專題25 力學(xué)實驗（二）-【好題匯編】十年（2015-2024）高考物理真題分類匯編（全國）（解析版）

2015-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題24考點十年考情（2015-2024）命題趨勢考點1研究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系（10年9考）2024·甘肅·高考真題、2024·廣東·高考真題、2024·江西·高考真題、2024·浙江·高考真題、2022·浙江·高考真題、2022·山東·高考真題、2021·北京·高考真題、2021·湖南·高考真題、2020·北京·高考真題、2020·浙江·高考真題、2020·全國·高考真題、2019·浙江·高考真題、2018·浙江·高考真題、2017·江蘇·高考真題、2016·全國·高考真題、2015·浙江·高考真題主要復(fù)習(xí)力學(xué)實驗的基本原理和方法，并借助基本實驗分析拓展創(chuàng)新實驗。主要考查長度的測量和讀數(shù)；對力的研究；“紙帶類”實驗；驗證動量守恒定律；力學(xué)拓展創(chuàng)新實驗。通常作為第一個實驗題，考查實驗的基本原理和方法，難度一般較小?？键c2研究動量守恒定律（10年4考）2024·北京·高考真題、2024·全國·高考真題、2023·遼寧·高考真題、2022·天津·高考真題、2022·浙江·高考真題、2019·浙江·高考真題考點3研究機械能守恒定律（10年9考）2024·浙江·高考真題、2023·天津·高考真題、2022·湖北·高考真題、2022·廣東·高考真題、2022·河北·高考真題、2021·海南·高考真題、2021·浙江·高考真題、2020·上海·高考真題、2018·浙江·高考真題、2017·天津·高考真題、2016·全國·高考真題、2016·北京·高考真題、2015·浙江·高考真題考點01研究加速度與力質(zhì)量的關(guān)系1．（2024·甘肅·高考真題）用圖1所示實驗裝置探究外力一定時加速度與質(zhì)量的關(guān)系。(1)以下操作正確的是______（單選，填正確答案標號）。A．使小車質(zhì)量遠小于槽碼質(zhì)量 B．調(diào)整墊塊位置以補償阻力C．補償阻力時移去打點計時器和紙帶 D．釋放小車后立即打開打點計時器(2)保持槽碼質(zhì)量不變，改變小車上砝碼的質(zhì)量，得到一系列打點紙帶。其中一條紙帶的計數(shù)點如圖2所示，相鄰兩點之間的距離分別為，時間間隔均為T。下列加速度算式中，最優(yōu)的是______（單選，填正確答案標號）。A．B．C．D．(3)以小車和砝碼的總質(zhì)量M為橫坐標，加速度的倒數(shù)為縱坐標，甲、乙兩組同學(xué)分別得到的圖像如圖3所示。由圖可知，在所受外力一定的條件下，a與M成（填“正比”或“反比”）；甲組所用的（填“小車”、“砝碼”或“槽碼”）質(zhì)量比乙組的更大?！敬鸢浮?1)B(2)D(3)反比槽碼【詳解】（1）A．為了使小車所受的合外力大小近似等于槽碼的總重力，故應(yīng)使小車質(zhì)量遠大于槽碼質(zhì)量，故A錯誤；B．為了保證小車所受細線拉力等于小車所受合力，則需要調(diào)整墊塊位置以補償阻力，也要保持細線和長木板平行，故B正確；C．補償阻力時不能移去打點計時器和紙帶，需要通過紙帶上點跡是否均勻來判斷小車是否做勻速運動，故C錯誤；D．根據(jù)操作要求，應(yīng)先打開打點計時器再釋放小車，故D錯誤。故選B。（2）根據(jù)逐差法可知聯(lián)立可得小車加速度表達式為故選D。（3）[1]根據(jù)圖像可知與M成正比，故在所受外力一定的條件下，a與M成反比；[2]設(shè)槽碼的質(zhì)量為m，則由牛頓第二定律化簡可得故斜率越小，槽碼的質(zhì)量m越大，由圖可知甲組所用的槽碼質(zhì)量比乙組的更大。2．（2024·廣東·高考真題）下列是《普通高中物理課程標準》中列出的三個必做實驗的部分步驟，請完成實驗操作和計算。(1)圖甲是“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實驗裝置示意圖。圖中木板右端墊高的目的是。圖乙是實驗得到紙帶的一部分，每相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出。相鄰計數(shù)點的間距已在圖中給出。打點計時器電源頻率為50Hz，則小車的加速度大小為（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。(2)在“長度的測量及其測量工具的選用”實驗中，某同學(xué)用50分度的游標卡尺測量一例柱體的長度，示數(shù)如圖丙所示，圖丁為局部放大圖，讀數(shù)為cm。(3)在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗調(diào)節(jié)過程中，在光具座上安裝光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可調(diào)節(jié)。打開并調(diào)節(jié)。使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮。取下光屏，裝上單縫、雙縫和測量頭。調(diào)節(jié)測量頭，并緩慢調(diào)節(jié)單縫的角度直到目鏡中觀察到?！敬鸢浮?1)平衡摩擦力2.86(2)4.108(3)光源干涉條紋【詳解】（1）[1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；[2]小車的加速度大?。?）游標卡尺讀數(shù)為4.1cm+4×0.02mm=4.108cm（3）[1][2]在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗調(diào)節(jié)過程中，在光具座上安裝光源、遮光筒和光屏，遮光筒不可調(diào)節(jié)，打開并調(diào)節(jié)光源，使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮，取下光屏，裝上、雙縫和測量頭，調(diào)節(jié)測量頭，并緩慢調(diào)節(jié)單縫的角度直到目鏡中觀察到干涉條紋。3．（2024·江西·高考真題）某小組探究物體加速度與其所受合外力的關(guān)系。實驗裝置如圖（a）所示，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定一遮光片，細線一端與小車連接，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼。（1）實驗前調(diào)節(jié)軌道右端滑輪高度，使細線與軌道平行，再適當墊高軌道左端以平衡小車所受摩擦力。（2）小車的質(zhì)量為。利用光電門系統(tǒng)測出不同鉤碼質(zhì)量m時小車加速度a。鉤碼所受重力記為F，作出圖像，如圖（b）中圖線甲所示。（3）由圖線甲可知，F(xiàn)較小時，a與F成正比；F較大時，a與F不成正比。為了進一步探究，將小車的質(zhì)量增加至，重復(fù)步驟（2）的測量過程，作出圖像，如圖（b）中圖線乙所示。（4）與圖線甲相比，圖線乙的線性區(qū)間，非線性區(qū)間。再將小車的質(zhì)量增加至，重復(fù)步驟（2）的測量過程，記錄鉤碼所受重力F與小車加速度a，如表所示（表中第組數(shù)據(jù)未列出）。序號12345鉤碼所受重力0.0200.0400.0600.0800.100小車加速度0.260.550.821.081.36序號67815鉤碼所受重力0.1200.1400.160……0.300小車加速度1.671.952.20……3.92（5）請在圖（b）中補充描出第6至8三個數(shù)據(jù)點，并補充完成圖線丙。（6）根據(jù)以上實驗結(jié)果猜想和推斷：小車的質(zhì)量時，a與F成正比。結(jié)合所學(xué)知識對上述推斷進行解釋：?！敬鸢浮枯^大較小遠大于鉤碼質(zhì)量見解析【詳解】（4）[1][2]由題圖（b）分析可知，與圖線甲相比，圖線之的線性區(qū)間較大，非線性區(qū)間較??；（5）[3]在坐標系中進行描點，結(jié)合其他點用平滑的曲線擬合，使盡可能多的點在線上，不在線上的點均勻分布在線的兩側(cè)，如下圖所示（6）[4][5]設(shè)繩子拉力為，對鉤碼根據(jù)牛頓第二定律有對小車根據(jù)牛頓第二定律有聯(lián)立解得變形得當時，可認為則即a與F成正比。4．（2024·浙江·高考真題）如圖1所示是“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗裝置。（1）該實驗中同時研究三個物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們采用的研究方法是；A．放大法

B．控制變量法

C．補償法（2）該實驗過程中操作正確的是；A．補償阻力時小車未連接紙帶B．先接通打點計時器電源，后釋放小車C．調(diào)節(jié)滑輪高度使細繩與水平桌面平行（3）在小車質(zhì)量（選填“遠大于”或“遠小于”）槽碼質(zhì)量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為（選填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”）。為減小此誤差，下列可行的方案是；A．用氣墊導(dǎo)軌代替普通導(dǎo)軌，滑塊代替小車B．在小車上加裝遮光條，用光電計時系統(tǒng)代替打點計時器C．在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大?。?）經(jīng)正確操作后獲得一條如圖2所示的紙帶，建立以計數(shù)點0為坐標原點的x軸，各計數(shù)點的位置坐標分別為0、、、。已知打點計時器的打點周期為T，則打計數(shù)點5時小車速度的表達式；小車加速度的表達式是。A．

B．

C．【答案】BB遠大于系統(tǒng)誤差CA【詳解】（1）[1]該實驗中同時研究三個物理量間關(guān)系是很困難的，因此我們可以控制其中一個物理量不變，研究另外兩個物理量之間的關(guān)系，即采用了控制變量法。故選B。（2）[2]A．補償阻力時小車需要連接紙帶，一方面是需要連同紙帶所受的阻力一并平衡，另外一方面是通過紙帶上的點間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運動，故A錯誤；B．由于小車速度較快，且運動距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在長度有限的紙帶上盡可能多地獲取間距適當?shù)臄?shù)據(jù)點，實驗時應(yīng)先接通打點計時器電源，后釋放小車，故B正確；C．為使小車所受拉力與速度同向，應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使細繩與長木板平行，故C錯誤。故選B。（3）[3]設(shè)小車質(zhì)量為M，槽碼質(zhì)量為m。對小車和槽碼根據(jù)牛頓第二定律分別有聯(lián)立解得由上式可知在小車質(zhì)量遠大于槽碼質(zhì)量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。[4]上述做法引起的誤差是由于實驗方法或原理不完善造成的，屬于系統(tǒng)誤差。[5]該誤差是將細繩拉力用槽碼重力近似替代所引入的，不是由于車與木板間存在阻力（實驗中已經(jīng)補償了阻力）或是速度測量精度低造成的，為減小此誤差，可在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小。故選C。（4）[6]相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為打計數(shù)點5時小車速度的表達式為[7]根據(jù)逐差法可得小車加速度的表達式是故選A。5．（2022·浙江·高考真題）（1）①“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗裝置如圖1所示，長木板水平放置，細繩與長木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計數(shù)點O為位移測量起點和計時起點，則打計數(shù)點B時小車位移大小為cm。由圖3中小車運動的數(shù)據(jù)點，求得加速度為m/s2（保留兩位有效數(shù)字）。②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗，需調(diào)整的是。A．換成質(zhì)量更小的小車

B．調(diào)整長木板的傾斜程度C．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼

D．改變連接小車的細繩與長木板的夾角（2）“探究求合力的方法”的實驗裝置如圖4所示，在該實驗中，①下列說法正確的是；A．拉著細繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同

B．在已記錄結(jié)點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的兩點C．測量時彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦D．測量時，橡皮條、細繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板②若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要（選填“2”、“3”或“4”）次把橡皮條結(jié)點拉到O點?！敬鸢浮?.15~6.251.7~2.1BC/CBD3【詳解】（1）[1]依題意，打計數(shù)點B時小車位移大小為6.20cm，考慮到偶然誤差，6.15cm~6.25cm也可；[2]由圖3中小車運動的數(shù)據(jù)點，有考慮到偶然誤差，1.7m/s2~2.1m/s2也可；[3]A．利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，需要滿足小車質(zhì)量遠遠大于鉤碼質(zhì)量，所以不需要換質(zhì)量更小的車，故A錯誤；B．利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時，需要利用小車斜向下的分力以平衡其摩擦阻力，所以需要將長木板安打點計時器一端較滑輪一端適當?shù)母咭恍?，故B正確；C．以系統(tǒng)為研究對象，依題意“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時有考慮到實際情況，即，有則可知而利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗時要保證所懸掛質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，即；可知目前實驗條件不滿足，所以利用當前裝置在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”時，需將鉤碼更換成砝碼盤和砝碼，以滿足小車質(zhì)量遠遠大于所懸掛物體的質(zhì)量，故C正確；D．實驗過程中，需將連接砝碼盤和小車的細繩應(yīng)跟長木板始終保持平行，與之前的相同，故D錯誤。故選BC。（2）[4]A．在不超出彈簧測力計的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當大些，不必使兩只測力計的示數(shù)相同，故A錯誤；B．在已記錄結(jié)點位置的情況下，確定一個拉力的方向需要再選擇相距較遠的一個點就可以了，故B錯誤；C．實驗中拉彈簧秤時，只需讓彈簧與外殼間沒有摩擦，此時彈簧測力計的示數(shù)即為彈簧對細繩的拉力相等，與彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦無關(guān)，故C錯誤；D．為了減小實驗中摩擦對測量結(jié)果的影響，拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板，故D正確。故選D。[5]若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗，用手拉住一條細繩，用彈簧稱拉住另一條細繩，互成角度的拉橡皮條，使其結(jié)點達到某一點O，記下位置O和彈簧稱示數(shù)F1和兩個拉力的方向；交換彈簧稱和手所拉細繩的位置，再次將結(jié)點拉至O點，使兩力的方向與原來兩力方向相同，并記下此時彈簧稱的示數(shù)F2；只有一個彈簧稱將結(jié)點拉至O點，并記下此時彈簧稱的示數(shù)F的大小及方向；所以若只有一只彈簧秤，為了完成該實驗至少需要3次把橡皮條結(jié)點拉到O。6．（2022·山東·高考真題）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實驗，如圖甲所示。主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于O點。A點到O點的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時；④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示。回答以下問題（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：（1）彈簧的勁度系數(shù)為N/m。（2）該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為kg。（3）該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為kg?！敬鸢浮?20.200.13【詳解】（1）[1]由題知，彈簧處于原長時滑塊左端位于O點，A點到O點的距離為5.00cm。拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時。結(jié)合圖乙的F—t圖有Δx=5.00cm，F(xiàn)=0.610N根據(jù)胡克定律計算出k≈12N/m（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律有F=ma則a—F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中I，則有則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為m=0.20kg（3）[3]滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)圖丙中II，則有則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′≈0.33kg則待測物體的質(zhì)量為Δm=m′-m=0.13kg7．（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。（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，B、C、D為紙帶上標出的連續(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）。（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m比小車質(zhì)量M小得多。請分析說明這個要求的理由。()【答案】31.40.44見解析【詳解】（1）[1]根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則有（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個間隔；故兩點間的時間間隔為勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，則有（3）[3]設(shè)繩的拉力為T，小車運動的加速度為a。對桶和砂，有對小車，有得小車受到細繩的拉力T等于小車受到的合力F，即可見，只有桶和砂的總質(zhì)量m比小車質(zhì)量M小得多時，才能認為桶和砂所受的重力mg等于使小車做勻加速直線運動的合力F。8．（2021·湖南·高考真題）某實驗小組利用圖（a）所示裝置探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系。主要實驗步驟如下：（1）用游標卡尺測量墊塊厚度，示數(shù)如圖（b）所示，；（2）接通氣泵，將滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌至水平；（3）在右支點下放一墊塊，改變氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度；（4）在氣墊導(dǎo)軌合適位置釋放滑塊，記錄墊塊個數(shù)和滑塊對應(yīng)的加速度；（5）在右支點下增加墊塊個數(shù)（墊塊完全相同），重復(fù)步驟（4），記錄數(shù)據(jù)如下表：1234560.0870.1800.2600.4250.519根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖（c）上描點，繪制圖線。如果表中缺少的第4組數(shù)據(jù)是正確的，其應(yīng)該是（保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?.020.342（在誤差允許的范圍內(nèi)均算對）【詳解】（1）[1]墊塊的厚度為h=1cm+2×0.1mm=1.02cm（5）[2]繪制圖線如圖；[3]根據(jù)可知a與n成正比關(guān)系，則根據(jù)圖像可知，斜率解得a=0.342m/s29．（2020·北京·高考真題）在“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，做如下探究：（1）為猜想加速度與質(zhì)量的關(guān)系，可利用圖1所示裝置進行對比實驗。兩小車放在水平板上，前端通過鉤碼牽引，后端各系一條細線，用板擦把兩條細線按在桌上，使小車靜止。抬起板擦，小車同時運動，一段時間后按下板擦，小車同時停下。對比兩小車的位移，可知加速度與質(zhì)量大致成反比。關(guān)于實驗條件，下列正確的是：(選填選項前的字母)。A．小車質(zhì)量相同，鉤碼質(zhì)量不同B．小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量相同C．小車質(zhì)量不同，鉤碼質(zhì)量不同（2）某同學(xué)為了定量驗證(1)中得到的初步關(guān)系，設(shè)計實驗并得到小車加速度與質(zhì)量的7組實驗數(shù)據(jù)，如下表所示。在圖2所示的坐標紙上已經(jīng)描好了6組數(shù)據(jù)點，請將余下的一組數(shù)據(jù)描在坐標紙上，并作出圖像。次數(shù)12345670.620.560.480.400.320.240.150.250.290.330.400.500.711.00（3）在探究加速度與力的關(guān)系實驗之前，需要思考如何測“力”。請在圖3中畫出小車受力的示意圖。為了簡化“力”的測量，下列說法正確的是：（選填選項前的字母）。A．使小車沿傾角合適的斜面運動，小車受力可等效為只受繩的拉力B．若斜面傾角過大，小車所受合力將小于繩的拉力C．無論小車運動的加速度多大，砂和桶的重力都等于繩的拉力D．讓小車的運動趨近與勻速運動，砂和桶的重力才近似等于繩的拉力【答案】BAD【詳解】（1）[1]為了探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系，必須控制小車所受拉力相同，而讓小車的質(zhì)量不同，所以鉤碼質(zhì)量相同，故B正確。（2）[2]數(shù)據(jù)描點和圖像如圖所示（3）[3]A．使小車沿傾角合適的斜面運動，小車所受重力沿斜面的分力剛好等于小車所受的摩擦力，則小車受力可等效為只受繩的拉力，故A正確；B．若斜面傾角過大，重力沿斜面的分力大于摩擦力，小車所受合力將大于繩的拉力，不利于簡化“力”的測量，故B錯誤；C．由牛頓第二定律可知，無論小車運動的加速度多大，砂和桶的重力都大于繩的拉力，故C錯誤D．當小車的運動為勻速時，由平衡可知，砂和桶的重力近似等于繩的拉力，故D正確；故選AD。10．（2020·浙江·高考真題）做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗時，圖甲是教材中的實驗方案；圖乙是拓展方案，其實驗操作步驟如下：（?。焐贤斜P和砝碼，改變木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；（ⅱ）取下托盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，讓小車沿木板下滑，測出加速度a；（ⅲ）改變砝碼質(zhì)量和木板傾角，多次測量，通過作圖可得到的關(guān)系。①實驗獲得如圖所示的紙帶，計數(shù)點a、b、c、d、e、f間均有四個點未畫出，則在打d點時小車的速度大?。ūＡ魞晌挥行?shù)字）；②需要滿足條件的方案是（選填“甲”、“乙”或“甲和乙”）；在作圖象時，把作為F值的是（選填“甲”、“乙”或“甲和乙”）?！敬鸢浮?.18～0.19甲甲和乙【詳解】①[1]．打點計時器打點周期由勻加速直線運動中，平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得，在打d點時小車的速度②[2][3]．在圖甲的實驗方案中，由托盤和砝碼的重力提供拉力，讓小車做勻加速直線運動，由牛頓第二定律可得則則繩子對小車的拉力當時，繩子拉力近似等于托盤和砝碼的重力。故甲需要滿足。在圖乙的實驗方案中，掛上托盤和砝碼，小車勻速下滑，設(shè)斜面的傾斜角為，斜面和紙帶對小車的摩擦力或阻力總和為f，則有取下托盤和砝碼，小車做勻加速直線運動，由牛頓第二定律可得即故乙方案中，不需要滿足。在甲乙方案中，均用托盤和砝碼的重力mg作為小車勻加速的直線運動的合力及F。11．（2020·全國·高考真題）一細繩跨過懸掛的定滑輪，兩端分別系有小球A和B，如圖所示。一實驗小組用此裝置測量小球B運動的加速度。令兩小球靜止，細繩拉緊，然后釋放小球，測得小球B釋放時的高度h0=0.590m，下降一段距離后的高度h=0.100m；由h0下降至h所用的時間T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小為a=m/s2（保留3位有效數(shù)字）。從實驗室提供的數(shù)據(jù)得知，小球A、B的質(zhì)量分別為100.0g和150.0g，當?shù)刂亓铀俣却笮間=9.80m/s2。根據(jù)牛頓第二定律計算可得小球B加速度的大小為a′=m/s2（保留3位有效數(shù)字）?？梢钥闯觯琣′與a有明顯差異，除實驗中的偶然誤差外，寫出一條可能產(chǎn)生這一結(jié)果的原因：。【答案】1.841.96滑輪的軸不光滑，繩和滑輪之間有摩擦（或滑輪有質(zhì)量）【詳解】①有題意可知小球下降過程中做勻加速直線運動，故根據(jù)運動學(xué)公式有代入數(shù)據(jù)解得a=1.84m/s2；②根據(jù)牛頓第二定律可知對小球A有對小球B有帶入已知數(shù)據(jù)解得；③在實驗中繩和滑輪之間有摩擦?xí)斐蓪嶋H計算值偏小。12．（2020·浙江·高考真題）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”和用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實驗中（1）都是通過分析紙帶上的點來測量物理量，下列說法正確的是A．都需要分析打點計時器打下的第一個點

B．都不需要分析打點計時器打下的第一個點C．一條紙帶都只能獲得一組數(shù)據(jù)

D．一條紙帶都能獲得多組數(shù)據(jù)（2）如圖是兩條紙帶的一部分，A、B、C、…、G是紙帶上標出的計數(shù)點，每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個打出的點未畫出。其中圖（填“甲”或“乙”）所示的是用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗紙帶?！疤骄考铀俣扰c力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，小車的加速度大小a=m/s2（保留2位有效數(shù)字）。（3）在用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實驗中，平衡阻力后，小車與橡皮筋組成的系統(tǒng)在橡皮筋恢復(fù)形變前機械能（填“守恒”或“不守恒”）?！敬鸢浮緽C甲0.40不守恒【詳解】（1）[1]AB．在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”和用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實驗中均不需要打下的第一個點，前者主要利用紙帶求解加速度，后者主要研究兩點間的動能的變化，無需從第一個點進行研究。故A錯誤，B正確；CD．牛頓第二定律實驗探究一條紙帶只能求解一個加速度，找到加速度a與質(zhì)量m和合外力F的一組對應(yīng)關(guān)系；動能定理探究也是從一條紙帶上選擇兩個點作為一組數(shù)據(jù)進行過程分析，故C正確，D錯誤。（2）[2]甲圖中紙帶后邊是勻速直線運動，說明甲圖應(yīng)為用橡皮筋“探究做功與物體速度變化的關(guān)系”實驗；[3]對乙紙帶采用逐差法求解加速度：（3）[4]小車與橡皮筋在運動過程中，除了斜面的摩擦力外還會受到空氣的阻力作用，故平衡摩擦力運動過程中機械能不守恒。13．（2019·浙江·高考真題）（1）在“探究求合力的方法”的實驗中，下列操作正確的是()A．在使用彈簧秤時，使彈簧秤與木板平面平行B．每次拉伸橡皮筋時，只要使橡皮筋伸長量相同即可C．橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上D．描點確定拉力方向時，兩點之間的距離應(yīng)盡可能大一些（2）在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，兩個相同的小車放在光滑水平板上，前段各系一條細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可放重物．小車的停和動通過用黑板擦按住小車后的細線和抬起來控制，如圖1所示．實驗要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運動的力．請指出圖2中錯誤之處：．調(diào)整好裝置后，在某次實驗中測得兩小車的位移分別是x1和x2，則兩車的加速度之比為．【答案】AD拉小車的細繩與木板沒有平衡，托盤和砝碼的總質(zhì)量m沒有遠小于小車的質(zhì)量M【分析】該實驗采用了“等效法”，只要明確了實驗原理即可，判斷選項中的各個說法是否正確，從前正確的解答本題；利用控制變量法來研究加速度與力和質(zhì)量間的關(guān)系，還用到了轉(zhuǎn)化法，通過測量位移來求得加速度．【詳解】（1）彈簧秤是否與木板平面平行，將會影響彈簧秤的讀數(shù)，即力的大小，A正確；兩次拉橡皮筋，要使橡皮筋的結(jié)點到達同一位置，并不是兩次拉橡皮筋的伸長量相同，也不一定橡皮條要在兩細線的夾角平分線上，BC錯誤；在記錄力的方向時，同一細繩方向的兩點要遠些，作圖時產(chǎn)生的角度誤差會減小，D正確；（2）實驗要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運動的力，則必須滿足托盤和砝碼的總質(zhì)量遠遠小于小車的質(zhì)量，從圖2可知托盤的質(zhì)量150g，小車的質(zhì)量200g，達不到要求；拉小車的細繩與木板沒有平行；兩小車的運動時間相同，根據(jù)位移時間公式可得．14．（2018·浙江·高考真題）在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中（1）下列儀器需要用到的是（2）下列說法正確的是A、先釋放紙帶再接通電源B、拉小車的細線應(yīng)盡可能與長木板平行C、紙帶與小車相連端的點跡較疏D、輕推小車，拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡（3）如圖所示是實驗時打擊的一條紙帶，ABCD……為每隔4個點取計數(shù)點，據(jù)此紙帶可知小車在D點速度大小為m/s（小數(shù)點后保留兩位）【答案】ADBD0.21±0.01【詳解】試題分析：根據(jù)實驗原理選擇儀器；在處理數(shù)據(jù)時，一般根據(jù)勻變速直線運動的中間時刻速度推論求解某計數(shù)點的瞬時速度．（1）實驗通過打點計時器求解物體的加速度，所以需要打點計時器，A正確；需要通過改變小車質(zhì)量和懸掛物的重力，來研究加速度、質(zhì)量、合力之間的關(guān)系，故還需測量質(zhì)量，即需要天平，D正確；打點計時器為計時儀器，所以不需要秒表，本實驗中小車受到的合力等于懸掛物的重力，故不需要彈簧測力計．（2）實驗時應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶，充分利用紙帶，打出更多的數(shù)據(jù)，A錯誤；為了使得細線對小車的拉力等于小車所受的合力，所以繩子要與木板平行，B正確；剛開始運動時速度較小，所以在等時間內(nèi)打出的點跡較密，所以紙帶與小車相連端的點跡較，C錯誤；輕推小車，拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡，D正確．（3）根據(jù)勻變速直線運動推論可知D點的瞬時速度等于CE過程中的平均速度，從圖中可知AE=0.065m，AC=0.024m，所用時間，故．15．（2017·江蘇·高考真題）利用如圖1所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關(guān)系。小車的質(zhì)量為M=200.0g，鉤碼的質(zhì)量為m=10.0g，打點計時器的電源為50Hz的交流電。（1）掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應(yīng)調(diào)節(jié)木板右側(cè)的高度，直至向左輕推小車觀察到。（2）掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如圖2所示。選擇某一點為O，一次每隔4個計時點取一個計數(shù)點。用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離，記錄在紙帶上。計算打出各計數(shù)點時小車的速度v，其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1=m/s。（3）將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g=9.80m/s2，利用算出拉力對小車做的功W。利用算出小車動能，并求出動能的變化量。計算結(jié)果見下表。W/×10﹣3J2.452.923.353.814.262.312.733.123.614.00請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出圖像。（4）實驗結(jié)果表明，總是略小于W。某同學(xué)猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的。用題中小車和鉤碼質(zhì)量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F=N。【答案】小車做勻速運動0.2280.095【詳解】（1）[1]小車能夠做勻速運動，紙帶上打出間距均勻的點，則表明已平衡摩擦。（2）[2]相臨計數(shù)點間時間間隔為T=0.1s，根據(jù)勻變速直線運動平均速度等于中間時刻的瞬時速度，則（3）[3]描點畫圖，如圖所示（4）[4]對整體，根據(jù)牛頓第二定律有對鉤碼聯(lián)立解得繩上的拉力【點睛】本題中的計算，要當心數(shù)據(jù)的單位、有效數(shù)字的要求。用整體法、隔離法，根據(jù)牛頓第二定律求繩上的拉力，題目比較常規(guī)，難度不大。16．（2016·全國·高考真題）某物理課外小組利用圖（a）中的裝置探究物體加速度與其所受合外力之間的關(guān)系．圖中，置于實驗臺上的長木板水平放置，其右端固定一輕滑輪；輕繩跨過滑輪，一端與放在木板上的小滑車相連，另一端可懸掛鉤碼．本實驗中可用的鉤碼共有N=5個，每個質(zhì)量均為0.010kg．實驗步驟如下：（1）將5個鉤碼全部放入小車中，在長木板左下方墊上適當厚度的小物塊，使小車（和鉤碼）可以在木板上勻速下滑．（2）將n（依次取n=1，2，3，4，5）個鉤碼掛在輕繩右端，其余N–n個鉤碼仍留在小車內(nèi)；用手按住小車并使輕繩與木板平行．釋放小車，同時用傳感器記錄小車在時刻t相對于其起始位置的位移s，繪制s–t圖象，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后可得到相應(yīng)的加速度a．（3）對應(yīng)于不同的n的a值見下表．n=2時的s–t圖象如圖（b）所示；由圖（b）求出此時小車的加速度（保留2位有效數(shù)字），將結(jié)果填入下表．（4）利用表中的數(shù)據(jù)在圖（c）中補齊數(shù)據(jù)點，并作出a–n圖象．從圖象可以看出：當物體質(zhì)量一定時，物體的加速度與其所受的合外力成正比．（5）利用a–n圖象求得小車（空載）的質(zhì)量為kg（保留2位有效數(shù)字，重力加速度取g=9.8m/s2）．（6）若以“保持木板水平”來代替步驟（1），下列說法正確的是（填入正確選項前的標號）A．a(chǎn)–n圖線不再是直線B．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線不過原點C．a(chǎn)–n圖線仍是直線，但該直線的斜率變大【答案】0.39；圖見解析；0.45；BC；【詳解】（3）物體做勻加速直線運動，對應(yīng)的x-t圖象為曲線，由圖象可知，當t=2.0s時，位移為：x=0.80m；則由x=at2代入數(shù)據(jù)得：a=0.40m/s2；（4）在圖C中作出點（2，0.40），并用直線將各點相連，如圖所示；（5）由圖c可知，當n=4時，加速度為0.78m/s2，由牛頓第二定律可知：4×0.01×9.8=（m+5×0.01）×0.78解得：m=0.45kg；（6）若木板水平，則物體將受到木板的摩擦力；則有：nm0g-μ[m+（5-n）m0g]=（m+5m0）a；故說明圖象仍為直線，但不再過原點；并且斜率增大；故BC正確；故選BC；點睛：本題考查驗證牛頓第二定律的實驗，要求能明確實驗原理，認真分析各步驟，從而明確實驗方法；同時注意掌握圖象的性質(zhì)，能根據(jù)圖象進行分析，明確對應(yīng)規(guī)律的正確應(yīng)用．17．（2015·浙江·高考真題）甲同學(xué)準備做“驗證機械能守恒定律”實驗，乙同學(xué)準備做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗（1）圖1中A、B、C、D、E表示部分實驗器材，甲同學(xué)需在圖中選用的器材，乙同學(xué)需在圖中選用的器材。（用字母表示）（2）乙同學(xué)在實驗室選齊所需器材后，經(jīng)正確操作獲得如圖2所示的兩條紙帶①和②。紙帶的加速度大（填①或者②），其加速度大小為?！敬鸢浮緼BBDE①////【詳解】（1）[1]驗證機械能守恒的實驗，需要在豎直面上打出一條重物下落的紙帶，所以需要儀器有重物、打點計時器。故選AB。[2]探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗是鉤碼拉動小車從而打出一條紙帶，所以需要小車、打點計時器、鉤碼（槽碼）。故選BDE。（2）[3][4]紙帶①中前第1、2點與第2、3點的位移差為三個點的位移差為紙帶②中前第1、2點與第2、3點的位移差為三個點的位移差為做勻變速直線運動的物體滿足規(guī)律結(jié)合上述分析可知，紙帶①位移差大，即紙帶①的加速度大，其加速度大小為帶入題中數(shù)據(jù)，解得【點睛】此類實驗，一般都會運用到勻變速直線運動規(guī)律的兩個推導(dǎo)公式，即做勻變速直線運動過程中一段位移中間時刻速度等于過程中的平均速度做勻變速直線運動過程中，在相等時間內(nèi)走過的位移差是一個定值，即考點02研究動量守恒定律1．（2024·北京·高考真題）如圖甲所示，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O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為m1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m2的被碰小球置于斜槽末端，再將質(zhì)量為m1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P（P為m1單獨滑落時的平均落點）。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O點到平均落點的距離，記為OP、OM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O點和O′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B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A′，小球2向右擺動至最高點D。測得小球1，2的質(zhì)量分別為m和M，弦長AB=l1、A′B=l2、CD=l3。推導(dǎo)說明，m、M、l1、l2、l3滿足關(guān)系即可驗證碰撞前后動量守恒?！敬鸢浮?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m1OP=m1OM＋m2ON(3)ml1=?ml2＋Ml3【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AC。（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。[2]碰撞前、后小球均做平拋運動，由可知，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m1OP=m1OM＋m2ON即可驗證碰撞前后動量守恒。（3）設(shè)輕繩長為L，小球從偏角θ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l，則由動能定理有由數(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mv1=?mv2＋Mv3又有，，整理可得ml1=?ml2＋Ml32．（2024·全國·高考真題）某同學(xué)用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平桌面上，軌道末段水平，右側(cè)端點在水平木板上的垂直投影為O，木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實驗時先將小球a從斜槽軌道上Q處由靜止釋放，a從軌道右端水平飛出后落在木板上；重復(fù)多次，測出落點的平均位置P與O點的距離x，將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點，再將小球a從Q處由靜止釋放，兩球碰撞后均落在木板上；重復(fù)多次，分別測出a、b兩球落點的平均位置M、N與O點的距離、。完成下列填空：(1)記a、b兩球的質(zhì)量分別為、，實驗中須滿足條件（填“>”或“<”）；(2)如果測得的、、、和在實驗誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式，則驗證了兩小球在碰撞中滿足動量守恒定律。實驗中，用小球落點與O點的距離來代替小球水平飛出時的速度，依據(jù)是?！敬鸢浮?1)>(2)小球離開斜槽末端后做平拋運動，豎直方向高度相同故下落時間相同，水平方向勻速運動直線運動，小球水平飛出時的速度與平拋運動的水平位移成正比。【詳解】（1）為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰后不反彈，要求；（2）[1]兩球離開斜槽后做平拋運動，由于拋出點的高度相等，它們做平拋運動的時間t相等，碰撞前a球的速度大小碰撞后a的速度大小碰撞后b球的速度大小如果碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，則碰撞前后系統(tǒng)動量相等，則整理得[2]小球離開斜槽末端后做平拋運動，豎直方向高度相同故下落時間相同，水平方向勻速運動直線運動，小球水平飛出時的速度與平拋運動的水平位移成正比。3．（2023·遼寧·高考真題）某同學(xué)為了驗證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設(shè)計了如下實驗：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段。選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進行實驗。

測量硬幣的質(zhì)量，得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為和()。將硬幣甲放置在斜面一某一位置，標記此位置為B。由靜止釋放甲，當甲停在水平面上某處時，測量甲從O點到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點重合，將甲放置于B點由靜止釋放。當兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測量甲乙從O點到停止處的滑行距離OM和ON。保持釋放位置不變，重復(fù)實驗若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為、、。（1）在本實驗中，甲選用的是（填“一元”或“一角”）硬幣；（2）碰撞前，甲到O點時速度的大小可表示為（設(shè)硬幣與紙板間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g）；（3）若甲、乙碰撞過程中動量守恒，則（用和表示），然后通過測得的具體數(shù)據(jù)驗證硬幣對心碰撞過程中動量是否守恒；（4）由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因。【答案】一元見解析【詳解】（1）[1]根據(jù)題意可知，甲與乙碰撞后沒有反彈，可知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，甲選用的是一元硬幣；（2）[2]甲從點到點，根據(jù)動能定理解得碰撞前，甲到O點時速度的大小（3）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分別為若動量守恒，則滿足整理可得（4）[4]由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因有：1.測量誤差，因為無論是再精良的儀器總是會有誤差的，不可能做到絕對準確；2.碰撞過程中，我們認為內(nèi)力遠大于外力，動量守恒，實際上碰撞過程中，兩個硬幣組成的系統(tǒng)合外力不為零。4．（2022·天津·高考真題）某同學(xué)驗證兩個小球在斜槽末端碰撞時的動量守恒，實驗裝置如圖所示。A、B為兩個直徑相同的小球。實驗時，不放B，讓A從固定的斜槽上E點自由滾下，在水平面上得到一個落點位置；將B放置在斜槽末端，讓A再次從斜槽上E點自由滾下，與B發(fā)生正碰，在水平面上又得到兩個落點位置。三個落點位置標記為M、N、P。（1）為了確認兩個小球的直徑相同，該同學(xué)用10分度的游標卡尺對它們的直徑進行了測量，某次測量的結(jié)果如下圖所示，其讀數(shù)為。（2）下列關(guān)于實驗的要求哪個是正確的。A．斜槽的末端必須是水平的

B．斜槽的軌道必須是光滑的C．必須測出斜槽末端的高度

D．A、B的質(zhì)量必須相同（3）如果該同學(xué)實驗操作正確且碰撞可視為彈性碰撞，A、B碰后在水平面上的落點位置分別為、。（填落點位置的標記字母）【答案】10.5AMP【詳解】（1）[1]觀察主尺的單位為，讀出主尺的讀數(shù)是，游標尺上的第五條刻度線與主尺上的刻度線對齊，其讀數(shù)為，結(jié)合主尺及游標尺的讀數(shù)得到被測直徑為（2）[2]ABC．首先考查在實驗的過程中，需要小球A兩次沿斜槽滾到末端時的速度都水平且大小相同。實驗時應(yīng)使小球A每次都從同一位置由靜止開始釋放，并不需要斜槽的軌道光滑的條件，也不需要測出斜槽末端的高度，但是必須保證斜槽末端水平，故A正確，BC錯誤；D．小球A與B發(fā)生正碰時，為使小球A在碰后不反彈，要求小球A的質(zhì)量大于小球B的質(zhì)量，故D錯誤。故選A。（3）[3][4]設(shè)A、B兩球的質(zhì)量分別為mA和mB，由（2）中分析知mA>mB；碰前A的速度v0；因為兩個金屬小球的碰撞視為彈性碰撞，則由動量守恒定律得由機械能守恒定律得解得，可見碰后小球A的速度小于小球B的速度，也小于碰前A的速度v0；所以小球A單獨滾下落到水平面上的位置為N，A、B碰后在水平面上的落點位置分別為M、P。5．（2022·浙江·高考真題）“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小車A、B，給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B，小車A、B碰撞前后的速度大小可由速度傳感器測得。①實驗應(yīng)進行的操作有。A．測量滑軌的長度B．測量小車的長度和高度C．碰撞前將滑軌調(diào)成水平②下表是某次實驗時測得的數(shù)據(jù)：A的質(zhì)量/kgB的質(zhì)量/kg碰撞前A的速度大小/（）碰撞后A的速度大小/（）碰撞后B的速度大小/（）0.2000.3001.0100.2000.800由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構(gòu)成系統(tǒng)的總動量大小是kg·m/s。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）【答案】C【詳解】①[1]碰撞前將滑軌調(diào)成水平，保證碰撞前后A、B做勻速直線運動即可，沒有必要測量滑軌的長度和小車的長度、高度。故選C。②[2]由表中數(shù)據(jù)可知小車A的質(zhì)量小于B的質(zhì)量，則碰后小車A反向運動，設(shè)碰前小車A的運動方向為正方向，則可知碰后系統(tǒng)的總動量大小為解得6．（2019·浙江·高考真題）小明做“探究碰撞中的不變量”實驗的裝置如圖1所示，懸掛在O點的單擺由長為l的細線和直徑為d的小球A組成，小球A與放置在光滑支撐桿上的直徑相同的小球B發(fā)生對心碰撞，碰后小球A繼續(xù)擺動，小球B做平拋運動．（1）小明用游標卡尺測小球A直徑如圖2所示，則d=mm．又測得了小球A質(zhì)量m1，細線長度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平拋運動的水平位移x、豎直下落高度h．為完成實驗，還需要測量的物理量有：．（2）若A、B兩球碰后粘在一起形成新單擺，其周期（選填“小于”、“等于”或“大于”）粘合前單擺的周期（擺角小于5°）．【答案】14.40；小球B質(zhì)量m2,碰后小球A擺動的最大角；大于；【分析】游標卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)；根據(jù)球A擺動過程中機械能守恒來分析球A的速度，根據(jù)平拋運動規(guī)律來分析球B的速度，從而確定要測量的物理量；兩球粘在一起后球的重心發(fā)生變化，據(jù)此判斷擺長的變化，從而判斷周期的變化；【詳解】（1）球的直徑為d=14mm+×8mm=14.40mm；根據(jù)機械能守恒定律可得碰撞前瞬間球A的速度（），碰撞后仍可根據(jù)機械能守恒定律計算小球A的速度，所以需要小球A碰后擺動的最大角；小球B碰撞后做平拋運動，根據(jù)根據(jù)平拋運動規(guī)律可得小球B的速度，要求B的動量所以需要測量小球B的質(zhì)量；（2）黏在一起后，球的重心發(fā)生變化，如圖所示，擺長發(fā)生變化，故根據(jù)單擺周期可得周期變大．考點03研究機械能守恒定律1．（2024·浙江·高考真題）在“驗證機械能守恒定律”的實驗中(1)下列操作正確的是。A． B． C．(2)實驗獲得一條紙帶，截取點跡清晰的一段并測得數(shù)據(jù)如圖所示已知打點的頻率為50Hz，則打點“13”時，重錘下落的速度大小為m/s（保留三位有效數(shù)字）。(3)某同學(xué)用紙帶的數(shù)據(jù)求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值計算得出打點“1”到“13”過程重錘的重力勢能減小值為5.09m，另計算得動能增加值為5.08m（m為重錘質(zhì)量）則該結(jié)果（選填“能”或“不能”驗證機械能守恒定律，理由是()A．在誤差允許范圍內(nèi)B．沒有用當?shù)氐闹亓铀俣萭【答案】(1)B(2)3.34(3)不能B【詳解】（1）應(yīng)手提紙帶上端使紙帶豎直，同時使重物靠近打點計時器，由靜止釋放。故選B。（2）根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程平均速度可得打點“13”時，重錘下落的速度大?。?）[1][2]某同學(xué)用紙帶的數(shù)據(jù)求出重力加速度g=9.77m/s2，并用此g值計算得出打點“1”到“13”過程重錘的重力勢能減小值為5.09m，另計算得動能增加值為5.08m（m為重錘質(zhì)量），則該結(jié)果不能驗證機械能守恒定律，理由是：該同學(xué)求出的9.77m/s2是重錘受到空氣阻力時做勻加速運動的加速度a=9.77m/s2，不是當?shù)氐闹亓铀俣龋?.09m也不是重力勢能的減少量。沒有當?shù)氐闹亓铀俣鹊臄?shù)值，無法求出重力勢能的減少量，所以無法驗證機械能守恒定律。故選B。2．（2023·天津·高考真題）某同學(xué)利用圖示的氣墊導(dǎo)軌實驗裝置驗證機械能守恒定律，主要實驗步驟如下：A．將桌面上的氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平；B．測出遮光條的寬度dC．將滑塊移至圖示位置，測出遮光條到光電門的距離lD．由靜止釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的遮光時間tE．秤出托盤和砝碼總質(zhì)量，滑塊（含遮光條）的質(zhì)量已知當?shù)刂亓铀俣葹間，回答以下問題（用題中所給的字母表示）（1）遮光條通過光電門時的速度大小為；（2）遮光條由靜止運動至光電門的過程，系統(tǒng)重力勢能減少了，遮光條經(jīng)過光電門時，滑塊、托盤和砝碼的總動能為；（3）通過改變滑塊的釋放位置，測出多組、數(shù)據(jù)﹐利用實驗數(shù)據(jù)繪制圖像如圖。若圖中直線的斜率近似等于，可認為該系統(tǒng)機械能守恒。【答案】【詳解】（1）[1]小車通過光電門時的速度為（2）[2]從釋放到小車經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)重力勢能減少量為[3]從釋放到小車經(jīng)過光電門，這一過程中，系統(tǒng)動能增加量為（3）[4]改變l，做多組實驗，做出如圖以l為橫坐標。以為縱坐標的圖像，若機械能守恒成立有整理有可知，若圖中直線的斜率近似等于，可認為該系統(tǒng)機械能守恒。3．（2022·湖北·高考真題）某同學(xué)設(shè)計了一個用拉力傳感器驗證機械能守恒定律的實驗。一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖甲所示。拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動，記錄鋼球擺動過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值和最小值。改變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。根據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標系中繪制的圖像是一條直線，如圖乙所示。（1）若小鋼球擺動過程中機械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為。（2）由圖乙得:直線的斜率為，小鋼球的重力為N。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（3）該實驗系統(tǒng)誤差的主要來源是（單選，填正確答案標號）。A．小鋼球擺動角度偏大B．小鋼球初始釋放位置不同C．小鋼球擺動過程中有空氣阻力【答案】0.59C【詳解】（1）[1]設(shè)初始位置時，細線與豎直方向夾角為θ，則細線拉力最小值為到最低點時細線拉力最大，則聯(lián)立可得即若小鋼球擺動過程中機械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為；（2）[2][3]由圖乙得直線的斜率為則小鋼球的重力為（3）[4]該實驗系統(tǒng)誤差的主要來源是小鋼球擺動過程中有空氣阻力，使得機械能減小，故選C。4．（2022·廣東·高考真題）某實驗小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失，設(shè)計了如圖（a）所示的裝置，實驗過程如下：（1）讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈。調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。（2）用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖（b）所示，小球直徑。（3）測量時，應(yīng)（選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計時器”，B為“先接通數(shù)字計時器，后釋放小球”）。記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時間和。（4）計算小球通過光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機械能損失（用字母m、d、和表示）。（5）若適當調(diào)高光電門的高度，將會（選填“增大”或“減小”）因空氣阻力引起的測量誤差。【答案】7.884/7.882/7.883/7.885/7.886B增大【詳解】（2）[1]依題意，小球的直徑為（3）[2]在測量時，因小球下落時間很短，如果先釋放小球，有可能會出現(xiàn)時間記錄不完整，所以應(yīng)先接通數(shù)字計時器，再釋放小球，故選B。（4）[3]依題意，小球向下、向上先后通過光電門時的速度分別為v1、v2，則有則小球與硅膠材料碰撞過程中機械能的損失量為（5）[4]若調(diào)高光電門的高度，較調(diào)整之前小球會經(jīng)歷較大的空中距離，所以將會增大因空氣阻力引起的測量誤差。5．（2022·河北·高考真題）某實驗小組利用鐵架臺、彈簧、鉤碼、打點計時器、刻度尺等器材驗證系統(tǒng)機械能守恒定律，實驗裝置如圖1所示。彈簧的勁度系數(shù)為k，原長為L0，鉤碼的質(zhì)量為m。已知彈簧的彈性勢能表達式為，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量，當?shù)氐闹亓铀俣却笮間。（1）在彈性限度內(nèi)將鉤碼緩慢下拉至某一位置，測得此時彈簧的長度為L。接通打點計時器電源。從靜止釋放鉤碼，彈簧收縮，得到了一條點跡清晰的紙帶。鉤碼加速上升階段的部分紙帶如圖2所示，紙帶上相鄰兩點之間的時間間隔均為T（在誤差允許范圍內(nèi)，認為釋放鉤碼的同時打出A點）。從打出A點到打出F點時間內(nèi)，彈簧的彈性勢能減少量為，鉤碼的動能增加量為，鉤碼的重力勢能增加量為。（2）利用計算機軟件對實驗數(shù)據(jù)進行處理，得到彈簧彈性勢能減少量、鉤碼的機械能增加量分別與鉤碼上升高度h的關(guān)系，如圖3所示。由圖3可知，隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，主要原因是?！敬鸢浮縨gh5見解析【詳解】（1）[1]從打出A點到打出F點時間內(nèi)，彈簧的彈性勢能減少量為整理有[2]打F點時鉤碼的速度為由于在誤差允許的范圍內(nèi)，認為釋放鉤碼的同時打出A點，則鉤碼動能的增加量為[3]鉤碼的重力勢能增加量為Ep重=mgh5（2）[4]鉤碼機械能的增加量，即鉤碼動能和重力勢能增加量的總和，若無阻力做功則彈簧彈性勢能的減少量等于鉤碼機械能的增加量。現(xiàn)在隨著h增加，兩條曲線在縱向的間隔逐漸變大，而兩條曲線在縱向的間隔即阻力做的功，則產(chǎn)生這個問題的主要原因是紙帶與限位孔的摩擦力做功變多導(dǎo)致兩曲線間隔變大。6．（2021·海南·高考真題）為了驗證物體沿光滑斜面下滑的過程中機械能守恒，某學(xué)習(xí)小組用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置（包括導(dǎo)軌、氣源、光電門、滑塊、遮光條、數(shù)字毫秒計）進行實驗。此外可使用的實驗器材還有：天平、游標卡尺、刻度尺。（1）某同學(xué)設(shè)計了如下的實驗步驟，其中不必要的步驟是；①在導(dǎo)軌上選擇兩個適當?shù)奈恢肁、B安裝光電門Ⅰ、Ⅱ，并連接數(shù)字毫秒計；②用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量m；③用游標卡尺測量遮光條的寬度d；④通過導(dǎo)軌上的標尺測出A、B之間的距離l；⑤調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌的傾斜狀態(tài)；⑥將滑塊從光電門Ⅰ左側(cè)某處，由靜止開始釋放，從數(shù)字毫秒計讀出滑塊通過光電門Ⅰ、Ⅱ的時間、；⑦用刻度尺分別測量A、B點到水平桌面的高度、；⑧改變氣墊導(dǎo)軌傾斜程度，重復(fù)步驟⑤⑥⑦，完成多次測量。（2）用游標卡尺測量遮光條的寬度d時，游標卡尺的示數(shù)如圖所示，則；某次實驗中，測得，則滑塊通過光電門Ⅰ的瞬時速度（保留3位有效數(shù)字）；（3）在誤差允許范圍內(nèi)，若（用上述必要的實驗步驟直接測量的物理量符號表示，已知重力加速度為g），則認為滑塊下滑過程中機械能守恒；（4）寫出兩點產(chǎn)生誤差的主要原因：?！敬鸢浮竣冖芑瑝K在下滑過程中受到空氣阻力作用，產(chǎn)生誤差；遮光條寬度不夠窄，測量速度不準確，產(chǎn)生誤差【詳解】（1）[1]滑塊沿光滑的斜面下滑過程機械能守恒，需要通過光電門測量通過滑塊運動的速度滑塊下滑過程中機械能守恒，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能整理化簡得所以測量滑塊和遮光條得總質(zhì)量不必要，②滿足題目要求，測量、之間的距離不必要，④滿足題目要求。故選②④。（2）[2]游標卡尺的讀數(shù)為[3]滑塊通過光電門的速度（3）[4]根據(jù)（1）問可知在誤差允許的范圍內(nèi)，滿足該等式可認滑塊下滑過程中機械能守恒。（4）[5]滑塊在下滑過程中受到空氣阻力作用，產(chǎn)生誤差；遮光條寬度不夠窄，測量速度不準確，產(chǎn)生誤差。7．（2021·浙江·高考真題）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，小王用如圖1所示的裝置，讓重物從靜止開始下落，打出一條清晰的紙帶，其中的一部分如圖2所示。O點是打下的第一個點，A、B、C和D為另外4個連續(xù)打下的點。①為了減小實驗誤差，對體積和形狀相同的重物，實驗時選擇密度大的理由是。②已知交流電頻率為，重物質(zhì)量為，當?shù)刂亓铀俣?，則從O點到C點，重物的重力勢能變化量的絕對值J、C點的動能J（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）。比較與的大小，出現(xiàn)這一結(jié)果的原因可能是。A．工作電壓偏高

B．存在空氣阻力和摩擦力

C．接通電源前釋放了紙帶【答案】阻力與重力之比更?。ɑ蚱渌侠斫忉專?.5470.588C【詳解】①[1]在驗證機械能守恒實驗時阻力越小越好，因此密度大的阻力與重力之比更?、赱2]由圖中可知OC之間的距離為，因此機械能的減少量為[3]勻變速運動時間中點的速度等于這段時間的平均速度，因此因此動能的增加量為[4]工作電壓偏高不會影響實驗的誤差，存在摩擦力會使重力勢能的減少量大于動能的增加量，只有提前釋放了紙帶，紙帶的初速度不為零，下落到同一位置的速度偏大才會導(dǎo)致動能的增加量大于重力勢能的減少量。8．（2020·上海·高考真題）圖是用DIS研究機械能守恒的裝置。(1)圖定位擋片的作用是。(2)試驗中測得C點的機械能偏大的原因是()A．光電門在C的下方B．擺錘釋放時繩子松弛C．擺錘在擺動的過程中由空氣阻力D．擺錘釋放時在A的上方(3)為了驗證單擺的機械能守恒，某同學(xué)測量了擺下擺時動能Ek與偏角θ的函數(shù)關(guān)系，如圖所示。當偏角θ=32°時，擺的重力勢能為J，若擺的質(zhì)量為0.0075kg，則擺長為m。（g取9.8m/s2）【答案】改變小球擺動時擺線的長度AD0.0063J0.563m【詳解】(1)[1]檔片在不同位置時，鎖住細繩，從而改變擺長，因此用來改變小球擺動時擺線的長度。(2)[2]A．若光電門在C點下方，測量的速度是C點下方的速度，顯然比C點的速度大，A正確；B．繩子松弛時，擺到C點時，下落的高度確定，因此經(jīng)過C點的速度不會增大，因此B錯誤；C．若存在空氣阻力，擺到C點時速度應(yīng)該偏小，C錯誤；D．擺錘釋放時在A的上方，下落到C點時，下落的高度偏大，因此測量的C點速度偏大，D正確。故選AD。(3)[3]從圖中可知當擺角為32o時，對應(yīng)的動能為0.0085J根據(jù)而勢能整理得勢能[4]根據(jù)勢能公式代入數(shù)據(jù)可得9．（2018·浙江·高考真題）用圖所示裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗時，除了圖中已給出的實驗器材外，還需要的測量工具有（填字母）A．秒表

B．天平

C．刻度尺

D．彈簧測力計（2）用圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗時，釋放重物前有下列操作，其中正確的兩項是（填字母）A．將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上B．手提紙帶任意位置C．使重物靠近打點計時器（3）如圖是小球做平拋運動的頻閃照片，其上覆蓋了一張透明方格紙．已知方格紙每小格邊長均為0.8cm，由圖中可知小球的初速度大小為m/s（g取10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。【答案】CAC/CA0.70【詳解】（1）[1]A．探究功與速度變化的關(guān)系實驗中因為使用打點計時器測速度，打點計時器本身就是計時工具，不需要秒表，故A錯誤；B．該實驗只要質(zhì)量保持不變即可，在找關(guān)系時不需要天平測質(zhì)量，故B錯誤；C．由紙帶上的點計算速度需要刻度尺測量距離，故C正確；D．每次試驗時橡皮筋成倍數(shù)的增加，不需要測力，故D錯誤。故選C。（2）[2]A．圖中利用自由落體運動驗證機械能守恒定律，需要將打點計時器的兩個限位孔調(diào)節(jié)到同一豎直線上，故A正確；B．釋放前手應(yīng)該提紙帶不掛重錘的一端，使紙帶豎直，故B錯誤；C．為了打上更多的點，重物應(yīng)該靠近打點計時器，故C正確。故選AC。（3）[3]由平拋運動的規(guī)律得：水平方向做勻速直線運動豎直方向做自由落體運動聯(lián)立解得10．（2017·天津·高考真題）如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律．①對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是．A.重物選用質(zhì)量和密度較大的金屬錘B.兩限位孔在同一豎直面內(nèi)上下對正C.精確測量出重物的質(zhì)量D.用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物②某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示．紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點．重物下落高度應(yīng)從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有．A.OA、AD和EG的長度B、OC、BC和CD的長度C.BD、CF和EG的長度D、AC、BD和EG的長度【答案】AB;