新高考物理三轮冲刺专项训练压轴题12 力学实验（解析版）

压轴题12力学实验1.本专题是高考力学实验的典型题型，高考中经常在实验题中命题，选择题中偶尔也有考到，2024年高考对于力学实验考查是必考点。2.通过本专题的复习，不仅利于加强学生对力学实验综合实践能力，也有利于培养学生的物理核心素养。3.用到的相关知识有:打点计时器的练习和使用，长度、质量、时间等物理量的测量，利用测到的物理量解决问题。近几年的高考命题中一直都是以压轴题的形式存在。考向一：验证类实验验证力的平行四边形定则实验装置图实验操作数据处理探究两个互成角度的力的合成规律1.正确使用弹簧测力计2.同一次实验中，橡皮条结点的位置一定要相同3.细绳套应适当长一些，互成角度地拉橡皮条时，夹角大小应适当1.按力的图示作平行四边形2.求合力大小验证机械能守恒定律实验装置图实验操作数据处理验证机械能守恒定律1.竖直安装打点计时器，以减小摩擦阻力2.选用质量大、体积小、密度大的材料3.选取第1、2两点间距离接近2mm的纸带，用mgh＝eq\f(1,2)mv2进行验证1.应用vn＝eq\f(hn＋1－hn－1,2T)计算某时刻的瞬时速度2.判断mghAB与eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)mvA2是否在误差允许的范围内相等3.作出eq\f(1,2)v2－h图像，求g的大小验证动量守恒定律实验装置图实验操作数据处理验证动量守恒定律1.开始前调节导轨水平2.用天平测出两滑块的质量3.用光电门测量碰前和碰后的速度1.滑块速度的测量：v＝eq\f(Δx,Δt)2.验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′考向二：测量类实验用单摆测重力及速度用单摆测量重力加速度的大小1.保证悬点固定2.单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于5°3.摆长l＝悬线长l′＋小球的半径r4.用T＝eq\f(t,n)计算单摆的周期1.利用公式g＝eq\f(4π2l,T2)求重力加速度2.可作出l－T2的图像，利用斜率求重力加速度考向三：探究类实验探究加速度与力、质量之间的关系实验装置图实验操作数据处理探究加速度与物体受力、物体质量的关系1.补偿阻力，垫高长木板一端使小车能匀速下滑2.在补偿阻力时，不要把悬挂槽码的细绳系在小车上，实验过程中不用重复补偿阻力3.实验必须保证的条件：小车质量m≫槽码质量m′4.释放前小车要靠近打点计时器，应先接通电源，后释放小车1.利用逐差法或v－t图像法求a2.作出a－F图像和a－eq\f(1,m)图像，确定a与F、m的关系2.探究弹簧弹力与形变量的关系实验装置图实验操作数据处理探究弹簧弹力与形变量的关系1.应在弹簧自然下垂时，测量弹簧原长l02.水平放置时测原长，根据实验数据画出的图线不过原点的原因是弹簧自身有重力1.作出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，斜率表示弹簧的劲度系数2.超过弹簧的弹性限度，图线会发生弯曲3.探究平抛运动的规律实验装置图实验操作数据处理探究平抛运动的特点1.保证斜槽末端水平2.每次让小球从倾斜轨道的同一位置由静止释放3.坐标原点应是小球出槽口时球心在纸板上的投影点1.用代入法或图像法判断运动轨迹是不是抛物线2.由公式x＝v0t和y＝eq\f(1,2)gt2，求初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))01验证类实验1．甲、乙、丙三个实验小组进行验证力的平行四边形定则的实验，甲实验小组用如图1所示装置进行实验，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。（1）某次实验中两弹簧测力计拉力及两个拉力的合力F的示意图如图2所示，SKIPIF1<0为一个弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力。如果没有操作失误，则图2中的F与SKIPIF1<0两力中，方向一定沿AO方向的是。（2）关于实验操作，下列步骤中必要的是。A．实验前要用力拉弹簧测力计挂钩，检查指针能否达到最大量程处B．实验前要将两只弹簧测力计竖直互钩对拉，检查两弹簧测力计读数是否相同C．两分力的夹角应取90°较好，便于之后运算中采用勾股定理以验证平行四边形定则D．拉力方向应与木板平面平行，且两个分力的值要适当大些（3）若实验中，两个分力的夹角为SKIPIF1<0，合力为F，F与SKIPIF1<0的关系图像如图3所示。已知这两分力大小不变，则任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是。（4）乙实验小组接着进行了如图4所示的实验，一竖直木板上固定白纸，白纸上附有角度刻度线，弹簧测力计a和b连接细线系于O点，其下端用细线挂一重物Q，使结点O静止在角度刻度线的圆心位置。分别读出弹簧测力计a和b的示数，并在白纸上记录拉线的方向。则图中弹簧测力计a的示数为N；弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动，且保持两弹簧测力计间的夹角不变，直到弹簧测力计a方向水平为止，此过程中弹簧测力计a的示数会，弹簧测力计b的示数会（后两空选填“变大”、“不变”、“变小”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）。（5）丙实验小组进行了图5、6的实验，先用5个钩码拉弹簧使之伸长至某个位置SKIPIF1<0，并记录，如图5；然后再用两组钩码（一组3个钩码，一组4个钩码）拉伸弹簧，如图6.每个钩码质量均相同，两次实验弹簧均处于水平。①完成该实验最关键的步骤是；②如果该实验中“力的平行四边形定则”得到验证，则图6中的SKIPIF1<0和SKIPIF1<0（绳子与竖直方向夹角）满足SKIPIF1<0。【答案】SKIPIF1<0DSKIPIF1<05.80变小变大第二次拉伸弹簧使伸长至SKIPIF1<0位置SKIPIF1<0【详解】（1）[1]用一根弹簧秤拉皮筋时，拉力的方向与橡皮筋的方向在同一条直线上，即F与SKIPIF1<0两个力中，方向一定沿AO方向的是SKIPIF1<0。（2）[2]A．在使用弹之前不用将弹簧秤用力拉，看是否能达到最大量程，故A错误;B．弹簧测力计使用前应该校零，即将两弹簧测力计调零后水平互钩对拉，选择两个读数相同的测力计，竖直互拉会有重力的影响，故B错误；C．两个分力夹角不宜过大，也不宜过小，不一定非要是90°，也不用勾股定理求解合力以验证平行四边形定则，故C错误；D．本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边形定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大，为了减小作图时画线的误差，弹簧秤的拉力适当大一些，故D正确。故D正确。故选D。（3）[3]设两个力分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，由图3可知SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0,SKIPIF1<0或SKIPIF1<0,SKIPIF1<0合力大小的变化范围SKIPIF1<0得SKIPIF1<0（4）[4]图中弹簧测力计a的示数为5.80N。[5][6]由题意，根据几何关系可知，弹簧测力计a、b对O的拉力Fa、Fb以及Q对O的拉力G组成的矢量三角形内接于圆内，如图所示可知在弹簧测力计a、b均绕O点顺时针缓慢转动直到弹簧测力计a方向水平的过程中，弹簧测力计a示数变小，弹簧测力计b的示数会变大。（5）[7]本实验的思想是等效替代的思想，所以其最关键的是两次拉伸弹簧的效果是相同的，即第二次拉弹簧使之伸长至SKIPIF1<0位置。[8]由题图可知，其第二次拉伸时，两个力在竖直方向上的合力为零，设单个钩码的质量为m，有SKIPIF1<0整理得SKIPIF1<02．某同学设计出如图1所示的实验装置来验证机械能守恒定律。让小球自由下落，下落过程中小球的球心经过光电门1和光电门2，光电计时器记录下小球通过光电门的时间SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，已知当地的重力加速度为g。（1）该同学先用螺旋测微器测出小球的直径如图2所示，则其直径d=mm。（2）为了验证机械能守恒定律，该实验还需要测量下列哪些物理量（填选项序号）。A．小球的质量mB．光电门1和光电门2之间的距离hC．小球从光电门1到光电门2下落的时间t（3）小球通过光电门1时的瞬时速度v1=（用题中所给的物理量符号表示）（4）保持光电门1位置不变，上下调节光电门2，多次实验记录多组数据，作出SKIPIF1<0h变化的图像如图3所示，如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率k1=（用题中所给的物理量符号表示），就可以验证小球下落过程中机械能守恒。（5）考虑到实际存在空气阻力，设小球在下落过程中平均阻力大小为f，根据实际数据绘出的SKIPIF1<0随h变化的图像的斜率为k2（k2<k1），则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值SKIPIF1<0=（用k2、k1表示）。

（6）实验中小钢球通过光电门的平均速度（选填“大于”“小于”或“等于”）小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。【答案】6.200/6.199/6.201BSKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0小于【详解】（1）[1]]螺旋测微器的精度为0.01mm，读数为6mm+20.0SKIPIF1<00.01mm=6.200mm（2）[2]小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0小球从光电门1运动到光电门2过程，据机械能守恒定律可得SKIPIF1<0联立可得SKIPIF1<0只要上述表达式成立，即可证明小球下落过程机械能守恒。AC．小球的质量m、小球从光电门1到光电门2下落的时间t不需要测量，AC错误；B．小球的直径d已经测量，该实验还需要测量光电门1和光电门2之间的距离h，B正确。故选B。（3）[3]小球经过光电门1和光电门2的速度可表示为SKIPIF1<0（4）[4]由（2）解析可得SKIPIF1<0SKIPIF1<0随h变化的图像的斜率为SKIPIF1<0如果不考虑空气阻力，若该图线的斜率SKIPIF1<0，就可以验证小球下落过程中机械能守恒。（5）[5]设小球在下落过程中平均阻力大小为f，由牛顿第二定律可得SKIPIF1<0SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（6）[6]根据匀变速直线运动的规律得小球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，有SKIPIF1<0小球球心通过光电门的瞬时速度为位移中点速度，有SKIPIF1<0，SKIPIF1<0得SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0实验中小钢球通过光电门的平均速度小于小钢球球心通过光电门时的瞬时速度。3．某校同学们分组进行碰撞的实验研究。（1）第一组利用气垫导轨通过频闪照相进行探究碰撞中的不变量这一实验。若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的（填“甲”或“乙”）（甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥）；（2）第二组利用频闪照片法去研究。某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到的照片如图丙所示。已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x=10cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的时刻，A、B两滑块质量比mA:mB=；（3）第三组同学用如图（a）所示的实验装置研究两个小球的碰撞，他用两个大小相同质量不等的A和B两个钢球（mA＞mB）进行实验。首先该同学使球A自斜槽上某一高度由静止释放，从斜槽的末端水平飞出，测出球A落在水平地面上的P（图中未画出）与球飞出点在地面上垂直投影O的距离为LOP。然后该同学使球A自同一高度由静止释放，在斜槽的末端与静止的球B发生斜碰，如俯视图（b）所示，碰后两球向不同方向运动，测出A、B两球落地点M、N（图中未画出）与O点间的距离分别为LOM、LON。该同学多次重复实验，并将测量值取平均值，已知碰撞过程中没有机械能损失。下列关系式正确的是。A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0【答案】甲2.5T1:4/SKIPIF1<0BC/CB【详解】(1)[1]乙图中由于装有撞针和橡皮泥，则两物体相碰时成为一体，机械能的损失最大；而甲图中采用弹性圈，二者碰后即分离，此种情况下，机械能的损失最小，机械能几乎不变；故选甲。(2)[2]由图可知，前两次闪光中A的位移相同，AB不可能相碰；而由题意可知，B开始时静止，而碰后B一定向右运动，故只能静止在60cm处，故可知，AB在60cm处发生碰撞，而A匀速时1T时间内运动20cm，则10cm处运动到60cm处需要2.5T；A在第1次闪光后的2.5T时发生碰撞；[3]设碰前A的速度为v，则SKIPIF1<0由于第四次闪光时A在50cm处，则碰后1.5T，A运动了10cm，则碰后A的速度大小为SKIPIF1<0碰后B的速度大小为SKIPIF1<0向右为正方向，根据动量守恒定律得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0(3)[4]碰撞前瞬间球A的速度大小为vA，碰撞后瞬间球A、B的速度大小为vA'，vB'，两球在碰撞过程中动量守恒，碰撞后两球动量的矢量与碰撞前A球动量的矢量相等，则可知，一定满足平行四边形定则，如图1所示，碰撞过程中没有机械能损失，碰撞过程机械能守恒，由机械能守恒定律得SKIPIF1<0小球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相同，做平抛运动的时间相等，设时间为t，则有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0碰撞过程两球动量守恒，由动量守恒定律得：SKIPIF1<0SKIPIF1<0如图2所示，由几何知识可知SKIPIF1<0故选BC。02测量类实验4．同学们用多种方法测重力加速度值。(1)用如图甲所示的单摆做“用单摆测重力加速度”的实验。①此实验中重力加速度的表达式为SKIPIF1<0（用摆长l，周期T表示）。②若改变摆长，多次测量，得到周期平方SKIPIF1<0与摆长l的关系如图乙所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是（选填正确选项前的字母）。A．测周期时多数了一个周期B．测周期时少数了一个周期C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长(2)将单摆挂在力传感器的下端，通过力传感器测定摆动过程中摆线受到的拉力F，由计算机记录拉力F随时间t的变化，图像如图丙所示。测得摆长为l，则重力加速度的表达式为SKIPIF1<0。(3)如图丁所示，将光电门安装在小球平衡位置的正下方，在小球上安装轻质挡光片，挡光宽度为d，在铁架台后方固定量角器，利用此装置测重力加速度值。首先测得摆长为l，之后将小球拉离平衡位置，当摆线与竖直方向成SKIPIF1<0角（SKIPIF1<0值可由量角器读出）时将小球由静止释放，传感器测得小球第一次摆下挡光的时间SKIPIF1<0。多次改变摆角SKIPIF1<0测得对应的SKIPIF1<0，可得到多组SKIPIF1<0数据，同时计算机可根据需要算出关于SKIPIF1<0的任意三角函数值。①为了能最方便准确地利用图像处理数据，应绘制图像（写出图像的纵坐标—横坐标）；②根据第①问中绘制的图像，求得图像斜率的大小为k，则计算得到重力加速度SKIPIF1<0。【答案】(1)SKIPIF1<0C(2)SKIPIF1<0(3)SKIPIF1<0SKIPIF1<0【详解】（1）①[1]根据单摆周期公式SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0②[2]根据单摆周期公式SKIPIF1<0其中SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0由图可知，当l为零时，T2不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，即把悬点到摆球上端的距离摆线的长度作为摆长。故选C。（2）单摆每隔半个周期到达最低点时，拉力F会达到最大，故由图可知，单摆的周期为SKIPIF1<0根据单摆周期公式SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（3）①[1]小球从最高点摆至最低点的过程，小球机械能守恒，故根据机械能守恒定律有SKIPIF1<0小球经过光电门的瞬时速度为SKIPIF1<0整理可得SKIPIF1<0为了能最方便准确地利用图像处理数据，应绘制SKIPIF1<0图像。②[2]由上分析可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<003探究类实验5．某同学先用如图甲所示的装置测弹簧的劲度系数，再用该弹簧以如图乙所示的装置测物块与长木板间的动摩擦因数，取重力加速度大小SKIPIF1<0。

（1）测劲度系数的实验步骤：a．将轻弹簧悬挂在铁架台的横杆上，刻度尺竖直固定在轻弹簧旁，刻度尺的零刻度与轻弹簧的上端对齐；b．在弹簧下端依次挂上不同质量的钩码，记录每次钩码的总质量m及对应指针所指刻度值x；c．在SKIPIF1<0坐标系中描点作图，作出的图像如图丙所示。由图丙可知，弹簧的原长SKIPIF1<0cm，弹簧的劲度系数SKIPIF1<0N/m。（2）用如图乙所示的装置测动摩擦因数，长木板B放在水平面上，物块A放在长木板上，并用（1）问中的轻弹簧将物块A与竖直墙面连接，弹簧保持水平，用水平力F拉长木板B缓慢向左运动，A保持静止，测得这时弹簧的长度SKIPIF1<0，已知物块A的质量为2.5kg，则物块A与长木板间的动摩擦因数SKIPIF1<0。【答案】61960.32【详解】（1）[1]由图丙可知，弹簧的原长SKIPIF1<0。[2]弹簧的劲度系数SKIPIF1<0（2）[3]物块A对长木板B的正压力为SKIPIF1<0摩擦力为SKIPIF1<0则动摩擦因数为SKIPIF1<06．某实验小组同学利用图甲装置测量滑块（含遮光条）和砝码的质量，主要操作步骤如下：①打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨使其水平；②用20分度游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示；③用毫米刻度尺测量光电门1和光电门2之间的距离L；④挂上槽码，调节定滑轮使细线与气垫导轨平行；⑤打开气泵，由静止释放滑块，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间SKIPIF1<0和SKIPIF1<0；⑥依次在滑块上添加SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0个砝码，重复实验。回答下列问题：(1)调节气垫导轨时，轻推滑块，若发现遮光条通过光电门2的时间小于遮光条通过光电门1的时间，应直至气垫导轨水平；(2)遮光条的宽度SKIPIF1<0SKIPIF1<0；(3)滑块运动的加速度SKIPIF1<0（用测量的物理量的符号表示）；(4)已知槽码和挂钩的总质量为SKIPIF1<0，重力加速度为g，以放在滑块上的砝码数n为横坐标，滑块加速度a的倒数为纵坐标作出SKIPIF1<0图像，获得该图像的斜率为k，纵截距为b。由以上数据可得滑块和遮光条的总质量SKIPIF1<0，每个砝码的质量SKIPIF1<0（用已知量的物理符号表示）。【答案】(1)调节旋钮P使左侧升高或调节旋钮Q使右侧降低(2)2.20(3)SKIPIF1<0(4)SKIPIF1<0SKIPIF1<0【详解】（1）调节气垫导轨时，轻推滑块，若发现遮光条通过光电门2的时间小于遮光条通过光电门1的时间，说明气垫导轨左侧偏低，应调节旋钮P使左侧升高或调节旋钮Q使右侧降低。（2）20分度游标卡尺的精确值为SKIPIF1<0，由图乙可知遮光条的宽度为SKIPIF1<0（3）滑块通过光电门1的瞬时速度为SKIPIF1<0通过光电门2的瞬时速度为SKIPIF1<0由匀变速直线运动规律得SKIPIF1<0联立可得滑块运动的加速度为SKIPIF1<0（4）[1][2]由牛顿第二定律得SKIPIF1<0SKIPIF1<0联立整理可得SKIPIF1<0所以SKIPIF1<0图像的斜率为SKIPIF1<0则每个砝码的质量为SKIPIF1<0纵轴截距为SKIPIF1<0则滑块和遮光条的总质量为SKIPIF1<07．某同学通过如图1所示实验装置探究平抛运动的特点。(1)关于该实验，下列说法正确的是______（填字母）。A．小球和斜槽之间有摩擦会增大实验误差B．每次必须等距离下降挡板，记录小球的位置C．每次小球需从斜槽同一位置由静止释放D．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点(2)平抛轨迹的起始点坐标，可按下述方法处理：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为SKIPIF1<0，以A点为坐标原点，沿水平和竖直方向建立平面直角坐标系，测得AB和BC的竖直间距分别是SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，已知当地重力加速度为g，则小球做平抛运动的初速度为，抛出点的横坐标为，抛出点的纵坐标为。（用SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，g表示）【答案】(1)C(2)SKIPIF1<0SKIPIF1<0SKIPIF1<0【详解】（1）[1]A．斜槽的作用是使小球获得水平初速度，小球与斜槽之间有摩擦不影响实验结果，安装斜槽时其末端切线应水平，故A错误；B．每次不必须等距离下降挡板，记录小球的位置，故B错误；C．为了保证每次抛出时小球的初速度相同，每次小球需从斜槽同一位置由静止释放，故C正确；D．小球在斜槽末端球心在白纸上的投影记录为O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点，故D错误。故选C。（2）[1]根据SKIPIF1<0得SKIPIF1<0小球做平抛运动的初速度为SKIPIF1<0[2][3]B点竖直方向速度SKIPIF1<0从抛出到B点的时间为SKIPIF1<0小球经过A点时已经运动了时间SKIPIF1<0抛出点的横坐标为SKIPIF1<0抛出点的纵坐标为SKIPIF1<01．（2024·安徽合肥·二模）如图（a）所示，某兴趣小组用单摆测量重力加速度。选用的实验器材有：智能手机、小球、细线、铁架台、夹子、游标卡尺、刻度尺等，实验操作如下：（1）用铁夹将细线上端固定在铁架台上，将小球竖直悬挂；（2）用刻度尺测出摆线的长度为l，用游标卡尺测出小球直径为d；（3）将智能手机置于小球平衡位置的正下方，启用APP《手机物理工坊》的“近距秒表”功能；（4）将小球由平衡位置拉开一个角度（θ<5°），静止释放，软件同时描绘出小球与手机间距离随时间变化的图像，如图（b）所示。请回答下列问题：(1)根据图（b）可知，单摆的周期T=s。(2)重力加速度g的表达式为（用测得的物理量符号表示）；(3)改变摆线长度l，重复步骤（2）、（3）、（4）的操作，可以得到多组T和l的值，进一步描绘出如图（c）的图像，则该图像以为横坐标（选填SKIPIF1<0“T”或“T2”），若图线的斜率为k，则重力加速度的测量值为。【答案】(1)2(2)SKIPIF1<0(3)SKIPIF1<0SKIPIF1<0【详解】（1）根据单摆的运动规律一个周期内应该有两个小球与手机间距离的最小值。由图（b）可得出，单摆的周期为T=2s（2）根据SKIPIF1<0解得重力加速度g的表达式为SKIPIF1<0（3）[1]由上一问中重力加速度的表达式可得SKIPIF1<0结合图（c）的图像，可知则该图像以SKIPIF1<0为横坐标。[2]若图线的斜率为k，则SKIPIF1<0可知重力加速度的测量值为SKIPIF1<02．（2024·新疆·二模）用如图1所示的装置验证两球碰撞时“动量守恒”。挑选直径相同的钢球和玻璃球进行实验，先让质量为m1的钢球从斜槽上某一标记位置由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到水平桌面的复写纸上，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m2的玻璃球放在水平轨道末端，让钢球仍从标记位置由静止滚下，钢球和玻璃球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。取下白纸，O点是水平轨道末端重锤线在白纸上的投影点，P、Q、R点是小球落点的平均位置，如图2所示。(1)完成本实验，除了图1中的器材以及圆规以外，还必须使用的两种器材是和。(2)实验操作中，下列说法中正确的是___________。A．实验中白纸必须固定，复写纸可以移动B．重复操作时发现小球的落点并不重合，一定是实验操作中出现了错误C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置D．在OP、OQ、OR这三个长度中，与玻璃球质量有关的是OP和OR(3)在实验误差允许范围内，若满足关系式（用测量量m1、m2及OP、OQ、OR表m1、m2示），则认为两球碰撞前后在水平方向上的总动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，那么OP、OQ、OR应满足关系式。(4)上述实验中，测出SKIPIF1<0克，SKIPIF1<0克，小球的落点平均位置几乎在同一条直线上，测得SKIPIF1<0厘米，SKIPIF1<0厘米，SKIPIF1<0厘米。系统碰前的总动量SKIPIF1<0与碰后的总动量SKIPIF1<0的百分比误差SKIPIF1<0（保留1位有效数字）。【答案】(1)天平/刻度尺(2)ACD(3)SKIPIF1<0SKIPIF1<0(4)SKIPIF1<0【详解】（1）由（3）分析可知还需要的仪器为天平、刻度尺。（2）A．实验中白纸必须固定，复写纸可以移动，A正确；B．由于偶然误差的影响，每次碰撞的落点不一定相同，A错误；C．用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心位置可视为小球落点的平均位置，C正确；D．由（3）分析可知在OP、OQ、OR这三个长度中，与玻璃球质量有关的是OP和OR，D正确。故选ACD。（3）[1]若满足动量守恒SKIPIF1<0因为平抛运动中竖直方向高度相同，所以平抛运动时间相同，设时间为t，则SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0①[2]若还满足弹性碰撞，则还满足碰撞前后动能相等，即SKIPIF1<0将速度换成位移可得SKIPIF1<0②联立可得SKIPIF1<0（4）根据公式SKIPIF1<0代入数据可得SKIPIF1<03．（2024·陕西·二模）某实验小组采用如图甲所示的实验装置，用自由落体法验证机械能守恒。(1)如图甲所示的装置外，在下列器材中，还必须使用的器材有______。A．天平（含砝码） B．交流电源 C．秒表 D．刻度尺(2)下列物理量中，需用工具直接测量的是，通过计算间接测量的是。A．重物下落的高度B．重物下落的瞬时速度C．重物的质量(3)安装好实验装置，正确进行实验操作。从打出的纸带中选出符合要求的纸带，如图乙所示，O点是打下的第一个点，在纸带上选取多个连续打出的点，测量出各计时点到第一个点的距离h，算出各计时点对应的速度v，然后以SKIPIF1<0为纵轴、h为横轴作出SKIPIF1<0图像，请在图丙中合适的位置作出该图像。【答案】(1)BD(2)AB(3)【详解】（1）打点计时器需要接交流电源才能工作，因此必须使用的器材有交流电源；测量重物的下落高度时需要使用刻度尺；由于验证机械能守恒的表达式中，质量可以约去，所以不需要天平（含砝码）；通过打点计时器可以得到计数点间的时间间隔，所以不需要秒表。故选BD。（2）[1]重物在下落的过程中，重力势能减少量为SKIPIF1<0动能的增加量为SKIPIF1<0则可知，在不需要得出重力势能减少量与动能增加量的具体数值的前提下，质量可以不测量，通过纸带要直接测量的物理量是重物下落的高度。故选A。[2]要间接测量的物理量是重物下落的瞬时速度。故选B。（3）根据机械能守恒可得SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0图像是一条过原点斜率为SKIPIF1<0的倾斜直线，如图所示4．（2024·内蒙古呼和浩特·二模）某同学采用如图甲所示装置验证物块A与物块B（带有遮光条）组成的系统机械能守恒。图中光电门安装在铁架台上且位置可调，滑轮质量不计，细线与滑轮之间的摩擦可以忽略不计，细线始终伸直。SKIPIF1<0，遮光条质量不计，遮光条通过光电门的平均速度看作滑块通过光电门的瞬时速度，实验时将物块B由静止释放。(1)用螺旋测微器测出遮光条宽度d，如图乙所示，则SKIPIF1<0SKIPIF1<0。(2)某次实验中，测得SKIPIF1<0，则此时A的速度为SKIPIF1<0（保留2位有效数字）。(3)改变光电门与物块B之间的高度h，重复实验，测得各次遮光条的挡光时间t，以h为横轴、SKIPIF1<0为纵轴建立平面直角坐标系，在坐标系中作出图像，如图丙所示，该图像的斜率为k，在实验误差允许范围内，若SKIPIF1<0（用含g、d字母的表达式表示），则验证了机械能守恒定律。【答案】(1)1.195(2)0.10(3)SKIPIF1<0【详解】（1）[1]螺旋测微器测出遮光条宽度为SKIPIF1<0（2）[1]A的速度为SKIPIF1<0（3）[1]系统减小的重力势能为SKIPIF1<0系统增加的动能为SKIPIF1<0在实验误差允许范围内，机械能守恒有SKIPIF1<0化解得SKIPIF1<0在实验误差允许范围内，若SKIPIF1<0则验证了机械能守恒定律。5．（2024·重庆·二模）某兴趣小组利用斜槽和多个相同小玻璃球来研究平抛运动的特点，部分实验装置如图所示。主要实验步骤如下：①将斜槽固定在贴有正方形方格纸的木板旁，调节木板竖直（方格纸中的竖线也竖直）；②依次将多个相同小玻璃球从斜槽上同一位置由静止释放；③玻璃球运动过程中，用手机对玻璃球进行拍摄，选择满意的照片进行分析处理。试回答下列问题：(1)以下操作中，必须的是______（单选，填正确答案标号）。A．斜槽尽可能光滑 B．斜槽末端切线水平 C．玻璃球体积适当大些(2)如题，某次实验所拍照片中同时出现了三个小球。已知该方格纸每小格的边长为5cm，当地重力加速度g取10m/s2，忽略空气阻力，则玻璃球做平抛运动的水平初速度SKIPIF1<0m/s，图中A球所在位置到斜槽末端的水平距离SKIPIF1<0m。【答案】(1)B(2)SKIPIF1<00.15【详解】（1）A．由于玻璃球每次都从斜槽上同一位置由静止开始运动，无论斜槽是否光滑，玻璃球到达斜槽末端的速度相同，故A错误；B．由于本实验研究平抛运动，斜槽末端切线必须水平，故B正确；C．玻璃球体积大不利于确定位置，故C错误。故选B。（2）[1]玻璃球在水平方向做匀速直线运动，因此由A到B和由B到C的时间相等，设为T，设图2中A所在位置的竖直速度为SKIPIF1<0，正方形小方格的边长d=5cm，则在竖直方向，由A到C有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0由A到B有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0玻璃球做平抛运动的水平初速度SKIPIF1<0[2]图2中A所在位置到斜槽末端的水平距离SKIPIF1<06．（2024·天津·一模）某学习小组利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度。(1)某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是A．开始计时时，过早按下秒表B．实验时误将49次全振动记为50次C．测摆长时摆线拉得过紧D．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了(2)测量小球直径时游标卡尺如图乙所示，其读数为cm(3)实验中，测出不同摆长l对应的周期值T，作出SKIPIF1<0图像，如图所示，已知图线上A、B两点的坐标分别为（x1，y1）、（x2，y2），可求出g=。【答案】(1)BC(2)1.20(3)SKIPIF1<0【详解】（1）根据单摆周期公式SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0A．开始计时时，过早按下秒表，则周期测量值偏大，使得重力加速度测量值偏小，故A错误；B．实验时误将49次全振动记为50次，则周期测量值偏小，使得重力加速度测量值偏大，故B正确；C．测摆长时摆线拉得过紧，则摆长测量值偏大，使得重力加速度测量值偏大，故C正确；D．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，则摆长测量值偏小，使得重力加速度测量值偏小，故D错误。故选BC。（2）10分度游标卡尺的精确值为SKIPIF1<0，由图乙可知小球的直径为SKIPIF1<0（3）根据单摆周期公式SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0图像的斜率为SKIPIF1<0可得SKIPIF1<07．（2024·广东揭阳·二模）某同学探究“小车的加速度与力的关系”的实验装置如图所示，轨道上的B点固定一光电门，将连接小车的细线跨过滑轮系住钩码，平衡摩擦力后在A点由静止释放小车，测出小车上的挡光片通过光电门的时间t。(1)在该实验中，下列说法正确的是____________。A．要用天平称量小车的质量B．每次改变钩码的个数，都需要测量钩码的总质量C．调节滑轮的高度，使细线与轨道平行D．A、B之间的距离尽可能小些(2)若挡光片的宽度为d，挡光片与光电门的距离为L，d<<L。则小车通过光电门时的速度大小为，加速度大小为。（均用题中所给物理量的符号表示）【答案】(1)C(2)SKIPIF1<0SKIPIF1<0【详解】（1）A．探究“小车的加速度与外力关系”时，只要保持小车质量不变即可，没有必要测量其质量。故A错误；B．本题直接从力传感器上读出绳子拉力的大小，不需要测量钩码质量。故B错误；C．要使绳子的拉力等于小车受到的合外力，则要使细线与轨道平行。故C正确；D．A、B之间的距离尽可能大些，可以减小测量误差。故D错误。故选C。（2）[1]小车通过光电门时的速度大小为SKIPIF1<0[2]根据SKIPIF1<0解得小车的加速度大小为SKIPIF1<08．（23-24高三下·河北沧州·开学考）某同学用如图甲所示的装置探究弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，操作过程如下。(1)该同学将将弹簧水平放置并处于自然状态，将标尺的零刻度线与弹簧一端对齐，弹簧的另一端所指的标尺刻度如图乙所示，将弹簧竖直挂在铁架台上，弹簧静止后弹簧的另一端所指的标尺刻度如图丙所示，在下端逐渐挂上质量为50g的钩码，记录所挂钩码的个数N和弹簧静止时对应的弹簧长度L，当挂两个钩码，弹簧静止时指针位置如图甲中所示，则此时弹簧长度为cm，由此可以得出弹簧的劲度系数为N/m（计算结果保留1位小数，重力加速度g取SKIPIF1<0）；(2)根据测得的数据得到所挂钩码个数N和对应弹簧长度L的变化图像如图丁所示，弹簧的劲度系数为N/m（结果保留1位小数，重力加速度g取SKIPIF1<0）；(3)若图丙中标尺没有在竖直方向，则会造成弹簧劲度系数的测量值（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。【答案】(1)14.9020.0(2)19.6(3)偏小【详解】（1）[1][2]由刻度尺读数规则可知，图甲中弹簧长度为14.90cm，弹簧竖直悬挂时原长为图丙中的显示，弹簧的原长SKIPIF1<0弹簧劲度系数SKIPIF1<0（2）由图丁可知，由图像可知弹簧的劲度系数SKIPIF1<0（3）若图丙中的标尺没有在竖直方向，会造成弹簧形变量的测量结果偏大，所以弹簧劲度系数的测量值偏小。9．（2024·广东惠州·一模）用如图（a）所示的实验装置研究物体的平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下移动水平挡板MN到合适的位置，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列的痕迹点。(1)为使小球能水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查切线是否水平的方法是。(2)每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，原因是。(3)为定量研究钢球的平抛运动，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。①取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于斜槽末端Q点，钢球的（选填“最上端”“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重垂线平行。②若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：在如图（b）所示的轨迹上取A、B、C三点，测得AB和BC的水平间距均为x，AB和BC的竖直间距分别是SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，已知当地重力加速度为g，可求得钢球平抛的初速度大小为（用字母x、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和g表示）。【答案】(1)将小球放置在斜槽末端，能保持静止（或既不向里滚，也不向外滚），则说明斜槽末端切线水平。(2)保证小球每次以相同的速度从斜槽末端飞出。(3)球心需要SKIPIF1<0【详解】（1）将小球放置在斜槽末端，能保持静止（或既不向里滚，也不向外滚），则说明斜槽末端切线水平。（2）每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，原因是保证小球每次以相同的速度从斜槽末端飞出。（3）①[1]小球在运动过程中记录下的是其球心的位置，故其抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置，故应以球心在白纸上的位置为坐标原点。[2]小球在竖直方向为自由落体运动，故需要y轴与重垂线平行。②[3]平抛运动竖直方向做匀变速直线运动，根据匀变速运动推论SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0平抛运动水平方向为匀速直线运动，根据匀速直线运动公式SKIPIF1<0，解得SKIPIF1<010．（2024·贵州·二模）某实验小组采用如图所示的装置验证动量守恒定律，实验步骤如下：①将斜槽固定在水平桌面上，调节斜槽末端水平，然后挂上铅垂线；②在水平地面上铺白纸和复写纸：③测出小球A、B的质量分别为mA、mB；④将质量较大的球A从斜槽上某一位置由静止释放，落在复写纸上，重复多次；⑤将球B放在槽口末端，让球A从步骤④中的同一位置由静止释放，撞击球B，两球落到复写纸上，重复多次；⑥测出球A从释放点到槽口末端的竖直高度h；⑦取下白纸，用圆规找出落点的平均位置，分别测得步骤④中球A平抛运动的水平位移大小xA1，步骤⑤中球A、B平抛运动的水平位移大小xA2、xB。回答下列问题：(1)以上步骤中不必要的是；（填步骤前的序号）(2)本实验中铅垂线的作用是；(3)按照本实验方法，验证动量守恒定律的关系式是（用上述必要的实验步骤测得的物理量符号表示）。【答案】(1)⑥(2)见解析(3)SKIPIF1<0【详解】（1）该实验中只要保证每次从同一位置释放小球小球就可保证小球A每次达到斜槽末端时的速率相同，而本实验结合平抛运动研究动量守恒定律，小球做平抛运动时下落高度SKIPIF1<0相同，根据平抛运动竖直方向做自由落体运动，可得到其下落时间SKIPIF1<0相同，在结合水平方向做匀速直线运动，并测出了小球做平抛运动的水平位移，从而可得到小球做平抛运动的初速度为SKIPIF1<0显然在验证动量守恒定律的式子中SKIPIF1<0会被约掉，从而用水平位移来表示速度的大小，因此，该实验中并不需要测出球A从释放点到槽口末端的竖直高度h。故选⑥。（2）本实验中，铅垂线的作用是用来确定小球在斜槽末端抛出点，其球心在所平铺水平地面复写纸上的投影点。（3）根据本实验的原理，结合以上分析可知，若两小球碰撞过程中动量守恒，则应满足SKIPIF1<0化简后可得SKIPIF1<011．（2024·浙江·模拟预测）某学习小组采用图甲所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。（1）用天平测得滑块A、B（均包括挡光片）的质量分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0；（2）两挡光片的宽度相同；（3）接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07s、0.06s，则应将导轨右端（选填“调高”或“调低”），直至气垫导轨水平；（4）滑块B放在两个光电门之间，向右轻推滑块A与滑块B碰撞，碰后滑块A返回导轨左侧，与光电门1相连的计时器计时2次，先后为SKIPIF1<0和SKIPIF1<0；滑块B运动至导轨右侧，与光电门2相连的计时器计时为SKIPIF1<0；（5）在实验误差允许范围内，若表达式满足等式SKIPIF1<0（用测得的物理量表示）成立，说明滑块A、B碰撞过程中动量守恒。【答案】调高SKIPIF1<0【详解】（3）[1]同一滑块通过两个光电门，由SKIPIF1<0知，时间长的速度小，可知滑块做加速运动，导轨右端应调高一点，直至两个计时器显示的时间相等，即说明滑块做匀速直线运动，导轨已调成水平；（5）[2]向右轻推滑块A与滑块B碰撞，碰后滑块A返回导轨左侧，与光电门1相连的计时器计时2次，先后为SKIPIF1<0和SKIPIF1<0；滑块B运动至导轨右侧，与光电门2相连的计时器计时为SKIPIF1<0；因此则有滑块A经光电门1时的速度，即碰撞前的速度为SKIPIF1<0滑块A与滑块B碰撞后A的速度为SKIPIF1<0滑块B被碰撞后的速度为SKIPIF1<0在实验误差允许范围内，若表达式SKIPIF1<0即为SKIPIF1<0SKIPIF1<0成立，说明滑块A、B在碰撞过程中动量守恒。12．（2024·浙江·模拟预测）在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中。步骤一：如图甲（a），轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。步骤二：在图甲（b）中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。步骤三：撤去SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，改用一个力SKIPIF1<0单独拉住小圆环，如图甲（c）仍使它处于O点。SKIPIF1<0(1)如下图所示，实验中需要的器材有；(2)关于此实验的操作，下列说法正确的是；A．测力计可以直接钩住小圆环进行实验B．实验过程中，测力计外壳不能与木板有接触C．完成步骤三后重复实验再次探究时，小圆环的位置可以与前一组实验不同D．为了减小误差，两个测力计的夹角越大越好(3)弹簧测力计的示数如图乙所示，读数为N。(4)做实验时，根据测量结果在白纸上画出，如图丙所示，SKIPIF1<0和SKIPIF1<0为两个分力，请在答题纸上通过作平行四边形的方法求出合力为N。【答案】(1)B(2)C(3)0.7/0.8(4)3.20（3.00~3.30）【详解】（1）探究两个互成角度的力的合成规律实验需要刻度尺确定力的方向和作图。故选B。（2）A．测力计若直接钩住小圆环进行实验，会在确定力的方向时出现误差，故A错误；B．实验过程中，弹簧测力计与木板保持平行即可，故B错误；C．实验过程中用一个弹簧测力计的作用效果替代两个弹簧测力计作用效果，只需同一次实验“结点”的位置相同即可，但完成后重复实验再次探究时，小圆环的位置可以与前一组实验不同，故C正确；D．画平行四边形时，夹角大的话画出的平行四边形会准确些，但不是要求夹角尽量大，故D错误。故选C。（3）弹簧测力计的最小分度为SKIPIF1<0，根据指针位置可以确定拉力为SKIPIF1<0。（4）根据平行四边形定则得出下图由图可知合力大小约为3.16N。13．（2024·北京丰台·一模）用如图所示的装置验证“动量守恒定律”。实验时先让A球从斜槽上某一固定位置由静止释放，P点为A球落点的平均位置；再把半径相同的B球放在水平轨道末端，将A球仍从原位置由静止释放，M、N分别为A、B两球碰撞后落点的平均位置。O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，O、M、P、N位于同一水平面上。(1)除了图中器材外，完成本实验还必须使用的器材有______（选填选项前的字母）。A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．圆规(2)实验中，测得A、B两球的质量分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，三个落点的平均位置与O点距离OM、OP、ON分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0。在误差允许范围内，若满足关系式（用所测物理量的字母表示），可以认为两球碰撞前后动量守恒。(3)实验中能够把速度的测量转化为位移的测量的必要操作是______。A．安装轨道时，轨道末端必须水平 B．每次必须从同一个高度静止释放小球C．实验中两个小球的质量应满足SKIPIF1<0 D．轨道应当尽量光滑(4)某同学将B球替换为半径相同、质量为SKIPIF1<0的C球（SKIPIF1<0），重复（2）的实验发现碰撞后A球反向运动，沿倾斜轨道上升一段距离后再次下滑离开轨道末端，测量碰撞后A、C落点的平均位置到O点的距离分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，若误差允许范围内满足关系式（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。实验数据表明，系统碰撞前的动量总是小于碰撞后的动量，请分析其中可能的原因。【答案】(1)ABD(2)SKIPIF1<0(3)ABC(4)SKIPIF1<0由于轨道摩擦力影响，减小了碰后的动量大小【详解】（1）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、圆规。故选ABD。（2）碰前的动量为SKIPIF1<0碰后的动量之和为SKIPIF1<0若碰撞前后动量守恒SKIPIF1<0，二个式子相等即可，则要验证的表达式为SKIPIF1<0（3）实验利用平抛运动规律测得小球速度，必要操作是安装轨道时，轨道末端必须水平、每次必须从同一个高度静止释放小球、为使小球碰后不反弹，则实验中两个小球的质量应满足SKIPIF1<0，轨道光滑与否对实验无影响。故选ABC。（4）[1]同（2）分析可知若误差允许范围内满足关系式SKIPIF1<0则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。[2]系统碰撞前的动量总是小于碰撞后的动量，是由于轨道摩擦力影响，减小了碰后的动量大小。14．（2024·广东·二模）小明在探究“两个互成角度的力的合成规律”时，用到两根相同的橡皮筋、木板、白纸、笔、图钉、细线和刻度尺。请帮助他完善以下步骤。（1）如图甲所示，先把两根橡皮筋SKIPIF1<0和细绳SKIPIF1<0的一端连接，结点记为SKIPIF1<0。（2）用刻度尺测量橡皮筋SKIPIF1<0的原长，记为SKIPIF1<0。（3）如图乙所示，在木板上固定白纸，在白纸上的SKIPIF1<0点固定橡皮筋SKIPIF1<0的