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2023届上海市高考物理模拟试题知识点分类训练【高考二轮复习】：实验（力学）
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这是一份2023届上海市高考物理模拟试题知识点分类训练【高考二轮复习】：实验（力学），共19页。试卷主要包含了单选题，实验题，填空题等内容，欢迎下载使用。
2023届上海市高考物理模拟试题知识点分类训练【高考二轮复习】：实验（力学）
一、单选题
1．（2023·上海·一模）在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、微元法和科学假说法、建立物理模型法等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（ ）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫建立物理模型法
B．根据速度定义式v=，当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了假设法
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
二、实验题
2．（2023·上海·模拟预测）在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。
（1）根据题中已知物理量，小车的加速度a=__________（用题中字母表示）；
（2）在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是__________
A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量
C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比__________
A．偏大 B．偏小
C．一样大 D．都有可能
（4）为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为____________________________。
3．（2023·上海虹口·统考二模）图（a）装置可以研究物体质量一定时，其加速度与合外力的关系。实验时，气垫导轨水平放置，右侧适当位置的上方固定光电门，调整定滑轮的高度，使滑块与滑轮间的细绳水平。
（1）测量前，力传感器________________调零（选填“需要”、“不需要”）。
（2）在右侧吊篮中放入砝码，将滑块由静止释放，力传感器测得细绳中的拉力，光电门测得宽度为的挡光片的挡光时间。保持滑块质量不变，逐渐增加吊篮中砝码的个数，再将滑块由静止释放，测得多组拉力和对应的挡光时间。建立图（b）所示的坐标系，若希望从图像方便而又准确地得出加速度与合外力的关系，则每次滑块________________（选填“必须”、“不必”）从相同位置释放，挡光片宽度________________改变（选填“可以”、“不可以”）。
（3）某同学依据采集的数据绘出图（b）所示的图线，并得出图线的斜率，从轨道标尺上读出滑块释放位置与光电门之间的距离，则滑块与挡光片的总质量________________（用、、表示）。
（4）为了提高实验的准确度，可以采取的措施有__________________________。（不少于2条措施）
4．（2023·上海松江·统考二模）图（a）是“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置。
（1）本实验可先进行定性探究，通过改变________的位置来观察摆锤释放后摆起的最大高度与释放时的高度是否相同；
（2）由于本实验需要测出摆锤经过不同位置的动能，每次实验时需要将摆锤从装置图中的位置由静止释放，并利用光电门传感器测出摆锤经过不同位置时的速度；
（3）某实验小组得到下表所示的A、B、C、D四组数据，请判断哪组数据不合理，并说明造成数据不合理的可能原因：______________________；
次数
D
C
B
A
高度h/m
0
0.050
0.100
0.150
速度v/m/s
1.650
1.415
0.988
0
势能EP/J
0
0.0039
0.0078
0.0118
动能Ek/J
0.0091
0.0084
0.0039
0
机械能E/J
0.0091
0.0123
0.0117
0.0118
（4）某实验中心将上述实验进行了改进，装置如图（b）所示，根据装置图说明可判断光电门传感器应该安装在图中的_________上，这样设计的好处是________________________。
5．（2023·上海虹口·统考二模）图（a）为“研究共点力的合成”实验装置图，A为固定的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。根据记录的数据，在图（b）中画出了力的图示，则F与F′中，________________（选填“F”或“F′”）是依据等效性测得的合力。实验中，若将细绳OC换成橡皮筋，则实验结果_________________（选填“发生变化”或“不受影响”）。
6．（2023·上海长宁·统考二模）“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图所示。
（1）该实验使用的是___传感器；
（2）由于实验中没有注意始终满足小车质量M>>m（钩码质量）的条件，得到图像可能是图___；
A． B．
C． D．
（3）小王同学想用该装置来验证。他将钩码换成小桶，在小车中放入沙子，将小车中的沙子逐次放入小桶中，但保持小车、小桶及沙子的总质量不变。记录小桶和沙子的总质量为m，小车和沙子的总质量为M，则小车的加速度可表示为a=____（用“m、M、g”表示）。实验中测量不同的m对应的加速度a，此时___要求M>>m（选填“不必”或“仍然”），作出a-___图像（选填“m”、“M”、“M+m”、“”、“”或“”），如果图像是过原点的直线，说明成立。
7．（2023·上海金山·统考二模）“用DIS研究加速度与质量的关系”的实验装置如图a所示。
（1）本实验______（选填“能”或“不能”）在“天宫课堂”完成。
（2）实验中，通过v-t图像的______测得小车加速度；需保持______不变，改变小车上的配重片数量，多次测量。
（3）某同学测得数据后，以小车加速度的倒数为纵坐标，小车上配重片的质量为横坐标，作出如图b所示图像。若钩码的重力为G，小车的质量为M，重力加速度为g，则直线与横轴交点的横坐标为______，直线的斜率为______。
8．（2023·上海松江·统考二模）在“研究共点力的合成”实验时，需要两次拉伸橡皮筋，两次都要将橡皮筋的结点拉到相同的________；通过本实验可以验证共点力合成时遵循________定则。
9．（2023·上海崇明·统考二模）用单摆测重力加速度实验中，
（1）同学甲有如下操作，其中正确的操作是( )
A．测量摆长时把摆线悬挂并拉紧
B．测悬点到摆球顶点的线长作为摆长
C．把摆球从平衡位置拉起至摆角约释放
D．摆球经过最低点时启动秒表计时
E．摆球每经过最低点记录一次作为全振动次数
（2）该同学改进测量方法后，多次测量得到数据见表。除了第1组外，其中一组数据偏差较大，它是第______组，可以删除。根据各组数据求重力加速度，然后求______得到当地的重力加速度，其中第1组数据计算得重力加速度为______m/s2（结果保留3位有效数字）。
数据组
摆长L/m
全振动次数n
全振动n次所用的时间t/s
周期T/s
1
1.00
30
60.6
2.02
2
0.95
30
59.4
1.98
3
0.90
30
54.7
1.82
4
0.85
30
55.7
1.86
5
0.80
30
54.5
1.82
（3）同学乙实验时将人工记录振动次数改为自动记录，如图A所示的装置，摆球在垂直纸面的平面内摆动，在摆动最低点的左、右两侧分别放置光敏电阻与某一自动记录仪相连、激光光源，记录仪显示的光敏电阻阻值R随时间t变化的关系如图B所示，则该单摆的振动周期为________。若保持悬点到小球顶点的线长不变，改用直径小些的球进行实验，则该单摆的周期将________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
10．（2023·上海奉贤·统考二模）利用器材：一倾角可以调节的平直轨道、小车、米尺、秒表等，探究加速度与力的关系。实验步骤如下：
①用米尺测量斜面上固定点A1与斜面底端A2之间的距离s。
②让小车自A1点从静止开始下滑到底端A2，记下所用的时间t，则小车的加速度a＝______。
③用米尺测量A1相对于A2的高度h。已知小车所受重力为mg，若无摩擦力的影响，则小车所受的合外力F＝______。
④改变斜面倾角，多次重复上述②③。
⑤以h为纵坐标，______为横坐标，若作出如图所示的图线，推断出加速度与合外力成正比的结论。
（1）在上述步骤中填入适当的公式或文字。
（2）实验中实际存在摩擦阻力的影响，为消除影响，某同学设计如下方案：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0。
②进行上述步骤中的各项测量。
③计算与作图时用（h－h0）代替h。
对此方案有以下几种评论意见，其中较合理的意见是( )
A．方案正确可行，可以消除摩擦阻力的影响
B．方案理论上可行，但实际操作时无法确定小车是否做匀速运动
C．方案理论上有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关
11．（2023·上海普陀·统考二模）“用DIS研究物体加速度与力的关系”的实验装置如图（a）所示。
（1）第一组、第二组同学分别将轨道水平、倾斜放置（A端垫高）进行实验，根据实验数据分别绘制了图线，如图（b）所示。图线①是轨道__________（选填“水平”或“倾斜”）放置实验时获得的图线，其横轴截距的物理含义是____________________；图线②没过原点的原因是_________________________。
（2）两组同学思考后，调整装置，重新实验，获得实验图线③和④，如图（c）所示，图线③和④不重合的原因是_______________________________________________。
（3）实验时小车所受拉力的实际值________（选填“大于”“等于”或“小于”）测量值。
12．（2023·上海静安·统考一模）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图所示的装置，让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．
（1）实验时，操作顺序应为______（选填“A”或“B”，其中A为“先点击记录数据，后释放小球”，B为“先释放小球，后点击记录数据”），记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间和．
（2）小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为______能．已知小球的质量为m、直径为d，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失______（用字母m、d、和表示）．
（3）请分析说明，可以采取什么办法减小实验误差？________________________
13．（2023·上海浦东新·统考一模）某同学利用DIS验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。保持摆锤释放器在P点位置不变，由静止释放摆锤，分别利用传感器（图中未画出）测出摆锤经过A、B、C、D四个位置的挡光时间t。已知摆锤的直径，质量。取D所在水平面为零势能面，A、B、C三点相对于零势能面的高度如图所示，实验获取的数据如下表：
位置
A
15
0.007826
1.022
B
10
0.005598
1.429
C
5
0.004607
▲
D
0
0.003998
2.001
（1）本实验使用的是__________传感器。
（2）表格中“▲”所代表的物理量的值为__________。
（3）实验中该同学发现传感器所测的位置略低于A点，则他经过计算机获得的速度数据与真实值比，__________。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）该同学认为，如果分析t与h的关系，也能验证机械能守恒定律。所以该同学将数据进一步处理，作出“”图，图线如图所示。根据图线和相关数据，可以推算出小摆锤的机械能__________J（保留到小数点后第3位）。若该图线的斜率绝对值为k，事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，测出了新的四组数据重新作图，图线的斜率绝对值为。则k_____（选填“>”、“=”或“<”）。
14．（2023·上海·一模）有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2-l图象，如图甲所示，去北大的同学所测实验结果对应的图线是___________（选填“A”或“B”）。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象（如图乙所示），在时，b球振动的方向是___________。
15．（2023·上海·一模）在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到，只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2-l图象，就可以求出当地的重力加速度．理论上T2-l图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图所示．
（1）造成图象不过坐标原点的原因可能是______；
（2）由图象求出的重力加速度g=______m/s2．（取）
三、填空题
参考答案：
1．C
【详解】A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法建立物理模型法，是建立了理想化模型。故A正确，与题意不符；
B．根据速度定义式
v=
当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法。故B正确，与题意不符；
C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时。用了控制变量法。故C错误，与题意相符；
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法。故D正确，与题意不符。
本题选不正确的故选C。
2． B B 小车与轨道间存在摩擦力
【详解】（1）[1] 小车从A到B有
其中v为B点速度大小，其值为
联立解得
（2）[2] A．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时只要保证小车质量不变就行，不需要测量小车质量，A错误。
B．设绳子上的拉力大小为T，小车质量为M，钩码质量为m，在平衡摩擦力的前提下，对小车和钩码有
解得
本实验认为钩码重力大小为绳子拉小车拉力的大小，所以钩码的质量应该远小于小车质量，B正确。
C．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时要保证小车质量不变，C错误。
D．轨道光滑的话不需要平衡摩擦力，轨道保持水平，轨道不光滑的话，要使轨道倾斜来平衡摩擦力，D错误。
故选B。
（3）[3]小车做匀加速直线运动，用光电门测出的是挡光过程的平均速度，其等于挡光过程的中间时刻的速度，小于小车实际的末速度。
（4）[4]由图知，当钩码质量大于某值时，小车才有加速度，说明小车与轨道间存在摩擦力，当绳子拉力大于摩擦力时小车才动起来。
3． 需要 必须 不可以 选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离x
【详解】（1）[1]测量前，力传感器需要调零。
（2）[2][3]设每次滑块释放位置与光电门的距离为，滑块的质量为，根据牛顿第二定律可得
滑块经过光电门的速度为
根据运动学公式可得
联立可得
为了使图像的斜率保持不变，则每次滑块必须从相同位置释放，挡光片宽度不可以改变。
（3）[4]根据
可知图像的斜率为
解得滑块与挡光片的总质量为
（4）[5]为了提高实验的准确度，可以采取的措施有：选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离。
4． 定位档片或摆锤释放 C组数据不合理，可能原因是摆锤释放位置高于A点或摆锤释放时有初速度 ⑤/摆锤 摆锤释放一次就能测出各点的机械能，完成实验更加方便
【详解】（1）[1]释放位置不同，则上升的最大高度不同，所以通过改变定位档片或摆锤释放的位置来观察摆锤释放后摆起的最大高度与释放时的高度是否相同。
（3）[2]C组数据不合理，可能原因是摆锤释放位置高于A点或摆锤释放时有初速度。
（4）[3][4]挡光片放在运动路径上，则光电门传感器应该安装在⑤摆锤上。这样设计的好处是摆锤释放一次就能测出各点的机械能，完成实验更加方便。
5． F 不受影响
【详解】[1]实验测的弹力方向沿绳子方向，即图中的AO方向，由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与AO方向有一定的夹角，故F一定沿AO方向，F′是F1和F2的合力的理论值。
[2]在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，不会影响分力的大小与方向，那么实验结果不受影响。
6． 位移 C 不必 m
【详解】（1）[1]该实验使用的是位移传感器；
（2）[2]当M>>m时，可以近似认为拉力等于钩码重力，此时有
解得
所以只有当M>>m时，图像才为过原点的一条直线，当不满足该条件时，绳子拉力明显小于钩码重力，小车此时实际的加速度会小于，故图线会向下弯曲。
故选C。
（3）[3]对小车、小桶和沙子整体为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得
[4][5]因为不变，此时作出图像为过原点的直线，说明成立，本实验没有系统误差，不必满足。
7． 不能 斜率 钩码的重力
【详解】（1）[1]天宫内部处于失重状态，本实验不能在“天宫课堂”完成。
（2）[2]v-t图像的斜率表示加速度，故实验中，通过v-t图像的斜率测得小车加速度。
[3]本实验研究加速度与质量的关系，实验中需保持钩码的重力不变，改变小车上的配重片数量，多次测量。
（3）[4][5]根据牛顿第二定律得
则
则直线与横轴交点的横坐标为；直线的斜率为。
8． 位置 平行四边形
【详解】[1][2]在“研究共点力的合成”实验时，根据实验原理可知，需要两次拉伸橡皮筋，两次都要将橡皮筋的结点拉到相同的位置；通过本实验可以验证共点力合成时遵循平行四边形定则。
9． CD/DC 3 平均值 9.68 2t0 变小
【详解】（1）[1] A．测量摆长时需把摆球处于自由下垂状态时测量，A错误；
B．测悬点到摆球中心的线长作为摆长，B错误；
C．单摆作简谐运动要求摆角小于，把摆球从平衡位置拉起至摆角约释放可以，C正确；
D．摆球经过最低点时产生的时间误差小，在该位置启动秒表计时，D正确；
E．从最低点开始计时，摆球每经过最低点记录一次，假设总共记录n次，则全振动次数为
E错误。
故选CD。
（2）[2]由图看出随着摆长的减小，周期减小，第3组和第5组周期相同，说明第3组数据偏差较大。
[3]根据各组数据求重力加速度，然后对所以的重力加速度求平均值，得到当地的重力加速度。
[4]由公式
得第1组数据计算得重力加速度为
（3）[5]单摆在一个周期内经过平衡位置两次，由图知两次时间间隔为，故该单摆的振动周期为。
[6]由周期
改用直径小些的球进行实验，则摆长减小，该单摆的周期将变小。
10． C
【详解】（1）②[1]小车做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动规律，得
③[2]小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力，这两个力在垂直斜面方向的合力为零，所以沿斜面方向的力为mgsinα，而斜面高度为h，根据几何关系有
所以有小车受到的合外力为
⑤[3]若加速度与合外力成正比，则
可得
解得
则以h为纵坐标，为横坐标，若作出如图所示的图线，推断出加速度与合外力成正比的结论。
（2）③[4]当改变斜面的倾角，小车所受摩擦力会发生改变，故选C。
11． 水平 水平轨道与小车之间的摩檫力大小 轨道倾角过大（A端垫得过高） 两组同学实验时所用小车（及配件）的总质量不同 小于
【详解】（1）[1][2]由图线①可知，当增大到一定值后，物体才有加速度，可知没有平衡摩擦力，则为轨道水平放置实验时获得的图线，根据牛顿第二定律
可得
当时
可知其横轴截距的物理含义是水平轨道与小车之间的摩檫力大小；
[3]由图线②可知，合外力为零时，小车的加速度不为零，可知为平衡摩擦力过度，即轨道倾角过大（A端垫得过高）；
（2）[4]根据牛顿第二定律
可得
图线③和④斜率不同，可知质量不同，故原因为两组同学实验时所用小车（及配件）的总质量不同；
（3）[5]实验中是以钩码的重力作为物体所受的合外力，设钩码质量为，物体质量为,以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得
以物体为研究对象，得绳子的拉力为
可知
即实验时小车所受拉力的实际值小于测量值。
12． A 内 选择密度较大，体积较小的小球
【详解】（1）[1]在测量时，因小球下落的时间很短，如果先释放小球，后点击记录数据，有可能处出现记录的数据不完整，所以应先点击记录数据，后释放小球。故选A。
（2）[2][3]小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为内能；
由题意可得，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为、，则有
由能量守恒定律得，小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失为
（3）[3]在本实验中，可以通过选择密度较大，体积较小的小球来减小实验误差。
13． 光电门 1.736 偏大 0.016 =
【详解】（1）[1]本实验，采用光电门传感器来测量瞬时速度；
（2）[2]根据光电门测速原理可知
（3）[3]该同学发现传感器所测的位置略低于A点，则重力势能减小量变大，动能增加量变大，则经过计算机获得的速度数据比真实值偏大。
（4）[4][5]根据图像可知，当h=0时，重物重力势能为零，只有动能，则机械能
根据
整理得
事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，可知，改变的是，图像斜率不变，所以
14． B 沿轴负方向
【详解】[1]由单摆的周期公式
解得
图象的斜率
知重力加速度越大，斜率越小，我们知道北京的重力加速度比南京的大，故去北大的同学所测实验结果对应的图线是B；
[2]从题图乙可以看出，时，b球正在向负的最大位移处运动，故时，b球的振动方向沿轴负方向。
15． 漏加小球半径 9.87
【详解】（1）图象不通过坐标原点，将图象向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，故可能是漏加小球半径；
（2）由题意公式得到，图象斜率表示，结合图象数据得到
解得：g=9.87m/s2
2023届上海市高考物理模拟试题知识点分类训练【高考二轮复习】：实验（力学）
一、单选题
1．（2023·上海·一模）在物理学的重大发现中科学家们创造出了许多物理学方法，如理想实验法、控制变量法、极限思想法、类比法、微元法和科学假说法、建立物理模型法等。以下关于所用物理学研究方法的叙述不正确的是（ ）
A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法叫建立物理模型法
B．根据速度定义式v=，当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法
C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系，再保持力不变研究加速度与质量的关系，该实验应用了假设法
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法
二、实验题
2．（2023·上海·模拟预测）在“用DIS研究加速度和力的关系”实验中：某同学采用光电门测量加速度，实验装置如图。将小车放置在轨道上，使挡光片的左端与小车的左端A点对齐，光电门放在B处，测出A到B的距离L和挡光片的宽度d。由静止开始释放小车，光电门自动测出小车上挡光片通过光电门的时间Δt。
（1）根据题中已知物理量，小车的加速度a=__________（用题中字母表示）；
（2）在上述实验中，下列操作步骤中必须做到的是__________
A．要用天平称量小车质量 B．钩码的质量应该远小于小车质量
C．通过增减配重片来改变小车的质量 D．不论轨道光滑与否，轨道一定要保持水平
（3）上述实验用光电门来测量小车运动的瞬时速度，若考虑挡光片的宽度，得到的速度测量值和真实值相比__________
A．偏大 B．偏小
C．一样大 D．都有可能
（4）为了研究研究加速度和力的关系，某同学选择画小车的加速度与钩码质量的关系图线，如图所示。分析发现图线在横轴上有截距，这是因为____________________________。
3．（2023·上海虹口·统考二模）图（a）装置可以研究物体质量一定时，其加速度与合外力的关系。实验时，气垫导轨水平放置，右侧适当位置的上方固定光电门，调整定滑轮的高度，使滑块与滑轮间的细绳水平。
（1）测量前，力传感器________________调零（选填“需要”、“不需要”）。
（2）在右侧吊篮中放入砝码，将滑块由静止释放，力传感器测得细绳中的拉力，光电门测得宽度为的挡光片的挡光时间。保持滑块质量不变，逐渐增加吊篮中砝码的个数，再将滑块由静止释放，测得多组拉力和对应的挡光时间。建立图（b）所示的坐标系，若希望从图像方便而又准确地得出加速度与合外力的关系，则每次滑块________________（选填“必须”、“不必”）从相同位置释放，挡光片宽度________________改变（选填“可以”、“不可以”）。
（3）某同学依据采集的数据绘出图（b）所示的图线，并得出图线的斜率，从轨道标尺上读出滑块释放位置与光电门之间的距离，则滑块与挡光片的总质量________________（用、、表示）。
（4）为了提高实验的准确度，可以采取的措施有__________________________。（不少于2条措施）
4．（2023·上海松江·统考二模）图（a）是“用DIS研究机械能守恒定律”的实验装置。
（1）本实验可先进行定性探究，通过改变________的位置来观察摆锤释放后摆起的最大高度与释放时的高度是否相同；
（2）由于本实验需要测出摆锤经过不同位置的动能，每次实验时需要将摆锤从装置图中的位置由静止释放，并利用光电门传感器测出摆锤经过不同位置时的速度；
（3）某实验小组得到下表所示的A、B、C、D四组数据，请判断哪组数据不合理，并说明造成数据不合理的可能原因：______________________；
次数
D
C
B
A
高度h/m
0
0.050
0.100
0.150
速度v/m/s
1.650
1.415
0.988
0
势能EP/J
0
0.0039
0.0078
0.0118
动能Ek/J
0.0091
0.0084
0.0039
0
机械能E/J
0.0091
0.0123
0.0117
0.0118
（4）某实验中心将上述实验进行了改进，装置如图（b）所示，根据装置图说明可判断光电门传感器应该安装在图中的_________上，这样设计的好处是________________________。
5．（2023·上海虹口·统考二模）图（a）为“研究共点力的合成”实验装置图，A为固定的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳。根据记录的数据，在图（b）中画出了力的图示，则F与F′中，________________（选填“F”或“F′”）是依据等效性测得的合力。实验中，若将细绳OC换成橡皮筋，则实验结果_________________（选填“发生变化”或“不受影响”）。
6．（2023·上海长宁·统考二模）“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图所示。
（1）该实验使用的是___传感器；
（2）由于实验中没有注意始终满足小车质量M>>m（钩码质量）的条件，得到图像可能是图___；
A． B．
C． D．
（3）小王同学想用该装置来验证。他将钩码换成小桶，在小车中放入沙子，将小车中的沙子逐次放入小桶中，但保持小车、小桶及沙子的总质量不变。记录小桶和沙子的总质量为m，小车和沙子的总质量为M，则小车的加速度可表示为a=____（用“m、M、g”表示）。实验中测量不同的m对应的加速度a，此时___要求M>>m（选填“不必”或“仍然”），作出a-___图像（选填“m”、“M”、“M+m”、“”、“”或“”），如果图像是过原点的直线，说明成立。
7．（2023·上海金山·统考二模）“用DIS研究加速度与质量的关系”的实验装置如图a所示。
（1）本实验______（选填“能”或“不能”）在“天宫课堂”完成。
（2）实验中，通过v-t图像的______测得小车加速度；需保持______不变，改变小车上的配重片数量，多次测量。
（3）某同学测得数据后，以小车加速度的倒数为纵坐标，小车上配重片的质量为横坐标，作出如图b所示图像。若钩码的重力为G，小车的质量为M，重力加速度为g，则直线与横轴交点的横坐标为______，直线的斜率为______。
8．（2023·上海松江·统考二模）在“研究共点力的合成”实验时，需要两次拉伸橡皮筋，两次都要将橡皮筋的结点拉到相同的________；通过本实验可以验证共点力合成时遵循________定则。
9．（2023·上海崇明·统考二模）用单摆测重力加速度实验中，
（1）同学甲有如下操作，其中正确的操作是( )
A．测量摆长时把摆线悬挂并拉紧
B．测悬点到摆球顶点的线长作为摆长
C．把摆球从平衡位置拉起至摆角约释放
D．摆球经过最低点时启动秒表计时
E．摆球每经过最低点记录一次作为全振动次数
（2）该同学改进测量方法后，多次测量得到数据见表。除了第1组外，其中一组数据偏差较大，它是第______组，可以删除。根据各组数据求重力加速度，然后求______得到当地的重力加速度，其中第1组数据计算得重力加速度为______m/s2（结果保留3位有效数字）。
数据组
摆长L/m
全振动次数n
全振动n次所用的时间t/s
周期T/s
1
1.00
30
60.6
2.02
2
0.95
30
59.4
1.98
3
0.90
30
54.7
1.82
4
0.85
30
55.7
1.86
5
0.80
30
54.5
1.82
（3）同学乙实验时将人工记录振动次数改为自动记录，如图A所示的装置，摆球在垂直纸面的平面内摆动，在摆动最低点的左、右两侧分别放置光敏电阻与某一自动记录仪相连、激光光源，记录仪显示的光敏电阻阻值R随时间t变化的关系如图B所示，则该单摆的振动周期为________。若保持悬点到小球顶点的线长不变，改用直径小些的球进行实验，则该单摆的周期将________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
10．（2023·上海奉贤·统考二模）利用器材：一倾角可以调节的平直轨道、小车、米尺、秒表等，探究加速度与力的关系。实验步骤如下：
①用米尺测量斜面上固定点A1与斜面底端A2之间的距离s。
②让小车自A1点从静止开始下滑到底端A2，记下所用的时间t，则小车的加速度a＝______。
③用米尺测量A1相对于A2的高度h。已知小车所受重力为mg，若无摩擦力的影响，则小车所受的合外力F＝______。
④改变斜面倾角，多次重复上述②③。
⑤以h为纵坐标，______为横坐标，若作出如图所示的图线，推断出加速度与合外力成正比的结论。
（1）在上述步骤中填入适当的公式或文字。
（2）实验中实际存在摩擦阻力的影响，为消除影响，某同学设计如下方案：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑。测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0。
②进行上述步骤中的各项测量。
③计算与作图时用（h－h0）代替h。
对此方案有以下几种评论意见，其中较合理的意见是( )
A．方案正确可行，可以消除摩擦阻力的影响
B．方案理论上可行，但实际操作时无法确定小车是否做匀速运动
C．方案理论上有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关
11．（2023·上海普陀·统考二模）“用DIS研究物体加速度与力的关系”的实验装置如图（a）所示。
（1）第一组、第二组同学分别将轨道水平、倾斜放置（A端垫高）进行实验，根据实验数据分别绘制了图线，如图（b）所示。图线①是轨道__________（选填“水平”或“倾斜”）放置实验时获得的图线，其横轴截距的物理含义是____________________；图线②没过原点的原因是_________________________。
（2）两组同学思考后，调整装置，重新实验，获得实验图线③和④，如图（c）所示，图线③和④不重合的原因是_______________________________________________。
（3）实验时小车所受拉力的实际值________（选填“大于”“等于”或“小于”）测量值。
12．（2023·上海静安·统考一模）某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图所示的装置，让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹．调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门．
（1）实验时，操作顺序应为______（选填“A”或“B”，其中A为“先点击记录数据，后释放小球”，B为“先释放小球，后点击记录数据”），记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间和．
（2）小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为______能．已知小球的质量为m、直径为d，可得小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失______（用字母m、d、和表示）．
（3）请分析说明，可以采取什么办法减小实验误差？________________________
13．（2023·上海浦东新·统考一模）某同学利用DIS验证机械能守恒定律，实验装置如图所示。保持摆锤释放器在P点位置不变，由静止释放摆锤，分别利用传感器（图中未画出）测出摆锤经过A、B、C、D四个位置的挡光时间t。已知摆锤的直径，质量。取D所在水平面为零势能面，A、B、C三点相对于零势能面的高度如图所示，实验获取的数据如下表：
位置
A
15
0.007826
1.022
B
10
0.005598
1.429
C
5
0.004607
▲
D
0
0.003998
2.001
（1）本实验使用的是__________传感器。
（2）表格中“▲”所代表的物理量的值为__________。
（3）实验中该同学发现传感器所测的位置略低于A点，则他经过计算机获得的速度数据与真实值比，__________。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）该同学认为，如果分析t与h的关系，也能验证机械能守恒定律。所以该同学将数据进一步处理，作出“”图，图线如图所示。根据图线和相关数据，可以推算出小摆锤的机械能__________J（保留到小数点后第3位）。若该图线的斜率绝对值为k，事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，测出了新的四组数据重新作图，图线的斜率绝对值为。则k_____（选填“>”、“=”或“<”）。
14．（2023·上海·一模）有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2-l图象，如图甲所示，去北大的同学所测实验结果对应的图线是___________（选填“A”或“B”）。另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象（如图乙所示），在时，b球振动的方向是___________。
15．（2023·上海·一模）在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到，只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2-l图象，就可以求出当地的重力加速度．理论上T2-l图象是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图所示．
（1）造成图象不过坐标原点的原因可能是______；
（2）由图象求出的重力加速度g=______m/s2．（取）
三、填空题
参考答案：
1．C
【详解】A．在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用质点来代替物体的方法建立物理模型法，是建立了理想化模型。故A正确，与题意不符；
B．根据速度定义式
v=
当Δt非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法。故B正确，与题意不符；
C．在探究加速度、力和质量三者之间的关系时。用了控制变量法。故C错误，与题意相符；
D．在推导匀变速运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法。故D正确，与题意不符。
本题选不正确的故选C。
2． B B 小车与轨道间存在摩擦力
【详解】（1）[1] 小车从A到B有
其中v为B点速度大小，其值为
联立解得
（2）[2] A．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时只要保证小车质量不变就行，不需要测量小车质量，A错误。
B．设绳子上的拉力大小为T，小车质量为M，钩码质量为m，在平衡摩擦力的前提下，对小车和钩码有
解得
本实验认为钩码重力大小为绳子拉小车拉力的大小，所以钩码的质量应该远小于小车质量，B正确。
C．本实验采用控制变量法，研究加速度和力的关系时要保证小车质量不变，C错误。
D．轨道光滑的话不需要平衡摩擦力，轨道保持水平，轨道不光滑的话，要使轨道倾斜来平衡摩擦力，D错误。
故选B。
（3）[3]小车做匀加速直线运动，用光电门测出的是挡光过程的平均速度，其等于挡光过程的中间时刻的速度，小于小车实际的末速度。
（4）[4]由图知，当钩码质量大于某值时，小车才有加速度，说明小车与轨道间存在摩擦力，当绳子拉力大于摩擦力时小车才动起来。
3． 需要 必须 不可以 选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离x
【详解】（1）[1]测量前，力传感器需要调零。
（2）[2][3]设每次滑块释放位置与光电门的距离为，滑块的质量为，根据牛顿第二定律可得
滑块经过光电门的速度为
根据运动学公式可得
联立可得
为了使图像的斜率保持不变，则每次滑块必须从相同位置释放，挡光片宽度不可以改变。
（3）[4]根据
可知图像的斜率为
解得滑块与挡光片的总质量为
（4）[5]为了提高实验的准确度，可以采取的措施有：选择宽度较小的挡光片，适当增大滑块释放位置与光电门之间的距离。
4． 定位档片或摆锤释放 C组数据不合理，可能原因是摆锤释放位置高于A点或摆锤释放时有初速度 ⑤/摆锤 摆锤释放一次就能测出各点的机械能，完成实验更加方便
【详解】（1）[1]释放位置不同，则上升的最大高度不同，所以通过改变定位档片或摆锤释放的位置来观察摆锤释放后摆起的最大高度与释放时的高度是否相同。
（3）[2]C组数据不合理，可能原因是摆锤释放位置高于A点或摆锤释放时有初速度。
（4）[3][4]挡光片放在运动路径上，则光电门传感器应该安装在⑤摆锤上。这样设计的好处是摆锤释放一次就能测出各点的机械能，完成实验更加方便。
5． F 不受影响
【详解】[1]实验测的弹力方向沿绳子方向，即图中的AO方向，由于误差的存在，作图法得到的合力与实验值有一定的差别，即作图得出的合力方向与AO方向有一定的夹角，故F一定沿AO方向，F′是F1和F2的合力的理论值。
[2]在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，不会影响分力的大小与方向，那么实验结果不受影响。
6． 位移 C 不必 m
【详解】（1）[1]该实验使用的是位移传感器；
（2）[2]当M>>m时，可以近似认为拉力等于钩码重力，此时有
解得
所以只有当M>>m时，图像才为过原点的一条直线，当不满足该条件时，绳子拉力明显小于钩码重力，小车此时实际的加速度会小于，故图线会向下弯曲。
故选C。
（3）[3]对小车、小桶和沙子整体为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得
[4][5]因为不变，此时作出图像为过原点的直线，说明成立，本实验没有系统误差，不必满足。
7． 不能 斜率 钩码的重力
【详解】（1）[1]天宫内部处于失重状态，本实验不能在“天宫课堂”完成。
（2）[2]v-t图像的斜率表示加速度，故实验中，通过v-t图像的斜率测得小车加速度。
[3]本实验研究加速度与质量的关系，实验中需保持钩码的重力不变，改变小车上的配重片数量，多次测量。
（3）[4][5]根据牛顿第二定律得
则
则直线与横轴交点的横坐标为；直线的斜率为。
8． 位置 平行四边形
【详解】[1][2]在“研究共点力的合成”实验时，根据实验原理可知，需要两次拉伸橡皮筋，两次都要将橡皮筋的结点拉到相同的位置；通过本实验可以验证共点力合成时遵循平行四边形定则。
9． CD/DC 3 平均值 9.68 2t0 变小
【详解】（1）[1] A．测量摆长时需把摆球处于自由下垂状态时测量，A错误；
B．测悬点到摆球中心的线长作为摆长，B错误；
C．单摆作简谐运动要求摆角小于，把摆球从平衡位置拉起至摆角约释放可以，C正确；
D．摆球经过最低点时产生的时间误差小，在该位置启动秒表计时，D正确；
E．从最低点开始计时，摆球每经过最低点记录一次，假设总共记录n次，则全振动次数为
E错误。
故选CD。
（2）[2]由图看出随着摆长的减小，周期减小，第3组和第5组周期相同，说明第3组数据偏差较大。
[3]根据各组数据求重力加速度，然后对所以的重力加速度求平均值，得到当地的重力加速度。
[4]由公式
得第1组数据计算得重力加速度为
（3）[5]单摆在一个周期内经过平衡位置两次，由图知两次时间间隔为，故该单摆的振动周期为。
[6]由周期
改用直径小些的球进行实验，则摆长减小，该单摆的周期将变小。
10． C
【详解】（1）②[1]小车做初速度为零的匀加速直线运动，由匀变速直线运动规律，得
③[2]小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力，这两个力在垂直斜面方向的合力为零，所以沿斜面方向的力为mgsinα，而斜面高度为h，根据几何关系有
所以有小车受到的合外力为
⑤[3]若加速度与合外力成正比，则
可得
解得
则以h为纵坐标，为横坐标，若作出如图所示的图线，推断出加速度与合外力成正比的结论。
（2）③[4]当改变斜面的倾角，小车所受摩擦力会发生改变，故选C。
11． 水平 水平轨道与小车之间的摩檫力大小 轨道倾角过大（A端垫得过高） 两组同学实验时所用小车（及配件）的总质量不同 小于
【详解】（1）[1][2]由图线①可知，当增大到一定值后，物体才有加速度，可知没有平衡摩擦力，则为轨道水平放置实验时获得的图线，根据牛顿第二定律
可得
当时
可知其横轴截距的物理含义是水平轨道与小车之间的摩檫力大小；
[3]由图线②可知，合外力为零时，小车的加速度不为零，可知为平衡摩擦力过度，即轨道倾角过大（A端垫得过高）；
（2）[4]根据牛顿第二定律
可得
图线③和④斜率不同，可知质量不同，故原因为两组同学实验时所用小车（及配件）的总质量不同；
（3）[5]实验中是以钩码的重力作为物体所受的合外力，设钩码质量为，物体质量为,以整体为研究对象，根据牛顿第二定律有
解得
以物体为研究对象，得绳子的拉力为
可知
即实验时小车所受拉力的实际值小于测量值。
12． A 内 选择密度较大，体积较小的小球
【详解】（1）[1]在测量时，因小球下落的时间很短，如果先释放小球，后点击记录数据，有可能处出现记录的数据不完整，所以应先点击记录数据，后释放小球。故选A。
（2）[2][3]小球与橡胶材料碰撞损失的机械能转化为内能；
由题意可得，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为、，则有
由能量守恒定律得，小球与橡胶材料碰撞导致的机械能损失为
（3）[3]在本实验中，可以通过选择密度较大，体积较小的小球来减小实验误差。
13． 光电门 1.736 偏大 0.016 =
【详解】（1）[1]本实验，采用光电门传感器来测量瞬时速度；
（2）[2]根据光电门测速原理可知
（3）[3]该同学发现传感器所测的位置略低于A点，则重力势能减小量变大，动能增加量变大，则经过计算机获得的速度数据比真实值偏大。
（4）[4][5]根据图像可知，当h=0时，重物重力势能为零，只有动能，则机械能
根据
整理得
事后另一个同学再次重复进行实验，并将释放点抬高，并保持不变，可知，改变的是，图像斜率不变，所以
14． B 沿轴负方向
【详解】[1]由单摆的周期公式
解得
图象的斜率
知重力加速度越大，斜率越小，我们知道北京的重力加速度比南京的大，故去北大的同学所测实验结果对应的图线是B；
[2]从题图乙可以看出，时，b球正在向负的最大位移处运动，故时，b球的振动方向沿轴负方向。
15． 漏加小球半径 9.87
【详解】（1）图象不通过坐标原点，将图象向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，故可能是漏加小球半径；
（2）由题意公式得到，图象斜率表示，结合图象数据得到
解得：g=9.87m/s2
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