押课标卷物理第23题-备战2021年高考物理临考题号押题（新课标卷）（原卷版）

押课标卷理综第23题

高考频度：★★★☆☆     难易程度：★★☆☆☆

（2020·新课标全国Ⅰ卷）某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；

（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；

（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=________，滑块动量改变量的大小Δp=________；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）

（6）某次测量得到的一组数据为：d=1.000 cm，m1=1.5010-2 kg，m2=0.400 kg，△t1=3.90010-2 s，Δt2=1.27010-2 s，t12=1.50 s，取g=9.80 m/s2。计算可得I=________N·s，Δp=____ kg·m·s-1；（结果均保留3位有效数字）

（7）定义，本次实验δ=________%（保留1位有效数字）。

【答案】大约相等    m1gt12        0.221    0.212    4   

【解析】（1）[1]当经过A,B两个光电门时间相等时，速度相等，此时由于阻力很小，可以认为导轨是水平的。

（5）[2]由I=Ft，知

[3] 由知

(6)[4]代入数值知，冲量

[5]动量改变量

（7）[6]由定义公式可得，本次实验

如图所示，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量。实验时先让质量为的入射小球从斜槽轨道上某一固定位置由静止开始滚下，从轨道末端点水平抛出，落到与轨道点连接的倾角为的斜面上，记下小球与斜面第一次碰撞留下的落点痕迹。再把质量为的被碰小球放在斜槽轨道末端，让入射小球仍从位置由静止滚下，与被碰小球碰撞后都落到斜面上，记下两小球与斜面第一次碰撞留下的落点痕迹。、、为三个落点的位置（不考虑小球在斜面上的多次碰撞）。

(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量___________，间接地解决这个问题。

A． 小球开始释放的高度

B．斜面的倾角

C．点与各落点的距离、、

(2)以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是___________

A．刻度尺    B．天平    C．量角器    D．秒表

(3)关于本实验，下列说法正确的是___________

A．斜槽轨道必须光滑，且入射小球每次释放的初位置相同

B．斜槽轨道末端必须水平

C．为保证入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量等于被碰球的质量

(4)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总动量守恒。若该碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为___________。（用、及(1)中所选择的测量物理量字母表示）、

【解析】解：(1)[1]小球离开斜槽后做平抛运动，设小球的位移大小为L，则有竖直方向

水平方向

Lcosθ= vt

解得

入射球碰撞前的速度

入射球碰撞后的速度

被碰球碰撞后的速度

由以上计算分析可知，小球落在同一斜面上，只要测得O点与落点的距离L，即可用代替小球碰撞前后的速度，C正确，故选C。

(2)[2]实验需要测量小球的质量，测量O点与小球各落点间的距离，因此测量质量需要天平，测量距离需要刻度尺，AB正确，故选AB。

(3)[3]A．只要小球从斜槽上同一位置由静止释放，即可使小球到达斜槽底端的速度相等，斜槽不必光滑，A错误；

B．为使小球离开斜槽后做平抛运动，斜槽轨道底端必须水平，B正确；

C．为使入射球碰后沿原方向运动，应满足入射球的质量m1大于被碰球的质量m2，C错误。

故选B。

(4)[4]在实验误差允许范围内，实验要验证的关系是

m1v0=m1v1+m2v2

由(1)分析可知，则表达式为

两球碰撞前后总动量守恒

[5]若两球碰撞是弹性碰撞，碰撞运动中机械能守恒，由机械能守恒定律得

整理可得

一、实验步骤

不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：

1．用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2.

2．安装实验装置．

3．使物体发生一维碰撞．

4．测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度．

5．改变碰撞条件，重复步骤3、4.

6．进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的“不变量”．

7．整理器材，结束实验．

二、数据处理

　将实验中测得的物理量填入下表，填表时需注意物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反的情况.

三、误差分析

1．系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：

(1)碰撞是否为一维碰撞．

(2)实验中是否合理控制实验条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡摩擦力．

2．偶然误差：主要来源于对质量m和速度v的测量．

四、注意事项

1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．

2．方案提醒：

(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平．

(2)若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平面内．

(3)若利用长木板进行实验，可在长木板的一端下垫一小木片用以平衡摩擦力．

3．探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变.

1．在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置。实验操作的主要步骤如下：

A．在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直；

B．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A；

C．将木板沿水平方向向右平移一段动距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B；

D．将木板再水平向右平移同样距离 x，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹C，若测得A、B间距离为y1，B、C间距离为y2，已知当地的重力加速度为g。

(1)关于该实验，下列说法中正确的是______；

A．斜槽轨道必须光滑且无摩擦

B．每次释放小球的位置可以不同

C．每次小球均须由静止释放

D．小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度差h，之后再由机械能守恒定律求出

(2)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式为v0＝______；（用题中所给字母x、y1、y2、g表示）

(3)小球打在B点时与打在A点时动量的变化量为Δp1，小球打在C点时与打在B点时动量的变化量为Δp2，则Δp1∶Δp2＝______。

2．“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。钢球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。

①实验所需的器材有：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、重锤线、有孔的卡片，除此之外还需要的一项器材是__

A．天平B．秒表C．刻度尺

②如下图所示是在实验中记录的一段轨迹。g取10m/s2，则小球平抛的初速度v0＝______m/s，小球抛出点的位置坐标x＝________cm，y＝________cm。

③一同学在实验中采用了如图丙所示的方法，主要步骤如下：

a．在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直

b．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A

c．将木板沿水平方向向右平移一段距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B

d．将木板再水平向右平移同样距离x，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹C

该同学对上述实验过程进行了深入的研究，并得出如下的结论，其中正确的是_（单选）。

A．小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为，小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为，则应有

B．小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为，小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为，则应有

C．小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为，小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为，则应有

D．小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为，小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为，则应有

3．某同学利用如图所示的气垫导轨装置“探究动量定理”。在气垫导轨上安装了两光电门1，2，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过定滑轮、轻质动滑轮与弹簧测力计相连。实验时测出遮光条的宽度，滑块和遮光条的总质量为，钩码质量，重力加速度为。

(1)完成下列实验步骤中的填空。

A．用游标卡尺测量挡光片的宽度，示数如图2所示，读得___________；

B．按图1所示，安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

C．实验时要调整气垫导轨水平。不挂钩码和细线，接通气源，轻推滑块，如果滑块经过两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨已调整至水平状态；

D．挂上钩码后，接通气源，再放开滑块，记录遮光条通过光电门1的时间，遮光条通过光电门2的时间和遮光条由光电门1运动到光电门2所用的时间，求出滑块动量的变化量；

E．改变钩码的质量，重复步骤D，求在不同合力作用下滑块的动量变化量。

(2)对于上述实验，下列说法正确的是___________。

A．弹簧测力计的读数为    B．弹簧测力计的读数等于滑块所受合外力

C．实验过程中钩码处于超重状态    D．钩码的总质量应远小于滑块的质量

(3)若本实验中弹簧测力计的示数为，测得的数据满足___________，则说明在误差允许的范围内动量定理成立。

4．如图甲所示为某同学验证动量定理实验的装置图，实验时将夹子夹在纸带一端，通过挂在夹子上的钩码拉动纸带，钩码和夹子所受重力近似为合外力，打点计时器所接电源频率为。

(1)关于该实验下列说法正确的是___________。

A．该装置可用来探究加速度与合外力的关系

B．实验中保持纸带竖直可减小实验误差

C．钩码和夹子的质量越小，实验结果越准确

(2)在某次实验时得到的纸带的一部分如图乙所示，则打第8个点时系统的速度大小为___________（结果保留2位小数）。

(3)用弹簧测力计测出夹子和钩码的重力，结合打点时间和速度作出图象，若图象是一条___________，则说明动量定理成立。

5．某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

实验步骤如下：

(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时，可认为气垫导轨水平；

(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；

(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；

(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=______，滑块动量改变量的大小Δp=______；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）

(6)实验数据处理中，发现拉力的冲量I略大于滑块动量的改变量，请从系统误差的角度说明原因：______。

6．某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；

（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；

（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=______，滑块动量改变量的大小Δp=______；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）

（6）某次测量得到的一组数据为：d=1.000cm，m1=1.5010-2kg，m2=0.400kg，△t1=3.90010-2s，Δt2=1.27010-2s，t12=1.50s，取g=9.80m/s2。定义，本次实验δ=______%（保留1位有效数字）。

7．某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间____（填“相等”或“不相等”）时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；用游标卡尺测量固定在滑块上端的挡光片的宽度d，测量结果如图所示，则挡光片的宽度d=______mm；

（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；

（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=________，滑块动量改变量的大小Δp=________；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）

（6）该同学又用该装置来验证砝码和砝码盘以及滑块所组成的系统机械能守恒。实验中，接通气源，滑块由静止释放后，除了要测量（2）~（4）中的物理量外，还需要测量的物理量是______（用文字和符号表示）。在实验误差允许范围内，m1和m2满足的表达式______（用上述测量的物理量符号及重力加速度g表示）成立，则系统机械能守恒。

8．某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块（上方安装有宽度为d的遮光片）、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。

实验步骤如下：

（1）开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间________时，可认为气垫导轨水平；

（2）用天平测砝码与砝码盘的总质量m1、滑块（含遮光片）的质量m2；

（3）用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；

（4）令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；

（5）在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I=________，滑块动量改变量的大小Δp=________；（用题中给出的物理量及重力加速度g表示）

（6）某次测量得到的一组数据为：d=1.000 cm，m1=1.5010-2 kg，m2=0.400 kg，△t1=3.90010-2 s，Δt2=1.27010-2 s，t12=1.50 s，取g=9.80 m/s2。计算可得I=________N·s，Δp=____ kg·m·s-1；（结果均保留3位有效数字）

（7）定义，本次实验δ=________%（保留1位有效数字）。

9．某研究性学习小组的同学设计实验探究轻质弹簧的相关特性。

（1）如图甲所示，将弹簧悬挂在铁架台上，保持弹簧轴线竖直，将刻度尺竖直固定在弹簧一侧；弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，记下弹簧长度，弹簧下端挂上钩码时，弹簧长度记为；每次增加一个质量为的钩码，弹簧长度依次记为至。图乙是实验小组根据测得的数据所作的图象，纵轴是所加砝码的质量，横轴是弹簧长度与______（填“”“”或“”）的差值，由图乙可知弹簧的劲度系数为______。（重力加速度取）

（2）学习小组利用如图丙所示实验装置研究此弹簧的弹性势能。将此弹簧一端固定在水平导轨左端的挡板上，另一端紧靠（不粘连）一质量为、带有挡光片的小滑块，将弹簧压缩到位置后由静止释放（弹簧在弹性限度内），测出小滑块上的挡光片通过光电门的时间为。已知挡光片的宽度为，滑块在通过光电门前已脱离弹簧，滑块在导轨上的运动可视为不受阻力，则滑块离开弹簧时的速度大小为_______，弹簧推动小滑块释放的弹性势能的表达式为________。

10．某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．

(1)如图（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，有数据算得劲度系数___．取

(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图（b）所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小___．

(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为___．

(4)重复(3)中的操作，得到与的关系如图（c）．有图可知，与成___关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的___成正比．

11．为探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系，某同学设计了如图（ a ）的实验装置。实验步骤如下：

①用游标卡尺测量滑块上遮光片的宽度 d，游标卡尺的示数如图（ b ）；

②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧；

③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量 x；

④释放滑块，记录滑块脱离弹簧后通过光电门的时间Δt，算出滑块的速度 v；

⑤重复步骤③④，作出 v 与 x 的关系图像如图（ c ）。

回答下列问题：

(1)遮光片的宽度为___________ cm 。

(2)若Δt=3.0×10-2s，则滑块的速度为___________ m/s（保留两位有效数字）。

(3)由图( c )可知，v 与 x 成___________关系。

(4)实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧压缩量的关系是___________。

12．如图所示，某同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，该系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，解除弹簧锁定，两小球向相反方向弹射，射出管时均已脱离弹簧，现要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，并探究弹射过程遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，重力加速度大小取g，按下述步骤进行实验：

①用天平测出小球P和Q的质量分别为m1、m2；

②用刻度尺测出管口离地面的高度h；

③解除锁定记录两球在水平地面上的落点N、M；

根据该同学的实验，回答下列问题：

(1)除上述测量外，要测定弹射装置锁定时具有的弹性势能，还需要测量的物理量是（______）

A．弹簧的压缩量Δx

B．P、Q两球落地点M、N到对应管口的水平距离 x1、x2

C．金属管的长度L

D．两球从弹出到落地的时间 t1、t2

(2)根据测量物理量可得弹性势能的表达式EP=_____________________________________．

(3)如果满足关系式_______________________，则说明弹射过程中轻弹簧和两金属球组成的系统动量守恒．(用测得的物理量符号表示)

13．兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：

①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；

②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；

③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；

④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）。在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。请你分析纸带数据，回答下列问题（计算结果保留2位有效数字）：

(1)该电动小车运动的最大速度为______m/s；

(2)关闭小车电源后，小车的加速度大小为______m/s2；

(3)该电动小车的额定功率为______W。

14．如图所示，某同学用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码，探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系，根据实验数据绘图，纵轴是钩码的质量m，横轴是弹簧的形变量x，已知重力加速度g = 9.8m/s2。

①实验中还需要的测量工具有______；

②关于“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，以下说法正确的是______（请将正确答案对应的字母填在横线上）；

A．应该先把弹簧水平放置测量其原长

B．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，弹簧应保持竖直状态

C．用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力，要在钩码处于静止状态时读数

D．实验中弹簧的长度即为弹簧的伸长量

③分析、处理实验数据后，该同学得到了在弹性限度内弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比的结论。在学完机械能的知识后他觉得可以利用做过的此实验得出弹性势能的表达式和数值，请你帮助该同学计算本实验中的弹簧悬挂50g钩码时对应的弹簧弹性势能的数值为______J。（结果保留三位有效数字）