专题05 力学实验大题综合-2024年高考物理二轮复习大题必刷满分冲刺 （新高考广东专用）

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一、以核心和主干知识为重点。构建知识结构体系，确定每一个专题的内容，在教学中突出知识的内在联系与综合。
二、注重情景与过程的理解与分析。善于构建物理模型，明确题目考查的目的，恰当运用所学知识解决问题：情景是考查物理知识的载体。
三、加强能力的提升与解题技巧的归纳总结。学生能力的提升要通过对知识的不同角度、不同层面的训练来实现。
四、精选训练题目，使训练具有实效性、针对性。
五、把握高考热点、重点和难点。
充分研究近5年全国和各省市考题的结构特点，把握命题的趋势和方向，确定本轮复习的热点与重点，使本轮复习更具有针对性、方向性。对重点题型要强化训练，举一反三、触类旁通，注重解题技巧的提炼，充分提高学生的应试能力。
专题05 力学实验大题综合
一、实验题
1．（2023秋·广东深圳·高三深圳市罗湖外语学校校考期末） 某同学用图甲所示的装置研究单摆运动的规律，让摆球在竖直平面内做摆动，摆角小于5⁰，g=10m/s2。用力传感器得到细线对摆球拉力的大小随时间变化的图线如图乙所示，且从最低点开始为计时起点由图乙中所给的数据结合力学规律可得：

（1）该同学先用游标卡尺测量小球的直径如图丙所示，其读数为 ；
（2）由图像得该单摆的运动周期 ，摆长 m；（π2取 10，结果均保留两位有效数字）
（3）细线对摆球拉力F能否看作回复力？说明理由 。
【答案】 1.570 2.0 1.0 不可以，因为回复力总指向平衡位置，绳子的拉力指向圆心。
【详解】（1）[1]游标卡尺的精度为0.05mm，故其读数为
（2）[2]由图可知，根据回复力变化的规律的判断单摆的周期为
[3]根据单摆的周期公式可知
（3）[4] 不可以，因为回复力总指向平衡位置，绳子的拉力指向圆心。
2．（2023·广东茂名·统考模拟预测）某同学欲通过实验验证两物体碰撞过程中动量是否守恒。实验室提供器材如下：气垫导轨、一个侧边粘有橡皮泥的滑块总质量为、一个带撞针的滑块总质量为、天平、两个压力传感器及配件、两个相同的轻质弹簧。实验装置示意图如图所示：
实验步骤：
①按图安装好实验装置，注意将压力传感器固定在气垫导轨上并且轻质弹簧连接在传感器上。
②打开气泵给气垫导轨充气，将质量为的滑块静置在气垫导轨的左侧，将质量为的滑块向右水平推，使连接在右侧压力传感器上的弹簧压缩一些，然后将滑块由静止释放，两滑块碰撞后一起向左运动，并挤压连接在左侧压力传感器的弹簧。
③读取左右压力传感器示数的最大值、。
（1）实验开始前，为了保证动量守恒的条件，需要将气垫导轨调整为 。
（2）已知弹簧的劲度系数为k，弹簧具有的弹性势能（其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量），碰撞前系统的动量p＝ 。
（3）实验要验证动量守恒的表达式为 。
【答案】 水平
【详解】（1）[1]为了保证动量守恒的条件，即碰撞过程中系统合外力为0，需要将气垫导轨调整为水平。
（2）[2]碰撞过程中动量守恒，需要验证
由弹力公式和能量守恒定律可得
，
碰撞前系统的初动量
碰撞后系统的末动量
（3）[3]实验要验证动量守恒，需要验证的表达式为
代入（2）中的数据整理可得
3．（2023·广东佛山·统考模拟预测）某小组想尝试通过测量两辆小车甲和乙在相同时间内通过的位移来比较它们的加速度，进而探究加速度与力的关系。实验装置如图（a）所示，将轨道分上下双层排列，两小车尾部的刹车线由后面的刹车系统控制，能保证小车同时从静止开始运动且同时立即停止。通过改变槽码盘中的槽码来改变拉力的大小。

（1）甲同学认为可以通过比较两小车的位移来比较两小车的加速度大小。因为两辆小车的运动时间相同，根据公式 ，可知两小车甲和乙的位移s甲、与加速度a甲、的关系满足 。
（2）已知两小车质量均为500g，实验数据如如图（b）所示。分析表中同组实验数据可知，在误差允许范围内，拉力与位移成 比，根据（1），得出加速度大小与拉力成正比关系。
图（b）
（3）如果乙同学还要利用上述装置进行“探究加速度与质量的关系”实验，应该怎样调整实验条件？
【答案】 正 槽码盘中槽码不变，改变小车的质量
【详解】（1）[1] [2]两小车都做初速度为零的匀加速直线运动，故应用的公式为
故两车的位移与时间的关系为
故有
（2）[3] 分析表中同组实验数据可知，在误差允许范围内，拉力与位移成正比
（3）[4] 如果乙同学还要利用上述装置进行“探究加速度与质量的关系”实验，采用控制变量法，使槽码盘中槽码不变，改变小车的质量。
4．（2023春·广东·高三校联考阶段练习）某同学用如图所示的装置探究平抛运动的特点，固定在水平地面上的斜面上方的弧形轨道末端水平，小球从弧形轨道上不同位置下滑，从末端水平飞出，在末端P点有一速度传感器（图中未画出），可测出小球经点做平抛运动的初速度。改变小球的释放位置，从而改变小球在P处的速度，测出小球的落点到OP的距离x，记录的数据如表格中所示。当地重力加速度大小，若用直尺测得斜面的高度 m，斜面的长度 m，就验证了平抛运动的规律。（结果均保留两位小数）

【答案】 0.78 0.98
【详解】[1]根据题意可知，前三组数据满足
可得前三组数据小球一定落在水平面上，根据任一组数据结合平抛运动规律可得，斜面的高度
[2]由后两组数据有
可得，后两组数据小球落在斜面上，设斜面的倾角为，由平抛运动规律有
结合最后两组数据有
由几何关系有
解得
5．（2023·广东·模拟预测）在探究加速度a与所受合力F的关系时，某实验小组采用图甲所示的实验装置进行实验探究——控制小车质量M不变，寻找其加速度a与所受合力F的关系。

（1）该实验必须要平衡摩擦力。在平衡摩擦力的这步操作中，该同学 （选填“需要”或“不需要”）通过细绳把砂桶挂在小车上。
（2）在实验中，该同学得到的一条如图乙所示的纸带，他每隔4个点取一计数点，在纸带上做好1，2，3，4，5的标记，用毫米刻度尺测量出从起点1到各计数点的距离，在图中已经标出。已知电火花打点计时器的打点周期为，则该小车运动的加速度大小为 （计算结果保留两位有效数字）。
（3）在数据处理环节，把砂和砂桶的总重力当成小车的合力F，采用图像法处理数据，画出如图丙所示图像，发现图线上端弯曲，并不是直线，出现这一问题的可能原因是 。
（4）关于本实验存在的误差，以下说法正确的是 。
A．在用刻度尺测量出从起点到各计数点的距离时，存在偶然误差，可以减小
B．把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，可以消除
C．实验中用图像法处理数据不仅可以减小系统误差，还能直观的得出a与F的关系
【答案】 不需要 0.39 小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量 AB/BA
【详解】（1）[1] 在补偿阻力这步操作中，不需要通过细绳把砂桶挂在小车上。
（2）[2]相邻的两计数点之间还有4个点未画出，则
根据
可得该小车运动的加速度大小为

（3）[3]图线上端弯曲，其原因可能是小车质量没有远远大于砂和砂桶的总质量。
（4）[4] A．在题图乙中，每个测量数据均存在偶然误差，通过多次测量的方式可以减小， A正确；
B．因砂和砂桶加速下降，失重，则细绳的拉力小于砂和砂桶的总重力，即把砂和砂桶的总重力当成小车的合力导致实验中存在系统误差，可以将砂和砂桶以及小车看成一个整体研究，这样可以避免该系统误差， B正确；
C．实验中用图像法处理数据可以减小偶然误差， C错误。
故选AB。
6．（2023·广东茂名·统考模拟预测）物理实验社团的某小组同学在实验室“用单摆测量重力加速度”。
（1）图中有关器材的选择和安装最合理的是 。
A． B． C． D．
（2）如图乙是用游标卡尺测量小球的直径，则小球的直径是 cm。

（3）实验中的摆球可看成为质量分布均匀的球体，社团中另一小组同学错将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长，那么他们测得的重力加速度 （选填“偏大”、“偏小”）
【答案】 C 1.54 偏大
【详解】（1）[1]为了减小空气阻力对小球的影响，小球应选择小铁球；小球摆动过程中，应保证摆长保持不变，故悬点处应固定不动，所以应用铁夹固定细线的悬点，且细线选择弹性小的细丝线。
故选C。
（2）[2]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以小球的直径为
（3）[3]根据单摆的周期公式
整理得
其中L为悬点到球心的距离，该小组同学将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长，则L偏大，故重力加速度偏大。
7．（2023·广东佛山·佛山市高明区第一中学校联考模拟预测）某研究性学习小组的同学用图（a）实验装置进行实验。

（1）已知交流电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图（b），图中相邻两计数点之间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度 。（保留两位有效数字）

（2）在小车已平衡摩擦力且小车质量远大于钩码质量的前提下，改变小车上砝码的质量m，得到图（c）所示的函数图像，设直线的斜率为k，纵轴截距为b，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力大小为 ，小车的质量M为 。（结果用k、b表示）。

【答案】 0.90
【详解】（1）[1]由于图中相邻两计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为
则加速度为
（2）[2][3]令钩码的质量为，由于小车已平衡摩擦力且小车质量远大于钩码质量，则有
则有
结合图像有
解得
8．（2023·广东广州·广东实验中学校考模拟预测）某同学利用智能手机研究木块在水平木板上的运动，进而计算木块与木板间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示，带滑轮的长木板水平放置，轻绳跨过固定在长木板末端的滑轮，一端连接重物，另一端连接木块，具有加速度测量功能的手机固定在木块上，调节滑轮的位置使轻绳与长木板平行，重物离地面足够远。实验时，先用天平测出木块和手机的总质量M。按图甲安装好实验装置，先打开手机的“加速度传感器”小程序，再释放重物，轻绳带动木块运动，直至木块碰到缓冲器后结束测量（已知当地重力加速度g）。

（1）在智能手机上显示的加速度a-t图像如图乙所示。由图像知，在误差允许的范围内，木块在1.20s～1.90s内可认为做 运动（选填“匀速直线”“匀加速直线”或“匀减速直线“）；数出0.3s～2.1s内图像与坐标轴围成的区域约有48格，则可求得木块与缓冲器碰撞前瞬间的速度大小约为 m/s。（计算结果保留两位有效数字）
（2）根据手机记录的木块运动加速度a，要计算出木块与木板间的动摩擦因数，利用以上实验的现有仪器，还需要测量的物理量是 。（填物理量及相应的符号），计算动摩擦因数的表达式为μ= （用所测物理量的字母表示）。
【答案】 匀加速直线 0.96 重物的质量
【详解】（1）[1] ]由图乙可知，在误差允许的范围内，木块在1.20s～1.90s内加速度恒定不变，可以为做匀加速直线运动。
[2] a-t图像与坐标轴围成的面积表示速度变化量，木块与缓冲器碰撞前瞬间的速度大小约为
（2）[3][4]根据牛顿第二定律，对重物
对手机和木块
联立解得
可知还需要测量的物理量是重物的质量。
9．（2023春·广东深圳·高三红岭中学校考阶段练习）2023年3月10日，某市科协举办了科技创新发明大赛，小明同学制作的验证动量守恒定律的装置勇夺第一名，如图所示。气垫导轨是高中物理实验中常用的实验仪器，通过气泵使带孔导轨与滑块之间形成气垫，让滑块悬浮在导轨上，可以减少运动过程受到的摩擦阻力。具体实验步骤如下：
步骤一：导轨充气，将气垫导轨调整至水平；
步骤二：将滑块放在导轨上，在滑块A、B间放置少量炸药（图中已标注），测出A左端到挡板C的距离和B右端到挡板D的距离；
步骤三：点燃炸药的同时开始计时，记录滑块A、B碰到挡板C、D时所经过的时间，分别记为和。请回答下列问题：
（1）本实验中还需要测量的物理量有 。（写出物理量和对应的字母）
（2）在步骤一中，判断导轨水平的依据是 （合理即可）。
（3）若关系式 （用测量量和已知量的字母表示）成立，则可验证爆炸过程中滑块A、B组成的系统动量守恒。
【答案】 滑块A、B的质量和 在通气状态下，滑块置于导轨任意位置，滑块均能保持静止，说明导轨已经调至水平。
【详解】（1）[1]因系统水平方向动量守恒，即
滑块在水平方向做匀速直线运动，则
所以还要测量的物理量有滑块A、B的质量和
（2）[2]在通气状态下，滑块置于导轨任意位置，滑块均能保持静止，说明导轨已经调至水平。
（3）[3]由（1）分析可知验证动量守恒定律的表达式为
10．（2023·广东广州·广州市第二中学校考三模）某同学设计如图的实验装置验证向心力公式和平抛运动水平分运动为匀速运动。将四分之一圆弧固定在桌面上，圆弧底下安装一个压力传感器，光电门固定在底端正上方。实验步骤如下：

（1）让小球静止在圆弧底端，静止时，传感器示数为F0；
（2）让小球从圆弧某一位置静止释放，记录通过光电门的时间t，压力传感器示数F和落点与圆弧底端的水平位移x；
（3）改变释放位置，重复（2）的步骤。
请回答以下问题：
①为完成实验，关于实验装置及相关测量，下列说法正确的是( )
A．圆弧要保持光滑 B．小球要选择体积小，密度大的
C．要测量小球到地面的竖直高度 D．要测量小球的质量
②用游标卡纸测量小球直径，如图所示，则小球直径为 mm；

③以 （填“F”或“F-F0”）为纵轴，为横轴做图像，若图像 ，则说明向心力大小与小球速度平方成正比；
④做x-y图，若图像成正比，则说明平抛运动水平方向为匀速直线运动，其中y应该为 （填“t”、“”或“”）；
⑤甲乙两位同学以不同的桌面高度进行实验，得到图甲和图乙，其中甲同学实验时的桌面高度比乙同学的 （填“高”或“低”）。

【答案】 BD/DB 6.70 F-F0 是一条过原点的直线 高
【详解】（3）[1] A．圆弧没必要保持光滑，从不同高度下滑，小球经过光电门的速度不同，速度根据小球直径和光电门测量的挡光时间测出。A错误；
B．小球要选择体积小，密度大的，减小阻力的影响；B正确；
C．没有必要测量小球到地面的竖直高度，只要保证竖直高度相同，平抛运动的时间相同，只需证明水平位移和水平速度成正比即可证明平抛运动的水平方向分运动为匀速运动。C错误；
D．小球在最低点
要验证向心力公式，需要测量小球的质量。D正确。
故选BD。
[2]小球的直径
[3] [4] 小球经过光电门的速度
小球在最低点
以F-F0为纵轴，为横轴做图像，若图像是一条过原点的直线，，则说明向心力大小与小球速度平方成正比；
[5]设桌面高度为，则
得平抛运动时间
水平位移
做x-y图，若图像成正比，则说明平抛运动水平方向为匀速直线运动，其中y应该为 。
[6] 由
可知，甲乙两位同学以不同的桌面高度进行实验，得到图甲和图乙，其中甲同学实验时的桌面高度比乙同学的高。
11．（2023·广东·统考二模）某同学利用如图甲所示的实验装置测量物块与长木板间的动摩擦因数。长木板固定在水平桌面上，左端安装遮光片的物块通过细绳跨过定滑轮与重物连接，光电门固定在靠近定滑轮处，物块（含遮光片）的质量为M，重物的质量为m。静止释放物块，记录物块刚释放时与光电门的距离s及遮光片通过光电门的遮光时间t，改变物块的释放位置，重复多次实验。
（1）下列操作对实验是必要的是
A．调节定滑轮的高度，使细绳与长木板平行
B．用天平测出物块（含遮光片）和重物的质量
C． 为减小实验误差，物块刚释放时与光电门的距离s尽可能近一点
（2）利用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，应利用游标卡尺 部分进行测量（选填图乙中字母代号），读数为 mm；
（3）根据多组s、t数据在坐标系中作出图像如图丙所示，图像的斜率为k，设重力加速度为g，则物块与长木板之间的动摩擦因数 （用题中物理量字母符号表示）。
【答案】 AB/BA B 11.70
【详解】（1）[1]A．为了减小误差，绳子拉力应沿着水平方向，需要调节定滑轮的高度，使细绳与长木板平行，A正确；
B．本实验利用牛顿第二定律测动摩擦因数，需要用天平测出物块（含遮光片）和重物的质量，B正确；
C．为减小实验误差，物块刚释放时与光电门的距离s适当远一些，C错误。
故选AB。
（2）[2][3]由图可知，应利用游标卡尺B部分进行测量，读数为
（3）[4]滑块经过光电门的速度
根据运动学公式
联立可得
可知的斜率
可得
根据牛顿第二定律
解得
12．（2023·广东广州·统考三模）某物理兴趣小组用如图所示的装置研究加速度与力和质量的关系。带挡光片的物体A内有若干质量均为的小铁片，初态时A、B系统刚好静止，物体A、B的质量相等。
（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图所示，则挡光片的宽度 cm。
（2）测量挡光片到光电门中心的距离h，将A中的1个小铁片移到B中，由静止释放A，记录挡光片的挡光时间。
（3）将A中的2个小铁片移到B中，在相同的初始位置由静止释放A，记录挡光片的挡光时间。
（4）多次重复，得到移动的小铁片的数量n和对应的挡光时间tn。
（5）以n为横坐标，以 为纵坐标，将实验测得的数据描点连线，若得到一条倾斜的直线，则表明物体的加速度与质量成反比，与所受合力成正比。
（6）请写出一条产生实验误差的原因 。
【答案】 0.560 实验中有阻力
【详解】（1）[1]挡光片的宽度
（2）[2]设向B中转移n个铁片，绳中张力T，对B，根据牛顿第二定律
对A
联立得
又
解得
合力为2nm0g，以n为横坐标，以为纵坐标，将实验测得的数据描点连线，若得到一条倾斜的直线，则表明物体的加速度与质量成反比，与所受合力成正比。
（3）[3]产生实验误差的原因：实验中有阻力。
13．（2023·广东惠州·统考一模）将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h（未知）且开口向下的小筒中（单摆的下部分露于筒外），如图（a）所示。将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动的过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以为纵轴、L为横轴作出函数关系图像，那么就可以通过此图像得出当地的重力加速度g和小筒的深度h，取。回答下列问题：
（1）现有可选择的测量工具如下，本实验不需要的测量工具是 。
A．秒表 B．时钟 C．天平 D．毫米刻度尺
（2）如果实验中所得到的图像如图（b）所示，那么真正的图像应该是线a，b，c中的 （选填“a”、“b”或“c”）。
（3）由图像可知，当地的重力加速度 （结果保留三位有效数字），小筒的深度 m。
【答案】 BC a 9.86/9.85/9.87 0.45
【详解】（1）[1]本实验需要测量时间求出周期，并要测量筒的下端口到摆球球心的距离L，则所需要的测量工具是秒表和毫米刻度尺，本题选择不需要的测量工具，即为时钟和天平。
故选BC。
（2）[2]由单摆的周期公式得
得到
当L＝0时
所以图像应该是a。
（3）[3]根据表达式结合图像a可知，图像的斜率为
联立解得
[4]根据表达式，当时
结合图像的横截据，有
14．（2023·广东汕头·金山中学校考三模）某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B相连，实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度、（）。打开手机软件，烧断一侧细绳，记录下小球与地面两次碰撞声的时间图像。（两小球落地后均不反弹）
（1）烧断细线前，用分度值为1cm的刻度尺测量，刻度尺的0刻度线与地面齐平，小球A的位置如图乙所示，则 cm；
（2）实验时烧断物块左侧的细绳，若算得A下落时间为，由图丙可知，物块加速运动的时间为 ；若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量结果会 ；（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）仅改变小球B实验前离地高度，测量不同高度下物块加速运动时间，作出图像如图丁所示，由图像可求得斜率为，若小球B的质量为，物块质量为，重力加速度大小为，则物块与木板间的动摩擦因数 。（用字母表示）
【答案】 /78.4/78.6 偏大
【详解】（1）[1]测量时间是通过小球落地计算，小球的底端先落地，所以应测量到小球底端距离，而不是小球的球心。那么图乙刻度尺读数为
（2）[2]由图丙可知，A、B两球落地时间差为，A球先下落，时间短，则B球下落时间为
即物块加速运动的时间为。
[3]若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量时间为A、B落地时间差和B落地后声音传过来时间之和，故测量结果偏大。
（3）物块和小球B一起做匀加速直线运动，由匀变速直线运动位移时间关系有
由牛顿第二定律有
整理可得
结合图像可得
解得
15．（2023·广东韶关·统考模拟预测）李华同学利用图甲所示的装置“探究加速度与物体质量的关系”，实验中通过拉力传感器将细线中拉力大小的信息传输给数据采集系统。
（1）在细线与木板调整平行和平衡摩擦力后，往砝码盘中放入适当的砝码，接通电源。释放小车，记录拉力传感器的读数为F，从纸带上获得数据求出加速度；在小车上添加砝码并改变砝码盘中砝码的质量，使拉力传感器的示数仍然为F；如此反复实验，可获得小车的总质量M（含拉力传感器和所添加砝码）和加速度a的多组实验数据，作出a-M图像或图像，下列图像正确的是 （填正确答案标号）。
（2）图乙是李华同学在实验过程中打出的一条清晰的纸带，打点计时器打点的频率为50Hz，相邻两个计数点间还有四个点未画出。从图中所给的刻度尺上读出C、D两点间的距离 cm；该小车的加速度 （计算结果保留两位有效数字）。
（3）在本实验中，砝码盘和砝码的总质量 （选填“一定要远大于”、“可以大于”或“一定要远小于”）小车的总质量M。
【答案】 D 1.09/1.10/1.11 0.20 可以大于
【详解】（1）[1]由牛顿第二定律
解得
故选D。
（2）[2]从刻度尺可得，C、D两点间的距离
[3]该小车的加速度
（3）[4]本实验中记录的是拉力传感器的示数，所以砝码盘和砝码的总质量可以大于小车的总质量M。
16．（2023·广东·模拟预测）用如图所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验：
（1）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶。除以上器材外，还需要的实验器材有
A．天平（附砝码）
B．秒表
C．刻度尺（最小刻度为mm）
D．50Hz低压交流电源
（2）实验中，需要平衡小车和纸带运动过程中所受的阻力，正确的做法是
A．小车放在木板上，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时沿木板做匀速直线运动
B．小车放在木板上，挂上砂桶，把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在砂桶的作用下沿木板做匀速直线运动
C．小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动
（3）下图为某次实验得到的纸带，在相邻两计数点间都有四个打点未画出，用刻度尺测得：，，，，，。
①打下“3”点时小车的瞬时速度 m/s。
②小车的加速度a＝ 。（计算结果均保留2位有效数字）
【答案】 ACD C 0.16 0.40
【详解】（1）[1]A．需要用天平测砂桶和小车的质量，故A需要；
B．本实验目的是探究加速度与力、质量关系，用砂桶的重力代表小车受到的合外力，打点计时器可以测时间，不需要秒表，故B不需要；
C．需要用到刻度尺测量计数点之间的长度，故C需要；
D．电磁打点计时器的工作电源为低压交流电源，故C需要。
故选ACD。
（2）[2]平衡摩擦力的方法是用重力沿斜面向下的分力来抵消摩擦力的作用，具体做法是：将小车轻放（静止）在长木板上，挂好纸带（纸带和打点计时器的限位孔之间有摩擦力）、不挂砂桶，将长木板靠近打点计时器的一端适当垫高，形成斜面，轻推小车，使小车做匀速运动（纸带上两点的距离相等）即可。
故选C。
（3）①[3]根据题意可知，纸带上相邻计数点时间间隔
根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得
②[4]根据逐差法可得加速度
17．（2023·广东·模拟预测）某物理小组利用如图甲所示的装置探究平抛运动规律。在斜槽轨道的末端安装一个光电门，调节激光束与实验所用小钢球的球心等高，斜槽末端切线水平，又分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装频闪摄像头进行拍摄，钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放，通过光电门后抛出，测得钢球通过光电门的平均时间为，得到的频闪照片如图丙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点，g取10m/s2。
（1）用50分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示，则钢球直径 mm，由此可知钢球通过光电门的速度 （此空结果保留两位有效数字）．
（2）在图丙中，B处摄像头所拍摄的频闪照片为 （选填“a”或“b”）．
（3）测得图丙a中距离为59.10cm，b中距离为45.00cm，则钢球平抛的初速度大小 （结果保留两位小数）．
（4）通过比较钢球通过光电门的速度v与由平抛运动规律解得的平抛初速度的关系，从而验证平抛运动的规律．
【答案】 4.20 2.0 b 1.97
【详解】（1）[1] [2]由游标卡尺读数规则可知读数为
，
由此可知钢球通过光电门的速度
（2）[3]钢球做平抛运动时，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，
故B处摄像头所拍摄的频闪照片为b．
（3）[4]由平抛运动规律可得，竖直方向
代入数据得
t=0.3s
水平方向
代入数据得
18．（2023春·广东梅州·高三大埔县虎山中学校考阶段练习）某物理小组利用如图甲所示的装置探究平抛运动规律，在斜槽轨道的末端安装一个光电门，调节激光束与实验所用小钢球的球心等高，斜槽末端切线水平，又分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装频闪摄像头进行拍摄，钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放，通过光电门后抛出，得到的频闪照片如图丙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点，g取10。

（1）用20分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示，则钢球直径d= m
（2）在图丙中，A处摄像头所拍摄的频闪照片为 （选填“a”或“b”）
（3）测得图丙a中OP距离为89.10cm，b中OP距离为45.00cm，则钢球平抛的初速度大小= m/s（结果保留两位小数）。
（4）通过比较钢球通过光电门的速度v与由平抛运动规律解得的平抛初速度的关系，从而验证平抛运动的规律。
【答案】 4.50 a 3.00
【详解】（1）[1]根据游标卡尺的读数规律，该读数为
（2）[2]在图丙中，A处摄像头所拍摄的频闪照片显示钢球在水平方向上的分运动，而钢球水平方向做匀速直线运动，可知，钢球的像应均匀分布，可知A处摄像头所拍摄的频闪照片为a。
（3）[3]图丙a中OP距离为89.10cm，则有
b中OP距离为45.00cm，则有
解得
19．（2023春·广东·高三校联考阶段练习）某实验小组用图甲所示的装置“研究匀变速直线运动的规律”，实验步骤如下：
①在斜面上靠近底端的适当位置A处安装光电门，连接数字毫秒计，并确保小球在斜面上运动时球心可以通过光电门发射孔与接收孔的连线；
②用游标卡尺测量小球的直径d；
③将小球从斜面上适当位置B处，由静止开始释放，从数字毫秒计中读出小球通过光电门的挡光时间；
④通过固定在斜面上的刻度尺测出A、B之间的距离；
⑤改变小球释放位置B，重复步骤③④，完成多次测量并记录数据。
（1）用游标卡尺测量小球的直径d时，游标卡尺的读数如图乙所示，则 mm；某次实验中，测得，则小球通过光电门的瞬时速度 m/s（结果保留两位有效数字）。
（2）若采用如图丙所示的图像法求小球的加速度，可以选用 （填正确答案标号）。
A．图像 B．图像 C．图像 D．图像
（3）根据上述图像得到直线的斜率为k，则小球的加速度为 （用题中出现的字母表示）。
【答案】 5.00 0.43 C
【详解】（1）[1]游标卡尺读数为
[2]小球通过光电门的瞬时速度
（2）[3]小球由B处运动到A处的过程中做匀加速运动，由运动学公式得
即
解得
故选C。
（3）[4]根据
可知，斜率
故小球的加速度
20．（2023·广东茂名·统考二模）某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律，让重物从高处由静止开始下落，打点计时器在重物拖着的纸带上打出一系列的点；实验结束后，选择一条点迹清晰的纸带进行数据测量，用刻度尺只测出如图乙所示的几段距离就可以达到实验目的，打点计时器的频率为f，O点是落体运动的起点，当地的重力加速度为g，回答下列问题：
（1）下列做法正确的有 （填标号）；
A．必须要称出重物和夹子的质量
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器
D．实验时，先接通电源，再释放纸带
E．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置
（2）打点计时器打下B点时，纸带的速度为= （用题中和图中所给的已知物理量符号来表示）；
（3）若测出O、B两点之间距离为h，则可写出验证O到B的机械能守恒的表达式为 （用题中和图中所给的已知物理量符号来表示）；
（4）上述验证机械能守恒的表达式两侧可能不完全相等，原因可能是 （写出一条）。
【答案】 BD/DB 空气阻力的存在
【详解】（1）[1] A．只要满足等式
即可验证机械能守恒，可知不需要称出重物和夹子的质量，故A错误；
B．图中两限位孔必须在同一竖直线上以减小纸带与限位孔之间的摩擦力，故B正确；
C．将连着重物的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量远离打点计时器，故C错误；
D．实验时，先接通电源，再释放纸带，以便充分利用纸带打出足够多的点，故D正确；
E．数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，故E错误。
故选BD。
（2）[2] 打点计时器打下B点时，纸带的速度为
（3）[3] 验证O到B的机械能守恒的表达式为
（4）[4] 验证机械能守恒的表达式两侧可能不完全相等可能是因为空气阻力的存在、纸带与限位孔之间的摩擦阻力或测量误差的存在等。
21．（2023·广东东莞·校联考模拟预测）实验小组的同学在实验室做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。
（1）下列最合理的装置是
A． B．
C． D．
（2）为使重力加速度的测量结果更加准确，下列做法合理的有
A． 测量摆长时，应测量水平拉直后的摆线长
B． 在摆球运动过程中，必须保证悬点固定不动
C． 摆球运动过程中，摆线与竖直方向的夹角不能太大
D． 测量周期时，应该从摆球运动到最高点时开始计时
（3） 某同学课后尝试在家里做用单摆测量重力加速度的实验。由于没有合适的摆球，于是他找到了一块鸡蛋大小、外形不规则的大理石块代替小球进行实验。如图1所示，实验过程中他先将石块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O点。然后利用刻度尺测出OM间细线的长度l作为摆长，利用手机的秒表功能测出石块做简谐运动的周期T。在测出几组不同摆长l对应的周期T的数值后，他作出的图像如图2所示。
①该图像的斜率为
A． g B． C． D．
②由此得出重力加速度的测量值为 。（π取3.14，计算结果保留三位有效数字）
（4） 实验中，该同学测量摆长使用绳长，而非悬点到石块重心之间的距离，这对重力加速度测量结果的影响是：测量值 真实值。（填“>”、“=”、“