押广东卷实验探究题2 力学实验-备战2024年高考物理临考题号押题（广东卷）

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2、锻炼同学的考试心理，训练学生快速进入考试状态。高考的最佳心理状态是紧张中有乐观，压力下有自信，平静中有兴奋。
3、训练同学掌握一定的应试技巧，积累考试经验。模拟考试可以训练答题时间和速度。高考不仅是知识和水平的竞争，也是时间和速度的竞争，可以说每分每秒都是成绩。
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押广东卷实验探究题2
力学实验
力学实验探究题是高考的必考内容，高考对于这部分知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。需要学生能够将所学的实验原理和实验方法知识迁移到情境实验中去。
高考的命题特点是：原始实验题目少，基本上都是以基本力学模型为载体，根据运动学和动力学知识设计实验，主要形式有：实验原理的拓展和延伸（来源于教程，又高于教材，需要分析理解实验而不是盲目背诵实验）；情境的设计与创新（认真审题，理解是做什么，怎么做和为什么。万变不离其宗。）；实验器材的等效与替换（不变目的但变装置；不变装置但变目的）。
主要考查的知识点有：
考点1：力学实验
1、实验中的测量问题
2、误差
绝对误差＝|测量值－真实值|，相对误差＝eq \f(绝对误差,真实值)×100%。误差是不可避免的，但是可以减少。
3、实验数据处理方法
4、实验名称
实验注意事项
与纸袋和光电们有关的实验：纸带、细绳要和长木板平行；释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置；实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带；在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地或小车与滑轮碰撞；小车另一端挂的槽码质量要适当，防止速度过大（小）而使纸带上打的点太少（太多）。
与弹簧有关的实验：不能超过弹簧的弹性限度；作图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧；两次O点的位置必须相同；夹角不宜太大也不宜太小，在60°～100°之间为宜；两个细绳套不要太短。
与平抛运动有关的实验：坐标原点（小钢球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点；小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，斜槽的粗糙程度对该实验没有影响．在斜槽上释放小钢球的高度应适当，使小钢球以合适的水平初速度抛出；应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小钢球的运动靠近坐标纸但不接触。
与重力加速度有关的实验：细线不可伸缩，小球密度大直径小；摆角要小于100；摆动时要在同一个竖直平面；计算单摆振动次数应以摆球通过最低点时开始计时；单摆上端要用夹子加紧。
1．（2022·广东·高考真题）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（a）所示的装置，实验过程如下：
（1）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。
（2）用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图（b）所示，小球直径 。
（3）测量时，应 （选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”）。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间和。
（4）计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，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）。
（5）若适当调高光电门的高度，将会 （选填“增大”或“减小”）因空气阻力引起的测量误差。
【答案】 7.884/7.882/7.883/7.885/7.886 B 增大
【详解】（2）[1]依题意，小球的直径为
（3）[2]在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球，故选B。
（4）[3]依题意，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为v1、v2，则有
则小球与硅胶材料碰撞过程中机械能的损失量为
（5）[4]若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差。
2．（2021·广东·高考真题）某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30°，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。
（1）利用计算弹簧的压缩量：，， cm，压缩量的平均值 cm；
（2）上述是管中增加 个钢球时产生的弹簧平均压缩量；
（3）忽略摩擦，重力加速度g取，该弹簧的劲度系数为 N/m。（结果保留3位有效数字）
【答案】 6.04 6.05 3 48.6
【详解】（1）[1]根据压缩量的变化量为
[2]压缩量的平均值为
（2）[3]因三个是相差3个钢球的压缩量之差，则所求平均值为管中增加3个钢球时产生的弹簧平均压缩量；
（3）[4]根据钢球的平衡条件有
解得
3．（2024·广东·二模）如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容：
(1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号）
A．必须使用交流电源
B．钩码质量必须远小于小车质量
C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力
D．小车应靠近打点计时器释放
E．先接通电源，再释放小车
(2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为 m/s（计算结果保留3位有效数字）
【答案】(1)ADE
(2) 7.40 0.610
【详解】（1）A．根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源。故A正确；
BC．在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量。故BC错误；
D．为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器。故D正确；
E．实验中应先接通电源，再释放小车。故E正确。
故选ADE。
（2）[1]根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，故c点的读数为。
[2]近似取相邻两计数点的平均速度代替该点的瞬时速度，即在打下c点时，小车的瞬时速度为
4．（2024·广东深圳·一模）某同学利用打点计时器分析自身步行时的速度特征，把接在50Hz的交流电源上的打点计时器固定在与人腰部等高的桌面上，纸带穿过打点计时器限位孔，一端固定在人腰部，人沿直线步行时带动纸带运动，打点计时器记录人步行时的运动信息。
(1)选取点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，其中连续5个计数点A、B、C、D、E、F如下图所示，纸带中BC段的平均速度为vBC= m/s。（保留两位有效数字）
(2)沿着计数点位置把纸带裁开并编号，按编号顺序把剪出的纸带下端对齐并排粘贴在坐标纸上，剪出的纸带长度代表打出这段纸带时间内的平均速度，把每段纸带上边中点连接成线，如下图所示，若用图中曲线描述人运动的速度一时间关系，如果用纵坐标表示速度大小，横坐标表示时间，则纸带的横宽d对应横坐标中的时间长度为 s，请根据下图估算该同学的步幅为 m。（保留两位有效数字）
【答案】(1)1.1
(2) 0.10 0.53
【详解】（1）[1]相邻两个计数点间的时间间隔T=0.1s，纸带中BC段的平均速度为
（2）[1][2]纸带的横宽d对应横坐标中的时间长度为
T=0.10s
可把图像看成图像，同学的步幅为图像一个周期内每段纸带面积之和，该同学的步幅为
5．（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<【答案】(1)C
(2)
【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
[2]根据
解得小车的加速度大小为
6．（2024·广东汕头·一模）有一款称为“一抽到底”的纸巾盒改进装置，如图所示，该装置由两块挡板和弹簧组成，弹簧连接两块挡板。该装置放在纸巾盒底部，可将整包纸巾顶起，以保持最上面的纸巾能够在纸巾盒取用口。科技实践小组的同学为了研究该装置中弹簧的特征，做了以下实验：
科技实践小组设计如图所示，测量出数据记录于下表格：
(1)依据测量数据画出图像如图所示，观察图像可发现，其中第 次数据误差较大，应该剔除；
(2)根据图像可得劲度系数 N/m（结果保留两位有效数字，g取10N/kg）；
(3)在使用过程中，盒子里的纸巾越来越少，弹簧的弹性势能 （选填“不变”、“逐渐变大”或“逐渐变小”）。
【答案】(1)4
(2)20
(3)逐渐变小
【详解】（1）由图可知，第4次的描点不在线上，出现明显偏差，故第4次数据误差较大，应该剔除；
（2）根据胡克定律
可得
由图像斜率可得
解得
（3）在使用过程中，盒子里的纸巾越来越少，纸巾盒的重力减少，弹簧的型变量减少，故弹簧的弹性势能逐渐变小。
7．（2024·广东惠州·二模）图（a）为测量滑块与长木板之间的动摩擦因数的实验装置，实验中利用了力传感器来测量细线的拉力大小F，所用电源的频率为50Hz。

（1）根据本实验的测量原理，下列说法中正确的是 。
A．应当先接通电源，待打点稳定后再释放滑块
B．需要平衡摩擦力
C．滑块在加速运动的过程中，力传感器的示数等于沙桶的重力大小
D．一定要保证沙桶的总质量远小于滑块的质量
（2）图（b）的纸带中相邻两点间有四个点未画出，则滑块的加速度= （结果保留两位小数）。
（3）保持滑块质量不变，根据多组数据，绘制出加速度a与拉力F的图像，如图（c）所示．由图像 （选填“能”或“不能”）算出滑块的质量；取重力加速度则滑块与长木板间的动摩擦因数μ= 。（结果均保留两位小数）
【答案】 A 0.40 能 0.20
【详解】（1）[1]
A．为充分利用纸带，应当先接通电源后释放滑块。故A正确；
B．本实验目的是测量动摩擦因数，不需要平衡摩擦力。故B错误；
C．弹簧测力计的示数等于绳的拉力，对于沙桶和动滑轮，根据牛顿第二定律有
mg-2F= ma
可知滑块在加速运动的过程中，弹簧测力计的示数不等于沙桶的重力，故C错误；
D．滑块受到的拉力可以由测力计测出，不需要保证沙桶的总质量远小于滑块的质量。故D错误。
故选A。
（2）[2]依题意，纸带上相邻计数点间的时间间隔为
根据逐差法，可得
（3）[3][4]对滑块受力分析，根据牛顿第二定律可知
整理可得
结合图像的斜率和截距，可得
解得
即由图像能算出滑块的质量。滑块与长木板间的动摩擦因数μ=0.20。
8．（2024·广东广州·二模）1.如图甲，用量程为5N的弹簧测力计，测量一个超出其量程的物体的重力：
（1）将表面印有等距圆环的白纸固定在竖直放置的木板上；
（2）三根细线分别与弹簧测力计一端、一个图钉、待测重物相连，弹簧测力计的另一端固定，通过改变图钉在木板的位置调节细线OB，使细线的结点O与圆环的圆心位置重合；
（3）标出OA、OB、OC的拉力方向，记录弹簧测力计的读数 N；
（4）①根据共点力平衡条件和平行四边形定则，用“力的图示”在图乙中作出OA、OB拉力的合力 ；
②由作图结果可得重物的重力为 N（结果保留一位小数）。
【答案】 3.00/2.99/3.01 见解析 7.0/6.8/6.9/7.1/7.2
【详解】（3）[1]弹簧测力计的最小分度为0.1N，读数时需要估读到0.01N，所以其读数为3.00N。
（4）①[2]做出力的图示，如图所示
②[3]由作图结果可得重物的重力为7.0N。
9．（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，先把两根橡皮筋和细绳的一端连接，结点记为。
（2）用刻度尺测量橡皮筋的原长，记为。
（3）如图乙所示，在木板上固定白纸，在白纸上的点固定橡皮筋的上端，用手拉动橡皮筋的自由端，记录此时橡皮筋的长度和结点的位置。
（4）如图丙所示，左手拉动橡皮筋的自由端，右手拉动细线，使得点两次位置重合，记录此时橡皮筋的长度和 。
（5）把橡皮筋和细线互换位置再拉动，使 ，记录 。
（6）根据胡克定律可知，橡皮筋的弹力大小和形变是成正比，以形变量的大小作为弹力、及，根据记录的信息作出平行四边形，比较对角线与的大小和方向是否大致相同，从而判断两个互成角度的力的合成是否遵循平行四边形定则。
【答案】 与的方向 点位置再次重合且拉动方向均不变 橡皮筋的长度
【详解】（4）[1]实验时要记录力的大小和方向，力的大小可以通过橡皮筋的形变量获得，力的方向可以沿橡皮筋作直线获得，即需要记录此时橡皮筋的长度和与的方向。
（5）[2][3]把橡皮筋和细线互换位置再拉动，需要使两次力的作用效果相同，故需要再次使点位置重合且拉动方向均不变，需要记录橡皮筋的长度。
10．（2024·广东佛山·二模）某软件能够调用手机内置加速度传感器，实时显示手机加速度的数值。小明通过安装有该软件的智能手机（其坐标轴如图1所示）探究加速度与力、质量的关系，实验装置原理图如图2所示。已知当地重力加速度为g。
（1）分别称量出小桶的质量和手机的质量。
（2）开始时，整个实验装置处于静止状态，小桶里没有装砝码。
（3）用手突然向上托起小桶，使得绳子松弛，此瞬间手机受到的合力为 （用题目所给字母表示），读出此瞬间手机y轴上的加速度a的数值。
（4）往小桶中增加砝码，重复步骤（3），测得实验数据如下：
根据图3软件截图，上表中空白处的数据为 。利用数据作出图像，在图4中描出第一组数据的点并连线 ，可以得到结论： 。
（5）保持小桶和砝码的质量不变，用双面胶把不同数量的配重片贴在手机背面，重复步骤（3），测得实验数据并作出图像，得出结论：当合外力一定，加速度与物体质量成反比。
（6）从图3软件截图可以看出，即使整个实验装置处于静止状态，手机依然显示有加速度扰动，为了减少该扰动造成的相对误差，下列做法可行的是 。
A．使用质量更大的砝码组
B．将弹簧更换为不可伸长的细线
C．将弹簧更换为劲度系数更小的弹簧
D．让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量
【答案】 0.98 当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比 A
【详解】（3）[1]静止时根据平衡条件可得弹簧的弹力
当将小桶突然托起时，弹簧的弹力大小不变，此瞬间手机受到的合外力
（4）[2]根据图3可读得手机的加速度大小大约为，因此上表中空白处的数据应为。
[3]作图时应用平滑的直线将各点迹连接起来，且应尽可能多的让点迹落在图线上，不能落在图线上的点迹应让其均匀的分布在图线的两侧，明显有误差的点迹应直接舍去。描点作图如图所示
[4]根据图像可以得到的结论是：当手机的质量一定时，手机的加速度与手机所受合外力成正比。
（6）[5]A．使用质量更大的砝码组，整体的惯性将增加，其状态将越难改变，扰动将越小，因此该方案可行，故A正确；
B．将弹簧更换为不可伸长的细线，在挂上和去掉小桶和砝码时，手机自身总是能达到平衡态，因此该方法不可行，故B错误；
C．劲度系数越小，弹簧越容易发生形变，则扰动越大，因此该方法不可行，故C错误；
D．让小桶和砝码的质量远远小于手机的质量，并不能减小其扰动，甚至会增加其扰动，且当托起小桶和砝码时，手机所受合外力将过小，对实验数据的处理将变得更困难，因此该方案不可行，故D错误。
故选A。
11．（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的竖直间距分别是和，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、、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
【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
解得
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，解得
12．（2024·广东佛山·一模）某同学利用“向心力定量探究仪”探究向心力大小与质量、半径和角速度的关系，装置如下图所示，小球放在光滑的带四槽的旋转杆上，其一端通过细绳与电子测力计相连，当小球和旋转杆被电机带动一起旋转时，控制器的显示屏显示小球质量、转动半径、转动角速度以及细绳拉力的大小。

（1）该同学采用控制变量法，分别改变小球质量、转动角速度以及 进行了三组实验，测得的实验数据如下表甲、乙、丙所示。
甲
乙
丙
（2）由甲表的数据可得：当 一定时，小球的向心力大小与 成 比。
（3）为了通过作图法更直观地呈现向心力与角速度之间的关系，应绘制的图像是 。
A．图 B．图 C．图 D．
【答案】 转动半径 转动半径和转动角速度 小球质量 正 B
【详解】（1）[1]探究向心力大小与质量、半径和角速度的关系，由甲、乙、丙表格可知该同学采用控制变量法，分别改变小球质量、转动半径以及转动角速度进行了三组实验。
（2）[2][3][4]在误差允许范围内，由甲表的数据可得：当小球的转动半径和角速度一定时，小球的向心力大小与小球质量成正比。
（3）[5]根据可知，为了通过作图法更直观地呈现向心力与角速度之间的关系，应绘制的图像是图像，从而得到一条拟合的直线。
故选B。
13．（2024·广东佛山·一模）实验室提供如图所示的气垫导轨和光电门组合实验装置，并有天平、螺旋测微器、细线、力传感器等辅助器材。某实验小组利用该装置及辅助器材来探究合外力做功与物体动能变化之间的关系，已知实验时光电门1和光电门2测出遮光条通过它们的时间分别为和。请回答下列问题：
（1）用螺旋测微器测量遮光条宽度d时，其示数如图乙所示，则 mm；
（2）实验过程中还需要测量的物理量有：两光电门之间的距离L、滑块的质量m和 （请写出物理量及对应的字母）；
（3）实验得到滑块从光电门1位置运动到光电门2位置过程中合外力做功的表达式为 ，滑块动能变化量的表式为 （用题中相关字母表示）；
（4）以下操作步骤可以减小实验误差的有 。
A．为平衡摩擦力适当垫高导轨右端
B．两个光电门之间的距离适当远一些
C．遮光条的宽度适当小一些
D．换用质量尽量大的滑块
【答案】 0.729/0.730/0.731 力传感器的示数 BC
【详解】（1）[1]螺旋测微器的精度为0.01mm，转动刻度估读到0.1格，则遮光条宽度为
（0.729~0.730）
（2）[2]滑块的前端连接有力传感器，故还需要用力传感器读出绳的拉力；
（3）[3][4]滑块从光电门1位置运动到光电门2位置过程中合外力做功的表达式为
滑块通过两光电门的瞬时速度为
，
则滑块动能变化量的表式为
（4）[4]A．因为滑块与气垫导轨之间的摩擦力非常小，可近似认为摩擦力为零，所以不需要把气垫导轨的右端适当垫高来平衡摩擦力，故A错误；
B．两光电门之间的距离L适当大一些，这样可以使测量L的相对误差小些，故B正确；
C．遮光条的宽度适当小一点，滑块通过光电门的时间更短，其平均速度更接近通过光电门的瞬时速度，有利于减小误差，故C正确；
D．换用质量尽量大的滑块对动能的变化的测量没有影响，不能减小实验误差，故D错误。
故选BC。
14．（2024·广东湛江·二模）某同学准备用自由落体测量当地重力加速度。已知打点计时器所接电源频率为50Hz。
(1)实验室中有如图甲所示的器材，在该实验中需要使用到的器材有 （填器材前的字母）。
(2)实验中得到一条打点清晰的纸带，a、b、c是纸带上连续打出的三个点，用毫米刻度尺测量这三个点的距离如图乙所示，打b点时，纸带的速度大小为 m/s。（结果保留三位有效数字）
(3)关于这个实验，下列说法正确的是（ ）
A．实验过程中，应该先释放纸带，再接通电源
B．若某纸带上打出的前面几个点比较模糊，则必须弃用该纸带
C．利用这种方法也可以验证机械能守恒定律
D．若测得的重力加速度比当地真实值大，则其原因可能是交流电的频率大于50Hz
【答案】(1)AC
(2)1.38
(3)C
【详解】（1）[1]重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，在该实验中需要使用到的器材有AC。
（2）[1]相邻两个计数点间的时间间隔
T=0.02s
打b点时，纸带的速度大小为
（3）[1]A．实验过程中，应该先接通电源，再释放纸带，故A错误；
B．若某纸带上打出的前面几个点比较模糊，可舍去，在后面取一段较为清晰的点同样可以验证，故B错误；
C．利用这种方法可以得出某点的速度，用刻度尺测距离，所以利用这种方法也可以验证机械能守恒定律，故C正确；
D．加速度
因实际频率大于50Hz，而计算时代入的仍是50Hz，所以会造成比真实值偏小，故D错误。
故选C。
15．（2024·广东广州·一模）如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。
(1)实验原理
若气垫导轨水平，A、B质量分别为、；A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为，A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为。当 （用、表示）时，系统动量守恒得到验证。
(2)实验操作
①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当 （选填“升高”“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平；
②再将A、B如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录、的值；
③重复步骤②，多次实验，记录多组、数据；
(3)实验数据处理
把记录的数据在图（b）中描点连线，作出图线，其斜率 （保留两位有效数字）；
已知，，若相对误差是实验误差允许范围，则该实验是否验证了A、B碰撞前后系统动量守恒？ （选填“是”“否”）；理由是 。
【答案】(1)
(2)降低
(3) 0.49 是 见解析
【详解】（1）设遮光片的宽度为，则A通过光电门1的速度为
A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为
根据动量守恒可得
联立可得当满足
系统动量守恒得到验证。
（2）轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明A做加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。
（3）[1]根据图线可知其斜率为
[2][3]已知，，则有
可知相对误差为
则该实验验证了A、B碰撞前后系统动量守恒，理由是图线斜率的值与的值相对误差小于。
16．（2024·广东东莞·模拟预测）利用单摆可以测量当地的重力加速度。如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，做成单摆。

（1）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有 。
A．摆线要选择较细、伸缩性较小，并且线尽可能短一些
B．摆球尽量选择质量较大、体积较小的
C．为了使摆的周期大一些，以方便测量，摆线相对平衡位置的偏角越大越好
D．为减小误差可记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期
（2）悬挂后，用米尺测量悬点到小球上端摆线的长度L，将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时，并计数为0，此后小球每摆到平衡位置时，计数一次，依次计数为1、2、3……，当数到50时，停止计时，测得时间为t，计算出单摆周期 T。测量出多组单摆的摆长 L 和运动周期 T，作出 T2—L 图像，如图2所示。造成图线不过坐标原点的原因可能是 。

（3）由图2求出重力加速度 m/s2。（取，结果保留两位有效数字）
（4）图2中图线不过原点，（选填“会”或“不会”） 影响重力加速度的测量
【答案】 BD/DB 计算摆长时没有考虑小球半径 9.5 不会
【详解】（1）[1]A．摆线要选择较细（尽可能减小空气阻力对实验的影响）、伸缩性较小（确保摆球摆动时摆长几乎不变）、且尽可能长一些的（减小摆长测量的相对误差），故A错误；
B．为了尽可能减小空气阻力对实验的影响，摆球尽量选择质量较大、体积较小的，故B正确；
C．只有摆线相对平衡位置的偏角在很小的情况下（通常小于5°），单摆才做简谐运动，进而才能根据周期公式测量重力加速度，故C错误；
D．为减小偶然误差可以记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期，故D正确。
故选BD。
（2）[2]根据单摆周期公式变形可得
所以理论上图像是一条过坐标原点的直线，题给图像相对于理论图像，在相同周期下，所测摆长比实际值偏小，则原因可能是测摆长时没有加上小球半径。
（3）[3]根据单摆周期公式可得
整理得
图线斜率为
解得
（4）[4]虽然测摆长时漏加了小球半径造成图线不过原点，但根据（3）中所求T2关于L的表达式可知该过失不影响所作图线的斜率，不会影响重力加速度的测量。
17．（2024·河北·模拟预测）李华同学设计图甲所示装置探究“动滑轮、沙和沙桶的总质量m一定时，加速度与合力的关系”。弹簧测力计竖直悬挂在天花板上，挂钩与轻绳的一端相连，轻绳绕过动滑轮（悬挂装有沙的沙桶）、固定在长木板右端的定滑轮与带有遮光片的木块相连。释放后木块会沿长木板运动，经过光电门时数字计时器会记录落光片的挡光时间。先用刻度尺测出木块初始位置A点与光电门位置B点间的距离x，用游标卡尺测量遮光片的宽度d。
请回答下列问题：
(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d时，示数如图乙所示，则 mm。
(2)下列做法正确的是______。
A．实验中，需要测量木块（包括放在上面的砝码）的总质量M
B．动滑轮两侧的轻绳要调整为竖直
C．实验前，需要平衡木块的摩擦力
D．释放木块时，应将木块的左边缘与A点重合
(3)按正确操作，将木块从A点由静止释放，记录弹簧测力计的示数F、遮光片通过光电门的遮光时间t；在木块上增加砝码，进行多次反复实验，并记录F、t的多组数据，为了直观判断出加速度与合力的关系，应以 （选填“t”“”或“”）为纵轴，以F为横轴作出图像。
【答案】(1)5.25
(2)BCD
(3)
【详解】（1）由题图可知，该游标卡尺的精确度为0.05，所以读数为
（2）A．本实验中物体受到的合外力通过弹簧测力计读出，而加速度则是通过匀变速直线运动，间接求出，即
物体速度为
整理有
由此可知，该实验不需要测量木块（包括放在上面的砝码）的总质量M，故A项错误；
B．为了让实验数据的准确，所以动滑轮两侧的轻绳需要调整为竖直，故B项正确；
C．为了让弹簧测力计测的力即为物块的合外力，所以该实验需要平衡摩擦力，故C项正确；
D．由上述分析可知，加速度的测量涉及物块的位移，为了减少误差，其释放木块时，应将木块的左边缘与A点重合，故D项正确。
故选BCD。
（3）由之前的分析可知，弹簧测力计的读数F为物体所受的合力，物体的加速度为
所以应以为纵轴。
18．（2024·江西景德镇·二模）使用如图所示的装置探究物体沿斜面下滑的运动特点，操作步骤如下：
①让滑块从距离挡板s处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水流到量筒中（假设水流是均匀稳定的）
②当滑块碰到挡板时立即关闭阀门；
③记录量筒收集的水量V；
④改变s，重复以上操作；
⑤记录测得的数据并填写如下表格中。
根据表中数据得到s与 （选填“”、“V”或“”）成正比，由此可得滑块沿斜面向下做 运动。
若保持下滑的距离s不变，仅增大滑块的质量，水量V将 （选填“增大”、“不变”或“减小”）（实验允许有误差）
【答案】 V2 匀变速直线 不变
【详解】[1][2]在表格中计算出、，如图
从表格数据可以得出与成正比，由
由于水流均匀稳定，则量筒中收集的水量V和时间t成正比，所以
由此可得滑块沿斜面向下做匀变速直线运动。
[3]位移s与体积V的二次方是成正比，与滑块的质量无关，所以若保持下滑的距离s不变，仅增大滑块的质量，水量V将不变。
19．（2024·辽宁朝阳·二模）为了测量汽车沿水平方向做直线运动时加速度大小，小张和小李两同学分别设计了不同的装置。已知重力加速度为g。
(1)小张将一量角器如图甲所示放置在架子上，用细线一端拴一小球，另一端固定在量角器的中心，在车加速直线运动时测量细线与竖直方向的夹角为，则车的水平加速度大小为 ；
(2)小李将一等腰直角三角板如图乙所示放在架子上，用细线一端拴一小球，另一端固定在三角板的顶点处，三角板顶点到底边的距离为h，在车加速直线运动时测量细线与三角板底边交点偏离竖直中线的距离为x，则车的水平加速度大小为 ；
(3)如果要在量角器的半圆形底边和三角板的底边上直接标注加速度的数值，你认为甲乙哪种方案标注的刻度值是均匀的： 。这种方案在实际测量中用起来更方便。
【答案】(1)
(2)
(3)乙
【详解】（1）对小球受力分析得
，
解得
（2）由几何关系得
代入上问结果中得
（3）由
且为定值，可知正比于，因此方案乙的刻度值是均匀的。
20．（2024·黑龙江·一模）某兴趣小组利用轻弹簧与刻度尺设计了一款加速度测量仪，如图甲所示。轻弹簧的右端固定，左端与一小车固定，小车与测量仪底板之间的摩擦阻力可忽略不计。在小车上固定一指针，装置静止时，小车的指针恰好指在刻度尺正中间，图中刻度尺是按一定比例的缩小图，其中每一小格代表的长度为1cm。测定弹簧弹力与形变量的关系图线如图乙所示：用弹簧测力计测定小车的重力，读数如图丙所示。重力加速度g取10m/s2。
（1）根据弹簧弹力与形变量的关系图线可知，弹簧的劲度系数k= N/m。（保留两位有效数字）
（2）某次测量小车所在位置如图丁所示，则小车的加速度方向为水平向 （填“左”或“右”）、大小为 m/s2。
（3）若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将 。（选填“不变”“增大”或“减小”）
（4）加速度测量仪制作完成后，将刻度尺不同刻度对应的加速度大小标在尺上。在测量某次运动的过程中，该同学观察到指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0。则在这段时间内该运动可能为 。
A．匀加速直线运动 B．匀减速直线运动
C．加速度减小的减速运动 D．加速度减小的加速运动
【答案】 20 左 5 增大 CD/DC
【详解】（1）[1]由胡克定律
可知弹簧的劲度系数为
（2）[2] [3]由图丙可得弹簧测力计的示数为
由二力平衡可得
解得小车质量为
由图丁可知弹簧处于压缩状态，弹簧弹力向左，设压缩量为，根据牛顿第二定律有
又
其中
联立解得
则小车的加速度方向为水平向左，大小为。
（3）[4]设弹簧的最大形变量为，根据牛顿第二定律可得
解得可测量的最大加速度为
可知若将小车换为一个质量更小的小车，其他条件均不变，那么该加速度测量仪的量程将增大。
（4）[5]指针由读数较大的位置逐渐变小到读数几乎为0，说明小车的加速度逐渐减小到几乎为0，即小车可能做加速度逐渐减小的加速运动，也可能做加速度逐渐减小的减速运动。
故选CD。常考考点
真题举例
验证机械能守恒定律
2022·广东·高考真题
探究弹力和弹簧伸长量的关系
2021·广东·高考真题
待测量
测量工具
说明
长度
刻度尺
精度为1mm，读数时应估读到0.1mm。
游标卡尺
测量值＝主尺上读的整毫米数＋游标尺上对齐格数×精确度(mm)，不需要估读。
直径
螺旋测微器
测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数(含估读)×eq \f(0.5,50) mm，要估读一位。
时间
秒表
精度为0.1s，不估读。
打点计时器
t=nT（n为打点的时间间隔的个数，T为打点周期，T与交流电周期相同）。
光电计时器
自动记录挡光时间，显示在读数窗口。
质量
天平
物体质量=砝码总质量+游标示数x游码最小分度。
速度
纸带
若纸带做匀变速直线运动，瞬时速度等于对应的平均速度，如图所示：
打某一点时物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn＋1，则打n点时的速度vn＝eq \f(xn＋xn＋1,2T)。
频闪照相
利用相同时间照片信息记录物体在不同时刻的位置.分析频闪照片，利用刻度尺测量物体运动的位移 △x，再根据间隔数得到物体运动的时间 △t，则物体在这段时间内的平均速度为。
光电门
光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为d，挡板遮住光电门光线的时间为Δt，则小车通过光电门的速度v＝eq \f(d,Δt)。
加速度
纸带
用“逐差法”求加速度如图所示
a＝eq \f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,9T2)。
光电门
若已知两个光电门之间的距离为x，小车通过两个光电门时的速度分别为v1、v2，则a＝eq \f(v\\al(2,2)－v\\al(2,1),2x)。
力
弹簧测力计
弹力=指针指示的格数x精度。
误差
偶然误差
系统误差
产生原因
测量、读数不准确
实验仪器不精确，实验原理不完善，实验方法粗略。
影响
偏大或偏小
偏大或偏小。
减小
多次取平均值或画图
更新仪器，完善实验原理，改进实验方法。
实验名称
实验装置图
实验考点
研究匀变速直线运动
1、纸袋求速度和加速度的公式见上表。2、纸带中相邻Δx不为零且为定值，则可判定物体做匀变速直线运动。3、图像v-t求斜率。
探究弹力与弹簧伸长量的关系
用刻度尺测出弹簧在不同钩码拉力下的伸长量x，建立直角坐标系，其中纵坐标为弹力大小F，横坐标为弹簧的伸长量x，在坐标系中描出实验所测得的各组(x，F)对应的点，用平滑的曲线连接起来，根据实验所得的图线，就可探知弹力大小与形变量间的关系。作图象时，不要连成“折线”，而应尽量让坐标点落在直线上或均匀分布在两侧。
探究加速度与力、质量的关系
1、作出a－F图像和a－eq \f(1,m)图像，确定a与F、m的关系2、图象的处理以及实验的注意事项。3、平衡摩擦力的目的是使细线的拉力作为小车的合外力。4、钩码（砂和砂桶）的质量m远小于小车的质量M。
验证力的平行四边形法则
1、等效法。2、平行四边形定则。3、弹簧测力计的读数。4、合力的作图法。
探究动能定理
1、平衡摩擦力的方法。2、选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度。3、探究W－v2曲线。
验证机械能守恒定律
1、速度的计算。2、重力势能的减少量和对应过程动能的增加量的计算。3、0.5V2－h图像的研究。
验证动量守恒定律
1、斜槽末端水平的调整。2、a球质量大于b球质量。3、小球落地点的判定。4、碰撞前后质量和速度的测量（或者利用位移代替速度）。5、表达式的验证。6、其它实验装置的扩展应用。
探究平抛运动的特点
1、斜槽末端水平的调整。2、每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始滚下。3平抛规律的应用。
单摆法测重力加速度
1、单摆做简谐运动，周期为T＝2πeq \r(\f(l,g))，由此得到g＝eq \f(4π2l,T2)，测出摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值。
探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系
作出Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的图像，分析向心力大小与角速度、半径、质量之间的关系。在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比。在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比。在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。
n
1
2
3
4
5
6
8.04
10.03
12.05
14.07
16.11
18.09
实验次数
1
2
3
4
5
砝码质量m/g
10
20
30
40
50
弹簧长度l/cm
4.51
4.03
3.48
3.27
2.46
弹簧形变量
0.99
1.47
2.02
2.23
3.04
实验次数
1
2
3
4
5
6
小桶和砝码的重力m（kg）
0.0245
0.0445
0.0645
0.0845
0.1045
0.1245
手机加速度a（）
1.76
2.58
3.39
4.20
4.98
小球质量
转动半径
角速度
向心力
0.1
0.2
3.15
0.2
0.2
6.29
0.3
0.2
9.45
0.4
0.2
12.61
小球质量
转动半径
角速度
向心力
0.2
0.1
3.16
0.2
0.2
6.31
0.2
0.3
9.46
0.2
0.4
12.63
小球质量
转动半径
角速度
向心力
0.2
0.2
1.57
0.2
0.2
6.29
0.2
0.2
14.14
0.2
0.2
25.16
次数
1
4.50
95
2
4.00
89
3
3.50
84
4
3.00
77
5
2.50
71
次数
1
4.50
95
9.75
9025
2
4.00
89
9.43
7921
3
3.50
84
9.17
7056
4
3.00
77
8.77
5929
5
2.50
71
8.43
5041