实验题1 《力学实验》-解码高考2021物理一轮复习题型突破

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试验题1　《力学实验》
【命题导航】
命题点一　研究匀变速直线运动
命题点二　探究弹力和弹簧伸长的关系
命题点三　验证力的平行四边形定则
命题点四　探究加速度与力、质量的关系
命题点五　测量动摩擦因数
命题点六　测量当地重力加速度
命题点七　研究抛体运动
命题点八　探究动能定理
命题点九　验证机械能守恒定律
命题点十　验证动量守恒定律
【高考解码】

命题点一　研究匀变速直线运动
1．（2020·新课标Ⅱ）一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。

令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h0=0.590m，下降一段距离后的高度h=0.100m；由h0下降至h所用的时间T=0.730s。由此求得小球B加速度的大小为a=_______m/s2（保留3位有效数字）。
从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0g和150.0g，当地重力加速度大小为g=9.80m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a′=_______m/s2（保留3位有效数字）。
可以看出，a′与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：________________________。
2．（2019·新课标全国Ⅰ卷）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是_______点，在打出C点时物块的速度大小为_______m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为_______m/s2（保留2位有效数字）。

3．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）


（1）由图（b）可知，小车在桌面上是________（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。
（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为________m/s，加速度大小为________m/s2。（结果均保留两位有效数字）
4．甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下：
（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。
（2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________（用L、L1和g表示）。
（3）已知当地的重力加速度大小为g＝9.80m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm。乙的反应时间为________s。（结果保留2位有效数字）
（4）写出一条能提高测量结果准确程度的建议：______________________________。
5．某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。


实验步骤如下：
①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；
②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；
③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度（如图（b）所示），表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出；
④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；
⑤多次重复步骤④；
⑥利用实验中得到的数据作出v－Δt图，如图（c）所示。
完成下列填空：
（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和Δt的关系式为＝________。
（2）由图（c）可求得vA＝______cm/s，a＝______cm/s2。（结果保留3位有效数字）

命题点二　探究弹力和弹簧伸长的关系
1．如图（a），一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。

现要测量图（a）中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为________cm。当地的重力加速度大小为9.80m/s2，此弹簧的劲度系数为________N/m（保留3位有效数字）。
2．某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。
（1）图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________cm；

（2）本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________。（填选项前的字母）
A．逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B．随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
（3）图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是____________________________。
3．某同学用如图所示的装置做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。他先读出不挂钩码时弹簧下端指针所指刻度尺的刻度，然后在弹簧下端挂上钩码，并逐个增加钩码，分别记录指针所指刻度尺的刻度，所得数据列表如下：


钩码数（个）
0
1
2
3
4
刻度尺的刻度x/cm
9.00
10.35
11.66

14.34
（1）当在弹簧下端挂上3个钩码时，指针所示位置如图所示，请将上表补充完整。
（2）已知实验所用单个钩码质量为100g，当地重力加速度为9.8m/s2，则该弹簧的劲度系数为________N/m。（结果保留3位有效数字）
4．某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验：

①如图所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳（带绳结）；将制图板竖直固定在铁架台上。
②将质量为m＝100g的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置A0；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置A1；逐步增大水平力，重复5次……
③取下制图板，量出A1、A2、……各点到O的距离l1、l2、……；量出各次橡皮筋与OA0之间的夹角α1、α2……
④在坐标纸上做出－l的图象如图。

完成下列填空：
（1）已知重力加速度为g，当橡皮筋与OA0间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为________（用g、m、α表示）。
（2）取g＝10m/s2，由图可得橡皮筋的劲度系数k＝________N/m，橡皮筋的原长l0＝________m。
5．某实验小组利用如图甲所示的实验装置，探究轻质弹簧的弹性势能与形变量的关系，光滑水平桌面距地面高为h，一轻质弹簧左端固定，右端与质量为m的小钢球接触，弹簧处于原长时，将小球向左推，压缩弹簧一段距离后由静止释放，在弹簧弹力的作用下，小球从桌子边缘水平飞出，小球落到位于水平地面的复写纸上，从而在复写纸下方的白纸P点留下痕迹。（已知重力加速度为g）

（1）实验测得小球的落点P到O点的距离为l，那么由理论分析得到小球释放前压缩弹簧的弹性势能Ep与h、l、mg之间的关系式为________________；
（2）改变弹簧压缩量进行多次实验，测量数据如下表所示，请在图乙坐标纸上作出x－l图象。
弹簧压缩量x/m
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
0.120
小球飞行水平距离l/m
0.5
1.0
1.5
2.4
2.6
3.0

（3）由图象得出x与l的关系式为__________；由实验得到弹簧弹性势能Ep与弹簧压缩量x之间的关系式为________。

命题点三　验证力的平行四边形定则
1．（2019·浙江选考）（1）在“探究求合力的方法”的实验中，下列操作正确的是_________。
A．在使用弹簧秤时，使弹簧秤与木板平面平行
B．每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可
C．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
D．描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些
（2）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，两个相同的小车放在光滑水平板上，前段各系一条细绳，绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘中可放重物。小车的停和动通过用黑板擦按住小车后的细线和抬起来控制，如图所示。实验要求小盘和重物所受的重力近似等于使小车做匀加速直线运动的力。

请指出图中错误之处：_______________________________。
调整好装置后，在某次实验中测得两小车的位移分别是x1和x2，则两车的加速度之比为_________。
2．某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm）的纸贴在水平桌面上，如图（a）所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。


（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图（b）所示，F的大小为________N。
（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N。
①用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图（a）中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；
②F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
3．某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5N的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个）。
（1）具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。
A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上
B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同
C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度
D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力
（2）该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是（　　）

4．某同学在家中找到两根一样的轻弹簧P和Q、装有水总质量m＝1kg的矿泉水瓶、刻度尺、量角器和细绳等器材，设计如下实验验证力的平行四边形定则，同时测出弹簧的劲度系数k。其操作如下：

a．将弹簧P上端固定，让其自然下垂，用刻度尺测出此时弹簧P的长度L0＝12.50cm；
b．将矿泉水瓶通过细绳连接在弹簧P下端，待矿泉水瓶静止后用刻度尺测出此时弹簧P的长度L1，如图甲所示，则L1＝________cm；
c．在细绳和弹簧Q的挂钩上涂抹少许润滑油，将细绳搭在挂钩上，缓慢的拉起弹簧Q，使弹簧P偏离竖直方向夹角为60°，测出弹簧Q的长度为L2及其轴线与竖直方向夹角为θ，如图乙所示；
（1）取重力加速度g＝10m/s2，则弹簧P的劲度系数k＝________；
（2）若要验证力的平行四边形定则，L2和θ需满足的条件是L2＝________cm，θ＝________。
5．某同学尝试用橡皮筋等器材验证力的平行四边形定则，他找到两条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端与细绳连接，结点为O，细绳下挂一重物，两橡皮筋的另一端也都连有细绳。实验时，先将两条橡皮筋的一端的细绳固定在墙上的钉子A上，一条橡皮筋任其下垂，如图甲所示；再将另一条橡皮筋的另一端的细绳固定在墙上的钉子B上，如图乙所示。

（1）为完成实验，下述操作中必需的是________。
A．两橡皮筋的另一端连接的细绳a、b长度要相同
B．要测量橡皮筋的原长
C．要测量图甲和图乙中橡皮筋的长度
D．要记录图甲中结点O的位置及过结点O的竖直方向
E．要记录图乙中结点O′的位置及过结点O′的竖直方向
（2）对该实验“两条相同的橡皮筋”的要求的理解正确的是________。
A．橡皮筋的材料和原长相同即可
B．橡皮筋的材料和粗细相同即可
C．橡皮筋的材料、原长和粗细均要相同

命题点四　探究加速度与力、质量的关系
1．学习了传感器之后，在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验时，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，分别用如图（a）、（b）所示的实验装置实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车，位移传感器B随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器A固定在轨道一端。甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出a－F图象。

（1）甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件为____________。（重物质量为m，小车与传感器总质量为M）
（2）图（c）中符合甲组同学作出的实验图象是________；符合乙组同学作出的实验图象是________。（选填“①”“②”或“③”）
2．如图甲所示是某同学在探究“物体质量一定时，加速度与合外力的关系”的实验装置，实验时将小车从光电门A的右侧由静止释放，与光电门连接的数字计时器可以测量遮光片经过光电门A、B所用的时间tA、tB，回答下列问题。

（1）下列实验要求必须满足的是________。
A．保证沙桶和沙的质量远小于小车的质量
B．保持沙和沙桶的质量不变
C．保持穿过光电门的细线与长木板平行
D．保持小车的质量不变
（2）为测算小车的加速度，实验中还需要测量的物理量有________和________________。
（3）实验中改变沙和沙桶的质量，得到小车加速度a与测力计示数F的对应关系如图乙所示，图线不经过原点，可能的原因是__________。
3．某同学利用如图甲所示装置探究“加速度与力、物体质量的关系”，图中装有砝码的小车放在长木板上，左端拴有一不可伸长的细绳，跨过固定在木板边缘的滑轮与一砝码盘相连。在砝码盘的牵引下，小车在长木板上做匀加速直线运动，图乙是该同学做实验时打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，该同学测得相邻点之间的距离分别是x1、x2、x3、x4、x5、x6，打点计时器所接交流电的周期为T。小车及车中砝码的总质量为M，砝码盘和盘中砝码的总质量为m，当地重力加速度为g。

（1）根据以上数据可得小车运动的加速度表达式为a＝______________。
（2）该同学先探究合外力不变的情况下，加速度与质量的关系，以下说法正确的是________。
A．平衡摩擦力时，要把装有砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上，把木板不带滑轮的一端缓慢抬起，反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止
B．由于小车受到的摩擦力与自身重力有关，所以每次改变小车质量时，都要重新平衡摩擦力
C．用天平测出M和m后，小车运动的加速度可以直接用公式a＝求出
D．在改变小车质量M时，会发现M的值越大，实验的误差就越小
（3）该同学接下来探究在质量不变的情况下，加速度与合外力的关系。他平衡摩擦力后，每次都将小车中的砝码取出一个放在砝码盘中，用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量m′，并通过打点计时器打出的纸带求出加速度。得到多组数据后，绘出如图丙a－F图象，发现图象是一条过坐标原点的倾斜直线。图象中直线的斜率表示____（用本实验中可测量的量表示）。
（4）该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为________。
A．理想化模型法
B．控制变量法
C．极限法
D．比值法
4．某实验小组在“探究加速度与物体的质量、受力的关系”实验中，设计出如下的实验方案，实验装置如图所示。已知小车质量M＝261g，打点计时器所使用的交流电频率f＝50Hz。其实验步骤是：

A．按实验装置图安装好实验装置；
B．利用垫块调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车（与纸带、细绳和砝码盘相连）能沿长木板向下做匀速运动；
C．取下细绳和砝码盘，记下砝码盘中砝码的质量m；
D．将小车置于打点计时器旁（小车与纸带相连，但与细绳和砝码盘不相连）先接通电源，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求得小车的加速度a；
E．重新挂上细绳和砝码盘，改变砝码盘中砝码质量，重复A、B、C、D步骤，求得小车在不同合外力F作用下的加速度。
回答以下问题：
（1）按上述方案做实验，是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？____（填“是”或“否”）。
（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，每隔4个点取一个计数点，由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2（结果保留三位有效数字）。

（3）某次实验砝码盘中砝码的重力和对应小车加速度数据如下表
次数
1
2
3
4
5
砝码盘中砝码的重力F/N
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
小车的加速度a（m·s－2）
0.61
0.80
1.00
1.19
1.38
①请根据表中的数据在虚线框中画出a－F图象；





②造成图线不过坐标原点的最主要原因是________________________________；
③砝码盘的重力大小是________N。
5．某物理课外小组利用图中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N＝5个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：

（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。
（2）将n（依次取n＝1，2，3，4，5）个钩码挂在轻绳右端，其余N－n个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s－t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
（3）对应于不同的n的a值见下表。n＝2时的s－t图象如图所示；由图求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。
n
1
2
3
4
5
a/（m·s－2）
0.20

0.58
0.78
1.00

（4）利用表中的数据在图中补齐数据点，并作出a－n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。

（5）利用a－n图象求得小车（空载）的质量为________kg（保留2位有效数字，重力加速度取g＝9.8m·s－2）。
（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_____（填入正确选项前的标号）
A．a－n图线不再是直线
B．a－n图线仍是直线，但该直线不过原点
C．a－n图线仍是直线，但该直线的斜率变大

命题点五　测量动摩擦因数
1．（2019·新课标全国Ⅱ卷）如图（a），某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验。所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源，纸带等。回答下列问题：
（1）铁块与木板间动摩擦因数μ=________________。（用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示）


（2）某次实验时，调整木板与水平面的夹角θ=30°。接通电源。开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下。多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图（b）所示。图中的点为计数点（每两个相邻的计数点间还有4个点未画出）。重力加速度为9.8m/s2。可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________（结果保留2位小数）。
2．采用图甲所示的装置测量滑块与长木板间的动摩擦因数，图示滑块上可放置砝码，实验中，滑块碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，已知打点计时器工作频率为50Hz。

（1）实验的部分步骤如下：
①用天平称出滑块质量M和钩码质量m。
②将纸带穿过打点计时器，连在滑块后端，用细线连接滑块和钩码；
③将滑块停在打点计时器附近，放开滑块，接通电源，滑块拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一系列点，断开开关；
④改变钩码的数量，更换纸带，重复③的操作。
请指出以上实验步骤的重要遗漏与错误：
遗漏的步骤是：_______________________________________________；
错误的步骤是：_______________________________________________。
（2）图乙是钩码质量为m＝0.05kg，滑块质量为M＝0.06kg时得到的一条纸带。如图所示为用刻度尺测量某一纸带上的x1、x2的情况，从图中可读出x1＝3.10cm，x2＝________cm。若滑块运动的加速度大小为a，重力加速度大小为g＝9.8m/s2。根据以上相关物理量写出动摩擦因数的表达式μ＝________，由纸带上数据可得出μ＝________。（结果保留两位有效数字）
3．某小组设计了“用一把刻度尺测动摩擦因数”的实验方案。

（1）如图甲所示，将一轻质弹簧放置在水平桌面上，左端固定，右端与一小滑块（可视为质点）接触而不粘连，弹簧处于原长时，滑块恰好处在桌面边缘；
（2）向左推滑块，使弹簧压缩至虚线位置后由静止释放，滑块离开桌面后落到水平地面上。测得桌面离地面的高度为h，滑块平拋过程中发生的水平位移为x，已知重力加速度大小为g，则滑块离开桌面时的速度________（用已知和测得的物理量的符号表示）；
（3）将弹簧和滑块在桌面上向左平移一定距离，然后同样固定弹簧左端，弹簧处于原长时，滑块位于O点，如图乙所示。向左推滑块，使弹簧压缩量与第一次相同。释放滑块，滑块在水平桌面上滑行一段后停在A点，测得OA＝x′，则可知滑块与桌面间的动摩擦因数为________（用已知和测得的物理量的符号表示）。
（4）本实验中会引起误差的因素有________。
A．桌面不够水平
B．重力加速度的值比9.80m/s2大
C．弹簧的质量不可忽略
4．（2019·江苏泰州高三上学期期末）（1）如图甲所示是“测量木块与长木板之间的动摩擦因数”实验装置图，图中一端带有定滑轮的长木板水平固定。图乙为木块在水平木板上带动纸带运动时打点计时器打出的一条纸带，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，打点计时器的电源为50Hz的交流电，则木块的加速度大小为________m/s2；（结果保留两位有效数字）

（2）若测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，重力加速度为g，则木块与长木板间的动摩擦因数μ＝__________（用题中所给字母表示）；
（3）如果滑轮略向下倾斜，使细线没有完全调节水平，由此测得的μ值________（填“偏大”或“偏小”）。
5．（2019·山东临沂十九中高三上学期第六次调研）如图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定。带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行，最终停在C点，P为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g。

（1）利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________cm；
（2）实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有________；
A．小物块质量m
B．遮光条通过光电门的时间t
C．光电门到C点的距离s
D．小物块释放点的高度h
（3）为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据（2）测量的物理量，建立图丙所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是________。


命题点六　测量当地重力加速度
1．（2020·江苏卷）疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如题图所示。


（1）家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_____。
（2）下列主要操作步骤的正确顺序是_____。（填写各步骤前的序号）
①把刻度尺竖直固定在墙上
②捏住小球，从刻度尺旁静止释放
③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置
④打开手机摄像功能，开始摄像
（3）停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如题图所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，刻度尺的分度值是，由此测得重力加速度为_____m/s2。

（4）在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，_____（选填“仍能”或“不能”）用（3）问中的方法测出重力加速度。
2．（2020·山东卷）2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：


（i）如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。
（ii）调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。
（iii）该同学选取部分实验数据，画出了-t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6m/s2。
（iv）再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。
回答以下问题：
（1）当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为_____m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为_____m/s2。（结果均保留2位有效数字）
（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为_____m/s2。（结果保留2位有效数字，sin37°=0.60，cos37°=0.80）
3．（2019·新课标全国Ⅲ卷）甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。
（1）若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是__________。（填正确答案标号）
A．米尺
B．秒表
C．光电门
D．天平
（2）简述你选择的器材在本实验中的使用方法。
答：____________________________________________________________。
（3）实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=__________m/s2。（保留2位有效数字）
4．（2018年江苏卷）某同学利用如图所示的实验装置来测量重力加速度g。细绳跨过固定在铁架台上的轻质滑轮，两端各悬挂一只质量为M的重锤。实验操作如下：

①用米尺量出重锤1底端距地面的高度H；
②在重锤1上加上质量为m的小钩码；
③左手将重锤2压在地面上，保持系统静止。释放重锤2，同时右手开启秒表，在重锤1落地时停止计时，记录下落时间；
④重复测量3次下落时间，取其平均值作为测量值t。
请回答下列问题
（1）步骤④可以减小对下落时间t测量的______（选填“偶然”或“系统”）误差。
（2）实验要求小钩码的质量m要比重锤的质量M小很多，主要是为了______。
A．使H测得更准确
B．使重锤1下落的时间长一些
C．使系统的总质量近似等于2M
D．使细绳的拉力与小钩码的重力近似相等
（3）滑轮的摩擦阻力会引起实验误差。现提供一些橡皮泥用于减小该误差，可以怎么做?_________________
（4）使用橡皮泥改进实验后，重新进行实验测量，并测出所用橡皮泥的质量为m0．用实验中的测量量和已知量表示g，得g=______。
5．某同学用图（a）所示的实验装置测定重力加速度，其中打点计时器的电源为交流电源，频率为50Hz。打出纸带的一部分如图（b）所示，相邻计数点之间的时间间隔都为t。

（1）本实验除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的器材是____________。（填器材前面的代号）
A．交流电源
B．刻度尺
C．天平（含砝码）
（2）若使用x1和x3两组数据来计算重力加速度，则表达式为g＝________。
（3）已测得x1＝6.60cm，x2＝8.15cm，x3＝9.72cm，已知当地的重力加速度大小约为9.8m/s2，由此可推算出所选纸带相邻计数点之间的时间间隔t＝________s，实验测得的重力加速度为________m/s2。

命题点七　研究抛体运动
1．（2020·天津卷）某实验小组利用图所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上，在桌面上固定一个斜面，斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离，让钢球从斜面顶端同一位置滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。

①为了正确完成实验，以下做法必要的是________。
A．实验时应保持桌面水平
B．每次应使钢球从静止开始释放
C．使斜面的底边ab与桌边重合
D．选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
②实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动，在白纸上记录了钢球的4个落点，相邻两点之间的距离依次为、、，示意如图。重力加速度，钢球平抛的初速度为________m/s。

③图装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是________。
2．（2019·北京卷）用如图所示装置研究平地运动。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。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

（1）下列实验条件必须满足的有____________。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化
D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
a．取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于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轴与重锤线平行。
b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为____________（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。

（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是____________。
A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
（4）伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体_________。
A．在水平方向上做匀速直线运动
B．在竖直方向上做自由落体运动
C．在下落过程中机械能守恒
（5）牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。
3．在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，如图所示。已知小方格的边长为l=1.25cm，小球在平抛运动途中的几个位置为图中的a、b、c、d所示，取g=9.80m/s2，则

（1）小球平抛的初速度的计算式为________________（用l、g表示），其值是________。
（2）求小球在b点速率大小为________。
4．如图实线为某质点平抛运动轨迹的一部分，AB、BC间水平距离△s1＝△s2＝0.4m，高度差△h1＝0.25m，△h2＝0.35m。
（1）抛出初速度v0为________。
（2）由抛出点到A点的时间为________。（g=10m/s2）

5．做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动后着地，一架照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在着地前后一段时间内的运动照片如图所示（虚线为正方形格子）．已知汽车长度为3.6m，相邻两次曝光的时间间隔相等，由照片可推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为________m/s。高台离地面的高度为________m。（g取10m/s2）


命题点八　探究动能定理
1．（2020·新课标Ⅲ）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。

已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02s，从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB=_____m/s，打出P点时小车的速度大小vP=_____m/s（结果均保留2位小数）。
若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量为_________。
2．某同学利用如图所示的装置探究做功与速度变化的关系。

（1）小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M1；
（2）在钉子上分别套上2条、3条、4条……同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤（1），小物块落点分别记为M2、M3、M4……；
（3）测量相关数据，进行数据处理。
①为求出小物块抛出时的动能，需要测量下列物理量中的________（填正确答案标号）。
A．小物块的质量m
B．橡皮筋的原长x
C．橡皮筋的伸长量Δx
D．桌面到地面的高度h
E．小物块抛出点到落地点的水平距离L
②将几次实验中橡皮筋对小物块做功分别记为W1、W2、W3、……，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、…….若功与速度的平方成正比，则应以W为纵坐标、________为横坐标作图，才能得到一条直线。
③由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于______________（填“偶然误差”或“系统误差”）。
3．某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。

（1）将气垫导轨调至水平，安装好实验器材，从图中读出两光电门中心之间的距离s＝_____cm。
（2）测量挡光条的宽度d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt1和Δt2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验。还需要直接测量的一个物理量是_________；
（3）该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量。________（填“是”或“否”）
4．某学习小组用图甲所示的实验装置探究“动能定理”。他们在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放。


（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝________mm。
（2）下列实验要求中不必要的一项是________（请填写选项前对应的字母）。
A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
B．应使A位置与光电门间的距离适当大些
C．应将气垫导轨调至水平
D．应使细线与气垫导轨平行
（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变，改变钩码质量m，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块动能变化与合外力对它所做功的关系，处理数据时应作出的图象是________（填写选项前对应的字母）。
A．t－图象
B．－F图象
C．t2－图象
D．－F2图象
5．为了探究动能变化与合外力做功的关系，某同学设计了如下实验方案：
第一步：把长木板附有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹子的重锤跨过定滑轮相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图甲所示。
第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示。打出的纸带如图丙所示。


请回答下列问题：
（1）已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为Δt，O点为打点计时器打下的第一点，根据纸带求滑块运动的速度，打点计时器打B点时滑块运动的速度vB＝________。
（2）已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块______（写出物理量名称及符号，只写一个物理量），合外力对滑块做功的表达式W合＝________。
（3）算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v，以v2为纵轴、W为横轴建立直角坐标系，描点作出v2－W图象，可知该图象是一条________，根据图象还可求得________。

命题点九　验证机械能守恒定律
1．如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律。该装置中的打点计时器所接交流电源频率是50Hz。

（1）对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是________。
A．精确测量出重物的质量
B．两限位孔在同一竖直线上
C．重物选用质量和密度较大的金属锤
D．释放重物前，重物离打点计时器下端远些
（2）按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出，如图所示。纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点。

①重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________。
A．OA、OB和OG的长度
B．OE、DE和EF的长度
C．BD、BF和EG的长度
D．AC、BF和EG的长度
②用刻度尺测得图中AB的距离是1.76cm，FG的距离是3.71cm，则可得当地的重力加速度是________m/s2。（计算结果保留三位有效数字）
2．某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律，频闪仪每隔0.05s闪光一次，如图所标数据为实际距离，该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表。（当地重力加速度取9.8m/s2，小球质量m＝0.2kg，结果保留3位有效数字）

时刻
t2
t3
t4
t5
速度（m·s－1）
4.99
4.48
3.98


（1）由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5＝________m/s；
（2）从t2到t5时间内，重力势能的增加量ΔEp＝____J，动能的减少量ΔEk＝________J；
（3）在误差允许的范围内，若ΔEp与ΔEk近似相等，即验证了机械能守恒定律。由上述计算得ΔEp________（选填“>”“