重難點(diǎn)18力學(xué)實(shí)驗(yàn)

<1

命題趨勢(shì)

考點(diǎn)分析三年考情分析2025命題熱點(diǎn)

2024：廣東卷、浙江6月選考卷

紙帶類實(shí)驗(yàn)2023：全國(guó)甲卷

2022：浙江6月選考卷

2024：湖北卷

輕繩、橡皮條、輕

2023：全國(guó)乙卷、浙江6月選考卷

彈簧類實(shí)驗(yàn)1、紙帶類實(shí)驗(yàn)

2022：河北卷、湖南卷

2、小球類實(shí)驗(yàn)

2024：廣西卷、北京卷、新課標(biāo)卷

3、彈簧模型、碰撞模型、

2023：浙江6月選考卷

小球類實(shí)驗(yàn)單擺模型、拋體運(yùn)動(dòng)模型

2022：海南卷、湖北卷、廣東卷、江蘇卷、浙

江1月選考卷

2024：湖南卷、江西卷、黑吉遼卷、山東卷

創(chuàng)新拓展實(shí)驗(yàn)2023：福建卷、湖北卷、遼寧卷

2022：山東卷、遼寧卷

限時(shí)提升練

一、實(shí)驗(yàn)題

1.（2024.四川.模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。他測(cè)出小鋼球

的直徑d、質(zhì)量加，將不可伸長(zhǎng)的輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，使小

鋼球靜止在最低點(diǎn)，測(cè)出繩長(zhǎng)"然后拉起小鋼球至某一位置，測(cè)出輕繩與豎直方向之間的夾

角隨即將其由靜止釋放。小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，記錄鋼球擺動(dòng)過(guò)程中拉力傳感器示數(shù)

的最大值耳。改變。，重復(fù)上述過(guò)程。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制耳-cos。圖像。當(dāng)?shù)?/p>

重力加速度為g。

一拉力傳感器

甲

⑴該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)小球直徑”時(shí)，示數(shù)如圖乙所示，則〃=mm。

⑵某次測(cè)量時(shí)，傳感器示數(shù)的最大值為斗。，則小球該次通過(guò)最低點(diǎn)的速度大小為（用題

中所給物理量的符號(hào)表示）。

⑶該同學(xué)繪制的號(hào)-COS。圖像如圖丙所示，若小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滿足機(jī)械能守恒，則圖像的斜率

大小心（用題中所給物理量的符號(hào)表示）。

【答案】⑴12.30

（2）耳0-”碑）L

（3）2mg

【知識(shí)點(diǎn)】繩球類模型及其臨界條件、機(jī)械能與曲線運(yùn)動(dòng)結(jié)合問(wèn)題、游標(biāo)卡尺的使用與讀數(shù)

【詳解】（1）圖乙中用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑為

(i=12mm+6x0.05rnm=12.30mm

（2）小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)傳感器的示數(shù)最大，由牛頓第二定律

求得

v=

m

（3）小球由最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有

mgL(l-cosd)=：根V2

小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)有

F1-mg=m^-

聯(lián)立得

Ey=-2mgcos0+3mg

故屬-cos。圖像的斜率大小

k=2mg

2.（2024.全國(guó).模擬預(yù)測(cè)）“槍口比動(dòng)能”的計(jì)算公式為槍口子彈動(dòng)能/槍管橫截面積，單位為

J/cm2o我國(guó)規(guī)定槍口比動(dòng)能達(dá)到或大于L8J/CU?為槍支，小強(qiáng)通過(guò)如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定

某型號(hào)仿真槍是否超標(biāo)。在一半封閉金屬盒內(nèi)塞人橡皮泥，金屬盒下方安裝一個(gè)有墨水的輕質(zhì)

細(xì)毛筆，將金屬盒用輕繩系于天花板上的。點(diǎn)，金屬盒下方鋪設(shè)一條以懸點(diǎn)。為圓心的圓弧軌

道，并在軌道上鋪設(shè)白紙，調(diào)節(jié)軌道高度使得輕質(zhì)毛筆筆尖輕微接觸白紙且對(duì)金屬盒的運(yùn)動(dòng)無(wú)

明顯阻礙作用。以。為圓心豎直安裝一與金屬盒運(yùn)動(dòng)平面平行的量角器。將仿真槍靠近金屬盒

并對(duì)準(zhǔn)其中心射出彈丸，隨后彈丸陷入金屬盒內(nèi)部，并與金屬盒一起擺起一定的角度。測(cè)量槍

管的內(nèi)直徑。，彈丸的質(zhì)量加，金屬盒與橡皮泥的質(zhì)量“，白紙痕跡上方端點(diǎn)與懸點(diǎn)。的連線

與豎直方向的夾角0以及金屬盒中心與懸點(diǎn)。的距離Lo重力加速度大小為go

9I?

0510

丙

⑴用游標(biāo)卡尺測(cè)量槍管內(nèi)直徑時(shí)需利用圖乙中游標(biāo)卡尺的（選填“①”“②”或“③”）

部分。測(cè)量得到槍管內(nèi)直徑讀數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為mm。

（2）根據(jù)所測(cè)量得到的物理量得出比動(dòng)能的表達(dá)式為苓=。（用題中所給物理量的字

母表示）

⑶下列因素能夠?qū)е卤葎?dòng)能的測(cè)量值偏小的是（填標(biāo)號(hào)）。

A.彈丸與金屬盒碰撞過(guò)程中損失的動(dòng)能

B.金屬盒所受的空氣阻力以及毛筆筆尖與白紙之間的阻力

C.擊中金屬盒的位置位于金屬盒中心上方

D.仿真槍沒(méi)有抵近金屬盒射擊

【答案】⑴①7.0

+mygL（\-cosd）

（3）BD

【知識(shí)點(diǎn)】機(jī)械能與曲線運(yùn)動(dòng)結(jié)合問(wèn)題、板塊/子彈打木塊模型、力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

【分析】本題以槍口比動(dòng)能這一概念為背景，考查動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒、游標(biāo)卡尺讀數(shù)。意

在考查邏輯推理以及實(shí)驗(yàn)探究能力。

【詳解】（1）川游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)?nèi)徑使用內(nèi)爪測(cè)量，故選①部分。

⑵10分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.1mm,游標(biāo)卡尺讀數(shù)為

7mm+0x0.1mm=7.0mm

（2）根據(jù)動(dòng)量守恒定律有

mv0=(m+M)v

然后兩者共同擺起使得細(xì)繩與豎直方向的夾角為。時(shí)，由機(jī)械能守恒定律得

^(m+Af)v2=(m+A/)^￡(l-cos^)

聯(lián)立可得，彈丸的初動(dòng)能

2

12(m+M)gL(l-cos0)

線=”％=

2m

根據(jù)比動(dòng)能的定義有

2

Ek4(M+m)g￡(l-cos^)

SrrniD2

（3）A.根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，碰撞中損失的動(dòng)能對(duì)測(cè)量結(jié)果無(wú)影響，故A錯(cuò)誤；

BD.若考慮金屬盒所受空氣阻力以及毛筆筆尖與白紙之間的阻力和仿真槍沒(méi)有抵近金屬盒射

擊都會(huì)使得初動(dòng)能的測(cè)量值小于真實(shí)值，故比動(dòng)能的測(cè)量值偏小，故BD正確；

C.若擊中金屬盒的位置位于金屬盒中心上方，則L的測(cè)量值偏大，比動(dòng)能的測(cè)量值偏大，故

C錯(cuò)誤。

故選BDo

3.（2024.重慶.模擬預(yù)測(cè)）小張同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”。主要

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用天平測(cè)出半徑相等的A、B兩球的質(zhì)量，分別記為啊、恤；

②將兩球懸掛在豎直放置的實(shí)驗(yàn)裝置上，懸掛點(diǎn)。、。2等高且間距為小球直徑，兩球靜止時(shí)球

心處于同一水平面上；

③將A球平行于豎直板拉開(kāi)，讀出其懸線與豎直方向的夾角為:

④然后將A球由靜止釋放，使其與B球發(fā)生正碰，記錄碰撞后兩球懸線偏離豎直方向的最大角

度“、%。

⑴要完成該實(shí)驗(yàn)，（選填“需要”或“不需要”）測(cè)量懸掛點(diǎn)到兩球球心的距離。

⑵某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，若"人>"”,則需滿足關(guān)系式（用外、/、％、”、%表示），才可以認(rèn)

為兩球組成的系統(tǒng)在碰撞前、后動(dòng)量守恒。

⑶某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，若%<外,則A球碰撞前、后速度方向（選填“一定相反”或“不一定相反”）。

【答案】⑴不需要

（2）-cos4=mAJ1-cos/+,1-cos%

（3）不一定相反

【知識(shí)點(diǎn)】驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理、利用動(dòng)量守恒及能量守恒解決（類）碰

撞問(wèn)題

【詳解】（1）小球碰前碰后的速度都可以根據(jù)能量守恒用擺長(zhǎng)和角度來(lái)表示，碰前碰后擺長(zhǎng)不

變，驗(yàn)證動(dòng)量守恒的時(shí)候，等式兩邊的擺長(zhǎng)能被約掉，故不需要測(cè)量擺長(zhǎng)。

（2）設(shè)懸掛點(diǎn)到球心的距離為/,最低點(diǎn)的速度大小為"，由機(jī)械能守恒定律有

12

mg1(1-cos。)=—mv

解得

v=^2gZ(l-cos3)o

當(dāng)叫＞〃％時(shí)，碰撞后瞬時(shí)A球的速度不會(huì)反向，若兩球組成的系統(tǒng)在碰撞前、后動(dòng)量守恒,

則需要滿足

即

mAJl-cos0Q=mAJl-cos久+1%Jl-cos4

（3）由于不知道碰撞過(guò)程中的機(jī)械能損失情況，故“＜叫時(shí)，碰撞后瞬時(shí)A球的速度方向無(wú)

法判斷。

4.（2024.河北.模擬預(yù)測(cè)）測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊难b置如圖甲所示，該實(shí)驗(yàn)要在暗室中進(jìn)行,

實(shí)驗(yàn)器材包括：頻閃儀（帶照相功能）、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、帶熒光刻度的米

尺、支架、漏斗、橡皮管等。

甲

單位：cm

?5.54?7.96?--1-0--.4-0-?--1-2-.-8-3---?----1-5-.-2-7---?----1-7-.-7-1-----?

乙

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）在漏斗內(nèi)盛滿水，旋松螺絲夾子，使水滴以一定的頻率一滴滴落下。

（2）用該頻閃儀發(fā)出的閃光將水滴照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的閃光頻率，直到頻閃儀

的閃光頻率為10Hz時(shí)，第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴，此時(shí)水滴滴落的頻率為Hzo

（3）調(diào)節(jié)螺絲夾子，加快水滴滴落的頻率，再用該頻閃儀發(fā)出的閃光將水滴照亮，直到第二

次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴。

（4）利用頻閃儀拍照。

（5）用豎直放置的米尺測(cè)得各水滴所對(duì)應(yīng)的刻度。采集數(shù)據(jù)并處理，若讀出其中幾個(gè)連續(xù)的

水滴的距離關(guān)系如圖乙所示（用圓點(diǎn)代表水滴），則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮=m/s2o（結(jié)

果保留兩位有效數(shù)字）

（6）該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的重力加速度總是偏小的原因可能是o（寫出一條即可）

【答案】109.7存在空氣阻力

【知識(shí)點(diǎn)】重力加速度及其測(cè)定

【詳解】（2）[1]當(dāng)頻閃儀閃光頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，可看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴,

可知水滴滴落的頻率為lOHzo

（5）[2]設(shè)滴水的時(shí)間間隔為T。，頻閃儀的拍照周期為

T=O.ls,4=工（九=2,3,4,…）

n

由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可知

（%+毛+%6）一（％1+%2+退）

g一回

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立，當(dāng)〃=2時(shí)，解得

g?9.7m/s2

（6）[3]存在空氣阻力，水滴沒(méi)有做自由落體運(yùn)動(dòng)。

5.（2024.四川成都.模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)用如圖1所示的裝置驗(yàn)證輕彈簧和物塊（帶有遮光條）

組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。圖中光電門安裝在鐵架臺(tái)上且位置可調(diào)。物塊釋放前，細(xì)線與彈簧和

物塊的拴接點(diǎn)（A3）在同一水平線上，且彈簧處于原長(zhǎng)?；嗁|(zhì)量和一切摩擦均不計(jì)，細(xì)線始

終伸直。物塊連同遮光條的總質(zhì)量為優(yōu)，彈簧的勁度系數(shù)為3彈性勢(shì)能”（x為彈簧

形變量），重力加速度為g,遮光條的寬度為“，物塊釋放點(diǎn)與光電門之間的距離為/（4遠(yuǎn)遠(yuǎn)

小于/）?，F(xiàn)將物塊由靜止釋放，記錄物塊通過(guò)光電門的時(shí)間，

光電門

⑴改變光電門的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，每次物塊均從B點(diǎn)靜止釋放，記錄多組/和對(duì)應(yīng)的時(shí)間3作

出"-/圖像如圖2所示，若要驗(yàn)證輕彈簧和物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則在誤差允許的范圍

內(nèi)，需要驗(yàn)證正確的關(guān)系式是O

⑵在（1）中的條件下，/=4和/=4時(shí)，物塊通過(guò)光電門時(shí)彈簧具有的彈性勢(shì)能分別為Epl和綜3,

￡

則Pi-%=（用4,%,4,s表示）。

⑶在（1）中的條件下，取某個(gè)值時(shí)，可以使物塊通過(guò)光電門時(shí)的速度最大，速度最大值為—

（利,g,左表示）。

【答案】⑴B

⑵加g/i-〃明

【知識(shí)點(diǎn)】用細(xì)繩連接的系統(tǒng)機(jī)械能守恒問(wèn)題、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟與數(shù)據(jù)處理

【詳解】（1）小球經(jīng)過(guò)光電門的速度為

若系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有

mel=—kl2H—mv'

22

整理得

故選B。

（2）當(dāng)/=4和/=4時(shí)，物塊通過(guò)光電門的時(shí)間相等，即物塊經(jīng)過(guò)光電門的速度相等，故動(dòng)能

也相等，根據(jù)機(jī)械能守恒定律分別有

1ngiI=%+Ek

mg%=/+Ek

整理可得

EEmlml

Pl-P3=gl-S3

（3）小物塊經(jīng)過(guò)光電門的速度越大，則小物塊經(jīng)過(guò)光電門所用時(shí)間越短，故由（1）可知，當(dāng)

/=4時(shí)，小物塊通過(guò)光電/時(shí)的速度最大時(shí)，且此時(shí)小物塊的加速度為零。對(duì)其進(jìn)行受力分析

有

kl2=mg

解得

小整

2k

代入（1）中可得最大速度為

6.（24-25高三上?北京?期中）智能手機(jī)內(nèi)置很多傳感器，磁傳感器是其中一種?，F(xiàn)用智能手機(jī)

內(nèi)的磁傳感器結(jié)合某應(yīng)用軟件，利用長(zhǎng)直木條的自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量重力加速度。主要步驟如下：

單位:cm

圖(b)

（1）在長(zhǎng)直木條內(nèi)嵌入7片小磁鐵，最下端小磁鐵與其他小磁鐵間的距離如圖（a）所示。

（2）開(kāi)啟磁傳感器，讓木條最下端的小磁鐵靠近該磁傳感器，然后讓木條從靜止開(kāi)始沿豎直

方向自由下落。

（3）以木條釋放瞬間為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，記錄下各小磁鐵經(jīng)過(guò)傳感器的時(shí)刻，數(shù)據(jù)如下表所示:

h(m)0.000.050.150.300.500.751.05

t(s)0.0000.1010.1750.2470.3190.3910.462

（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在答題卡上補(bǔ)全圖（b）中的數(shù)據(jù)點(diǎn),并用平滑曲線繪制下落高度h隨時(shí)

間/變化的力—圖線0

（5）由繪制的攵―圖線可知，下落高度隨時(shí)間的變化是—（填“線性”或“非線性”）關(guān)

系。

（6）將表中數(shù)據(jù)利用計(jì)算機(jī)擬合出下落高度力與時(shí)間的平方/的函數(shù)關(guān)系式為〃=4.916產(chǎn)（SI國(guó)

際單位制）。據(jù)此函數(shù)式可得重力加速度大小為m/s2o（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

（7）若因操作不慎，導(dǎo)致長(zhǎng)木條略有傾斜地自由下落，則測(cè)量值_________真實(shí)值。（結(jié)果填

等于、大于或小于）

【知識(shí)點(diǎn)】重力加速度及其測(cè)定

【詳解】（4）補(bǔ)上數(shù)據(jù)點(diǎn)后繪制下落高度〃隨時(shí)間f變化的"T圖線如圖

（5）由繪制的/IT圖線可知，下落高度隨時(shí)間的變化是非線性關(guān)系。

（6）根據(jù)

/?=4.916?

結(jié)合

,12

h=2gr

可知

-g=4.916

2

解得

g=9.83m/s2

（7）若因操作不慎，導(dǎo)致長(zhǎng)木條略有傾斜地自由下落，則各個(gè)小磁鐵經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)的時(shí)間偏

小，則加速度的測(cè)量值大于真實(shí)值。

7.（2024.河南新鄉(xiāng).一模）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖甲所示的裝置來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量定理，主要的實(shí)

驗(yàn)過(guò)程如下：

A.用天平測(cè)得帶有遮光片的物塊A的質(zhì)量為機(jī)，用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光片的寬度為d,氣墊導(dǎo)

軌水平放置，拉力傳感器安裝在天花板上；

B.輕質(zhì)細(xì)線一端連接物塊A,另一端連接拉力傳感器，細(xì)線跨越定滑輪，掛有重物B的滑輪

也跨越在細(xì)線上；

C.打開(kāi)氣墊導(dǎo)軌的充氣源，放開(kāi)物塊A,記錄遮光片通過(guò)光電門d、G2的時(shí)間小公

D.用秒表測(cè)出遮光片從G1運(yùn)動(dòng)到G2的時(shí)間拉力傳感器的示數(shù)為F，回答下列問(wèn)題:

（1）下列說(shuō)法正確的是

A.本實(shí)驗(yàn)需要把氣墊導(dǎo)軌的右側(cè)墊高來(lái)平衡摩擦力

B.本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量B的質(zhì)量，由此來(lái)計(jì)算細(xì)線的拉力

C.氣墊導(dǎo)軌上方的細(xì)線必須與氣墊導(dǎo)軌平行

⑵測(cè)量物塊A上的遮光片寬度時(shí)，示數(shù)如圖乙所示，則遮光片的寬度為mm。

（3）若口⑹=,則動(dòng)量定理成立。

【答案】（1）C

（2）9.4

⑶〃以儲(chǔ)—2）

【知識(shí)點(diǎn)】動(dòng)量定理的內(nèi)容

【詳解】（1）A.打開(kāi)氣源后，A所受的摩擦力忽略不計(jì)，所以不用把氣墊導(dǎo)軌的右側(cè)墊高來(lái)

平衡摩擦力，故A錯(cuò)誤；

B.本實(shí)驗(yàn)由拉力傳感器測(cè)量細(xì)線的拉力，不需要通過(guò)測(cè)量B的質(zhì)量來(lái)計(jì)算細(xì)線的拉力，故B

錯(cuò)誤；

C.氣墊導(dǎo)軌上方的細(xì)線要與氣墊導(dǎo)軌平行，否則在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊A的合力不等于細(xì)線的拉

力，故C正確。

故選C。

（2）遮光片的寬度為

d=0.9cm+4x0.1mm=9.4mm

（3）遮光片通過(guò)光電門G「Gz的速度大小分別為

dd

巧一工，匕一1

且遮光片從G1運(yùn)動(dòng)到G2的時(shí)間當(dāng)

Ft=m（v2-匕）

成立時(shí)可驗(yàn)證動(dòng)量定理，整理可得

Ftxt2t=md（ti-t2）

8.（24-25高三上?山東濟(jì)寧?期中）驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)可以在如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌上完成，

其中左、右兩側(cè)的光電門可以記錄遮光片通過(guò)光電門的擋光時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，測(cè)得滑塊A（連同

其上的遮光片）的總質(zhì)量為叫、滑塊B（連同其上的遮光片）的總質(zhì)量為外，兩滑塊上遮光

片的寬度相同。實(shí)驗(yàn)時(shí)，開(kāi)啟氣墊導(dǎo)軌氣源的電源，讓滑塊A從導(dǎo)軌的左側(cè)向右運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)

左側(cè)光電門與靜止在兩光電門之間的滑塊B發(fā)生碰撞。

(1)關(guān)于實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是O

A.本實(shí)驗(yàn)應(yīng)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使其保持水平

B.兩滑塊的質(zhì)量必須滿足叫＞加2

C.需要用刻度尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離

D.需要用秒表測(cè)定滑塊上的遮光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間

⑵在某次實(shí)驗(yàn)中，光電門記錄的遮光片擋光時(shí)間如下表所示。

左側(cè)光電門右側(cè)光電門

碰前4無(wú)

碰后T24

在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則以下關(guān)系式中正確的是

111111

.叫干+叫一…B.叫干=叫萬(wàn)+7%萬(wàn)

111

-------1--------=——

'T\心T3

⑶某同學(xué)觀察到，在臺(tái)球桌面上，臺(tái)球m以初速度％和靜止的球M發(fā)生斜碰時(shí)，碰后兩球的速

度方向?qū)⒉辉谕恢本€上，如圖乙所示。已知兩球大小相同，質(zhì)量相等，若兩球碰撞過(guò)程無(wú)能

量損失，碰后兩球速度方向與初速度的夾角分別為。和夕，則a和6滿足的關(guān)系為。

【答案】⑴A

(2)BD

（3）?+/7=90°

【知識(shí)點(diǎn)】利用光電門和氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律、利用動(dòng)量守恒及能量守恒解決（類）碰

撞問(wèn)題

【詳解】（1）A.本實(shí)驗(yàn)應(yīng)調(diào)整氣墊導(dǎo)軌使其保持水平，以保證兩滑塊發(fā)生正碰。故A正確；

B.本實(shí)驗(yàn)對(duì)兩滑塊質(zhì)量大小關(guān)系沒(méi)有要求。故B錯(cuò)誤；

C.由實(shí)驗(yàn)可知只需要測(cè)出擋光片的寬度，即可根據(jù)光電門記錄的遮光時(shí)間測(cè)出碰撞前后滑塊

的速度。就可驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。故C錯(cuò)誤；

D.滑塊上的遮光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間是直接通過(guò)光電門記錄的。故D錯(cuò)誤。

故選Ao

（2）由動(dòng)量守恒定律及能量守恒定律得

ddd

以上兩式整理可得

故選BDo

（3）設(shè)兩球的質(zhì)量均為加，在%方向與垂直％方向上由動(dòng)量守恒定律可得

mvQ=mv'coscr+mvcos0

mv*sina=mvsin13

又由能量守恒得

121171?

—mv=—mv+—mv

20n22

結(jié)合以上三式可得

cos（a+尸）=0

即

a+/3=90°

9.（24-25高三上?四川成都?期中）利用如圖甲的實(shí)驗(yàn)裝置“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量

的關(guān)系”。

（1）圖乙是實(shí)驗(yàn)得到紙帶的一部分，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未畫出。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距已

在圖中給出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,則小車的加速度大小為m/s2（結(jié)果保留3位

有效數(shù)字）。

⑵實(shí)驗(yàn)得到的理想a-R圖像應(yīng)是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，但由于實(shí)驗(yàn)誤差影響，常出現(xiàn)如圖丙所

示的①、②、③三種情況。下列說(shuō)法正確的是（）

A.圖線①的產(chǎn)生原因是小車的質(zhì)量太大

B.圖線②的產(chǎn)生原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大

C.圖線③的產(chǎn)生原因是小車的質(zhì)量太小

⑶實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)覺(jué)得用圖甲裝置測(cè)量加速度較大時(shí)系統(tǒng)誤差較大，所以大膽創(chuàng)新，選用圖

丁所示器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)量小車質(zhì)量所用交流電頻率為50Hz,共5個(gè)槽碼，每個(gè)槽碼的

質(zhì)量均為m=10g。實(shí)驗(yàn)步驟如下：i.安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上,

另一端懸掛著5個(gè)槽碼。調(diào)整軌道的傾角，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系

列等間距的點(diǎn)，表明小車沿傾斜軌道勻速下滑：ii.保持軌道傾角不變，取下1個(gè)槽碼（即細(xì)

線下端懸掛4個(gè)槽碼），讓小車拖著紙帶沿軌道下滑，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度a；iii.逐

個(gè)減少細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟ii;iv.以取下槽碼的總個(gè)數(shù)〃（1<?<5）的倒數(shù)

工為橫坐標(biāo)，工為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作出工-工關(guān)系圖線。已知重力加速度大小g=9.78m/s2,

naan

計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字，請(qǐng)完成下列填空：

①寫出,隨變化的關(guān)系式____（m,g,M,a,〃表示）；

an

②測(cè)得工-1關(guān)系圖線的斜率為2.5s2/m,則小車質(zhì)量kg（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)

an

字）。

【答案】⑴2.86

(2)B

1M+5m11

0.19

(3)amgng

【知識(shí)點(diǎn)】驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)、牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用、用逐差法計(jì)算加速

度、驗(yàn)證加速度與力成正比的實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)處理與誤差分析

【詳解】（1）小車的加速度大小為

[(10.59+13.43+16.29)-(2.01+4.88+7.72)]xlO-2

22

Cl—m/sx2.86m/s

(3x0.1)2

（2）A.圖線①的產(chǎn)生原因是，硅碼盤和祛碼的總質(zhì)量增大到一定程度后不再滿足祛碼盤和

祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，是由于小車質(zhì)量太小造成的，故A錯(cuò)誤；

B.圖線②說(shuō)明R=0時(shí)小車就有加速度，其產(chǎn)生原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的傾角過(guò)大，故

B正確；

C.圖線③說(shuō)明R增大到一定程度小車才開(kāi)始有加速度，其產(chǎn)生原因是平衡摩擦力時(shí)長(zhǎng)木板的

傾角偏小或未平衡摩擦力，故C錯(cuò)誤。

故選B。

（3）山對(duì)小車和槽碼根據(jù)牛頓第二定律分別有

5mg—T=Ma

T—（5—n）mg=（5—n^ma

兩式聯(lián)立，求得

1_M+5mJ__j_

amgng

[2]由1的關(guān)系式可知，'關(guān)系圖線的斜率

anan

.M+5m

k=----------

mg

B|J

M=[kg—5）m=（2.5x9.78—5）x0.01kg?0.19kg

10.（2024.廣東廣州.一模）某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)油漆噴槍噴射速度的實(shí)驗(yàn)。裝置如圖甲所示，

該油漆噴槍能夠向外噴射四種速度大小不同的油漆霧滴，一個(gè)直徑為20cm的紙帶環(huán)安放在

水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A,在狹縫A的正對(duì)面畫一條標(biāo)志線。轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),

向側(cè)面同樣開(kāi)有狹縫B的紙盒中沿水平方向噴射油漆霧滴，當(dāng)狹縫A、B正對(duì)平行時(shí)，霧滴通

過(guò)狹縫A在紙帶的內(nèi)側(cè)面留下油漆痕跡。改變噴射速度vo(v>—)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，在紙帶上留

071

下四個(gè)油漆痕跡。、b、c、d,將紙帶展開(kāi)平放在刻度尺旁邊，如圖乙所示。

標(biāo)志線側(cè)面開(kāi)有

轉(zhuǎn)臺(tái)

乙

甲

(1)圖乙中，速度最大的霧滴所留的痕跡是點(diǎn);

(2)已知轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度o=8rad/s,如果不計(jì)霧滴所受空氣阻力，則噴槍噴出霧滴速度的最大

值為m/s(保留三位有效數(shù)字)。

【答案】(l)d

(2)20.0

【知識(shí)點(diǎn)】周期、角速度、轉(zhuǎn)速、頻率與線速度之間的關(guān)系式、力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

【詳解】(1)轉(zhuǎn)盤的角速度一定，霧滴速度越大，運(yùn)行時(shí)間越短，在霧滴運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)盤

轉(zhuǎn)過(guò)的角度越小，則霧滴與標(biāo)志線的距離越近，故d點(diǎn)對(duì)應(yīng)霧滴的速度最大。

(2)當(dāng)霧滴運(yùn)動(dòng)時(shí)間與轉(zhuǎn)臺(tái)周期相同時(shí)有

D271

Vco

解得

coD

v=----

2汽

而%〉皿，說(shuō)明霧滴運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于轉(zhuǎn)臺(tái)的周期。速度最大的是d點(diǎn)，距離標(biāo)志線的距離是

71

Av=0.80cm

根據(jù)

t,=—D=—0

%0

根據(jù)弧長(zhǎng)半徑關(guān)系可得

聯(lián)立可得噴槍噴出霧滴速度的最大值為

11.（2024.四川南充.一模）某實(shí)驗(yàn)小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為200g的重

錘固定有紙帶，讓重錘從靜止開(kāi)始下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取一條點(diǎn)跡

清晰的紙帶如圖所示。。為紙帶下落的起始點(diǎn)，4B,C為紙帶上選取的三個(gè)連續(xù)點(diǎn)。已知打

點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔T=0.02s打一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8m/s2o

-23.23

⑴計(jì)算打3點(diǎn)時(shí)重錘的瞬時(shí)速度，甲同學(xué)用4=2gx°B，乙同學(xué)用腺=芳，其中所選擇方法正

確的是（選填“甲”或“乙”）同學(xué)；

⑵計(jì)算出重錘下落的加速度為m/s2,進(jìn)一步計(jì)算重錘和紙帶下落過(guò)程中所受的阻力戶

No

【答案】⑴乙

⑵9.50.06

【知識(shí)點(diǎn)】牛頓第二定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用、重力加速度及其測(cè)定、計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度

【詳解】（1）重錘由靜止下落，在空氣中不能確保僅受重力，可能還受阻力，所以下落的加速

度不一定是自由落體加速度，故甲同學(xué)用M=2g以計(jì)算3點(diǎn)的瞬時(shí)速度方法不正確，而應(yīng)該用

平均速度近似等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故乙同學(xué)的方法正確。

（2）[1]由逐差法可知，重錘下落的加速度為

⑵重錘在下落過(guò)程中，由牛頓第二定律

mg—f=ma

代入數(shù)據(jù)解得，錘和紙帶下落過(guò)程中所受的阻力為

/=0.06N

12.（2024.吉林.一模）小黃同學(xué)在暗室中用圖示裝置做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)，用到的實(shí)驗(yàn)

器材有：分液漏斗、閥門、支架、接水盒、一根有熒光刻度的米尺、頻閃儀。具體實(shí)驗(yàn)步驟如

下：

cm

圖甲圖乙

①在分液漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松閥門，讓水滴以一定的頻率一滴滴的落下;

②用頻閃儀發(fā)出的閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，當(dāng)頻率為25Hz時(shí),

第一次看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴;

③用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度;

④處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論;

⑴水滴滴落的時(shí)間間隔為So

⑵小黃同學(xué)測(cè)得連續(xù)相鄰的五個(gè)水滴之間的距離如圖乙所示，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭

m/s2;。點(diǎn)處水滴此時(shí)的速度%=.m/So（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

2

⑶調(diào)整閥門可以控制水滴大小，由于阻力影響，測(cè)得兩次實(shí)驗(yàn)5j圖像如圖丙所示，假設(shè)水

滴下落過(guò)程中受到的阻力大小恒定且相等，由圖像可知水滴。的質(zhì)量叫（填“大于，喊“小

于“）水滴6的質(zhì)量加2。

【答案】（1）0.04

⑵9.692.48

⑶大于

【知識(shí)點(diǎn)】重力加速度及其測(cè)定、用動(dòng)能定理求解外力做功和初末速度

【詳解】（1）由于閃儀的頻率為25Hz時(shí)，看到水滴仿佛固定不動(dòng)，故水滴滴下的時(shí)間間隔為

T」=0.04s

（2）[1]根據(jù)逐差法求加速度可得該地的重力加速度為

%-加(33.48-2x13.64)x10-2

g=m/s2=9.69m/s2

4T24x0.042

⑵由某段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度可得，D點(diǎn)的瞬時(shí)速度

xCF(33.48-13.64)x10-2

v=q=-------------------m/s=2.48m/s

D2T2x0.04

（3）根據(jù)動(dòng)能定理可知

12

—mv=(mg-f)h

解得

1f

—v9=(g-----)h

2m

結(jié)合圖像可知

ff

叫m2

故

叫〉丐

13.（24-25高二上?上海奉賢?階段練習(xí)）某同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行探究，初始彈簧處于壓

縮且鎖定狀態(tài)，解鎖后，滑塊A離開(kāi)彈簧向右滑動(dòng)，通過(guò)光電門傳感器1后與滑塊B碰撞，

已知兩擋光片相同，測(cè)得滑塊A第一次通過(guò)光電門傳感器1的時(shí)間為"第二次通過(guò)光電門傳

感器1的時(shí)間為滑塊B通過(guò)光電門傳感器2的時(shí)間為，3。

光擋為片光電門2

G

水平氣墊導(dǎo)軌

⑴為測(cè)量彈簧壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能，除A的質(zhì)量外，還須測(cè)量的物理量是；

（2）若A、B碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則兩滑塊的質(zhì)量比詈=（用測(cè)得物理量的符號(hào)表

示）；

⑶用如圖甲所示的“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可驗(yàn)證兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量守恒定律。圖

甲中。點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓質(zhì)量為班的小球A多次從斜

軌上位置G點(diǎn)由靜止釋放，找到其落點(diǎn)的平均位置P,測(cè)量平拋射程。尸。然后把質(zhì)量為鈾的

小球B靜置于軌道末端的水平部分，再將小球A從斜軌上位置G由靜止釋放，與小球B碰撞,

如此重復(fù)多次，M.N為兩球碰后的平均落點(diǎn)，重力加速度為g,回答下列問(wèn)題：

①為了保證碰撞時(shí)小球A不反彈，兩球的質(zhì)量必須滿足班m2（填“〈”或“>”），

②若兩球發(fā)生彈性碰撞，其表達(dá)式可表示為（用OM、OP、ON來(lái)表示）。

③若實(shí)驗(yàn)中得出的落點(diǎn)情況如圖乙所示，假設(shè)碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則入射小球A的質(zhì)量叫與

被碰小球B的質(zhì)量性之比為0

【答案】（1）擋光片的寬度

⑵殖

'"解+校

（3）>OP+OM=ON4:1

【知識(shí)點(diǎn)】驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的注意事項(xiàng)和誤差分

析、彈簧類問(wèn)題機(jī)械能轉(zhuǎn)化的問(wèn)題

【詳解】（1）根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知，彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為滑塊A的動(dòng)能，根據(jù)動(dòng)

能表達(dá)式4=；機(jī)商可知，除A的質(zhì)量外，還須測(cè)量的物理量是通過(guò)光電門1時(shí)的速度，由于

通過(guò)光電門的時(shí)間極短，可以用通過(guò)光電門的平均速度代替瞬時(shí)速度，即

d

v=-

t

即測(cè)量擋光片的寬度；

（2）滑塊A第一次通過(guò)光電門1的速度

d

滑塊A第二次通過(guò)光電門1的速度

滑塊B通過(guò)光電門2的速度

根據(jù)動(dòng)量守恒定律

烈匕=恤匕'一恤％’

聯(lián)立可得

“A_

+t2)

(3)[1]為了保證碰撞時(shí)小球A不反彈，兩球的質(zhì)量必須滿足

m2

⑵本實(shí)驗(yàn)中兩小球做平拋運(yùn)動(dòng)下落高度相同，而豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此可知時(shí)間相

等，而水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，水平位移

L=vt

可得

L

v=—

t

根據(jù)碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒有

OPOMON

叫---=----1-g------

根據(jù)機(jī)械能守恒有

。、2

1*(-------)=-1^1*(,-O----M-----)、2+1-^2-,(O----N-----、)2

2t2t2t

聯(lián)立解得

OP+OM=ON

[3]根據(jù)碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒定律

OPOMON

n\---------=---------------F恤--

可得

m10P=mfiM+m2ON

則有

叫_ON

m2OP-OM

代入測(cè)量數(shù)據(jù)解得

叫：加2=4:1

14.(2024.河南信陽(yáng).一模)實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量小球的質(zhì)量和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?/p>

（1）在豎直鐵架臺(tái)上固定一個(gè)力傳感器和一個(gè)光電門，在傳感器離豎直桿一定距離上系一根

輕繩，輕繩另一端連一個(gè)小鋼球。用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑d如圖所示，則小球直徑為—

（2）小球靜止懸掛時(shí)，用毫米刻度尺測(cè)量輕繩懸點(diǎn)到小球球心的距離/,調(diào)節(jié)光電門，使小球

球心正對(duì)光電門；

（3）將輕繩拉到偏離平衡位置一定角度，由靜止釋放小球，小球擺動(dòng)經(jīng)過(guò)光電門，讀出小球

經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的遮光時(shí)間Az和傳感器的示數(shù)F；

（4）多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，讓小球從偏離平衡位置不同角度釋放，分別記錄小球通過(guò)光電門的時(shí)間加，

并計(jì)算*。以力傳感器示數(shù)R為縱軸、/為橫軸做出尸--的關(guān)系圖像如圖所示，已知圖

像的斜率為左，截距為小則小球的質(zhì)量為,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。（用題中給

出的字母d、I、b、上表示）；

（5）若在第（2）步測(cè)量的是從輕繩懸點(diǎn)到小球底端的長(zhǎng)度，則小球質(zhì)量的測(cè)量值______（選

填“偏大”、“不變”、“偏小”），重力加速度測(cè)量值______（選填“偏大”、“不變”、“偏小”）。

【答案】0.715%牛偏大偏小

akl

【知識(shí)點(diǎn)】繩球類模型及其臨界條件、重力加速度及其測(cè)定

【詳解】（1）川20分度游標(biāo)卡尺的精確值為0.05mm,由圖可知小球直徑為

d=7mm+3x0.05mm=7.15mm=0.715cm

（4）[2][[3]小球經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度大小為

根據(jù)牛頓第二定律有

整理得

由

解得

（5）[4][5]測(cè)量的是從輕繩懸點(diǎn)到小球底端的長(zhǎng)度，則/取值偏大，可知小球質(zhì)量根的測(cè)量值

偏大，重力加速度g的測(cè)量值偏小。

15.（2024.云南.模擬預(yù)測(cè)）某興趣小組進(jìn)行節(jié)能減排的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)學(xué)校某處水

管存在泄露現(xiàn)象，并及時(shí)報(bào)告老師。之后有同學(xué)提出利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器有:

卷尺、50分度游標(biāo)卡尺、注射器、內(nèi)徑均勻的金屬噴管。實(shí)驗(yàn)原理如圖甲所示，把噴管安裝

在注射器上，施加壓力使水流以恒定速率水平射出，測(cè)量噴管離地高度“、水流噴射的水平距

甲乙

（1）水流可視為大量連續(xù)的小水