做“验证机械能守恒”时打出的一条纸带，计时器接在频率为50Hz的交流电源上，从起始O点开始，将此后连续打出的7个点依次标为A、B、C…，已知重锤的质量为0.50kg，当地的重力加速度g＝9.8m/s2，从打O点到打F点的过程，重锤重力势能的减少量为0.34J，重锤动能的增加量为0.33J。（该小题中的计算结果均保留2位有效数字）【解答】解：①AB、打点计时器在使用时，为了使打点稳定，同时为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，要应先接通电源，再放开纸带，同时需物体靠近打点计时器处由静止释放，故AB正确；CD、探究功与速度变化的关系实验中，橡皮筋的势能转化为小车的动能，且在平衡摩擦力之后，通过增加橡皮筋条数使做功成倍增加，小车做非匀变速直线运动，也无需计算小车的加速度，故CD错误。故选：AB。②v﹣t图像为一条倾斜的直线，加速度一定，钩码的总质量和小车的质量分别为m、M，由图像斜率可知：a=ΔvΔt=0.25−0.10由牛顿第二定律得：a=可得：M＝40m可知小车受到的合外力一定，则打该条纸带时，钩码的总质量满足远小于小车的质量。③重锤重力势能的减少量为：ΔEp＝mgxOF＝0.50×9.8×7.10×10﹣2J≈0.34J根据公式vt2=v重锤动能的增加量为：ΔEk=1故答案为：①AB，②满足；③0.34，0.33。7．（2022•温州三模）（1）在“研究平抛运动”的实验中，为了测量小球平抛运动的初速度，采用如图甲所示的实验装置。实验操作的主要步骤如下：a．将坐标纸用图钉固定在木板上，并将木板竖直固定；b．将斜槽安装在木板左端，调节斜槽末端轨道水平，同时将重锤线挂在水平轨道边缘；c．在斜槽上端一固定位置静止释放小球，同时记录抛出点位置O，记录重锤线方向；d．小球从O点飞出后，撞到与木板平面垂直的竖直挡条上。小球撞击挡条时，会在挡条上留下一个痕迹点。用铅笔将痕迹点的投影点记录在坐标纸上；e．向右移动竖直挡条，从斜槽上相同的位置无初速度释放小球，小球撞击挡条后，再次将挡条上痕迹点的投影点记录在坐标纸上，重复以上操作；f．取下白纸，描绘平抛运动轨迹，研究轨迹的性质，求出小球平抛运动的初速度大小。①实验过程中，要建立直角坐标系。在下图中，坐标原点选择正确的是C。A.B.C.D.②关于这个实验，下列说法正确的是A。A．斜槽的末端一定要水平B．一定要使用秒表来测量平抛运动的时间C．竖直挡条每次向右移动距离一定要相等D．一定要记录抛出点的位置，才能求出小球的初速度③某同学在实验中，只记下斜槽末端悬挂重锤线的方向，根据实验描绘出一段轨迹。如图乙所示，选取A、B、C三点，测得三点离重锤线的距离分别为x1＝21.5cm、x2＝35.5cm、x3＝49.5cm，并测得AB两点间的高度差hAB＝20.0cm、BC两点间的高度差hBC＝30.0cm，则小球平抛的初速度v0＝1.4m/s，小球的半径R＝0.5cm。（2）某同学用单摆测量重力加速度。改变摆长，并多次测量周期和摆长的大小。仅由于摆长测量的误差，得到周期的平方与摆长的关系如图丙所示。下列说法正确的是B。A．图线不过原点的原因可能是仅记录摆线的长度作为摆长B．图线不过原点的原因可能是将摆线的长度加上小球的直径作为摆长C．由图象所得的重力加速度一定小于重力加速度的真实值D．由图象所得的重力加速度一定大于重力加速度的真实值【解答】解：①实验过程中，要建立直角坐标系，因小球撞击竖直挡板时右侧先与挡板接触，则坐标原点选择小球右侧的位置，即正确的是C；②A、斜槽的末端一定要水平，以保证小球做平抛运动，故A正确；B、根据水平方向：x＝v0t竖直方向：ℎ=联立解得：v0C、竖直挡条每次向右移动距离不一定要相等，故C错误；D、画出运动轨迹后，可根据Δy＝gT2，结合x＝v0T求解平抛的初速度，不一定要记录抛出点的位置，也能求出小球的初速度，故D错误；故选：A。③因为x3﹣x2＝x2﹣x1＝14cm可知AB和BC段的时间相等，设为T，则竖直方向上：ℎ解得：T＝0.1s则初速度v在B点竖直方向上：vBy解得：tB＝0.25sB点距离抛出点的水平距离为：x2′＝v0tB＝0.35m＝35cm则小球的半径为：R＝x2﹣x2′＝35.5cm﹣35cm＝0.5cm（2）根据单摆的周期公式T=2πLgAB、图线不过原点，在横轴上有截距，则原因可能是将摆线的长度加上小球的直径作为摆长，故A错误，B正确；CD、虽然图像不过原点，但是不影响图像的斜率，即g=4故选：B。故答案为：①C；②A；③1.4；0.5；（2）B8．（2022•浙江模拟）利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。（1）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A。A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量和势能变化量C．速度变化量和高度变化量（2）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AB。A．交流电源B．刻度尺C．天平（含砝码）（3）实验中，先接通电源，再释放重物，得到如图乙所示的一条纸带．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，重物的重力势能减少量ΔEp＝mghB，动能增加量ΔEk＝12m（ℎC−ℎ（4）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C。A．利用公式v＝gt计算重物速度B．利用公式v=2gℎC．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采用多次实验取平均值的方法（5）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，测量它们到计数起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2﹣h图像，如下判断正确的是B。A．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定守恒B．若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒C．若图像是一条不经过原点的直线，则重物下落过程中机械能一定不守恒【解答】解：（1）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动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，故A正确，BC错误；故选：A。（2）打点计时器使用交流电源；实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要刻度尺；实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要测量质量，则不需要天平。由上分析，故AB正确，C错误。故选：AB。（3）从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能的减少量ΔEp＝mghB，根据匀变速直线运动中，某点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可得B点的速度：vB=则动能的增加量为ΔEk=12mvB（4）AB．利用公式v＝gt计算重物速度或利用公式v=2gℎC．由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于动能的增加量，故C正确；D．该实验中重力势能的减少量大于动能的增加量是属于系统误差，多次测量求解平均值可以减少相对误差，不会减少系统误差，故D错误。故选：C。（5）AB、在重物下落h的过程中，若初速度为零、阻力f恒定，根据mgh﹣fh=12mv可得：v2＝2（g−f则此时v2﹣h图象就是过原点的一条直线，所以若图像是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能可能不守恒，故A错误、B正确；C、在重物下落h的过程中，若初速度为零、阻力为零，根据mgh=12mv2v2＝2gh+v02，此时图像是一条不经过原点的直线，但重物下落过程中机械能守恒，故C错误。故选：B。故答案为：（1）A；（2）AB；（3）mghB；12m（ℎC−9．（2022•宁波二模）（1）图甲为某次“探究加速度与力、质量的关系”实验装置图。①利用图甲装置探究小车的加速度与力的关系，在实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量，下列说法正确的是：AD（选填选项前的字母）。A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受力可等效为只受绳的拉力B．若斜面倾角过大，小车所受合力将小于绳的拉力C．无论小车运动的加速度多大，砝码和盘的总重力都等于绳的拉力D．只有小车质量远大于砝码和盘总质量，砝码和盘的总重力才近似等于绳的拉力②乙图是某次实验中得到的一条纸带，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，xOA＝3.97cm，xOB＝8.75cm，xOC＝14.30cm，xOD＝20.66cm，小车运动的加速度大小为0.79m/s2（保留2位有效数字）。（2）如图丙所示，用碰撞实验器可以研究两个刚性小球在水平轨道碰撞前后的动量关系。实验时先让质量为m1的小球1从斜槽上某一固定位置Q由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的P点。再把质量为m2的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置Q由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水平抛出，小球2落到位于水平地面的N点，小球1落到位于水平地面的M点。则碰撞前的动量可表示为m1⋅OP①本实验中刚性小球1的质量m1与刚性小球2的质量m2大小应满足的关系m1＞m2；②若实验中换用不同材质的小球，其他条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的落点分布是B。【解答】解：（1）①A、使小车沿倾角合适的斜面运动，让小车所受重力的下滑分力等于小车所受的摩擦力，则小车受力可等效为只受绳的拉力，故A正确；B、若斜面倾角过大，小车所受合力将大于绳的拉力，故B错误；C、小车运动的加速度太大时，砝码和桶的重力明显大于绳的拉力，故C错误；D、只有小车质量远大于砝码和盘总质量，砝码和盘的总重力才近似等于绳的拉力，故D正确；故选：AD。②根据逐差法可知小车的加速度为a=x（2）①为了保证入射球碰后不反弹，则本实验中刚性小球1的质量m1与刚性小球2的质量m2大小应满足的关系为m1＞m2；②该实验要验证的表达式为：m将上述式子变形得：m由于m1＞m2则ONOPB、因为碰撞过程还要满足1m1联立可得：OP对图B，ONOP−OMC、对图C，比值为ONOP故选：B。故答案为：（1）①AD；②0.79；（2）①m1＞m2；②B10．（2022•杭州二模）（1）小明用如图1所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律，请回答下列相关问题：①下列说法正确的是C（填字母）。A．进行实验前，应该把图示木板的左端适当垫高，以补偿小车运动中受到的阻力B．小车前端挂的重物必须要选择质量很小的C．调节定滑轮的高度，以保证细绳方向与小车运动轨道（木板）平行D．打点结束后，先取下小车上的纸带处理数据，再关闭打点计时器②本实验经过正确操作后，得到了一条打点清晰的纸带；在纸带上挑选出六个计数点，测算出相应的速度，并将其描绘在v﹣t图像中（如图2所示），下列说法正确的是B。A．为充分利用实验数据，应把描出的六个点全部连接起来B．根据图中所描的点可认为小车的速度随着时间均匀增加C．应连成一条过坐标原点的直线，明显偏离直线的点不用考虑D．应从描出的六个点中取相距较远的两个点来计算小车的加速度（2）小明想测量一块平行玻璃砖的折射率。①如图3所示，该玻璃砖的A、B面光洁，C、D面粗糙，下列说法正确的是BD（填字母）。A．如果A面被磨损会直接影响到折射率的测量B．B面不宜直接用手去触碰C．C面不宜直接用手去触碰D．D面边缘有缺损不会影响到折射率的测量②经过一系列正确的操作（如图4），作图得到如图5所示的图样，并测得A1A2＝A2A4＝40.0mm，A1A3＝20.0mm，A4A5＝12.8mm，则该玻璃砖的折射率为1.56（结果保留3位有效数字）。【解答】解：（1）①AB、在探究小车速度随时间变化的规律时，只要小车做匀加速运动即可，所以不用将木板一端垫高，也不必让重物质量远小于小车质量，故AB错误；C、为了保证小车做匀加速直线运动，应调节定滑轮的高度，以保证细绳方向与小车运动规律平行，故C正确；D、实验结束时，应先关闭电源，然后再取下纸带，故D错误；故选：C。②A、为了充分利用实验数据，应使尽可能多的点落在直线上，舍弃明显偏离直线的点，故A错误；B、根据图中所描的点可认为小车的速度随着时间均匀增加，故B正确；C、由于所选计数点不是从零食可开始，所以规定的零时刻速度不为零，所以直线不过原点，故C错误；D、应由图线上任何两点所对应的速度即时间，用公式a=Δv故选：B。（2）①A、玻璃上下表面不平行也能测出折射率，所以如果A面被磨损不会直接影响到折射率的测量，故A错误；BC、手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的粗糙面或棱，不能触摸光洁的光学面，故B正确，C错误；D、D面边缘有缺损不会影响到折射率的测量，故D正确；故选：BD。②根据折射定律得：n=由几何关系得：sini=sinr=A联立解得：n≈1.56故答案为：（1）①C；②B；（2）①BD；②1.5611．（2022•宁波模拟）如图是四个高中物理实验的装置图，探究过程中对于需要的物理量我们并没有直接测量。（1）甲图中需要比较两辆小车的加速度，实际我们控制了两辆小车运动时间相同使得两车的位移之比即加速度之比。（2）乙图中需要改变橡皮筋对小车做的功，实际我们控制了每根橡皮筋拉长的长度都一样使得橡皮筋做的功实现倍增。（3）丙图中需要比较金属丝的电阻，实际我们控制了流过各金属丝的电流相同使得各金属丝上的电压之比即电阻之比。（4）丁图中需要获得小球碰撞前后的初速度之比，实际我们测量小球做平抛运动的射程来替代初速度用于数据处理。【解答】（1）甲图中，两小车同时启动又同时停止，运动时间t相同，由运动学公式x=12a（2）该实验中利用相同橡皮筋形变量相同使对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数来＝可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加；（3）各段金属丝串联接入电路，因为流入各金属丝的电流相同，根据部分电路欧姆定律U＝IR可知，U1（4）入射小球和被碰小球从相同高度做平抛运动，落到地面所用时间相同，两小球碰撞前后的平抛运动射程之比即为初速度之比。故答案为：（1）两辆小车运动时间相同；（2）每根橡皮筋拉长的长度都一样；（3）流过各金属丝的电流相同；（4）小球做平抛运动的射程12．（2022•浙江模拟）（1）在下列实验中，能用图1中装置完成且仅用一条纸带就可以得出实验结论的是B（单选）。A．验证小车和重物组成的系统机械能守恒B．探究小车速度随时间变化的规律C．探究小车加速度与力、质量的关系D．探究不同力做功与小车速度变化的关系（2）某次实验中按规范操作打出了一条纸带，其部分纸带如图2。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，纸带左端接小车，请根据图中纸带判断其做的是匀变速（填“匀速”、“匀变速”、“加速度变化的变速”）运动，此次实验中打点计时器打下A点时小车的速度为0.53m/s。（保留两位有效数字）（3）如图3所示，在水平气垫导轨上用光电门记录数据的方式做“验证动量守恒定律”实验，测量滑块A的质量记为m1，测量滑块B的质量记为m2，测量滑块A上的遮光条宽度如图4所示，其宽度d1＝1.004cm，测得滑块B上的遮光条宽度为d2。滑块A从右向左碰静止的滑块B，已知m1＞m2，光电门计数器依次记录了三个遮光时间Δt1、Δt2、Δt3，验证动量守恒需要满足的关系式为m1d【解答】解：（1）A.验证小车和重物组成的系统机械能守恒，需要测量小车和重物的质量，故A错误；B.探究小车速度随时间变化的规律，仅需要一条纸带即可得出实验结论，故B正确；C.探究小车加速度与力、质量的关系，还需知道二者的质量，故C错误；D.探究不同力做功与小车速度变化的关系，需要知道二者的质量，故D错误。故选B.（2）根据Δx＝aT2，T均相等，即只要满足Δx均相等即可满足运动为匀变速运动，根据图像可知Δx均为0.1cm，则该运动为匀变速运动。根据匀变速直线运动规律可知小车的速度为v=x（3）游标卡尺的精度为0.02mm，读数为10mm+0.02×2mm＝10.04mm＝1.004cm要验证动量守恒定律，即验证碰撞前的动量和碰撞后的动量相等，即m1v1＝m1v3+m2v3故有m1故答案为：（1）B；（2）匀变速，0.53；（3）1.004cm，m13．（2022•浙江模拟）如图所示，利用半径相同的A、B两球的碰撞验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上的固定挡板处由静止开始滚下，进入水平轨道后，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B球放在水平轨道末端，让A球仍从挡板位置由静止滚下，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，未放B球时，A球的落点是P点，O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。（1）实验中，除了斜槽轨道、重锤、两个小球、白纸、复写纸、刻度尺之外，下列器材中还必须使用的两种器材是BC。A．秒表B．天平C．圆规D．打点计时器（2）实验中，为了减小误差，入射小球的质量m1和被碰小球的质量m2应满足m1＞m2（选填“＞”或“＜”）。实验中通过测量小球运动的水平射程来“替代”小球碰撞前后的速度，为了进行这样“替代”，在安装斜槽时必须保证斜槽末端水平。（3）实验中A球的水平射程OP与球A的质量无关（选填“无关”或“有关”），实验中若需要减小OP的距离，可以进行的操作是减小斜槽高度或降低挡板高度。（4）若入射小球和被碰小球的质量分别为m1和m2，测出OM、OP、ON的距离，在实验误差允许范围内，若满足关系式m1OP＝m1OM+m2ON，则可以认为两球碰撞前后总动量守恒；若还满足关系式m1OP2＝m1OM2+m2ON2，则碰撞是弹性碰撞。【解答】解：（1）小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间相同，小球的水平位移与其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，实验需要验证：m1v0＝m1v1+m2v2因小球均做平抛运动，下落时间相同，则可知水平位移x＝vt，因此可以直接用水平位移代替速度进行验证，故有：m1OP＝m1OD+m2ON实验需要测量小球的质量、小球落地点的位置，测量质量需要天平，测量小球落地点的位置需要毫米刻度尺，因此需要的实验器材有BC；故选：BC（2）为了防止入射球碰后反弹，应让入射球的质量大于被碰球的质量；实验中通过测量小球运动的水平射程来“替代”小球碰撞前后的速度，为了进行这样“替代”，则要求小球离开斜槽的末端后做平抛运动，所以在安装斜槽时必须保证斜槽的末端水平；（3）实验中A球的水平射程OP与球A的质量无关；仅调节斜槽上固定位置C，它的位置越低，由于水平速度越小，则线段OP的长度越小，所以实验中若需要减小OP的距离，可以进行的操作是减小斜槽高度或降低挡板高度。（4）若两球相碰前后的动量守恒，则有：m1v0＝m1v1+m2v2又OP＝v0t，OM＝v1t，ON＝v2t代入得：m1OP＝m1OM+m2ON若碰撞是弹性碰撞，满足动能守恒，则有：12m1v02=12m1v12+12代入得；m1OP2＝m1OM2+m2ON2故答案为：（1）BC；（2）＞，斜槽末端水平；（3）无关，减小斜槽高度或降低挡板高度；（4）m1OP＝m1OM+m2ON，m1OP2＝m1OM2+m2ON214．（2022•浙江模拟）如图1为验证机械能守恒定律的实验中，质量m＝1kg的重物自由下落，在纸带上打出了一系列的点，如图2所示，相邻记数点间的时间间隔为0.04s，长度单位是cm，g取9.8m/s2．则：（1）在该实验中，下面叙述正确的是BA．应用天平称出重物的质量B．应当选用点迹清晰，第一、二两点距离约2mm的纸带进行测量C．操作时应先放纸带，后接通电源D．打点计时器应接在直流电源上（2）验证机械能守恒定律的实验步骤有：①把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好．②重复上一步的过程，打三到五条纸带．③把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近．④用公式vn=ℎn+1−ℎn−12t，计算出各点的瞬时速度v⑤接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点．⑥计算各点的重力势能的减少量mghn和动能的增加量12mvn2⑦选择一条点迹清晰的纸带，在起始点标上O，以后各点依次为1、2、3、…用刻度尺测量对应下落的高度h1、h2、h3、…记入表格中．上述步骤合理的顺序应该是①③⑤②⑦④⑥．（3）从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图2所示（其中一段纸带图中未画出）．图中O点为打出的起始点，且速度为零．选取在纸带上打出的点A、B、C、D作为计数点，并测出A、B、C、D点距起始点O的距离如图所示．由此可计算出物体下落到B点时势能的变化量△EP＝1.91J（保留三位有效数字），动能的增加量△Ek＝1.88J（保留三位有效数字）．（4）该同学利用自己在做该实验时打出的纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴画出了如图3的图线．若图线的斜率为k，则可知当地的重力加速的表达式为g=k2，图线不经过原点的可能原因是【解答】解：（1）A、验证机械能守恒，即验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，质量可以约去，不需要天平测量重物的质量，故A错误．B、根据x=1C、实验时应先接通电源，后释放纸带，故C错误．D、打点计时器应接在交流电源上，故D错误．故选：B．（2）实验时应先组装器材，顺序为：①③，然后进行实验，顺序为：⑤②，最后是数据处理，顺序为：⑦④⑥．所以顺序为：①③⑤②⑦④⑥．（3）物体下落到B点时势能的变化量△EP＝mgh＝1×9.8×0.195J≈.91J，B点的速度为：vB=x（4）根据12mv2=mgℎ故答案为：（1）B；（2）①③⑤②⑦④⑥；（3）1.91，1.88；（4）g=k15．（2021•温州模拟）（1）利用图1的装置做验证机械能守恒定律实验①除带夹子的重物、纸带、铁架台、电火花计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是B；A.学生电源B.刻度尺C.天平D.秒表②实验中，哪些操作是合理的AB。（多选）A.要保证计时器两限位孔在同一竖直线上B.先接通电源，再释放重物C.必须选择前两点间隔约为2mm的纸带分析D.处理纸带时，最好每5个点取一个计数点（2）利用“探究单摆摆长和周期关系”实验来测定当地的重力加速度。①图2给出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为选用哪种方式较好乙（选填“甲”或“乙”）；②小明同学用刻度尺测量摆线长度当作单摆的摆长，并测出多组数据，作出T2﹣L图象，那么小明作出的图象应为图3中的A，再利用图象法求出的重力加速度等于真实值（选填“大于”、“等于”、“小于”）。【解答】解：（1）①重物下落过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh=12m②A、为减小阻力对实验的影响，减小实验误差，要保证计时器两限位孔在同一竖直线上，故A正确；B、为充分利用纸带，实验时应先接通电源，再释放重物，故B正确；C、实验需要验证重物重力势能的减少量与动能增加量间的关系，实验不必选择前两点间隔约为2mm的纸带分析，故C错误；D、处理纸带时，可以选择打点计时器打出的连续的点作为计数点，不比每5个点取一个计数点，故D错误。故选：AB。（2）①实验时摆线上端应固定不动，应选择图2乙所示悬挂方式。②摆长长度L与摆球半径r之和是摆长l，即l＝L+r，由单摆周期公式T＝2πlg得：T2=4π小明作出的T2﹣L图象应为图3中的A；图象的斜率k=4π2故答案为：（1）①B；②AB；（2）①乙；②A；等于。16．（2021•台州二模）图甲为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受到的合外力关系”的实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在长木板上A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B的速度大小。①本实验，需要求出小车的加速度，然后用a﹣F图像进行研究，下列说法正确的是AD。A．一定要调整长木板的倾斜程度来平衡摩擦力B．一定需要满足所挂钩码的质量远小于小车的质量C．一定需要细绳的方向与水平面平行D．一定需要测出两个速度传感器的距离L②某同学采集了数据后，绘成a﹣F图像，如图乙所示，发现是一条不过原点的直线，这是由于未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够造成的。【解答】解：①A，传感器只能测出拉力的大小，故一定要调整长木板的倾斜程度来平衡摩擦力，故A正确；B.不需要用钩码的重力来代替拉力，故不需要满足所挂钩码的质量远小于小车的质量的条件，故B错误；C.细绳的方向一定要与长木板平行，避免拉力产生垂直于木板的分力，故C错误；D.一定需要测出两个速度传感器的距离L，结合初末速度才能算出小车的加速度大小，故D正确。故选AD.②图线不过原点，当拉力已开始增大时还没有加速度，这是由于未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够造成的。故答案为：（1）.AD（2）.未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够17．（2021•宁波二模）（1）“探究求合力的方法”实验中，在使用弹簧测力计之前，需要将两个已调零的弹簧测力计A、B互相校准，如图1所示两种方案中，B。A.只有方案甲可行B.只有方案乙可行C.两种方案都可行D.两种方案都不可行（2）如图2所示，装置甲用来“探究小车速度随时间变化的规律”；装置乙用来“探究功与速度变化关系”。①用甲、乙两装置进行对应实验时，只需选用其中一条纸带即可完成实验数据测量的是甲（填“甲”、“乙”）装置。②用甲、乙两装置进行对应实验时，牵引小车的细线、橡皮筋都必须与木板平行。这样做可以AD（多选）。A.使小车运动时所受摩擦力大小恒定B.使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C.保证小车做匀变速直线运动D.使小车所受的拉力方向恒定③某同学对装置甲进行了改进，改为“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，实验时某一条纸带照片如图3所示，该纸带的左端与小车连接，选取计数点并准确测得各计数点的间的距离如图4所示，则根据该打纸带可以分析出其存在的问题CE。A.未平衡摩擦力B.实验时没有先接通电源后释放小车C.实验时没有在靠近打点计时器位置处释放小车D.实验时没有满足悬挂的重物质量远小于小车质量的要求E.所悬挂的重物距离地面太近，导致小车运动的后阶段重物已落地【解答】解：