2023届北京市高考物理模拟试题知识点分类训练：力学实验

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2023届北京市高考物理模拟试题知识点分类训练：力学实验

一、实验题
1．（2023·北京朝阳·统考二模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）如图所示，某同学在“用单摆测重力加速度”实验中，有如下步骤：

A．用米尺测量出悬线的长度l，并将它记为摆长
B．用天平测量出摆球的质量m
C．使单摆小角度摆动后，用秒表记录全振动n次的时间，并计算出摆动周期T
以上步骤中错误的是________，不必要的是________。（选填步骤前的字母）
（2）某同学在研究平抛运动时，用印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L，若小球在平抛运动中的几个位置如图2中的a、b、c、d所示，则小球通过相邻位置的时间间隔________，小球平抛的初速度________。（重力加速度为g）

（3）图3为探究加速度与质量的关系的实验装置示意图。保持钩码的质量m一定，某同学在处理数据时，以小车加速度的倒数为纵轴、以小车质量M为横轴，作出的图像如图4所示，发现图像有纵截距，他认为这是由于实验中没有完全平衡摩擦力而造成的，请论证该同学的观点是否正确_________。

2．（2023·北京丰台·统考二模）某同学利用如图甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板，物块相对实验台静止，记录下传感器的示数F。在物块上放置数量不同的砝码，改变物块和砝码的总质量m，得到多组数据，做出图像如图乙所示。已知直线的斜率为k，重力加速度为g。
（1）水平向左拉动木板，在物块相对实验台静止的过程中，下列说法正确的是___________。
A．物块受到的是静摩擦力
B．物块受到的是滑动摩擦力
C．实验时可以加速拉动木板
D．传感器测量的就是物块所受的摩擦力
（2）物块和长木板之间的动摩擦因数___________（用k和g表示）。


3．（2023·北京海淀·统考一模）某同学探究平抛运动的待点。
（1）用如图1所示装置探究平抛运动竖直分运动的待点。用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开并自由下落，比较两球的落地时间。

①关于该实验，下列说法正确的是_______（选填选项前的字母）。
A．A、B两球应选用体积小、质量大的小球
B．打击弹性金属片后两球需要落在同一水平面上
C．比较两球落地时间必须要测量两球下落的高度
②多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，由此____说明A球竖直方向分运动为自由落体运动，_________说明A球水平方向分运动为匀速直线运动。（选填“能”或“不能”）
（2）用如图2所示装置研究平抛运动水平分运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。A球沿斜槽轨道PQ滑下后从斜槽末端Q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，A球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。

①下列操作中，必要的是_______（选填选项前的字母）。
A．通过调节使斜槽末段保持水平
B．每次需要从不同位置静止释放A球
C． 通过调节使硬板保持竖直
D．尽可能减小A球与斜槽之间的摩擦
②某同学用图2的实验装置得到的痕迹点如图3所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验__________（选填选项前的字母）。
A．A球释放的高度偏高
B．A球释放的高度偏低
C． A球没有被静止释放
D．挡板MN未水平放置
（3）某同学用平滑曲线连接这些痕迹点，得到图4所示A球做平抛运动的轨迹。请利用该轨迹和（1）中得出的平抛运动竖直方向分运动的特点，说明怎样确定平抛运动水平分运动是匀速直线运动。__________
4．（2023·北京西城·统考一模）利用图1所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验．

（1）除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、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______．
A．低压交流电源       B．刻度尺    C．天平（含砝码）
（2）实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带．在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为、、．已知当地重力加速度为g，计时器打点周期为T，若从O点到B点的过程中机械能守恒，应满足的关系式为______．

（3）大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是______．
A．该误差属于偶然误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
B．该误差属于系统误差，可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
C．该误差属于偶然误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差
D．该误差属于系统误差，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差
（4）某同学想用图3所示的装置验证机械能守恒定律。他将一条轻质细绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球a和b，b球的质量是a球的3倍，用手托住b球，a球静止于地面。当绳刚好被拉紧时，释放b球．他想仅利用刻度尺验证b球落地前瞬间两球的机械能之和与释放时相等，请写出他需要测量的物理量以及这些物理量应满足的关系式________

5．（2023·北京海淀·统考一模）某同学探究平抛运动的特点。
（1）用如图1所示装置探究平抛运动竖直分运动的特点。用小锤打击弹性金属片后，球沿水平方向飞出，同时球被松开并自由下落。若仅要探究球竖直方向分运动是否是自由落体运动，较为便捷的实验操作是________。

（2）用如图2所示装置研究平抛运动水平分运动的特点。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，球会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，依次重复上述操作，白纸上将留下一系列痕迹点。

①下列操作中有必要的是________（选填选项前的字母））
A．通过调节使斜槽末段保持水平
B．每次需要从不同位置静止释放球
C．通过调节使硬板保持竖直
D．尽可能减小球与斜槽之间的摩擦
②请给出一种检查“斜槽末段是否水平”的方法________。
③某同学用图2的实验装置得到的痕迹点如图3所示，其中一个偏差较大的点产生的原因，可能是该次实验时_________（选填选项前的字母）

A．A球释放的高度偏高
B．A球释放的高度偏低
C．A球没有被静止释放
D．挡板未水平放置
④纠正③中错误后，该同学若每一次都使挡板下移相同的距离，多次实验后，在白纸上得到的图像是________。

（3）在利用图2所示装置确定平抛运动水平分运动的特点时，请你根据（1）得出的平抛运动在竖直方向分运动的特点，设计一个确定“相等的时间间隔”的方案__________。
6．（2023·北京门头沟·统考一模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作和数据分析等。
（1）同学利用图1所示装置研究小车的匀变速直线运动。实验中必要的措施是______。

A．细线必须与长木板平行
B．先接通电源再释放小车
C．小车的质量远大于钩码的质量
D．需要平衡小车与长木板间的摩擦力
（2）打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时纸带运动的速度______（结果保留3位有效数字）。

（3）若仅考虑计时器的实际工作频率大于50Hz，则计算出的结果______实际值。（填“大于”“等于”或“小于”）
（4）在利用如图1做“探究加速度与力的关系”实验中，某同学通过在细线尾端悬挂钩码的方式平衡小车受到的摩擦力。小车的质量为M，小车平衡时，钩码质量为。然后，再继续增加钩码质量，使小车做匀加速运动。认为增加的钩码重力等于使小车做匀加速直线运动的合力，请分析其成立的条件________。
7．（2023·北京·统考一模）如图甲所示为“探究小车加速度a与受力F、质量M的关系”实验装置图，槽码的质量为m，小车质量为M。

（1）关于本实验，下列说法正确的是______。
A． 实验时，应先接通打点计时器的电源，再释放小车
B．每次增加重物改变小车的质量，都需要重新平衡摩擦力
C． 平衡小车受到的摩擦力和其他阻力时，应将槽码通过定滑轮拴在小车上
D．实验时，让小车的运动趋近于匀速运动，槽码的重力才近似等于绳的拉力
（2）图乙是某同学在正确操作下获得的一条纸带，所用交流电源频率为50Hz，其中每两个计数点之间还有4个点没有标出。根据图乙所示数据可计算打点计时器打下计数点3时，小车的速度大小______m/s。（结果保留两位有效数字）

（3）请简述如何利用纸带上的数据判断小车是否做匀变速直线运动________。
8．（2023·北京海淀·统考一模）在探究两个互成角度的力的合成规律的实验中，橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定，通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2的共同作用静止于O点。撒去F1、F2，改用一个拉力F单独拉住小圆环，仍使它静止于O点。甲、乙、丙三位同学在白纸上记录的F1、F2和F的大小以及表示作用线方向的点如下图所示，其中最有助于得到正确的实验结论的是_______ 同学的实验结果（选填“甲”“乙”或“丙”）。


9．（2023·北京东城·统考一模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法，实验操作、数据分析等。
（1）用游标卡尺测量圆管的外径d，示数如图甲所示，则_________。

（2）如图乙所示，用半径相同的A、B两球的碰撞验证“动量守恒定律”，实验中可以不测定小球碰撞前后的速度，而通过仅测量一个物理量，替代速度的测量，该物理量是__________。

A．小球开始释放时的高度
B．小球抛出点地面的高度
C．小球做平抛运动的水平射程
（3）利用图丙装置研究自由下落物体的机械能是否守恒时，实验结果往往是物体的重力势能的减少量略大于其动能的增加量，关于这个误差，下列说法正确的是__________。

A．该误差属于偶然误差
B．该误差属于系统误差
C．可以通过多次测量取平均值的方法来减小该误差
D．可以通过减小摩擦阻力的影响来减小该误差
（4）利用图丁所示的单摆测量重力加速度，为了使测量误差尽量小，可以采取的措施是__________。

A．组装单摆时，选用密度和直径都较小的摆球
B．组装单摆时，选用轻且不易伸长的细线
C．测周期时，在摆球通过最低点时开始计时
D．测周期时，测量一次全振动的时间
10．（2023·北京延庆·统考一模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验测量：用螺旋测微器测量某金属丝的直径，示数如图所示，则该金属丝的直径为__________mm。

（2）实验操作。如图所示，某同学探究两个互成角度力的合成规律，A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细线的结点，与为细线。下列不必要的实验要求是__________。

A．弹簧测力计应在使用前校零
B．实验中两根细线要与木板平行
C．与应关于对称
D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置
（3）数据分析。在双缝干涉实验中，用单色光照射双缝，在屏幕上形成双缝干涉图样。若已知双缝之间的距离为，测得双缝到屏幕的距离为，第1条到第6条亮条纹中心的距离为，则该单色光的波长为____________m（保留2位有效数字）。实验中并未直接测量相邻两个亮条纹间的距离，而是测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，请分析说明这样做的理由。__________
11．（2023·北京朝阳·统考一模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）利用图1所示的装置探究两个互成角度的力的合成规律。为减小实验误差，下列措施可行的有___________。

A．描点作图时，铅笔应尖一些，力的图示适当大些
B．用两个测力计拉细绳套时，两测力计的示数适当大些
C．用两个测力计拉细绳套时，细绳间的夹角越大越好
（2）利用图2所示装置验证机械能守恒定律。图3为实验所得的一条纸带，在纸带上选取连续的、点迹清晰的3个点A、B、C，测出A、B、C与起始点O之间的距离分别为、、。已知打点计时器的打点周期为T，重物质量为m，当地重力加速度为g。从打O点到打B点的过程中，重物增加的动能___________，减少的重力势能___________。

（3）如图4所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证动量守恒定律。某同学认为即使A球质量大于B球质量，也可能会使A球反弹。请说明该同学的观点是否正确并给出理由___________。

12．（2023·北京·统考模拟预测）某研究性学习小组的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，然后将锁定的弹簧两个小球组成的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，在金属管两端各放置一个长度相同木板，在长木板上放有白纸和复写纸，可以记录小球在木板上落点的位置，如图所示。解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射。现要探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行实验：已知重力加速度为g。

（1）用天平测出两球质量分别为、；
（2）解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在木板上的落点M、N；
（3）两球落地点M、N到木板上端的距离、。
根据研究性学习小组同学的实验，回答下列问题：
①用测得的物理量来表示，如果满足关系式__________，则说明弹射过程中系统动量守恒。
②要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有_________，根据测量结果，可得弹性势能的表达式为________。
13．（2023·北京丰台·统考一模）某实验小组利用实验室仪器“验证机械能守恒定律”。
（1）甲组同学利用右图装置进行实验。

实验中，先接通电源再释放重物，得到如图所示的一条纸带。在纸带上选取连续打出的3个点A、B、C，测得A、B、C三个点到起始点O的距离分别为、、。取当地重力加速度g为9.8，打点计时器所接电源的频率。重物的质量为，则打点计时器打下B点时纸带的速度_______m/s，从打下O点到打下B点过程中，重物重力势能减少量为___________J；由于阻力等因素的影响，重物的重力势能减少量___________（选填“大于”、“等于”“小于”）动能增加量。（结果均保留3位有效数字）

（2）乙小组利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置如图所示。安装遮光条的滑块放置在带有刻度尺的气垫导轨上，滑块通过细绳和重物相连，遮光条宽度为d。滑块经过光电门时，可以读出遮光条通过光电门的时间t。将气垫导轨放在水平桌面上，导轨调至水平，使得连接滑块和重物的细绳处于水平状态，实验室可提供的器材还有天平，已知当地重力加速度为g。请你利用以上器材帮助乙小组设计“验证机械能守恒定律”的实验，简要说明实验思路______和需要测量的物理量_______，并说明以上物理量应该满足的关系式___________。

14．（2023·北京石景山·统考一模）某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。

（1）实验中该同学进行了如下操作，其中正确的是( )
A．用公式计算时，将摆线长当作摆长
B．摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动
C．确保摆球在同一竖直平面内摆动
D．摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆
（2）在实验中，多次改变摆长L并测出相应周期T，计算出，将数据对应坐标点标注在坐标系（如图所示）中。请将，所对应的坐标点标注在图中，根据已标注数据坐标点描绘出图线( )，并通过图线求出当地的重力加速度______（结果保留3位有效数字）。

（3）将不同实验小组的实验数据标注到同一坐标系中，分别得到实验图线a、b、c，如图所示。已知图线a、b、c平行，图线b过坐标原点。对于图线a、b、c，下列分析正确的是( )

A．出现图线c的原因可能是因为使用的摆线比较长
B．出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L
C．由图线b计算出的g值最接近当地的重力加速度，由图线a计算出的g值偏大，图线c计算出的g值偏小
（4）该同学通过自制单摆测量重力加速度。他利用细线和铁锁制成一个单摆，计划利用手机的秒表计时功能和卷尺完成实验。但铁锁的重心未知，不容易确定准确的摆长。请帮助该同学提出“通过一定测量，求出当地重力加速度”的方法。( )
15．（2023·北京·模拟预测）某同学用气垫导轨装置验证动量守恒定律，如图所示。其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连。两个滑块A、B（包含挡光片）质量分别为m1、m2，当它们通过光电门时，计时器可测得挡光片被遮挡的时间。

（1）先调节气垫导轨水平，经过调整后，轻推一下B，若它通过光电门G1的时间___________（填“大于”、“等于”、“小于”）它通过光电门G2的时间，或将其轻放在气垫导轨上任何位置都能静止，则气垫导轨已调至水平。
（2）将B静置于两光电门之间，将A置于光电门G1右侧，用手轻推一下A，使其向左运动，与B发生碰撞，为了使A碰后不返回，则m1___________m2.（填“>”、“=”或“＜”）；
（3）光电门G1记录的挡光时间为Δt1，滑块B、A先后通过光电门时，G2记录的挡光时间分别为Δt2、Δt3，为了减小误差，挡光片的宽度应选择___________（填“窄”或者“宽”）的，若m1、m2、Δt1、Δt2、Δt3满足___________（写出关系式）则可验证动量守恒定律；
（4）若Δt1、Δt2、Δt3满足关系式，则 A、B发生的是否是弹性碰撞，并通过计算说明。__________________
16．（2023·北京·模拟预测）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：
（1）实验仪器。用游标卡尺测某金属管的内径，示数如图1所示。则该金属管的内径为_________mm。

（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，、、为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则纸带运动的加速度_________（结果保留小数点后两位）。

（3）实验原理。图3为“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图。认为桶和砂所受的重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。实验中平衡了摩擦力后，要求桶和砂的总质量比小车质量小得多。请分析说明这个要求的理由_________。

17．（2023·北京·模拟预测）用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带通过打点计时器，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。已知当地重力加速度为。

（1）除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是( )
A．直流电源、天平（含砝码）
B．直流电源、刻度尺
C．交流电源、天平（含砝码）
D．交流电源、刻度尺
（2）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图甲所示安装好实验器材并连接好电源
B．先打开夹子释放纸带，再接通电源开关打出一条纸带
C．测量纸带上某些点间的距离
D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能，其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是( )（选填步骤前的字母）；
（3）如图乙所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，通过测量并计算出点A距起始点O的距离为，点AC间的距离为，点CE间的距离为，若相邻两点的打点时间间隔为，重锤质量为，根据这些条件计算重锤从释放到下落OC距离时的重力势能减少量___________，动能增加量___________；在实际计算中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能。

（4）某同学利用图乙中纸带，先分别测量出从A点到B、C、D、E、F、G点的距离（其中F、G点为E点后连续打出的点，图中未画出），再计算打出B、C、D、E、F各点时重锤下落的速度和，绘制图像，如图丙所示，并求得图线的纵轴截距和斜率。

若假设上述实验操作中不受一切阻力影响，此时绘制的图线的纵轴截距和斜率与、的关系最可能的是( )
A．，         B．，
C．，         D．，
（5）某同学认为要验证机械能守恒，必须选择第1、2两点间距离约为2mm的纸带进行数据处理，你认为他的观点是否正确，请说明理由。____________________
18．（2023·北京·统考模拟预测）某研究性学习小组的同学制作了一个验证动量守恒定律的实验装置，如图所示。一圆弧形轨道与水平轨道OP平滑连接。实验中使用不同材料制成、大小相等的滑块A和滑块B，用天平测得质量分别为、。先不放滑块B，使滑块A从圆弧形轨道上某处S点由静止滑下，停止在水平面点，测量并记录滑块A在水平轨道上滑行的距离；再把滑块B静置于水平轨道始端O点，让滑块A仍从圆弧形轨道的S点由静止滑下，滑块A和滑块B碰撞后分别停在水平轨道上的点和点，测量并记录，。

（1）本实验必须满足的条件是___________（已知滑块A与滑块B碰撞后不反弹）。
A．圆弧轨道必须是光滑的
B．滑块A的质量必须大于滑块B的质量
C．滑块A每次必须从同一高度由静止释放
（2）若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为___________。
（3）若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式___________是否成立。
19．（2023·北京·统考模拟预测）某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来验证动量守恒定律，滑块1上安装遮光片，光电计时器可以测出遮光片经过光电门的遮光时间，滑块质量可以通过天平测出，实验装置如题1图所示。

（1）游标卡尺测量遮光片宽度如题2图所示，其宽度d=________cm.
（2）打开气泵，待气流稳定后，将滑块1轻轻从左侧推出，发现其经过光电门1的时间比光电门2的时间短，应该调高气垫导轨的______端（填“左”或“右”），直到通过两个光电门的时间相等，即轨道调节水平。
（3）在滑块上安装配套的粘扣。滑块2（未安装遮光片m2=120.3g）静止在导轨上，轻推滑块1（安装遮光片m1=174.5g），使其与滑块2碰撞，记录碰撞前滑块1经过光电门1的时间t1，以及碰撞后两滑块经过光电门2的时间t2.重复上述操作，多次测量得出多组数据如下表：
∆t1（ms）
64.72
69.73
70.69
80.31
104.05
（×10-3s-1）
15.5
14.3
14.1
12.5
9.6
∆t2（ms）
1.9.08
121.02
125.02
138.15
185.19
（×10-3s-1）
9.2
8.3
8.0
7.2
5.4
根据表中数据在方格纸上作出-图线______。若根据图线得到的斜率k1数值近似等于k2=_______.（用m1、m2表示）即可验证动量守恒定律。

（4）多次试验，发现k1总大于k2，产生这一误差的原因可能是________。
A．滑块2的质量测量值偏大
B．滑块1的质量测量值偏大
C．滑块2未碰时有向右的初速度
D．滑块2未碰时有向左的初速度
20．（2023·北京·统考模拟预测）图1为“验证加速度与质量关系”的实验装置，图2为同时释放小车甲、乙后打出的两条纸带（相邻计数点间均有4个点并未画出）。忽略绳子的质量以及滑轮与绳子间的摩擦。


（1）测量得到各相邻计数点间的距离如下表所示（单位：cm）：

S1（S1′）
S2（S2′）
S3（S3′）
S4（S4′）
S5（S5′）
S6（S6′）
纸带甲
3.13
4.38
5.63
6.87
8.13
9.37
纸带乙
3.50
4.49
5.51
6.49
7.51
8.51
可以判断小车___________（填“甲”或“乙”）的加速度较大。请通过定量分析，说明你的判断依据：___________。
（2）测得甲、乙两车质量分别为M1、M2，加速度分别为a1、a2，若在误差允许范围内满足___________（用a1、a2、M1、M2表示），则验证了加速度与质量的关系。
（3）欲得到（2）中的实验结论，下列操作必要的有___________。
A．连接小车的细绳与桌面平行
B．平衡两小车和桌面间的摩擦力
C．用天平测量动滑轮和钩码的总质量
21．（2023·北京海淀·统考一模）在验证“力的平行四边形定则”实验中，所用实验装置如图所示，弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M．弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．

（1）下列不必要的实验要求是________．（请填写选项前对应的字母）
A．应测量重物M所受的重力
B．弹簧测力计应在使用前校零
C．拉线方向应与木板平面平行
D．改变拉力，重复多次实验时，每次都要使O点静止在同一位置
（2）某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请你提出两个解决办法：________________，________________．

参考答案：
1． A C 见解析
【详解】（1）[1][2]摆长应等于摆线长与摆球半径之和，故错误的是A；摆球应选用体积小、密度大，不必测量质量，故不必要的是C。
（2）[3][4]水平方向

竖直方向

小球通过相邻位置的时间间隔为

小球平抛的初速度为

（3）[5]根据

得

可知，图像与纵轴截距等于重力加速度的倒数，故该同学的观点是错误的。
2． BC/ CB
【详解】（1）[1] A B．水平向左拉动木板，物块与木板发生相对滑动，物块受到的是滑动摩擦力。A错误，B正确；
C．实验时可以加速拉动木板，物块相对地面静止，物块受到的滑动摩擦力和绳子的拉力平衡；C正确；
D．传感器测量的绳子的拉力，拉力大小与物块所受的摩擦力大小相等。D错误。
故选BC。
（2）[2]由平衡条件得

因此图像的斜率

得

3． AB/BA 能 不能 AC/CA AC/CA 见解析
【详解】（1）[1]A．为了减小空气阻力对实验的影响，应选用体积小，密度大的小球，故A正确；
B．打击弹性金属片后两球需要落在同一水平面上，以确保小落高度相同，故B正确；
C．比较两球落地时间不需要测量两球下落的高度，C错误。
故选AB。
[2]多次改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，发现每一次实验时都只会听到一下小球落地的声响，由此可以能A球竖直方向分运动为自由落体运动，不能说明A球水平方向分运动为匀速直线运动。
（2）[3]A．由于“研究平抛物体的运动”斜槽的末端必须保持水平，A正确；
B．由于每次小球运动轨迹相同，因此每次小球必须从同一位置，由静止释放，B错误；
C．平抛运动的轨迹位于竖直方向，因此硬板应保持竖直，C正确；
D．A球每次从同一位置静止释放即可，不需要减小A球与斜槽之间的摩擦，D错误。
故选AC。
[4]通过图像可知，这个偏差较大的点处水平的速度相比其他的点较大，故产生的原因，可能是该次实验A球释放的高度偏高或A球没有被静止释放，故AC正确，BD错误。
故选AC。
（3）[5]如图所示，在曲线OP上取A、B、C、D四点，这四个点对应的坐标分别，、、，使

若

则说明钢球在x方向的分运动为匀速直线运动。

4． AB/BA D 需要测量的物理量：释放时b球距地面的高度和a球上升的最高点距地面的高度，以上物理量应满足的关系式是
【详解】（1）[1]电磁打点计时器需要用到低压交流电源，而处理实验数据时需要用刻度尺测量出计数点之间的距离，根据机械能守恒定律得到

以便验证实验表达式

故实验不需要测量重物的质量，因此不需要天平。
故选AB。
（2）[2]重物下落过程做匀加速直线运动，由匀变速直线运动的推论可知，打B点时的速度为

若从打O点到打B点的过程中，机械能守恒，应满足的关系式为

即满足

（3）[3]此实验因空气阻力以及摩擦力的存在，总会使减小的重力势能略大于增加的动能，这属于系统误差，是不可避免的，但想要实验结果更加准确，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小该误差。
故选D。
（4）[4]该实验的原理是球落地瞬间两球速度大小相同，然后球继续上升到最高点，分别测出球离地面的高度和球上升的高度，用高度差计算出球做竖直上抛运动时的初速度，从而验证系统机械能守恒，方案需要测量的物理量有：释放时b球距地面的高度和a球上升的最高点距地面的高度。设球竖直上抛时的初速度为，则有

在小球落地前有

两式联立可得

故以上物理量应满足的关系式是。
5． 见解析 AC/CA 将小球放在斜槽末段，若小球不滚动，则说明斜槽末段水平 B B 使挡板MN到Q的距离分别之比分别为
【详解】（1）[1] 打击弹性金属片后，通过听小球落地的撞击声是否重合。然后改变A、B两球释放的高度和小锤敲击弹性金属片的力度，若两小球落地的撞击声依旧重合，则可以说明平抛运动竖直分运动为自由落体运动
（2）[2]
A．由于“研究平抛物体的运动”斜槽的末端必须保持水平，A正确；
B．由于每次小球运动轨迹相同，因此每次小球必须从同一位置，由静止释放，B错误；
C．平抛运动的轨迹位于竖直方向，因此硬板应保持竖直，C正确；
D．A球每次从同一位置静止释放即可，不需要减小A球与斜槽之间的摩擦，D错误。
故选AC。
[3]将小球放在斜槽末段，若小球不滚动，则说明斜槽末段水平
[4]通过图像可知，这个偏差较大的点处水平的速度相比其他的点较小，故产生的原因，可能是该次实验A球释放的高度偏低。
故选B。
[5]每次下降相同高度可知相邻两点时间间隔减小，由于水平速度不变，所以相邻两点的水平距离减小。
故选B。
（3）[6]若时间间隔相等，竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，根据

可知，挡板MN到Q的距离分别之比分别为。
6． AB/BA 0.440 小于
【详解】（1）[1]A．细线必须与长木板平行，才能保证小车的加速度不变,故A正确；
B．为了充分利用纸带，应先接通电源再释放小车,故B正确；
C．本实验只需要保证小车的加速度不变就行，则小车的质量不需要远大于钩码的质量,故C错误；
D．本实验只需要保证小车的加速度不变就行，则不需要平衡小车与长木板间的摩擦力也可以,故D错误。
故选AB。
（2）[2]纸带上相邻计数点的时间间隔为

打点计时器在打C点时小车的速度等于BD段的平均速度，即

（3）[3]若交流电的实际频率大于50Hz，打点计时器打点的时间间隔小于0.02s，计数点间的时间间隔小于0.1s，计算速度时所用时间偏大，速度的测量值小于真实值。
（4）[4]设小车所受摩擦力为f，根据牛顿第二定律有

又

依题意

解得

易知，当时，认为增加的钩码重力等于使小车做匀加速直线运动的合力。
7． A 0.48 见解析
【详解】（1）[1] A．打点计时器要“早来晚走”，即实验开始时先接通打点计时器的电源，待其平稳工作后再释放木块，而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器，故A正确；
B．由于平衡摩擦力之后有

解得

所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车质量即改变拉小车拉力，不需要重新平衡摩擦力，故B错误；
C．在调节模板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故C错误；
D．根据牛顿第二定律，对槽码分析，则有

对小车分析，则有

联立解得

当小车的质量M远大于槽码的质量m时，则有，此时小车处于加速，故D错误。
故选A。
（2）[2]每相邻两计数,点之间还有4个点没有标出，说明相邻两计数点之间的时间间隔

则打下第3个点时小车的速度为

（3）[3]由纸带上的数据可知，在误差允许范围内连续相等时间内的位移差近似相等，根据，可知加速度不变，说明小车是做匀变速直线运动。
8．乙
【详解】在验证力的平行四边形定则的实验中，为了减小实验误差，在确定作用线方向的时候应尽量离O点的距离远些，且两个力的夹角不能过小；在做力的图示的时候必选选取适当的标度。甲同学在确定作用线方向的时候距离O点过近，同时选取的标度不合理，容易造成较大的误差，丙同学选取的标度合力，但两个力的夹角过小，也容易产生较大的误差，而乙同学选取的标度和确定的两个力的夹角都比较合理，最有助于得到正确的实验结论。
故选乙。
9． 23.7 C BD/DB BC/CB
【详解】（1）[1]圆管的外径为

（2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中下落的高度相同，在空中运动的时间相同，小球的水平位移与其初速度成正比，所以可以用小球的水平射程代替小球的初速度，C正确，AB错误。
故选C。
（3）[3]实验结果往往是重力势能的减少量略大于动能的增加量，这个误差是系统误差，无法避免，系统误差时由于空气阻力与摩擦阻力造成的，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力的影响来减小该误差，故BD正确，AC错误；
故选BD。
（4）[4] A．组装单摆须选用密度较大直径较小的摆球，A错误；
B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线，B正确；
C．测量周期时，选取平衡位置作为计时起点与终止点，因为摆球通过平衡位置时速度最大，相等的距离误差时，引起的时间误差小，时间测量相对准确，C正确；
D．把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期，误差较大，应采用累积法测量周期，D错误。
故选BC。
10． C 若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻条纹间距的平均值，测量误差较小
【详解】（1）[1]由图可知，该金属丝的直径为

（2）[2]AB．为了减小实验误差，弹簧测力计应在使用前校零，拉线方向应与木板平面平行，故AB正确；
CD．两弹簧测力计的方向不必对称，只需达到作用效果就行；改变拉力，进行多次实验，每次都要使点静止在同一位置，故C错误，D正确。
本题选不必要的，故选C。
（3）[3]根据题意可知，条纹间距为

由公式可得，该单色光的波长为

[4]若直接测量相邻两个亮条纹间的距离，测量误差较大，而测量第1条到第6条亮条纹中心的距离，然后再除以5，得到相邻条纹间距的平均值，测量误差较小。
11． AB/BA 该同学的观点不正确，见解析
【详解】（1）[1] 探究两个互成角度的力的合成规律。为减小实验误差,可以采取以下措施，描点作图时，铅笔应尖一些，力的图示适当大些；用两个测力计拉细绳套时，两测力计的示数适当大些；细绳间的夹角不能太大，也不能太小。
故选AB。
（2）[2] 从打O点到打B点的过程中，有

重物增加的动能为

[3]减少的重力势能

（3）[4]该同学的观点不正确。理由如下：设碰前A球的动量为p0，动能为，碰后A球的动量为、动能为，B球动量为、动能为。取碰前A球的运动方向为正方向，根据动量守恒定律有

若A球反弹，则

所以

即

又因为

所以

违背了能量守恒定律，所以该同学的观点错误。
12． 斜面的倾角
【详解】（3）①[1]根据题意，设两球飞出时的速度分别为、，若弹射过程动量守恒，则有

两球飞出后做平抛运动，且均落在斜面上，则有


解得

同理可得

整理可得

即满足

则说明弹射过程中系统动量守恒。
②[2][3]根据题意可知，弹簧弹出两小球过程中，弹簧和两个小球组成的系统机械能守恒，则有

整理可得

可知，还需测量斜面的倾角。
13． 大于 见解析 见解析
【详解】（1）[1]打点频率为

则可知打点周期

根据做匀变速直线运动的物体，中间时刻的瞬时速度等于平均速度可得

[2]从打下O点到打下B点过程中，重物重力势能减少量为

[3]由于阻力等因素的影响，在重物下降过程中要克服阻力做功，故可知重物的重力势能减少量大于动能增加量。
（2）[4]实验思路：在此实验装置中，重物和滑块运动时所受阻力很小，可以忽略不计，重物、滑块和遮光条组成的系统满足机械能守恒条件。从静止释放滑块，测出其经过光电门时的速度和重物下降的高度，重物下降的高度等于滑块移动的距离，求出重物重力势能的减少量和重物、滑块、遮光条的动能增加量，若二者相等，可验证机械能守恒。
[5]需测量的物理量：重物质量m、滑块和遮光条的总质量M，滑块释放点到光电门的距离l。
[6]应满足的关系式为

14． BC 9.86 B 见解析
【详解】（1）[1]A．用公式计算时，应该将将悬点到摆球重心之间的间距当作摆长，即应该将摆线长与摆球的半径之后当作摆长，A错误；
B．实验过程，单摆的摆长不能发生变化，即摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动，B正确；
CD．单摆的运动应该是同一竖直平面内的圆周运动，即实验是应该确保摆球在同一竖直平面内摆动，不能够使摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆，C正确，D错误。
故选BC。
（2）[2]将该坐标点标注在坐标中，用一条倾斜的直线将描绘的点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示

[3]根据

则有

结合图像有

解得

（3）[4]A．根据图线c的可知，在取为0时，L不为0，表明选择的L的长度比实际的摆长大一些，即有可能是将摆线的长与摆球的直径之和作为摆长L，此时有

即有

该图像与摆线的长度大小无关，A错误；
B．若将摆线长记作摆长L，则有

即有

该函数对应的图像是a，即出现图线a的原因可能是误将摆线长记作摆长L，B正确；
C．根据上述可知，三条图像的斜率均为

解得

可知，三条图线求出的重力加速度相同，C错误。
故选B。
（4）[5]不容易确定准确的摆长，但可以通过多次改变摆线的长度，测量对应的周期，获得较准确的重力加速度。具体做法：设摆线下端距重心x，第一次测出摆线长，则摆长为

测出对应的周期。仅改变摆线长，第二次测出摆线长，则摆长为

测出对应的周期。根据
，
解得重力加速度

15． 等于 > 窄 是弹性碰撞，证明见解析
【详解】（1）[1]实验开始，在不挂重物的情况下轻推滑块，若滑块做匀速直线运动，滑块通过光电门速度相等，则光电门的挡光时间相等，证明气垫导轨已经水平；
（2）[2]根据弹性碰撞的“动碰静”的碰撞后的速度通项公式可知

要想“动”的物体碰撞“静”的物体不返回，必须“动”的物体的质量大于“静”物体的质量，即>；
（3）[3]滑块通过光电门的速度是用遮光片通过光电门的平均速度替代，则遮光片的宽度要越小，则遮光片通过光电门的平均速度越接近于滑块过光电门的瞬时速度，因此挡光片应选择—“窄”的；
[4]滑块A两次经过光电门的速度近似等于滑块经过光电门时的平均速度，分别为


滑块B经过光电门的速度

根据动量守恒

整理得

（4）[5]若为弹性碰撞，则动能也是守恒的

整理



由（3）中动量守恒推导出来的等式变换得
②
①②两式联立得

故是弹性碰撞。
16． 31.4 1.00 见解析
【详解】（1）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图中游标卡尺刻度可知金属管的内径为

（2）[2]相邻计数点之间还有4个计时点没有标出，则相邻计数点的时间间隔为

由图中纸带和刻度尺可得


根据

可得纸带运动的加速度为

（3）[3]实验中平衡了摩擦力后，小车受到的合力等于绳子拉力，以小车为对象，则有

以桶和砂为对象，则有

联立可得

当桶和砂的总质量比小车质量小得多，可认为小车做匀加速直线运动的合力等于桶和砂所受的重力。
17． D B A 见解析
【详解】（1）[1]验证机械能守恒的表达式中重物的质量可以约去，所以不需要用天平测质量，打点计时器需要使用交流电源，处理纸带数据需要用刻度尺测量计数点间的距离，故除图甲中所示的装置之外，还必须使用的器材是：交流电源、刻度尺。
故选D。
（2）[2]实验时，应先接通电源，待打点稳定后再打开夹子释放纸带，故操作不当的步骤是B。
（3）[3]重锤从释放到下落OC距离时的重力势能减少量为

[4]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则有

则重锤从释放到下落OC距离时的动能增加量为

（4）[5]重锤下落过程不可避免受到一定的阻力作用，设平均阻力为，根据动能定理可得

可得

可知图像为一条倾斜的直线，作图线的反向延长线，图像的横截距代表OA之间的距离，无论有无阻力，图像都应交横坐标于同一点，图线的纵截距表示A点的速度平方，当没有一切阻力时，A点的速度大于有阻力时的速度，因此没有阻力时纵轴截距，据此可以大致画出没有阻力时的图像，如图所示

由图可得
，
故选A。
（5）[6]选择第1、2两点间距离约为的纸带，说明第1点的速度为零，这样的纸带便于验证，但也可以选择其中的某一段来验证，只要能够求出重力势能减少量和动能增加量即可，不要求初速度为0，该同学的观点不正确。
18． BC/CB

【详解】（1）[1]AC．实验中不需要保证圆弧轨道是否光滑，只需要保证释放的滑块通过O点时速度一样，即保证在同一高度上释放即可，故A错误，C正确；
B．只有滑块A的质量大于滑块B的质量才能保证碰撞时不发生反弹，即碰撞后A的速度不发生变向，故B正确；
故选BC。
（2）[2]当滑块A第一次从O点滑到O1点时，根据动能定理

解得

对滑块A第二次碰撞B后，对A、B后续滑行过程运用动能定理

解得

若两球碰撞前动量守恒，则满足

即需验证

（3）[3]即需验证碰撞前后动能是否相同，即

解得

19． 2.850 左 AC
【详解】(1)[1]游标卡尺测量遮光片宽度读数为
d=
(2)[2]经过光电门1的时间比光电门2的时间短，说明滑块做减速运动，气垫导轨的左端低，应该调高气垫导轨的左端；
(3)[3]

[4]如果碰撞过程系统动量守恒，有

整理，可得

所以根据图线得到的斜率k1数值近似等于k2=即可验证动量守恒定律；
(4)[5]多次试验，发现k1总大于k2，产生这一误差的原因可能是：滑块2的质量测量值偏大或者滑块2未碰时有向右的初速度。
故选AC。
20． 甲 根据加速度可知，大的则加速度大，纸带甲相等时间内的位移差约为，而乙纸带为，故甲纸带的加速度更大 AB
【详解】(1)[1]由图表可知，甲的纸带上两点相差距离差大于乙，故甲的加速度较大；
[2]根据加速度可知，大的则加速度大，纸带甲相等时间内的位移差约为，而乙纸带为，故甲纸带的加速度更大；
(2)[3]绳子两边受力相等，由牛顿第二定律可得，故

(3)[4]实验中需要绳子的拉力为小车受力的合外力，则需要平衡摩擦力，且细绳与桌面平行。由于拉两边小车的绳子是一根绳子，拉力相等，故不需要测量动滑轮组和砝码的总质量。
故AB。
21． D 减小M的质量 减小OP与竖直方向的夹角
【详解】[1]A.实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故A项需要；
B.弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零，故B项也需要；
C.拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性，故C项也需要；
D.当结点O位置确定时，弹簧测力计A的示数也确定，由于重物的重力已确定，两力大小与方向均一定，因此弹簧测力计B的大小与方向也一定，所以不需要改变拉力多次实验，故D项不需要；
故选D；
[2][3]当弹簧测力计A超出其量程，则说明弹簧测力计B与重物这两根细线的力的合力已偏大．又由于挂重物的细线力的方向已确定，所以要么减小重物的重量，要么改变测力计B拉细线的方向，或改变弹簧测力计B拉力的大小、将A更换成更大量程的弹簧测力计，从而使测力计A不超出量程；