力学实验-2020-2024年高考物理复习试题分类汇编（解析版）

4<15力学实龄

■

5年真题•分点精准练

1.(2024.北京.高考)如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。

(1)关于本实验，下列做法正确的是(填选项前的字母)。

A.实验前，调节装置，使斜槽末端水平

B.选用两个半径不同的小球进行实验

C.用质量大的小球碰撞质量小的小球

(2)图甲中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为mi的小球从斜槽上的S位置由静止释放，

小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为如的小球从S

位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和尸(P为〃”单独滑落时的平均

落点)。

C\

乙

a.图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点—；

b.分别测出。点到平均落点的距离，记为。尸、0M和ON。在误差允许范围内，若关系式—成立，即可

验证碰撞前后动量守恒。

(3)受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长

的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的。点和点，两点间距等于小球的直径。

将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点2与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球

1向左反弹至最高点小球2向右摆动至最高点。。测得小球1,2的质量分别为,"和弦长A8="、

A'B=I2、CD=

推导说明，小、M、11、1.2、/3满足关系即可验证碰撞前后动量守恒。

【答案】⑴AC

(2)用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点miOP=

miOM-\~m2ON

(3)mh=

【详解】(1)A.实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前，后速度成正比，需要确保小球做平抛

运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，故A正确；

B.为使两小球发生的碰撞为对心正碰，两小球半径需相同，故B错误；

C.为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，故C正确。

故选ACo

(2)[1]用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点。

⑵碰撞前、后小球均做平抛运动，由〃=；g/可知，小球的运动时间相同，所以水平位移与平抛初速度成

正比，所以若。尸=m/OM+izON

即可验证碰撞前后动量守恒。

(3)设轻绳长为L小球从偏角。处静止摆下，摆到最低点时的速度为v,小球经过圆弧对应的弦长为/,

贝!I由动能定理有mg£(l-cos

由数学知识可知sin?=W

22L

联立两式解得v

若两小球碰撞过程中动量守恒，则有mvi=-mv2-\-Mv3

整理可得mh=-mh+Mh

2.(2023・北京・高考)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。

（1）关于实验，下列做法正确的是（填选项前的字母）。

A.选择体积小、质量大的小球B.借助重垂线确定竖直方向

C.先抛出小球，再打开频闪仪D.水平抛出小球

（2）图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2

为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直

方向做运动；根据.,可判断A球水平方向做匀速直线运动。

8OO

OO

0O

8O

0O

oO

O

o

OO

图2

（3）某同学使小球从高度为0.8m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动（每秒频闪25次），最

多可以得到小球在空中运动的..个位置。

（4）某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意

两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系xOy,并测量出“3另外两个位置的坐标值

（孙无）、（巧,％）,如图3所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y

轴间夹角的正切值为

X.x

09—2~~?-x

II

O;

-O

歹2O

O

了图3

x-2x

【答案】ABD自由落体运动A球相邻两位置水平距离相等1021

%一2%

【详解】（1）5A.用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，选择体积小质量大的小球可以减小空气阻

力的影响，A正确;

B.本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确;

CD.实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正确。

故选ABDo

（2）⑵⑶根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A

球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动。

（3）⑷小球从高度为0.8m的桌面水平抛出，根据运动学公式/z=gg〃，解得f=0.4s

频闪仪每秒频闪25次，频闪周期7=±5=0.04$

故最多可以得到小球在空中运动个数为"=10

（4）[5]设重垂线与y轴间的夹角为凡则x轴方向有%-2改=gsin6（2T）2

y轴方向在%=2%=gcosd（2T）2

联立解得tan6=玉二受

%一2%

3.（2022.北京.高考）某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在频

率为50.0Hz的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点

迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1,2,8,相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点

之间的距离冲％，…，X],并求出打点2,3,7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立vT坐标系，根

据重锤下落的速度作出VT图线并求重力加速度。

图1

（1）图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度为=m/s（结果保留3位有效数字）。

24H/缶Cm

tTP

—8336

3.5.

图2

（2）除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度"3对应的坐标点,

并作出v-t图线

W(m•s-1)

（3）根据图3,实验测得的重力加速度g=in/s?（结果保留3位有效数字）。

（4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下

落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机

的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。

【答案】1.159.79见解析

【详解】（1）口］打点计时器接在频率为50.0Hz的交流电源上，相邻计数点之间还有1个计时点，则相邻两

计数点之间的时间为/=2x0.02s=0.04s

纸带做自由落体运动，打点3时的瞬时速度等于点2到点4之间的平均速度，由纸带数据可知

(3.83+5.36)><10一2

------------------------m/s=1.15m/s

2x0.04

（2）［2］做出图像如图所示

Mv/(m*s-1)

（3）[3]根据v=gf,可知g=；

77—035

根据vT图像可知其斜率为重力加速度，则有g=m/s?=9.79m/s2

0.24

（4）[4]需要测量的物理量：水滴下落的高度耳和下落的时间心

测量/?的方法：用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度，多次测量取平均值；

测量,的方法：调节水龙头阀门，使一滴水开始下落的同时，恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音。用

手机测量n滴水下落的总时间。，则/=%

n

4.（2021・北京•高考）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分

析等。例如：

（1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为mm。

3主尺4cm

II,i,iI,IIJJJ1.1।

|।।।I£।।।।I

0游标尺10

图1

（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B,C、D

为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz

的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度vc=________m/s（结果保留小数点后两位）。

2|||||即||||||||『||||||||||||||||||||||||||||川帆i|iiii|iiii|iiii|iiii|nii|iiii|ini|iiii|iiniiiii|iiiii川八

）2345678910111213cmi4

图2

（3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做

匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量机比小车质量M小得多。请分析说

明这个要求的理由。（）

图3

【答案】31.40.44见解析

【详解】（1）口］根据游标卡尺的读数规则有3.1cm+4xO.lmm=3L4mm

（2）［2］每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为T=5x0.02=0.1s

匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有％=^=0.44m/s

（3）［3］设绳的拉力为7,小车运动的加速度为外对桶和砂，有mg-T=ma

对小车，有T=

M1

小车受到细绳的拉力T等于小车受到的合力F,即‘一瓦斯便一彳T^

M

可见，只有桶和砂的总质量机比小车质量M小得多时，才能认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加

速直线运动的合力F。

5.（2020•北京・高考）在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中，做如下探究:

（1）为猜想加速度与质量的关系，可利用图1所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上，前端通过钩

码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段

时间后按下板擦，小车同时停下。对比两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下

列正确的是：（选填选项前的字母）。

A.小车质量相同，钩码质量不同

B.小车质量不同，钩码质量相同

C.小车质量不同，钩码质量不同

玲।丁丁俯;

图1

(2)某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度。与质量M的7组实验数据,

如下表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点，请将余下的一组数据描在坐标纸上，并作出

a77图像.

次数1234567

0.620.560.480.400.320.240.15

M/kg0.250.290.330.400.500.711.00

a/(m,s-2)

1234

图2

(3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。请在图3中画出小车受力的示意图。为了

简化“力”的测量，下列说法正确的是：(选填选项前的字母)。

曾-Lo~~cJ।

图3

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，砂和桶的重力都等于绳的拉力

D.让小车的运动趋近与匀速运动，砂和桶的重力才近似等于绳的拉力

a/(m•s-2)

0.7

0.6

0.5

【答案】B0.4AD

0.3

0.2

0.1

0

1234

【详解】(1)[1]为了探究加速度与质量的关系，必须控制小车所受拉力相同，而让小车的质量不同，所以

钩码质量相同，故B正确。

⑵⑵数据描点和图像如图所示

'1a/(m,s'2)

1234

(3)[3]A.使小车沿倾角合适的斜面运动，小车所受重力沿斜面的分力刚好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，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小车所受合力将大于绳的拉力，不利于简化“力”的测

量，故B错误；

C.由牛顿第二定律可知，无论小车运动的加速度多大，砂和桶的重力都大于绳的拉力，故C错误D.当小

车的运动为匀速时，由平衡可知，砂和桶的重力近似等于绳的拉力，故D正确；

故选ADo

1年模拟•精选模考题

1.(2024.北京海淀.统考一模)某同学用图3所示装置验证机械能守恒定律。

①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4所示。。点为打点起

始点，打下该点时重锤速度为零。选取纸带上打出的连续点A、B,C作为计数点，测出三点距起始点。

的距离分别为九、也、％。已知重锤质量为优，当地重力加速度为g,打点计时器打点周期为7。从打下0

点到打下B点的过程中，重锤的重力势能减少量公丸=动能增加量△"=。（用题中所给字母

表示）

②图4中，起始点。和刻度尺的0刻线对齐，0c间的距离为cm。由A、B、C三个计数点求得

重锤下落的加速度。，（选填“可以”或“不可以”）用该值作为重力加速度计算①中重锤重力势能

的减少量。

【答案】mgh,〃Z网一唱9.50不可以

8T2

【详解】山从打下。点到打下B点的过程中，重力势能的减小量为AE=7国生

⑵根据运动学规律推论可知，B点的速度为力=

则动能的增加量为公约=工〃虎

2/”ST'J

⑶根据刻度尺读数可知，OC的距离为9.50cmo

[4]由于空气阻力对实验的影响，所以利用由A、3、C三个计数点求得重锤下落的加速度。小于重力加速

度g,所以不可以用该值作为重力加速度计算①中重锤重力势能的减少量。

2.（2024.北京西城.统考一模）如图所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，用手通过两个弹

簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力片和F?的大小，此外还必须（）

A.记录小圆环的位置B.记录两细线的方向

C.测量两细线的夹角D.测量橡皮条的伸长量

【答案】AB

【详解】由两个测力计的示数得到拉力耳和F2的大小，此外还必须记录小圆环的位置和记录两细线的方向。

故选ABo

3.（2024.北京西城.统考一模）“用单摆测量重力加速度的大小”的实验装置如图所示。

（1）用游标卡尺测量摆球直径如图所示，摆球直径4=mm。若测出摆线长/及单摆完成〃次全振动所

用的时间3则重力加速度的大小，g=（用/、n、t、d表示）。

（2）改变摆长L用多组实验数据作出T-z图像也可以求出重力加速度。如图所示，测得的数据点拟合后，

在一条过原点的直线上，直线的斜率为鼠由此可得重力加速度的大小.g=（用上表示）。

【详解】（1）［1］由题图可知，游标卡尺的精确度为0」mm,所以其读数为d=18mm+0.1x5mm=18.5mm

⑵单摆的摆长为乙=/+£

单摆的周期的公式为T=2万

单摆的周期为T=」

n

4^n^/+|

整理有

g=^2

（2）单摆的周期公式为T=

4万2

整理有〃=-L

g

4万2

结合题图可知％

g

47r2

解得g="

k

4.（2024.北京东城.统考一模）同学们用多种方法测重力加速度值。

⑴用如图甲所示的单摆做“用单摆测重力加速度”的实验。

甲

①此实验中重力加速度的表达式为g=（用摆长/,周期T表示）。

②若改变摆长，多次测量，得到周期平方〃与摆长/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/随

时间，的变化，图像如图丙所示。测得摆长为/,则重力加速度的表达式为g==

（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/,之后将小球拉离平衡位置，当摆线与

竖直方向成。角（。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加。

多次改变摆角6测得对应的4,可得到多组（4加）数据，同时计算机可根据需要算出关于夕的任意三角函

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（写出图像的纵坐标一横坐标）;

②根据第①问中绘制的图像，求得图像斜率的大小为鼠则计算得到重力加速度g=

22j]

【答案】⑴誓C⑵a（3）3"而d2

2kl

【详解】（1）①[1]根据单摆周期公式7=

解得g=*

②⑵根据单摆周期公式T=2噂

其中/=L+r

解得72=把4万2乙+4/万厂2

gg

由图可知，当/为零时，/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，拉力尸会达到最大，故由图可知，单摆的周期为7=2x（3/。T0）=缺

根据单摆周期公式7=2万A

解得相福

(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

mgl(l—cos8)=gmyl

小球经过光电门的瞬时速度为，/

c、r1

整理可得――万而

为了能最方便准确地利用图像处理数据，应绘制cos。一册图像。

②⑵由上分析可知去二■

解得g=47

乙KI

5.(2024.北京朝阳.统考一模)某学习小组采用以下实验方案验证动量守恒定律。

如图甲，长木板上的小车M左端贴有橡皮泥，右端连一穿过打点计时器的纸带，小车N置于M的左侧。

打点计时器电源频率为50Hz。实验过程如下：

橡皮逅带ABCD~E\

■T•：上•・・]/••・r•・•二•(

,I*11.00*1*17.12*(*13.75*K11.40*1(cm)

甲乙

①微调长木板右端的小木片，使小车能在木板上做匀速直线运动

②接通打点计时器电源后，让小车M做匀速直线运动，并与静置于木板上的小车N相碰

③小车M与N粘在一起，继续做匀速直线运动

④实验中获得一条纸带如图乙所示，在图上标记各计数点，并测量出A8、BC、CD、OE四段长度

(1)计算小车M碰撞前的速度大小应选段(选填“A3”、"8仁、“C。”、“。斤)，速度大小为m/s(结

果保留三位有效数字)。

⑵若小车M的质量为0.4kg,小车N的质量为0.2kg,根据纸带数据，碰后两小车的总动量为kg-m/s

(结果保留三位有效数字)，进而可以验证，在误差范围内两小车碰撞过程中动量_____(选填“守恒”、“不

守恒”)。

(3)请你说明步骤①对该实验的作用o

【答案】⑴BC1.71(2)0.684守恒

(3)平衡摩擦力，保证两车作用过程中动量守恒/便于选取小车匀速运动的纸带区间，以计算碰撞前后对应的

速度大小

【详解】（1）口][2]推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同

的时间内通过的位移相同，由图可见段为匀速运动的阶段，故选计算碰前的速度。打点时间间隔

T=—s=0.02s速度大小为片="12x1°m/s»1.71m/s

5015x0.02

（2）[1]⑵碰撞过程是一个变速运动的过程，而M和N碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时

间内通过相同的位移，故应选段来计算碰后共同的速度。碰后速度为%=ll/°xl°2m/s=1.14m/s

5x0.02

碰前的总动量为Pi=mMvi=。.684依？

碰后的总动量为P2=（%+外）眩=0.684依？

可知在误差范围内两小车碰撞过程中动量守恒。

（3）步骤①对该实验的作用平衡摩擦力，保证两车作用过程中动量守恒/便于选取小车匀速运动的纸带区间,

以计算碰撞前后对应的速度大小。

6.（2024•北京丰台•统考一模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、

数据分析等。用如图所示的装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系，实验时将皮带套在左右半

径不同的变速塔轮上，可以探究向心力与以下哪个物理量的关系o

A.质量B.半径C.角速度

变速塔轮

【答案】C

【详解】实验时将皮带套在左右半径不同的变速塔轮上，使得小球转动的角速度不同，所以可以探究向心

力与角速度的关系。

故选C。

4%"2

7.（2024.北京丰台.统考一模）“单摆测定重力加速度”的实验中，根据g=条/计算重力加速度时，以下操

作会使重力加速度的测量值偏小的是o

A.直接用摆线的长度作为单摆的摆长

B.计时开始时，秒表启动稍晚

C.测量周期时，误将摆球（〃一1）次全振动的时间记为〃次全振动的时间

D.摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动

【答案】AD

【详解】A.直接用摆线的长度作为单摆的摆长，/偏小，g偏小，A正确；

B.计时开始时，秒表启动稍晚，则周期T偏小，g偏大，B错误；

C.测量周期时，误将摆球（/1-1）次全振动的时间记为"次全振动的时间，根据7=工

n

可知T偏小，g偏大，C错误；

D.摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动，则实际摆长边长，测量的摆长偏小，g偏小，D正确.

故选AD。

8.（2024.北京丰台.统考一模）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。。点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投

影点，0、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%、：%，三个落点的平均位置与。点距离。加、OP、ON分别为

4、巧、凡。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吗〉性D.轨道应当尽量光滑

（4）某同学将B球替换为半径相同、质量为加3的C球（砥＞犯），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。点的距离

分别为工、x；,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】(l)ABD(2)叫马=叫斗+加2退(3)A(4)叫%=-小工+外芯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ABDo

(2)设碰撞前瞬间入射小球的速度为％,碰撞后瞬间入射小球和被碰小球的速度分别为匕，匕，根据动量

守恒可得"4%=班匕+，巧马

由于两小球下落高度相同，所用时间相等，则有%=卒，匕匕(

可知在误差允许范围内，若满足关系式叫了2=叫玉+7%退

可以认为两球碰撞前后动量守恒。

(3)实验中认为小球做平抛运动，两小球下落高度相同，所用时间相等，则有x=v(/

则可以用水平位移等效代替小球抛出时的速度，所以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：安装轨道时，轨道末端必须水平，保证小球做平抛运动。

故选A。

(4)[1]由(2)问分析可知若误差允许范围内满足关系式叫无2=-%汇+〃4乂

则可以认为两球碰撞前后的动量守恒。

⑵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。

9.(2024•北京通州•统考一模)某小组同学在“验证机械能守恒定律”实验中，将打点计时器固定在铁架台上,

使重锤带动纸带从静止开始自由下落。

(1)在实验操作中出现如图1所示的四种情况，其中操作正确的是(填选项下字母)。

c.D.

（2）实验中，按照正确的操作得到如图所示的一条纸带。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。的距离分别为〃、与、%。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为兀设重锤

的质量为小，从打。点到打8点的过程中，重锤的重力势能减少量AEp=,动能增加量△反=0

在误差允许的范围内，如果△玛=AEb则可验证机械能守恒。

（3）在实验中，该组同学根据测得的数据计算发现AE产A&,检查测量与计算均无错误，他们发现是操作错误

引起的，即先松手后接通电源。他仅利用这条纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的，并说明理由_。

（4）利用本实验的实验器材，不能完成的实验是（填选项前字母）。

A.研究自由落体运动规律B,探究加速度与物体质量大小的关系

C.研究匀变速直线运动的规律D.测量重力加速度的大小

1h—h

【答案】（1）B⑵mghB/（。2TAy⑶见解析（4）B

【详解】（1）实验中打点计时器所使用的电源为低压交流电源，且应将纸带的一端与重物用夹子固定好，

另一端穿过打点计时器限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近，然后接通电源，松开纸

带，让重物自由下落。

故选B。

（2）[1]打。点到打B点的过程中，重锤的重力势能减少量为△[=根g/%

⑵动能的增加量为AEk=（机次见+》）2

（3）可以，任取两点P、Q,测出P、。两点间距离算出g/z尸。和;%的值，如果在实验误差

允许的范围内满足g%=；说-1■德

则可以验证机械能守恒定律。

（4）利用本实验的实验器材，可以研究自由落体运动规律，可以测量重力加速度的大小，也可以研究匀变

速直线运动的规律，但不能探究加速度与物体质量大小的关系，因为重物下落过程中加速度不变。

故选B。

10.（2024.北京顺义•统考一模）利用打点计时器和小车探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图甲所

z]\o

（1）在探究加速度与物体质量关系时，应保持不变（选填“钩码质量”或“小车质量”），并且要求钩码

质量________小车质量（选填“远大于”或“远小于”）。

（2）下列关于实验操作，说法中正确的是_。

A.打点计时器应与直流电源连接

B.连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行

C.平衡摩擦力时，不应将钩码挂在定滑轮左侧细线上

D.平衡摩擦力后，若改变小车质量需要重新平衡摩擦力

（3）某同学在没有天平的情况下，利用图甲所示的装置测量小车的质量。实验步骤如下：

①将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车（和钩码）可以在木板上

匀速下滑。

②将一个钩码从小车内取出并挂在定滑轮左端细线上，其余钩码仍留在小车内，释放小车，计算小车的加

速度a。

③每次都从小车内取出一个钩码，并挂在细线左端的钩码上，释放小车，计算小车的加速度将结果填入

表格

轻绳左侧槽码数量12345

«/m-s-20.701.392.082.793.47

④利用表中的数据在图乙中补齐数据点，并作出a-n图像

-2

Ma/(m-s)

乙

⑤利用af图像求得小车（空载）的质量为kg„（每个槽码的质量均为0.050kg,重力加速度取g

取9.8m/s2）。

【答案】（1）钩码总质量远小于（2）BC

⑶0.45

->

n

【详解】（1）口］因为要探究物体运动的加速度与物体质量关系，所以实验过程中应保持钩码质量不变;

⑵设小车质量为钩码质量为小,对整体，根据牛顿第二定律mg=（根+“）a

、门/口I“etr4T=Ma=M----=-----xm£s

设绳子拉力为T,对小车m+Mx+m_

只有当机时，才可以认为T=mg,则实验中要使小车质量远大于钩码的质量，用钩码所受的重力作为

小车所受的合外力。

（2）A.打点计时器应与交流电源连接，故A错误；

B.为使钩码的重力等于细线沿木板向上的对小车的拉力，连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行，故

B正确；

C.平衡摩擦力时，不应将钩码挂在定滑轮左侧细线上，只让小车拖着纸带在木板上匀速下滑，故C正确;

D.设木板的倾角为。，平衡摩擦力时应满足满足Mgsind=〃爆cos。

解得〃=tan。

可知，平衡摩擦力后，若改变小车质量不需要重新平衡摩擦力，故D错误。

故选BC。

对所有槽码和小车，根据牛顿第二定律"％g=(M+5%)a

整理得"五着r

则…图像的斜率为^式紧

由⑴中图像可得,斜率为人署=署=°-7

联立,解得M=0.45kg

11.(2024•北京房山・统考一模)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操

作、数据分析等。

23(cm)

0510

⑴用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图所示。则该金属管的内径为mm。

(2)某同学利用机械能守恒原理"皿=｝加测量重力加速度，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点

迹。纸带的其中一部分如图所示，A、2、C为纸带上标出的3个连续计数点，通过测量得到。、A间距离为

瓦,0、8间距离为也，O、C间距离为4,相邻两个计数点间的时间间隔为兀则打下8点时，重锤下落

的速度VB=o

(3)在“用单摆测量重力加速度”实验中，两位同学利用实验数据做出图像，如图中0、c所示，其中a

与6平行。已知图线6对应的g是当地重力加速度值。对图线a和c的分析，下列说法正确的是(选

填选项前的字母)

A.c可能是计数时每次都误将49次全振动记为50次

B.图线。对应的g值小于图线b对应的g值

C.a可能是每次都误将悬点到小球下端的距离记为摆长L

【答案】⑴21.5mm⑵与4(3)C

【详解】(1)主尺的最小分度为1mm,读数为21mm,游标卡尺的最小分度值为0.1mm,读数为

5x0.lmm=0.5inm,故该金属管的内径为4=21111111+0.51«111=21.51™!

(2)打下B点时，重锤下落的速度为％=与4

(3)由单摆周期公式有7=2环R

整理得〃=-L

g

可矢口。―L图像的斜率左二——

g

A.误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度偏大，图线的斜率偏小，图线。的

斜率增大，故A错误；

B.图线a、b平行，斜率相等，可知图线，对应的g值等于图线6对应的g值，故B错误；

c4万24万24万2

C.若实验时，误将悬点到小球下端的距离记为摆长L则有72=±（工一r）=」」乙一±厂

ggg

则图线与b平行，纵轴截距为负值，图线。符合情况，故C正确。

故选Co

12.（2024•北京门头沟统考一模）下图是“探究小车加速度与力的关系”的实验装置。

（1）关于实验，下列做法正确的是填选项前的字母）。

A.本实验还需要秒表、刻度尺、交流电源等器材

B.本实验需保持小车质量不变，改变槽码质量

C.平衡摩擦时，需小车连接纸带，细绳末端连接槽码

D.实验时先接通电源，后释放小车

（2）当小车质量______（选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。

上述做法引起的误差为（选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是

（填选项前的字母）。

A.用水平气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车

B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器

C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小

【答案】（1）BD（2）远大于系统误差C

【详解】（1）A.本实验不需要秒表，还需要、刻度尺、交流电源等器材，故A错误；

B.本实验探究小车加速度与力的关系，利用控制变量法，需保持小车质量不变，通过改变槽码质量而改变

小车受到的拉力，故B正确；

C.平衡摩擦时，需小车连接纸带，细绳末端不能连接槽码，故C错误；

D.实验时先接通电源，打点稳定后释放小车，故D正确。

故选BD。

（2）[1]设小车质量为槽码质量为小。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有

F=Ma

mg—F=ma

Mmg

联立解得尸=

m+M

由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。

[2]上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差。

[3]该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力(实验中已经补偿了

阻力)或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉

力大小。

故选C。

13.(2024.北京延庆.统考一模)某实验小组用如图所示的装置验证机械能守恒定律。

(1)在实验操作过程中，下列做法正确的是—

A.实验中打点计时器可以使用直流电源

B.实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带

C.实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上

D.打点计时器、天平和刻度尺都是本实验必须使用的测量仪器

(2)如图所示为某次实验打出的纸带，取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E,通过测量并计算出点A距起

始点。的距离为So,AC间的距离为3间的距离为S2,若相邻两点的时间间隔为T,重锤质量为相，

重力加速度为g。根据这些条件计算从。点到C点的过程中重锤重力势能的减少量AEP=—,动能的增加

量△&=。

诉了Pf2f)

*s。i-_***$*

(3)利用该装置还可以测量当地的重力加速度，某同学的做法是以各点到起始点的距离//为横坐标，以各点

速度的平方庐为纵坐标，建立直角坐标系，用实验测得的数据绘制出声力图像，如图所示。请画出廿/图

线并求得当地重力加速度g=m/s2o(结果保留三位有效数字)

^/(m/s)2

(4)小刚利用气垫导轨和光电门等器材验证机械能守恒定律，图是实验装置的示意图。实验时开启气泵，先

将气垫导轨调至水平，然后滑块通过细线与托盘和祛码相连。将滑块从图示位置由静止释放，读出挡光条

通过光电门的挡光时间为心已知刚释放时挡光条到光电门的距离为/,挡光条的宽度为%且托盘

和祛码的总质量为如滑块和挡光条的总质量为当地的重力加速度为g。在滑块从静止释放到运动到光

电门的过程中，系统重力势能的减少量4历=加g/；系统动能的增加量AE*=。在误差允许的范围

内，如果AEP=A&,则可验证系统的机械能守恒。

【详解】(1)A.实验中打点计时器必须使用交流电源，不能使用直流电源，选项A错误；

B.实验时应先接通打点计时器的电源再释放纸带，选项B正确；

C.实验时纸带与打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，以减小摩擦，选项C正确；

D.打点计时器和刻度尺都是本实验必须使用的测量仪器，但是不需要天平，选项D错误。故选BC。

(2)[1]从。点到C点的过程中重锤重力势能的减少量%=:咫⑸+SJ

CIC

[2]打C点时的速度%=之背

动能的增加量△七=工机其=岳上2

k2。214T

（3）做出图像如图

结合图像可知2g=二2

46x10

解得g=9.78m/s2

（4）滑块经过光电门时的速度丫=4

t

系统动能的增加量f=g（M+m）y2=；（M+m）（，）2

14.（2024.北京海淀.统考二模）用如图4所示装置研究两个半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动

量关系。图5中。点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时先让。球多次从斜槽上某一固定位置C由

静止释放，其平均落地点的位置为尸。再把6球放在水平轨道末端，将。球仍从位置C由静止释放，。球和

b球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作多次，其平均落地点的位置为N。测量出a