1、 1 / 38 专题专题 13 力学实验力学实验 1 （2021 广东高三模拟）利用图（甲）示装置可以做力学中的许多实验 （i）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 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 （ii）甲同学在利用此装置进行探究加速度 a 与力 F 的关系的实验过程中，打出了一条纸带。
2、从比较清晰 的点起，每 5 个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图（乙）所示。 已知打点计时器所用电 源的频率为 50Hz。求： 从图中所给的刻度尺上读出 A、B 两点间的距离 s1 =_cm； 该小车的加速度 a =_m/s2。 实验的过程中，甲同学不断增加所挂钩码的个数，导致钩码的质量远远大于小车的质量， 则小车加速度 a 的值随钩码的个数的增加将趋近于_的值。 【答案】C 0.70 0.2 当地的重力加速度 【解析】 （i）1A利用此装置研究匀变速直线运动时，不需要消除摩擦力的影响，故 A 错误；B利用 此装置探究小车的加速度与质量的关系，并用图象法处理数据时，如果画出的 a-
3、M 关系图象不是直线， 确定加速度 a 与质量 M 成反比，应该作 1 a M 图线，看是否成正比，若成正比，说明 a 与 M 成反比，故 B 错误。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。故 C 正确。故选 C。 2 / 38 （ii）2从图中所给的刻度尺上读出 A、B 两点间的距离 S1=0.70cm。 3B、C 间的距离 S2=0.90cm，根据 2 xaT ，得 22 2 0.00900.0070 m/s0.2m/s 0.01 x a T 4对整体分析，根据牛顿第二定律得 1 mg
4、g a M mM m ，当mM时，a 趋向于 g。 2 （2021 天津高三模拟）如图所示，用碰撞实验器可以验证动量守恒定律，即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。 （1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是_； （选填选项前的字母） A刻度尺 B天平 C打点计时器 D秒表 （2）关于本实验，下列说法中正确的是_； （选填选项前的字母） A同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C轨道倾斜部分必须光滑 D轨道末端必须水平 （3）图中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置
5、S 由静止释放， 通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置 P，测出平抛射程 OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部 分末端，仍将入射小球从斜轨上位置 S 由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落 地点位置分别为 M、N。实验中还需要测量的有_； （选填选项前的字母） A入射小球和被碰小球的质量 m1、m2 B入射小球开始的释放高度 h C小球抛出点距地面的高度 H D两球相碰后的平抛射程 OM、ON （4）在某次实验中，记录的落点平均位置 M、N 几乎与 OP 在同一条直线上，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在 OP 方向上的总动量守恒； 用（
6、3）中测量的量表示 3 / 38 （5）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为 m1=2m2，其它条件 不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如下图所示。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是守恒的。 由此可以判断出图中 B 处是_； 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 若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式_是否成立。 用（5）中的物理量表示 【答案】AB AD AD m1 OP =m1 OM
7、+m2 ON C 1 2 m1 OC2= 1 2 m1 OA2+ 1 2 m2 OB2 【解析】(1)1本实验必须使用的有天平，用来测小球的质量，还有刻度尺，用来测小球平抛的水平位移， AB 正确。故选 AB。 (2)2AC同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放即可，轨道倾斜部分不必光滑，A 正确，C 错误；B入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，才能使两球碰后均向前运动，B 错误；D轨道末端 必须水平，才能使小球做平抛运动，D 正确。故选 AD。 (3)3实验中还需要测量的有入射小球和被碰小球的质量 m1、m2，两球相碰后的平抛射程 OM、ON，AD 正 确。 (4)4若碰撞过程动量
8、守恒，应满足 1 01 12 2 mvmvm v，小球做平抛运动竖直位移相同，故运动时间相同， 由 x v t 可知，平抛初速度与水平位移成正比，故应满足的表达式为 m1 OP =m1 OM+m2 ON。 (5)5若入射小球和被碰小球的质量关系为 m1=2m2，则表达式为 2OP =2OM+ON 由图可知 OA=17.6cm、OB=25.0cm、OC=30.0cm，带入上式对比可得 2OC=2OA+OB 故 C 点是未放被碰小球时入射球的落地点， B 处是被碰小球碰撞后的落地点， A 是入射小球碰撞后的落地点， C 正确。故选 C。 4 / 38 (6) 6若是弹性碰撞，则满足机械能守恒 1
9、2 m1 2 0 v= 1 2 m1 2 1 v+ 1 2 m2 2 2 v 整理可得 1 2 m1 OC2= 1 2 m1 OA2+ 1 2 m2 OB2。 3 （2021 天津高三模拟）在探究两个互成角度的力的合成规律实验中，桌上放一块方木板，用图钉把一 张白纸钉在方木板上。再用图钉把橡皮条一端固定在板上的 A 点。在橡皮条另一端拄上两条细绳形成结点， 细绳的另一端系着绳套。先用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条；再用一个弹簧测力计 通过细绳套拉橡皮条。 （1）判断力 F 单独作用与力 F1、F2共同作用效果相同的依据是 _ AF 的大小等于 F1与 F2的大小之和 B使橡皮条
10、伸长相同的长度 C使橡皮条上的结点到达同一位置 （2）实验中需要标记或者记录的信息有 _ A橡皮条的原长 B橡皮条原长时结点的位置 C力 F 的大小和方向 D力 F1、F2的大小和方向 （3）下列措施可以减小实验误差的是 _ A橡皮条应与两绳套夹角的平分线在同一直线上 B用两个弹簧测力计拉橡皮条时，两个绳套的夹角必须等于 90 C用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行 D拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 【答案】C CD CD 5 / 38 【解析】 （1） 1判断力 F 单独作用与力 F1、 F2共同作用效果相同的依据是使橡皮条上的结点到达同一位置， 表示力的
11、大小与方向都是相同的，选项 C 正确； （2）2实验中需要标记或者记录的信息有力 F 的大小和方向及力 F1、F2的大小和方向，以便于画出它们 的力的图示并加以比较，选项 CD 正确； （3）3C可以减小实验误差的是用两个弹簧测力计拉橡皮条时，弹簧测力计尽量与木板平行，选项 C 正 确；D拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些，以便于标出拉力的方向来，选项 D 正 确；A而橡皮条不一定要与两绳套夹角的平分线在同一直线上，选项 A 错误；B用两个弹簧测力计拉橡 皮条时，两个绳套的夹角不必要等于 90 ，选项 B 错误。故选 CD。 4 （2021 浙江绍兴市高三二模） （1）某实验小
12、组用如图 1 装置做探究加速度与力、质量的关系实验。 在平衡阻力时，小车拖着的纸带打出的点如图 2 所示，则需要把图 1 中垫块向_（填左或右）移 动； 在正确操作后打出了一条纸带，实际点迹如图 3。已知交流电频率为 50Hz，打下纸带中 P 点的速度是 _m/s（保留三位有效数字） ，该纸带的运动方向是向_（填左或右） 。 （2）在用气垫导轨装置做探究碰撞中的不变量实验时，若要探究两滑块做反冲运动时的物理规律，应选 用_（填甲、乙或丙）结构的滑块。 6 / 38 【答案】右 1.76 左 甲 【解析】(1)1由纸带可知，小车向左做加速运动，为进一步平衡摩擦力，图 2 中垫块应向右移一些； 2
13、打下纸带中 P 点的速度是 2 17.05 10.00 10 m/s=1.76m/s 2 0.02 P v 3由图可知，小车拖着纸带向左运动，则该纸带的运动方向是向左； (2)4若要探究两滑块做反冲运动时的物理规律，即两滑块应向两个相反方向弹开，则应选甲图。 5 （2021 辽宁朝阳市高三一模）老师要求同学设计一个实验来验证机械能守恒定律，要求用自己学过的知 识，原理简了，具有可操作性，尽量不用复杂的仪器。小明同学经过认真思考，认为这个实验最关键的是 测速度，他用如图所示的装置来验证机械能守恒定律，物体 A（可视为质点）拴在长为 L 的轻绳一端，轻 绳另一端固定在 O 点， 在 A 的前端放一
14、个质量较小的小金属块。 现将物体 A 拉起， 使绳与竖直方向成角， 由静止开始释放物体 A，当其到达最低位置时，受到竖直挡板 P 的阻挡而停止运动，之后小金属块将飞离 物体 A 做平抛运动。测得小金属块的水平位移 s 和竖直下落高度 h，重力加速度为 g。 （1）用测得的物理量表示物体 A 在最低点的速度v_； （2）用已知的和测得的物理量表示物体 A 在运动过程中机械能守恒的关系式为_； （3）写出一条减小实验误差的建议：_。 【答案】 2 g s h 2 1c o s 4 s L h 对于要测量的数据多次测量取平均值（选取受力后相对伸长量 尽量小的绳等） 【解析】(1)1设物体 A 质量为
15、 m，重力对物体 A 做功为1 cosWmgL 7 / 38 物体 A 在最低点的速度可以用平抛运动的知识求解，在竖直方向 2 1 2 hgt 在水平方向svt 解得 2 g vs h (2)2根据动能定理 2 1 1 cos 2 mgLmv可知表示物体 A 在运动过程中机械能守恒的关系式为 2 1 cos 4 s L h (3)3减小系统误差或偶然误差的建议：对于要测量的数据多次测量取平均值（选取受力后相对伸长量尽量 小的绳等） 。 6 （2021 湖南邵阳市高三一模）某同学想测量某地重力加速度 g 的大小和圆弧轨道的半径 R。所用装置如 图甲所示，一个倾角为 37 的固定斜面与竖直放置的光
16、滑圆弧轨道相切，一个可以看做质点、质量为 m 的滑 块从斜面上某处由静止滑下，滑块上有一个宽度为 d 的遮光条，在圆弧轨道的最低点有一光电门和一压力 传感器（没有画出） ，可以记录挡光时间 t 和传感器受到的压力 F，己知重力加速度为 g。 （1）若某次挡光时间为 t0，则此时遮光条速度 v=_； （2）实验过程中从斜面的不同位置释放滑块，然后记录尉应的遮光时间 t 和压力传感器的示数 F，得到多 组数据，该同学通过图像法来处理数据，得到如图乙所示的图像，但忘记标横轴表示的物理量，请通过推 理科充，横轴表示的物理量为_（填t、 1 t 、 t2或 2 1 t ） ； （3）已知图乙中图线的斜率
17、为 k，纵截距为 b，则可知某地重力加速度 g=_；圆弧轨道的半径 R=_。 （用已知物理量符号表示） 【答案】 0 d t 2 1 t b m 2 md k 8 / 38 【解析】(1)1利用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，则遮光条通过光电门的速度 0 d v t (2)2由牛顿第二定律有，在最低点 2 N mv Fmg R 。由牛顿第三定律有 FN=F，解得 222 22 1mvmdmd Fmgmgmg RRtRt ，所以横轴表示 2 1 t 。 (3)34由表达式可知 2 md k R ，b=mg，解得 b g m ； 2 md R k 。 7 （2021 天津高三模拟）某同学用如图
18、1 所示的装置来探究弹簧弹力 F 和长度 L 的关系，把弹簧上端固定 在铁架台的横杆上，记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后，在弹簧下端悬挂不同质量的钩码， 记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置，实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数 据得出实验结论。 实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是_； 以弹簧受到的弹力 F 为纵轴、弹簧长度 L 为横轴建立直角坐标系，依据实验数据作出 FL 图像，如图 2 所示。由图像可知：弹簧自由下垂时的长度 L0=_cm，弹簧的劲度系数 k=_N/m； 实验中未考虑弹簧自身受到的重力，请你说明这对弹簧劲度系数
19、的测量结果是否有影响。_。 【答案】根据平衡条件，钩码静止时其所受重力大小等于弹力大小 10.0 40 无影响，因为 F k L ，与弹簧自重无关 【解析】1实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小，这样做的依据是根据平衡条件， 钩码静止时其所受重力大小等于弹力。 23由图可知，当弹簧没挂重物时，弹簧自由下垂的长度 0 10.0cm0.1mL 9 / 38 弹簧的劲度系数为 2.00 N/m40N/m 0.150.1 F k L 4因为 F k L ,与弹簧自重无关，故无影响。 8 （2021 湖南娄底市高三零模）某同学设计了如图所示装置验证机械能守恒定律。 （1）质量均为 M 的
20、重物 A、B 用绕过光滑定滑轮的轻绳连接、重物 A 上装有质量不计的遮光片，竖直标尺 下端固定有光电门，固定重物 A。先记下遮光片在标尺上对准的位置，再在重物 A 点下面悬挂一个质量为 m 的钩码。由静止释放重物 A，记录遮光片通过光电门的遮光时间 t，若遮光片的宽度为 d，则遮光片挡光时 重物 A 的速度为v_。 （2）在乘物 A 下面悬挂 2 个，3 个，4 个n 个，保持每次重物下落的位置不变，重复（1）实验多次， 测得多个对应的遮光片遮光时间 t，以 2 t为纵轴，以 1 n 为横轴，作出 2 1 t n 图像，通过标尺测出物 A 释放时 遮光片离光电门的距离 h，当地重力加速度为 g
21、，如果作出的图像与纵轴的截距等于_，图像的斜率等 于_，则机械能守恒定律得到验证。 【答案】 d t 2 2 d gh 2 Md mgh 【解析】 （1）1由题意可得，遮光片遮光时重物的速度 d v t （2）23根据机械能守恒，可得 2 1 (2) 2 d nmghnmM t ,即有 22 2 1 2 dMd t ghmgh n , 如果图像与纵轴的截距为 2 2 d gh 、斜率为 2 Md mgh ，则机械能守恒定律得到验证。 9 （2021 天津高三模拟）用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。 对测量原理的理解正确的是_。 10 / 38 A由 g= 2 2 4 l T 可知，T 一
22、定时，g 与 l 成正比 B由 g= 2 2 4 l T 可知，l 一定时，g 与 T2成反比 C单摆的振动周期 T 和摆长 l 可用实验测定，由 g= 2 2 4l T 可算出当地的重力加速度 若测量结果得到的 g 值偏大，可能是因为_。 A组装单摆时，选择的摆球质量偏大 B测量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长 C测量周期时，把 n 次全振动误认为是（n+1）次全振动 下表是某同学记录的实验数据，并做了部分处理。 组次 1 2 3 4 5 6 摆长 l/cm 40.00 50.00 60.00 80.00 100.00 120.00 50 次全振动时 t/s 63.0 74.0 77.5 89
23、.5 100.0 109.5 周期 T/s 1.26 1.48 1.55 1.79 2.19 周期的平方 T2/s2 1.59 2.01 2.40 3.20 4.80 请计算第 5 组实验中的 T2=_s2。 将上表数据输入计算机，可得到图 2 所示的 lT2图像，图线经过坐标原点，斜率 k=0.25m/s2。由此求得 重力加速度 g=_m/s2。 （2=9.87，此空答案保留 3 位有效数字） 11 / 38 【答案】C C 4.00 9.87 【解析】(1)1重力加速度与单摆无关，由单摆周期公式2 L T g 可知 2 2 4 L g T ，测出单摆的摆长 L 与 周期 T，可以求出重力加
24、速度，故选 C； (2)2由单摆周期公式2 L T g 可知 2 2 4 L g T A 摆周期与摆球质量无关，组装单摆时，选择的摆球质量偏大不会导致 g 的测量值偏大，故 A 错误； B 测 量摆长时，将悬线长作为单摆的摆长，所测摆长 L 偏小，所测 g 偏小，故 B 错误；C测量周期时，把 n 次全振动误认为是（n+1）次全振动，所测周期 T 偏小，所测 g 偏大，故 C 正确；故选 C； (3)3由表中实验数据可知，完成 50 次全振动需要的时间为 100.0s，则周期 T=2.0s，所以 T2=2.02=4.00s2 (4)4由单摆周期公式2 L T g 可知 2 2 4 g lT，l
25、-T2图象的斜率 2 4 g k ，解得 g=9.87m/s2。 10 （2021 天津高三模拟）打点验证机械能守恒定律的实验装置如图所示。 除图示器材外，下列器材中，必需的一组是_ A直流电源及导线、天平及砝码 B直流电源及导线、刻度尺 C交流电源（220V，50Hz）及导线、天平及砝码 D交流电源（220V，50Hz）及导线、刻度尺 下图中的纸带是实验过程中打点计时器打出的一条纸带。打点计时器打下 O 点（中未标出）时，重锤开 始下落，a、b、c 是打点计时器连续打下的 3 个点。刻度尺的刻线与 O 点对齐，a、b、c 三个点所对刻度如 图所示。 打点计时器在打出 b 点时锤下落的高度 b
26、 h=_cm， 下落的速度为 vb=_m/s（计 12 / 38 算结果保留 3 位效数字） 。 某同学用上述方法测出各计数点到 O 点的距离 h，算出对应的速度平方 2 v，并作出 2 v-h 图像，设当地重 力加速度为 g。下列说法正确的是_。 A 2 vh图像一定过原点 B若 2 vh图像是一条过原点的直线，则机械能一定守恒 C若 2 vh图像是一条过原点的直线，则斜率等于 g D若 2 vh图像是一条过原点的直线，则斜率略小于2g 【答案】D 19.30 1.94（1.931.95） AD 【解析】1电磁打点计时器需要的电源是交流电源；打点的时间间隔是 0.02s，不需要秒表；验证机械
27、能 守恒定律的实验可以不用测量重物的质量，可以不要天平；测量长度要用到米尺。故选 D。 2由图可知，打点计时器在打出 b 点时锤下落的高度 hb为 19.30cm。 3用 a、c 两点的平均速度代表 b 点的瞬时速度有 vb= 2 ca hh T = 2 (23.45 15.70) 10 0.02 2 =1.94m/s（1.931.95 都正确） 4若机械能守恒则有 mgh= 1 2 mv2，整理后有 v2=2gh，则若机械能守恒则 v2h 的图像是一条过原点，且 斜率为 2g 的直线，但由于有空气阻力以及纸带和限位孔之间有摩擦等，导致有实验误差，则该直线过原点， 但斜率略小于 2g。故选 A
28、D。 11 （2021 河北高三一模） 图 1 是探究加速度与力关系的实验装置。 提供器材如下： 带有刻度尺的气垫导轨、 气泵、光电门 2 个、数字计时器、带挡光片滑块（其上可放砝码） ，砝码盘（质量5g） 、质量5g的砝码 5 个。 13 / 38 实验步骤：固定光电门，测出光电门间的距离；调节导轨水平，将滑块用细线跨过轻质滑轮与砝码盘相连； 将 5 个砝码放到滑块上，释放滑块，测出其经过光电门 1 和 2 的挡光时间；取滑块上一个砝码放入砝码盘， 释放滑块，测出挡光时间；再次取滑块上一个砝码，依次重复上述操作，直至将 5 个砝码全部转移到砝码 盘。描点作图分析加速度与力的关系。 （1）图
29、2、图 3 分别为甲、乙同学用各自实验数据绘制的 aF 图像。 上述图像中只有 _（填图 2或图 3）能正确反映加速度和力的关系。错误图像形成的原因可能是 _。 A滑块释放时具有一定的初速度 B绘制 aF 图像时，将砝码盘中的砝码重量作为合力 F C滑块上固定的挡光片发生倾斜 （2）依据上述正确图像计算出滑块的质量为_g。 （结果保留三位有效数字） 【答案】图 2 B 190 3 【解析】 （1） 1根据牛顿第二定律 F a m 知，加速度和合外力成正比，aF 图像应该是过原点的一条直 线，所以上述图像中只有图 2 能正确反映加速度和力的关系； 2图 3 不是过原点的一条直线，形成的原因可能是
30、绘制 aF 图像时，将砝码盘中的砝码重量作为合力 F， 没有考虑砝码盘（质量5g）本身的重量，使得实际的合力比绘制 aF 图像时的合力偏大，故选 B； 14 / 38 （2） 3设滑块的质量为 M，砝码盘及砝码的质量为 m，细线上的拉力为 FT，据牛顿第二定律，对砝码盘 及砝码 T mgFma，对滑块 T FMa ，可得加速度 mgF a mMmM ，即图 2 图像斜率即为 1 mM ， 有 1 10.136 4.53kg 0.030mM ，变形为 1 kg=0.220kg=220g 4.53 mM，由题知当 2 30 10 NF 时， 即 5 个砝码全部转移到砝码盘，这时砝码盘及砝码的质量3
31、0gm ，所以滑块的质量190gM 。 12 （2021 重庆高三二模）某实验小组利用如题图所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数。在左端带 有滑轮的水平长木板上放置一个滑块，滑块通过跨过定滑轮的细绳与小物块相连，滑块上表面安装窄遮光 片，在虚线 P 处安装光电门，遮光片经过光电门时，数字计时器（图中未画出）会记录遮光片的挡光时间， 已知重力加速度为 g。实验过程如下： （1）用游标卡尺测出遮光片的宽度 d，用天平测出滑块（含遮光片）的质量 M 和小物块的质量 m； （2）按题图组装器材，调节滑轮高度使细绳与木板平行； （3）固定滑块，使遮光片左侧与 O 点对齐，测出 O 点与 P 点之间的
32、距离 x； （4）释放滑块，遮光片通过光电门，数字计时器记录的时间为 t； （5）整理器材，处理数据。处理数据时，实验小组先计算出滑块经过 P 点的速度 v=_；再计算出滑 块从 O 运动到 P 的加速度 a=_；最后根据牛顿第二定律得到滑块与长木板之间的动摩擦因数 =_（均用直接测量量和常数表示） 。 【答案】 d t 2 2 2 d xt 2 2 () 2 mmM d MMgxt 【解析】1滑块经过 P 点的速度 d v t 2根据 v2=2ax，可得滑块从 O 运动到 P 的加速度 22 2 22 vd a xxt 3根据牛顿第二定律 ()mgMgmM a ，解得滑块与长木板之间的动摩擦
33、因数 2 2 () = 2 mmM d MMgxt 。 13 （2021 山东高三模拟）某小组设计了如图所示的实验方案做验证牛顿第二定律实验。质量分别为 15 / 38 1212 mmmm、的两物体PQ、通过一根跨过定滑轮的轻质细线相连接， 物体 Q 上固定宽度为 d的挡光片。 在外力的作用下让物体 Q 静止在 A 点，稳定后释放 P 和 Q，在 A 点正上方高 h 处固定一光电门，挡光片通 过光电门的时间 t 可由光电计时器测出。实验过程中可调整光电门的位置从而改变 h，并测出对应的时间 t， 得到若干组( , )h t。 (1)该实验的实验原理是_（用题中所给的量表示） 。 (2)得到若干
34、组( , )h t后，该小组的同学提出用图像法来处理实验数据，你认为他们应该描绘的图像是 _。 Aht B 1 h t C 2 ht D 2 1 h t - (3)该小组的同学按上述方法作出图像后， 发现与预想的情况偏差较大， 试写出一条可能的原因_。 【答案】 2 1212 2 2 d m gm gmm ht D 轻质细线与定滑轮之间有摩擦或光电门测瞬时速度存在误差 【解析】(1)1根据牛顿第二定律的表达式，有Fma 合 物体PQ、做匀变速直线运动，有 2 2vah 而速度 d v t 12 Fm gm g 合 代入公式可得，该实验原理是 2 1212 2 2 d m gm gmm ht (
35、2)2由 2 2 d ah t 可知 h 与 2 1 t 成正比关系，所以应该描绘的图像是 2 1 h t - 图像，理论上可以得到一条过原 点的直线； (3)3作出图像后，发现与预想的情况偏差较大，说明实验误差较大，可能的原因有轻质细线与定滑轮之间 有摩擦、光电门测瞬时速度存在误差等。 14 （2021 天津高三一模）用如图甲所示的实验装置验证 1 m、 2 m组成的系统机械能守恒。 2 m从高处由静 16 / 38 止开始下落， 1 m上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。如 图乙给出的是实验中获取的一条纸带，0 是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有
36、 4 个点（图中未标出） ， 所用电源的频率为50Hz。已知 12 150g250gmm、。则（结果均保留两位有效数字） (1)在打下 0 点到打下计数点 5 的过程中系统重力势能的减少量 p E _J； （当地的重力加速度 g 取 2 10m/s） (2)在打下 0 点到打下计数点 5 的过程中系统动能的增加量 k E _J； (3)某同学测出多个计数点的速度大小 v 及对应 2 m下落的高度 h，作出的 2 2 v h图像如图丙所示，则图像的 斜率表达式k _。 （用 1 m、 2 m和 g 表示） 【答案】0.60J 0.58J 21 12 ()mm g mm 【解析】(1) 1在打下
37、0 点到打下计数点 5 的过程中系统重力势能的减少量 p21 0.250 0.150100.45400.1460 J0.60JEmm gx (2) 2相邻两计数点间还有 4 个点未标出，计数点间的时间间隔 T=0.02 5s=0.1s 在纸带上打下计数点 5 时，m2的速度 46 0.14600.1940 m/s1.7m/s 22 0.1 x v T 在打下 0 点到打下计数点 5 的过程中系统动能的增加量 22 k12 11 0.1500.2501.7 J=0.58J 22 Emmv 17 / 38 (3) 3由机械能守恒定律得 2 2112 1 ()( 2 )mm ghmm v，可得 2
38、21 12 ()1 2 mm g vh mm 图象的斜率表达式 21 12 ()mm g k mm 。 15 （2021 辽宁辽阳市高三一模）在探究加速度与力、质量的关系时，某班 A 小组同学按教材中的实验方 案组装了一套实验装置如图甲所示，B 小组同学自己设计了另一套实验装置如图乙所示。其中 B 小组同学 将拉力传感器测出的拉力 F 直接认为等于小车所受的合力。 （1）为了让细线的拉力等于小车所受的合力，A 小组同学将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻 力你认为 B 小组同学是否应将木板右侧垫高以补偿小车运动过程中所受的阻力：_（填是、 否或无影响） 。 （2）为了让小盘和重物所受的重
39、力等于细线的拉力，A 小组同学让小盘和重物的总质量 m 远小于小车的总 质量 M你认为 B 小组同学是否必须让小盘和重物的总质量 m 远小于小车的总质量M_（填是 或否） 。 18 / 38 （3）B 小组同学通过对另一条清晰纸带的分析，在 s t t 图像中描出了一些点，如图丙所示则小车运动的 加速度大小a_ 2 m/s（结果保留两位有效数字） 。 【答案】是 否 4.8 【解析】(1)1为使细线上的拉力等于小车所受的合力，两个小组都要平衡摩擦力； (2)2A 小组中要使小盘和重物受到的重力等于小车所受的合力，必须满足小盘和重物的总质量远小于小车 的质量，而 B 小组中细线上的拉力是用拉力传
40、感器直接测出的，不需要满足小盘和重物的总质量远小于小 车的质量； (3)3将题图丙中的点连成直线，如图所示，由匀变速直线运动规律可知 2 0 1 2 sv tat，变形后得 0 2 sa vt t 所以由 s t t 图像的斜率可求得 2 4.8m/sa 。 16 （2021 山东枣庄市高三二模）某学习兴趣小组利用如下装置做了用单摆测量重力加速度的大小实验。 （1）他们用机械式秒表记录了单摆完成 50 次全振动所需的时间，如图所示。秒表的读数为_s； 19 / 38 （2）如图所示，给出了摆线上端的四种悬挂方式，其中，引起的摆长测量误差较小的是哪几种？_ （选填图中的字母代号） ； A B C
41、 D （3）通过查阅资料，该学习兴趣小组又用如下装置再次进行实验，测定了最大摆角分别为2、3、4、5 及10、15、20时单摆的周期，数据记录如下表所示： 最大摆角 2 3 4 5 10 15 20 周期（秒） 2.006 2.006 2.006 2.006 2.010 2.014 2.018 根据表中数据，你可以得出的结论是_。 【答案】99.8 ABD 在最大摆角不大于 5 时，单摆振动周期跟振幅无关，大于 5 时，振动周期随最 大摆角的增大而增大。 【解析】 （1）1秒表的读数为1.5min 9.8s99.8st （2）2为了避免实验时由于小球的摆动而导致悬点摇动，而使摆长发生变化，故悬
42、挂点不能摇动，要固定。 20 / 38 故选 ABD。 （3）3由表格中数据得出结论是在最大摆角不大于 5 时，单摆振动周期跟振幅无关，大于 5 时，振动周 期随最大摆角的增大而增大。 17 （2021 广东深圳市高三一模）图 1 为验证加速度与质量关系的实验装置，图 2 为同时释放小车甲、乙 后打出的两条纸带（相邻计数点间均有 4 个点并未画出） 。忽略绳子的质量以及滑轮与绳子间的摩擦。 （1）测量得到各相邻计数点间的距离如下表所示（单位：cm） ： S1（S1） S2（S2） S3（S3） S4（S4） S5（S5） S6（S6） 纸带甲 3.13 4.38 5.63 6.87 8.13
43、9.37 纸带乙 3.50 4.49 5.51 6.49 7.51 8.51 可以判断小车_（填甲或乙）的加速度较大。请通过定量分析，说明你的判断依据： _。 （2）测得甲、乙两车质量分别为 M1、M2，加速度分别为 a1、a2，若在误差允许范围内满足_（用 a1、a2、M1、M2表示） ，则验证了加速度与质量的关系。 （3）欲得到（2）中的实验结论，下列操作必要的有_。 A连接小车的细绳与桌面平行 B平衡两小车和桌面间的摩擦力 C用天平测量动滑轮和钩码的总质量 21 / 38 【答案】甲 根据加速度 2 s a T 可知，s大的则加速度大，纸带甲相等时间内的位移差约为1.25cm， 而乙纸带
44、为1.00cm，故甲纸带的加速度更大 1122 M aM a AB 【解析】(1)1由图表可知，甲的纸带上两点相差距离差x大于乙，故甲的加速度较大； 2根据加速度 2 x a T 可知，s大的则加速度大，纸带甲相等时间内的位移差约为1.25cm，而乙纸带为 1.00cm，故甲纸带的加速度更大； (2)3绳子两边受力相等，由牛顿第二定律可得Fma，故 1 122 M aM a。 (3)4实验中需要绳子的拉力为小车受力的合外力，则需要平衡摩擦力，且细绳与桌面平行。由于拉两边小 车的绳子是一根绳子，拉力相等，故不需要测量动滑轮组和砝码的总质量。故 AB。 18 （2021 北京西城区高三一模）用如图
45、所示的装置，来完成验证动量守恒定律的实验。实验中使用的小 球 1 和 2 半径相等，用天平测得质量分别为 m1、m2，且 m1 m2。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写 纸， 记下重锤线所指的位置 O。 先不放小球 2， 使小球 1 从斜槽上某一点 S 由静止滚下， 落到水平地面 P 点。 再把小球 2 静置于斜槽轨道末端，让小球 1 仍从 S 处由静止滚下，小球 1 和小球 2 碰撞后分别落在复写纸 上，在白纸上留下各自落点的痕迹。 （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的射程来解决这个 问题。确定碰撞前后落点的位置 P、M、N，用刻度尺测量出水平射
46、程 OP、OM、ON。 本实验必须满足的条件是_ A斜槽轨道必须是光滑的 B斜槽轨道末端必须是水平的 C小球 1 每次必须从同一高度由静止释放 若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：_ 通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度，这样做的依据是：_ （2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，可以改变小球的落点位置。下面三幅图中，可能 22 / 38 正确的落点分布是_ 【答案】 BC 112 m OPm OMm ON 小球离开斜槽末端做平抛运动， 竖直方向满足 2 1 2 ygt， 下落高度一定，运动时间相同；水平方向满足vxt，水平位移与平抛初速度成正比 B 【解析】(1)1A因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑对该实验影响不 大，A 错误；B斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，B 正确；C小球 1 每次 必须从同一高度释放，保证尽可能每次碰撞情况相同，C 正确；故选 BC。 23 小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足 2 1 2 ygt 下落高度一定，运动时间相同；水平方向满