专题15 力学实验（新高考通用）-【好题汇编】2025年高考物理三模试题分类汇编

专题15 力学实验 测定匀变速直线运动的加速度 1．（2025·山西晋中·三模）如图所示是高中物理力学实验常用装置，某同学用这套装置探究加速度与力的关系。 (1)若图中打点计时器是电火花计时器，则电源应选________。 A．8~10V，50Hz交流电 B．220V，50Hz交流电 C．8~10V，直流电 (2)装置图中木板右侧垫高以平衡阻力，这样做的目的是________。 A．为使绳子拉力等于小车所受合力 B．为使槽码重力近似等于绳子拉力 C．为使小车能做匀加速运动 (3)图2为某次实验得到的纸带，图中相邻计数点间还有4个计时点未画出，打点计时器电源的频率为50Hz，则打下计数点5时小车的速度大小为________m/s，由纸带上2、5两计数点的瞬时速度可得小车运动的加速度大小为________m/s²。（以上均保留2位有效数字） (4)实验中用槽码重力代替细绳拉力，会使拉力的测量值比真实值偏________（填“大”或“小”）。 (5)实验中保持小车质量不变，多次改变槽码质量m，测得对应的小车加速度a。以下作出的a-m图像中与实验事实相符的是__________。 2．（2025·陕西安康·三模）某实验小组用如图甲所示的实验装置测量木块运动的加速度，一端垫起的木板上有一木块，木块与穿过电火花计时器的纸带相连，电火花计时器接频率为50Hz的交流电源，接通电源后，由静止释放木块，木块带动纸带打出如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D、E是选取的计数点，每相邻两计数点间还有四个点未画出。 (1)图甲中电火花计时器所接电源的电压为______（填“8V”或“220V”）。 (2)根据图乙中的数据可知，电火花计时器打D点时木块的速度大小______m/s，木块加速度大小______m/s2。（结果均保留两位有效数字） 3．（2025·四川成都·三模）如图所示，甲图为探究小车匀变速直线运动规律的装置，乙图是某次实验获取的一段纸带。实验中打点计时器每隔0．02s打一个点，A、B、C、D、E、F、G是纸带上的计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，请回答以下问题： (1)除了图甲中标出的器材外，还需要______。（请填选项前的字母序号） A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．弹簧测力计 (2)打C点时小车的速度大小为______m/s，小车的加速度大小为______。（计算结果均保留两位有效数字） 探究互成角度的力的合成规律 4．（2025·辽宁·三模）某实验小组做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A处为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。 (1)本实验采用的科学方法是________。（理想模型、控制变量、等效替代） (2)实验中不需要标记或者记录的信息有________。 A．橡皮筋原长时结点的位置 B．橡皮筋拉伸后结点的位置 C．力F的大小和方向 D．力的大小和方向 (3)某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是（　　） A．两根细绳不必等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等 D．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行 5．（2025·河北张家口·三模）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学将橡皮条一端固定在水平放置的木板上，另一端通过细绳套用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉位置，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为______N；如果没有操作失误，图丙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是______。 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 6．（2025·浙江金华·三模） (1)某实验小组在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，从装置照片图1中，我们容易发现一些错误，例如“没有补偿阻力”等，请你认真观察后再指出两处不妥之处_______，_______。 (2)正确安装装置后，接通220V，50Hz电源，释放小车进行实验，得到一条纸带如图2所示，A、B、C、D、E、F、G为选出的计数点，相邻两个计数点之间均有4个计时点未画出，则小车的加速度大小为_______ m/s2（结果保留2位有效数字）。 7．（2025·辽宁·三模）图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置，让槽码通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动，验证小车质量一定时，其加速度与合外力成正比。 (1)先__________，再__________，调节定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与长木板平行； A．悬挂槽码 B．平衡阻力 C．接通电源（填上两个正确选项前的符号） (2)如图乙所示是实验中得到的一条纸带，每两个计数点间有四个点未画出，图示中标出了部分实验数据。实验所用电源的频率为50Hz，可求得小车运动的加速度a=________m/s²。（保留2位有效数字） (3)实验中，保持小车的质量M一定，改变槽码的质量m，测出对应的小车加速度a，认为拉小车的力F等于槽码的重力，根据实验数据做出的a-F图像如图丙中实线OQ所示；利用加速度较小的几组数据拟合了一条直线OP。当槽码重力为mg时，两个图线对应的加速度分别为a₁、a₂，________（用M、m表示）。 8．（2025·甘肃白银·三模）某小组利用图甲所示的气垫导轨实验装置探究“物体受力一定时加速度与物体质量的关系”。已知滑块（包括拉力传感器、遮光条）的质量。请回答下列问题： (1)不挂托盘，开启气源，反复调节导轨下方的螺丝，直至推动滑块后，遮光条通过光电门1的挡光时间__________（选填“大于”“等于”或“小于”）通过光电门2的挡光时间。 (2)挂上托盘，调节__________的高度，使导轨上方细线与导轨平行。 (3)移动滑块，让遮光条从光电门1的右侧恰好不遮光的位置由静止释放，滑块向左滑动，拉力传感器的示数为0.42N，记录遮光条从光电门1运动到光电门2的时间，__________（选填“需要”或“不需要”）满足托盘及砝码的总质量远小于滑块的质量。 (4)在滑块上添加已知质量的钩码，在托盘中应适当__________（选填“增大”或“减小”）砝码质量，重新让遮光条从光电门1的右侧恰好不遮光的位置由静止释放，运动过程中拉力传感器的示数为__________N，记录遮光条从光电门1运动到光电门2的时间。 (5)保持光电门1到光电门2的距离L不变，多次实验，可获得多组遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t、滑块及钩码的总质量M的数据，作出图像如图乙所示，根据图乙可以得出结论：物体受力一定时，____________________；还可以求出两个光电门之间的距离__________m。 9．（2025·湖南长沙·三模）物理实验小组采用如图1所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律，试回答下列问题： (1)实验时________（填“需要”或“不需要”）满足小车质量远大于重物质量。 (2)关于该实验的操作，下列说法中正确的是________。 A．必须用天平测出重物的质量 B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力 C．连接小车和重物的细线要与长木板保持平行 D．应当先释放小车，再接通电源 (3)某同学做实验时，未把木板的一侧垫高平衡摩擦力，就继续进行其他实验步骤，该同学作出的小车加速度a与弹簧测力计示数F的图像如图2所示，图中、、已知，则实验中小车受到的摩擦力大小为________，小车的质量为________。 (4)某同学在实验中撤去了弹簧测力计，将细绳一端直接连在墙上，平衡摩擦力后其他操作正确，改变重物的质量m，并作的图像，图像的斜率为k，纵截距为b，则当地的重力加速度为________，此时使用的小车质量为________，若动滑轮的质量不可以忽略，则重力加速度的测量值________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 10．（2025·贵州黔南·三模）某小组用图甲装置研究“小车（含传感器）质量一定时，加速度与合外力的关系”，实验步骤如下： 步骤一：时刻让小车从P位置由静止释放，通过计算机可得到小车运动的位移x随时间的平方变化的关系图像，由此求出小车的加速度a。 步骤二：将细绳一端绕在电动机上，另一端系在拉力传感器上。将小车控制在长木板上的P位置，调整细绳与长木板平行，启动电动机，使小车沿长木板向下匀速运动，记录此时拉力传感器的示数，由此求出小车在步骤一中所受合外力F。 步骤三：改变长木板的倾角，重复步骤一、二可得到多组F、a数据。 步骤四：分析数据，得出实验结论。 完成下列相关问题： (1)在步骤二中，F__________（选填“=”“﹥”或“﹤”）。 (2)本实验__________（选填“需要”或“不需要”）“补偿”小车所受到的阻力。 (3)某次实验的图像如图乙所示，求得图像的斜率为k，则小车的加速度大小为__________（用k表示）。 11．（2025·河南郑州·三模）某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。 (1)下列说法中正确的是______（多选） A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．打点计时器应使用工作电压为的交流电源 C．实验前，把木板的一端抬高，以平衡小车与纸带受到的阻力 D．实验条件必须满足钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量 (2)该同学根据实验数据作出了小车的加速度a与拉力传感器示数F的关系图像如图乙所示，图像不过原点的原因是______。 (3)若图乙中图线在纵轴上的截距为，直线斜率为k，则小车的质量______。 12．（2025·海南·三模）某同学用如图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系。滑块和遮光条的总质量为M，砂、砂桶和动滑轮的总质量为m，不计绳与滑轮之间的摩擦，重力加速度为g。 (1)下列说法正确的是______。 A．气垫导轨需要调水平 B．实验中M应远大于m C．滑块的加速度大小不可能超过2g D．滑块所受到的合力始终等于 (2)该同学测得两个光电门间的距离为L，用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图2所示，则______mm，经过光电门1和光电门2的遮光时间分别为、，滑块的加速度大小______（用字母L、d、、表示）。 (3)保持滑块和遮光条的质量不变，改变砂桶的质量，进行多次实验，以弹簧测力计的示数F为横坐标，滑块的加速度a为纵坐标，作出的图像如图3所示，已知直线斜率为k，则滑块的质量______（用k表示），弹簧测力计示数为时，滑块加速度为，此时______（用、、g表示）。 13．（2025·浙江湖州·三模）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示。 (1)研究加速度与质量的关系时，两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。比较两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是（　　） A．小车质量相同，钩码质量不同 B．小车质量不同，钩码质量相同 C．小车质量不同，钩码质量不同 (2)某同学为了定量验证（1）中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的5组实验数据，如表所示。为直观验证而建立坐标系，若纵轴为a，则横轴应为______（用题中字母表示）； 次数 1 2 3 4 5 0.62 0.48 0.40 0.32 0.15 0.25 0.33 0.40 0.50 1.00 (3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化图2装置中“力”的测量，下列说法正确的是______； A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受到的合力可等效为绳子的拉力 B．若斜面倾角过大，则小车所受合力小于绳子的拉力 C．无论小车运动的加速度多大，槽码的重力都等于绳子的拉力 (4)用游标卡尺测量垫块厚度，示数如图3所示，_____cm； (5)如图4是某次实验中得到的纸带的一部分，在其上取了7个计数点（相邻两计数点间均有4个点未画出），已知交流电的频率为，则小车的加速度大小为______ （结果保留2位有效数字）。 探究平抛运动的规律 14．（2025·贵州毕节·三模）某学习小组设计了一个探究平抛运动特点的实验装置，在平抛点O的正前方放一粘有米尺的竖直毛玻璃。将小球从O点正对毛玻璃水平抛出，用光源照射小球，毛玻璃上会出现小球的投影。在毛玻璃正右边，用频闪相机记录小球在毛玻璃上影子的位置。如图甲，在O点左侧用与初速度平行的光照射，得到如图乙的照片；如图丙，将一个点光源放在O点照射，重新实验，得到如图丁的照片。已知频闪相机的闪光周期为，O点到玻璃的距离，两次实验小球抛出时的初速度相等。根据上述实验完成下列问题：       (1)由图乙的数据得，小球的加速度大小为_____，表明小球在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动。（结果保留三位有效数字） (2)由图丁可知，丙中小球在屏上的影子做_____运动（选填“匀速直线”或“匀加速直线”），影子的速度大小为_____m/s。 (3)小球平抛的初速度大小为_____m/s。（结果保留三位有效数字） 验证机械能守恒定律 15．（2025·广东汕头·三模）某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图（b）所示。一个质量为、直径为的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为。 (1)用游标卡尺测小球的直径，如图（a）所示，可得小球的直径___________mm。 (2)若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量___________（用题中字母表示），重力势能减小量； (3)根据实验数据，做出的图像，如图（c）所示。若图中虚线的斜率___________（结果保留1位有效数字），则可验证机械能守恒定律； (4)经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列原因中可能的是___________。 A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大 B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线 C．小球下落过程中受到空气阻力的作用 16．（2025·福建三明·三模）某学习小组设计了图甲的装置来验证机械能守恒定律。钩码A、B通过一绕过光滑定滑轮的轻质细绳相连接，轻质挡光片固定于钩码A上，钩码A、B的质量均为。初始时，挡光片中心线与光电门发光孔之间的高度差为h，现将另一质量为的小钩码C轻轻挂在B上，系统由静止开始运动，测得光电门的挡光时间为。 (1)用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图乙，则______mm。 (2)挡光片通过光电门的速度大小为______用题中字母表示。 (3)运动过程中，钩码B与C组成的系统机械能______填“守恒”或“不守恒”）。 (4)若满足关系式______用题中字母表示，则可验证钩码A、B、C与轻绳组成的系统机械能守恒。 17．（2025·湖北·三模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为钢柱K下端与质量为M=200g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直，重力加速度为 (1)开启电动机，待电动机以角速度ω=20πrad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图乙所示，31.40cm。若选择其中DF段来验证机械能守恒定律，则系统重力势能的减少量_______J，动能的增加量_______J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结果均保留两位有效数字） (2)选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度ω按如图丙所示的规律变化，已知图像斜率为k，则电动机从静止开始转动第一周与第二周所用时间之比为___________，实验记录下如图丁所示的感光痕迹，发现其中两相邻感光痕迹间距近似相等，测得平均间距记为d、当满足表达式___________即可验证系统在运动过程中机械能守恒（用含m、M、d、k、g、π的表达式表示）。 18．（2025·山西吕梁·三模）阿特伍德机是英国数学家和物理学家阿特伍德制作的一种著名力学实验装置。受此原理启发，某实验小组设计了如图甲所示装置来验证系统机械能守恒。主要实验步骤如下：（当地重力加速度为g） ①用天平测出物块A（含遮光条）的质量，用刻度尺测出两光电门间的竖直距离，用50分度的游标卡尺测出遮光条的宽度，如图乙所示。 ②用天平测出拉力传感器与小桶及桶内砂的总质量。 ③按图甲所示连接物块A与拉力传感器及小桶，将小桶从图示位置由静止释放，记录物块A上的遮光条通过光电门1的时间、通过光电门2的时间和此过程中拉力传感器的示数为。 ④往小桶里加适量的砂，多次重复步骤②③。 请回答下列问题。 (1)遮光条的宽度______mm。 (2)如果验证系统机械能守恒，需验证的表达式为______；如果进一步验证绳拉力对物块A（含遮光条）做的功等于物块A（含遮光条）机械能的增加量，还需要验证的表达式为______。（均用题中的字母表示） 19．（2025·江西萍乡·三模）某实验小组用如图甲的装置来验证机械能守恒定律，质量为的物块A（含挡光片）用细线绕过轻质且光滑的定滑轮与质量为的重物B相连，，重力加速度大小为。请回答下列问题： (1)如图乙，用游标卡尺测出挡光片的宽度为___________mm。 (2)用手托住物块A，保持物块A、B静止，细线绷紧，测出物块A下端到光电门的距离为，然后由静止释放物块A，测得挡光片的挡光时间为，则物块A经过光电门的瞬时速度为___________（用、表示）。 (3)在物块从静止开始下落的过程中，系统重力势能的减少量为___________，系统动能的增加量为___________，若二者近似相等，则机械能守恒定律得到验证。（均选用、、、、、表示）。 20．（2025·海南·三模）某同学用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验，气垫导轨与细线均已调节水平。滑块和遮光条的总质量为M，钩码质量为m，遮光条的宽度为d，遮光条到光电门的距离为L。接通电源，由静止释放滑块，滑块通过光电门时遮光条的遮光时间为t，重力加速度为g。 (1)滑块的加速度大小a=___________（用d、t、L表示）； (2)若等式___________（用d、t、L、M、m、g表示）成立，则系统机械能守恒。 21．（2025·福建宁德·三模）某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。 (1)以下四种测量方案中，合理的是______ A．直接测量下落高度和下落时间，通过算出瞬时速度 B．直接测量下落高度，通过算出瞬时速度 C．根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点的瞬时速度，再由算出高度 D．直接测量下落高度，根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点的瞬时速度 (2)实验中得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点（速度为0）的距离分别为、、。已知重物质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。从打下点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为______，动能增加量为______。 (3)实验发现重物重力势能的减少量通常略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是______ A．属于偶然误差 B．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 D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小 22．（2025·浙江金华·三模）图1、4是“验证机械能守恒定律实验”的两种方案（甲、乙）的实验装置图。 (1)关于方案甲： ①除了图1装置中的器材之外，还必须从图2中选取实验器材的字母编号是____________________； ②图1中该同学将要释放纸带，其操作不当之处是_______________________________________________； ③若电源频率为50Hz，计算图3中打下计数点5时纸带速度的大小为________m/s（保留3位有效数字）。 (2)关于方案乙，如图4所示，小明同学的部分实验步骤如下： a．将气垫导轨调至水平； b．在导轨的单脚螺丝下垫上一定厚度的垫片，让滑块从最高处由静止开始下滑，用数字计时器测出滑块依次经过光电门1和2时，遮光条的遮光时间和； c．取下垫片，用游标卡尺测量所用垫片的厚度h； d．用刻度尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离l； 请回答下列问题：（已知当地重力加速度为g） ①为验证机械能守恒定律，下列物理量必须测量的是__________。（多选） A．遮光条的宽度d B．滑块和遮光条的总质量M C．光电门1和2之间的距离x ②若要得出机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？__________（用题干所给字母及第①问中测量的物理量字母表示）。 23．（2025·河南新乡·三模）某同学借助图1所示的装置，用来验证机械能守恒定律，用到的器材有：气垫导轨、光电门、遮光条、数字毫秒计、滑块等。当地重力加速度为g，实验的主要步骤如下： （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图2所示，则d＝______mm。 （2）用测量工具测得斜面的倾斜角为θ。 （3）将滑块从光电门左上方的最高位置由静止释放，用刻度尺测出滑块在释放点时遮光条与光电门之间的距离为L，记录下遮光条通过光电门的遮光时间为t，则滑块经过光电门时的速度大小v＝______，要验证滑块的机械能是否守恒，只需验证______。（均用题中所给字母表示） （4）为减小实验误差，实验时宜选用宽度______（选填“较大”或“较小”）的遮光条。 24．（2025·江苏宿迁·三模）实验小组用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮，两端各悬挂一个质量均为M的重锤A（含遮光条）、重锤B。主要的实验操作如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度d； ②用米尺量出光电门1、2间的高度差h； ③在重锤A上加上质量为m的小钩码； ④将重锤B压在地面上，由静止释放，记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2； ⑤改变光电门2的位置，重复实验。 请回答下列问题： (1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=________mm。 (2)重锤A经过光电门2时速度的大小为________（用题中物理量的符号表示）。 (3)已知重力加速度为g，若满足关系式________（用题中物理量的符号表示），则验证了重锤A、B和钩码组成的系统机械能守恒。 (4)某小组实验中发现系统增加的动能略大于系统减少的重力势能，下列原因中可能的是________。 A．存在空气阻力 B．细绳与滑轮间有摩擦力 C．遮光条宽度d的测量值偏大 (5)实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动。有同学认为细绳与滑轮间的静摩擦力做功但不产生内能，因此重锤A、B和钩码组成的系统机械能守恒。该同学的观点________（选填“正确”或“不正确”），理由是________。 25．（2025·陕西宝鸡·三模）某实验小组设计了如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。绳和滑轮的质量忽略不计，轮与轴之间的摩擦忽略不计。 (1)实验时，实验小组的同学进行了如下操作： ①用天平分别测出物块A、B（含遮光片）的质量分别为和； ②用螺旋测微器测出遮光条宽度d，如图乙所示，则______； ③将重物A、B通过轻绳和两个轻质滑轮连接成图甲所示的装置，一个同学用手托住重物B，另一个同学测量出遮光片中心到光电门中心的竖直距离h，之后释放重物B使其由静止开始下落。测得遮光片经过光电门的时间为，则此时重物B速度的大小为_______（结果保留两位小数）。 (2)改变光电门与物块B之间的高度h，重复实验，测得每次遮光片的挡光时间t，在坐标系中作出图像，如图丙所示。在实验误差允许范围内，若图像的斜率_______（用含g、d字母的表达式表示），则验证了机械能守恒定律。 26．（2025·浙江·三模）用如图1所示装置完成“验证机械能守恒定律”实验，查阅当地重力加速度。 (1)在纸带上确定计数点时，选取起始点为第1个计数点，得到的纸带如图2所示，打下B点时重物的速度为______m/s（结果保留3位有效数字）； (2)测得重物的质量，重物由O点运动到C点时重力势能的减小量为______J（结果保留2位有效数字），C点可能是第______（选填“11”、“12”或“13”）计数点； (3)将测得的数据描绘图像，求得图线斜率为k，下落h时，重力势能减小量与动能增加量之间的差值为______（结果用字母“m”、“h”、“k”、“g”表示）。 27．（2025·河南·三模）物理小组用图甲所示的装置来探究系统的机械能守恒。实验前测得当地的重力加速度大小为。 （1）在气垫导轨上安装两个光电门1和2，测出两光电门之间的距离为。 （2）实验前要对气垫导轨进行调整，保证其水平，本步骤中判断气垫导轨水平的依据是打开气源，气垫导轨正常工作后，在______（选填“挂”或“不挂”）槽码的情况下，给滑块一个初速度，滑块经过光电门1和2，两光电门记录的时间______（选填“相等”或“不相等”）。 （3）用游标卡尺测出一个遮光条的宽度，如图乙所示，遮光条的宽度______cm。将此遮光条固定在滑块上，用天平测出滑块（带有遮光条）的质量，测出槽码的质量。 （4）用细线一端连接滑块，另一端跨过定滑轮挂上槽码，启动气源，让气垫导轨正常工作。 （5）将滑块从气垫导轨上光电门1的右侧某一位置静止释放，记录滑块经过光电门1和光电门2时光电门记录的时间和。 （6）需要验证的机械能守恒的表达式为____________（用、、、、、、表示）。 28．（2025·四川内江·三模）一同学利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。将铁架台放在水平桌面上，细绳一端固定于铁架台上，另一端连接质量为m的小钢球，小钢球的底端沿细线方向固定一质量不计、宽度为d的遮光条，光电门固定在遮光条轨迹的最低位置。小钢球的球心到悬点的距离为L，不计细绳的质量。则： (1)在某次实验时，将小钢球拉离最低点，使细绳恰好伸直且偏离竖直方向的夹角为角。现由静止释放小钢球，与光电门相连的数字毫秒计记录遮光条经过光电门的时间为，当地的重力加速度大小为。则小钢球从静止摆到最低点的过程中重力势能减少了___________，动能增加了___________（用题中所给的字母表示）。 (2)改变释放位置，多次实验发现小钢球动能的增加量总大于重力势能的减少量。产生这一现象的原因可能是___________。 A．小钢球质量偏大 B．空气阻力 C．光电门的位置太低 D．铁架台轻微晃动 29．（2025·江西景德镇·三模）某同学设计“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。铁架台放在水平台面上，上端安装电磁铁，接通电磁铁的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个光电门，光电门连接的数字计时器能记录下小球下落时经过光电门的时间。实验中测出小球直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开电磁铁开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t。已知当地的重力加速度大小为g。 (1)下列关于实验的说法正确的是______。 A．实验时可以不用测出小球的质量 B．实验时可以选用塑料小球 C．可用来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机㭜能守恒 D．可用来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒 (2)小球经过光电门时的速度大小v＝______（用题目中给定的物理量符号表示）。 (3)调整电磁铁位置，得出多组h、t数据，并面出了如图乙所示的图像，若在误差允许范围内，图像的斜率k＝______（用题目中给定的物理量符号表示），则机械能守恒定律成立。 30．（2025·浙江嘉兴·三模）验证“机械能守恒定律”实验装置如图所示。 (1)除图1所示器材外，还需选用______（多选） A．刻度尺 B．秒表 C．学生电源 (2)如图2为截取实验所获一条纸带的部分，已知为测量起点，、、、为4个连续打下的点，打点频率为50Hz，则打点“”时，重锤的速度为______（保留2位有效数字）。 (3)实验中发现，各标记点的动能大于从至该点过程中重力势能减少量，其原因可能是______（单选） A．工作电压偏低 B．存在空气阻力和纸带的摩擦力 C．接通电源前释放了纸带 (4)改用如图3所示的气势导轨进行实验，将气垫导轨调至水平，将滑块移至图示位置，静止释放滑块，读出挡光片通过光电门的挡光时间，测出挡光片的宽度和挡光片到光电门的距离，用天平称出托盘和砝码的总质量以及滑块和挡光片的总质量。若要验证机械能守恒定律的结论，以上物理量应满足的关系式是______。 验证动量守恒定律 31．（2025·江西九江·三模）为了探究碰撞过程中的守恒量，某兴趣小组设计了如图所示的实验。先让质量为的小球从凹形槽顶端由静止滑下，经过O点水平抛出落在斜面上的P点。再把质量为的小球静止放在凹形槽末端O点，让小球仍从凹形槽顶端由静止滑下，与小球碰撞后，两小球落到斜面上。分别记录小球第一次与斜面碰撞的落点痕迹，其中M、P、N三个落点的位置距O点的长度分别为、、，凹形槽顶端与末端的高度差为h，凹形槽末端距地面高度为H，斜面总长度为L。多次重复实验。 (1)有利于减小实验误差的操作是：________。 A．凹形槽尽可能光滑 B．使用半径相同的两个小球 C．多次测量落点位置取平均值 D．保持H不变，增加斜面长度L (2)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过程中动量守恒。（用、、、表示） (3)现测量出两个小球质量比，若还测出________，则可证明两球间的碰撞是弹性碰撞。（用k表示） 32．（2025·四川宜宾·三模）物理兴趣小组利用图（a）所示的装置研究小球的正碰。正确安装实验器材并调试后，先让小球A从斜槽轨道上滚下（不放小球B），拍摄小球A平抛过程中的频闪照片，如图（b）所示；然后把小球B放在斜槽轨道末端，再让小球A从轨道上滚下，两个小球碰撞后，拍摄小球A、B平抛过程中的频闪照片，如图（c）所示。频闪时间间隔不变。 (1)为了保证实验效果，以下做法不必要的是______。 A．小球A的半径等于小球B的半径 B．小球A的质量大于小球B的质量 C．斜槽轨道各处必须光滑 D．每次小球A应从斜槽轨道上同一位置由静止释放 (2)若两小球碰撞过程动量守恒，则两小球的质量之比______。 (3)碰撞后两球的分离速度，与碰撞前两球的接近速度成正比，比值由两球的材料性质决定，即，通常把叫做恢复系数。请同学们计算本实验中两球的恢复系数______。 33．（2025·北京·三模）在“验证动量守恒定律”中，三个实验小组分别设计了如图（a），（b），（c）三个实验装置。 (1)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变，每次由静止释放小球A时必须从斜槽上______滚下。 (2)两个小球碰撞之后都直接向前作平抛运动，则小球A的质量与小球B的质量应满足______（填“>”“<”或“=” ）。 (3)一实验小组采用图（a）所示装置进行实验，则能验证两个小球碰撞过程动量守恒的关系式为______（用、、、、表示）。 (4)另外两实验小组分别采用图（b），图（c）所示装置进行实验，要验证两个小球碰撞过程动量守恒，以下有两个关系式：关系式①：；关系式②：，则采用图（b）实验装置验证应该是关系式______（填“①”或“②”）。 34．（2025·陕西榆林·三模）如图所示，用两个小球在斜槽轨道的水平末端碰撞来验证动量守恒定律。斜槽轨道的水平末端在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离、。 完成下列填空： (1)记a、b两球的质量分别为、，实验中须满足条件______（选填“＞”或“＜”）； (2)如果测得的、、、和在实验误差范围内满足关系式__________________（用题中所给字母表示），则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。 (3)若测算出了斜槽轨道的水平末端至木板间的高度h和重力加速度g，a、b两球碰撞损失的械能为______（用题中所给字母表示）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题15 力学实验 测定匀变速直线运动的加速度 1．（2025·山西晋中·三模）如图所示是高中物理力学实验常用装置，某同学用这套装置探究加速度与力的关系。 (1)若图中打点计时器是电火花计时器，则电源应选________。 A．8~10V，50Hz交流电 B．220V，50Hz交流电 C．8~10V，直流电 (2)装置图中木板右侧垫高以平衡阻力，这样做的目的是________。 A．为使绳子拉力等于小车所受合力 B．为使槽码重力近似等于绳子拉力 C．为使小车能做匀加速运动 (3)图2为某次实验得到的纸带，图中相邻计数点间还有4个计时点未画出，打点计时器电源的频率为50Hz，则打下计数点5时小车的速度大小为________m/s，由纸带上2、5两计数点的瞬时速度可得小车运动的加速度大小为________m/s²。（以上均保留2位有效数字） (4)实验中用槽码重力代替细绳拉力，会使拉力的测量值比真实值偏________（填“大”或“小”）。 (5)实验中保持小车质量不变，多次改变槽码质量m，测得对应的小车加速度a。以下作出的a-m图像中与实验事实相符的是__________。 【答案】(1)B (2)A (3) 0.33 0.30 (4)大 (5)A 【详解】（1）电火花计时器使用的是220V，50Hz的交流电，故选B。 （2）A．装置图中木板右侧垫高以平衡阻力，根据牛顿第二定律，当摩擦力被平衡后，绳子的拉力等于小车所受的合力，这样便于研究加速度与力的关系，故A正确； B．为使槽码重力近似等于绳子拉力是在满足槽码质量远小于小车质量的条件下，与平衡阻力目的不同，故B错误； C．小车做匀加速运动是在满足合力恒定等条件下实现，平衡阻力不是主要为了使小车能做匀加速运动，故C错误。 故选A。 （3）[1]根据频率为50Hz，周期为 图中相邻计数点间还有4个计时点未画出，则相邻计数点时间间隔为 则打下计数点5时小车的速度大小为 [2]计数点2的速度为 根据加速度 （4）设小车质量为，槽码质量为，对整体根据牛顿第二定律有 对小车有 解得 所以实验中用槽码重力代替细绳拉力，会使拉力的测量值比真实值偏大。 （5）由 解得 当较小时，有 得 与近似成正比；当逐渐增大时，逐渐减小，与不再成正比，图像的斜率逐渐减小，所以A图像与实验事实相符，故选A。 2．（2025·陕西安康·三模）某实验小组用如图甲所示的实验装置测量木块运动的加速度，一端垫起的木板上有一木块，木块与穿过电火花计时器的纸带相连，电火花计时器接频率为50Hz的交流电源，接通电源后，由静止释放木块，木块带动纸带打出如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D、E是选取的计数点，每相邻两计数点间还有四个点未画出。 (1)图甲中电火花计时器所接电源的电压为______（填“8V”或“220V”）。 (2)根据图乙中的数据可知，电火花计时器打D点时木块的速度大小______m/s，木块加速度大小______m/s2。（结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)220V (2) 1.3 3.0 【详解】（1）图甲中电火花计时器所接电源的电压为220V。 （2）[1]每相邻两计数点间还有四个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为 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，则电火花计时器打D点时木块的速度大小为 [2]根据逐差法可得木块加速度大小为 3．（2025·四川成都·三模）如图所示，甲图为探究小车匀变速直线运动规律的装置，乙图是某次实验获取的一段纸带。实验中打点计时器每隔0．02s打一个点，A、B、C、D、E、F、G是纸带上的计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，请回答以下问题： (1)除了图甲中标出的器材外，还需要______。（请填选项前的字母序号） A．天平 B．刻度尺 C．秒表 D．弹簧测力计 (2)打C点时小车的速度大小为______m/s，小车的加速度大小为______。（计算结果均保留两位有效数字） 【答案】(1)B (2) 0.48 0.80 【详解】（1）A．实验目的是研究小车的匀变速直线运动规律，不需要用天平测量钩码、小车的质量，故A错误； B．实验中需要利用刻度尺测量纸带点迹之间的间距，故B正确； C．打点计时器是一种计时仪器，不需要用秒表测量时间，故C错误； D．实验目的是研究小车的匀变速直线运动规律，不需要用弹簧测力计测量钩码的重力，故D错误。 故选B。 （2）[1]相邻两个计数点之间还有四个点未画出，可知两个计数点时间 则C点速度大小 [2]逐差法可知加速度大小 探究互成角度的力的合成规律 4．（2025·辽宁·三模）某实验小组做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A处为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。 (1)本实验采用的科学方法是________。（理想模型、控制变量、等效替代） (2)实验中不需要标记或者记录的信息有________。 A．橡皮筋原长时结点的位置 B．橡皮筋拉伸后结点的位置 C．力F的大小和方向 D．力的大小和方向 (3)某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是（　　） A．两根细绳不必等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等 D．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行 【答案】(1)等效替代 (2)A (3)AD 【详解】（1）“验证力的平行四边形定则”采用的是“等效替代法”； （2）根据实验原理可知，实验过程中，在用两个完全相同的弹簧秤成一定角度拉橡皮筋时，需要记录两细绳的方向、两弹簧秤的示数、结点O的位置，所以橡皮筋拉伸后结点的位置、力F的大小和方向、力的大小和方向都需要标记或记录，不需要记录橡皮筋的原长即橡皮筋原长时结点的位置。 故选A。 （3）A．为减小力的方向的测量误差，两根细绳应适当长一些，以细绳的两个端点确定两点，然后将这两点用直线连接起来即为力的方向，再从该线段上截取用以表示力大小的线段，不需要细绳等长，故A正确； BC．只有当两个弹簧秤拉力大小相等时，橡皮筋才与两绳夹角的平分线在同一直线上，而本实验中并不要求两个弹簧秤的拉力大小相等，故BC错误； D．在使用弹簧秤时，要注意使弹簧秤与木板平面平行，以减小力的测量误差，故D正确。 故选AD。 5．（2025·河北张家口·三模）在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学将橡皮条一端固定在水平放置的木板上，另一端通过细绳套用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉位置，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图乙所示，其读数为______N；如果没有操作失误，图丙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是______。 【答案】 3.00 【详解】[1]弹簧测力计的分度值为0.1N，根据题图可知其读数为3.00N； [2]根据题图可知是用平行四边形定则所作出的合力，由于误差方向不一定沿AO方向，是用一个力拉节点到同一位置的力，方向一定沿AO方向。 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 6．（2025·浙江金华·三模） (1)某实验小组在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，从装置照片图1中，我们容易发现一些错误，例如“没有补偿阻力”等，请你认真观察后再指出两处不妥之处_______，_______。 (2)正确安装装置后，接通220V，50Hz电源，释放小车进行实验，得到一条纸带如图2所示，A、B、C、D、E、F、G为选出的计数点，相邻两个计数点之间均有4个计时点未画出，则小车的加速度大小为_______ m/s2（结果保留2位有效数字）。 【答案】(1) 电源错用直流电 小车未靠近打点计时器 (2)2.4/2.3 【详解】（1）[1]打点计时器应使用交流电，而图示中的电源为直流电； [2]释放小车时，应使小车靠近打点计时器，以便打出更多的点迹，便于实验数据的分析，图示中小车未靠近打点计时器； （2）由题可知，相邻计数点之间的时间间隔 由于 根据匀变速直线运动规律 解得 7．（2025·辽宁·三模）图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置，让槽码通过细绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动，验证小车质量一定时，其加速度与合外力成正比。 (1)先__________，再__________，调节定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与长木板平行； A．悬挂槽码 B．平衡阻力 C．接通电源（填上两个正确选项前的符号） (2)如图乙所示是实验中得到的一条纸带，每两个计数点间有四个点未画出，图示中标出了部分实验数据。实验所用电源的频率为50Hz，可求得小车运动的加速度a=________m/s²。（保留2位有效数字） (3)实验中，保持小车的质量M一定，改变槽码的质量m，测出对应的小车加速度a，认为拉小车的力F等于槽码的重力，根据实验数据做出的a-F图像如图丙中实线OQ所示；利用加速度较小的几组数据拟合了一条直线OP。当槽码重力为mg时，两个图线对应的加速度分别为a₁、a₂，________（用M、m表示）。 【答案】(1) B A (2)0.45 (3) 【详解】（1）先平衡阻力，再悬挂槽码，调节定滑轮的高度，使牵引小车的轻绳与长木板平行；故分别填“B”和“A”。 （2）每两个计数点间有四个点未画出，则T=0.1s；加速度 （3）由题意结合牛顿第二定律可得， 解得 8．（2025·甘肃白银·三模）某小组利用图甲所示的气垫导轨实验装置探究“物体受力一定时加速度与物体质量的关系”。已知滑块（包括拉力传感器、遮光条）的质量。请回答下列问题： (1)不挂托盘，开启气源，反复调节导轨下方的螺丝，直至推动滑块后，遮光条通过光电门1的挡光时间__________（选填“大于”“等于”或“小于”）通过光电门2的挡光时间。 (2)挂上托盘，调节__________的高度，使导轨上方细线与导轨平行。 (3)移动滑块，让遮光条从光电门1的右侧恰好不遮光的位置由静止释放，滑块向左滑动，拉力传感器的示数为0.42N，记录遮光条从光电门1运动到光电门2的时间，__________（选填“需要”或“不需要”）满足托盘及砝码的总质量远小于滑块的质量。 (4)在滑块上添加已知质量的钩码，在托盘中应适当__________（选填“增大”或“减小”）砝码质量，重新让遮光条从光电门1的右侧恰好不遮光的位置由静止释放，运动过程中拉力传感器的示数为__________N，记录遮光条从光电门1运动到光电门2的时间。 (5)保持光电门1到光电门2的距离L不变，多次实验，可获得多组遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t、滑块及钩码的总质量M的数据，作出图像如图乙所示，根据图乙可以得出结论：物体受力一定时，____________________；还可以求出两个光电门之间的距离__________m。 【答案】(1)等于 (2)定滑轮 (3)不需要 (4) 减小 0.42 (5) 加速度与物体质量成反比 0.63 【详解】（1）不挂托盘的情况下，应调节导轨下方的螺丝，推动滑块后遮光条通过两个光电门的遮光时间相等，说明导轨水平。 （2）挂上托盘，调节定滑轮的高度，使导轨上方细线与导轨平行，以保证导轨水平时细线的拉力为滑块所受合力。 （3）由于细线的拉力大小是通过拉力传感器测出的，不需要满足托盘及砝码的总质量远小于滑块的质量。 （4）[1][2]由于本实验的目的是探究物体受力一定时加速度与物体质量的关系，所以应保证滑块受到的合力恒定，即应保证拉力传感器的示数仍为0.42N。若在滑块上添加钩码后，托盘及砝码的加速度减小，细线的拉力将变大，所以应减小托盘中的砝码质量。 （5）由牛顿第二定律可得 又由运动学公式有 联立可得 可见F一定时与M成正比，有 即物体受力一定时加速度与物体质量成反比。结合题图乙得 又 解得 9．（2025·湖南长沙·三模）物理实验小组采用如图1所示的实验装置，验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律，试回答下列问题： (1)实验时________（填“需要”或“不需要”）满足小车质量远大于重物质量。 (2)关于该实验的操作，下列说法中正确的是________。 A．必须用天平测出重物的质量 B．每次改变小车的质量时，需要重新平衡摩擦力 C．连接小车和重物的细线要与长木板保持平行 D．应当先释放小车，再接通电源 (3)某同学做实验时，未把木板的一侧垫高平衡摩擦力，就继续进行其他实验步骤，该同学作出的小车加速度a与弹簧测力计示数F的图像如图2所示，图中、、已知，则实验中小车受到的摩擦力大小为________，小车的质量为________。 (4)某同学在实验中撤去了弹簧测力计，将细绳一端直接连在墙上，平衡摩擦力后其他操作正确，改变重物的质量m，并作的图像，图像的斜率为k，纵截距为b，则当地的重力加速度为________，此时使用的小车质量为________，若动滑轮的质量不可以忽略，则重力加速度的测量值________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)不需要 (2)C (3) (4) 不变 【详解】（1）实验时有弹簧测力计测量拉力，则不需要满足小车质量远大于重物质量。 （2）A．因为有弹簧测力计测量小车受的拉力，则不需要用天平测出重物的质量，选项A错误； B．平衡摩擦力时满足 两边质量消掉，则每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项B错误； C．连接小车和重物的细线要与长木板保持平行，选项C正确； D．应当先接通电源，再释放小车，选项D错误。 故选C。 （3）[1][2]对小车根据牛顿第二定律 即 由图像可知a=0时F=F0，可得， 可得 （4）[1][2]对小车 对重物 联立可知 由题意可知 解得， [3]若动滑轮的质量不可以忽略，则表达式变为 不影响图像的截距，可知重力加速度的测量值不变。 10．（2025·贵州黔南·三模）某小组用图甲装置研究“小车（含传感器）质量一定时，加速度与合外力的关系”，实验步骤如下： 步骤一：时刻让小车从P位置由静止释放，通过计算机可得到小车运动的位移x随时间的平方变化的关系图像，由此求出小车的加速度a。 步骤二：将细绳一端绕在电动机上，另一端系在拉力传感器上。将小车控制在长木板上的P位置，调整细绳与长木板平行，启动电动机，使小车沿长木板向下匀速运动，记录此时拉力传感器的示数，由此求出小车在步骤一中所受合外力F。 步骤三：改变长木板的倾角，重复步骤一、二可得到多组F、a数据。 步骤四：分析数据，得出实验结论。 完成下列相关问题： (1)在步骤二中，F__________（选填“=”“﹥”或“﹤”）。 (2)本实验__________（选填“需要”或“不需要”）“补偿”小车所受到的阻力。 (3)某次实验的图像如图乙所示，求得图像的斜率为k，则小车的加速度大小为__________（用k表示）。 【答案】(1)= (2)不需要 (3)2k 【详解】（1）小车匀速下滑时有，即。 撤掉细绳后小车匀加速下滑，受到的合外力等于 （2）由（1）分析可知，撤掉细绳后小车匀加速下滑，受到的合外力等于，故不需要补偿小车所受阻力。 （3）由知图像的斜率 解得。 11．（2025·河南郑州·三模）某同学用如图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。 (1)下列说法中正确的是______（多选） A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行 B．打点计时器应使用工作电压为的交流电源 C．实验前，把木板的一端抬高，以平衡小车与纸带受到的阻力 D．实验条件必须满足钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量 (2)该同学根据实验数据作出了小车的加速度a与拉力传感器示数F的关系图像如图乙所示，图像不过原点的原因是______。 (3)若图乙中图线在纵轴上的截距为，直线斜率为k，则小车的质量______。 【答案】(1)AC (2)平衡摩擦力过度 (3) 【详解】（1）A．为了使小车受到的合外力等于细线的拉力，应调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行，故A正确； B．电火花打点计时器应使用工作电压为220V的交流电源，故B错误； C．实验前，把木板的一端抬高，以平衡小车与纸带受到的阻力，故C正确； D．实验中力传感器可以直接测量出细线的拉力，不需要满足钩码与动滑轮的总质量远小于小车的质量，故D错误。 故选AC。 （2）由题图可知，当时，小车具有一定的加速度，所以图像不过原点的原因是平衡摩擦力过度。 （3）图乙中图线在纵轴上的截距为，直线斜率为k，对小车受力分析由牛顿第二定律可得 可得 则图像斜率为 解得小车的质量为 12．（2025·海南·三模）某同学用如图1所示的装置探究加速度与力、质量的关系。滑块和遮光条的总质量为M，砂、砂桶和动滑轮的总质量为m，不计绳与滑轮之间的摩擦，重力加速度为g。 (1)下列说法正确的是______。 A．气垫导轨需要调水平 B．实验中M应远大于m C．滑块的加速度大小不可能超过2g D．滑块所受到的合力始终等于 (2)该同学测得两个光电门间的距离为L，用游标卡尺测量遮光条的宽度d如图2所示，则______mm，经过光电门1和光电门2的遮光时间分别为、，滑块的加速度大小______（用字母L、d、、表示）。 (3)保持滑块和遮光条的质量不变，改变砂桶的质量，进行多次实验，以弹簧测力计的示数F为横坐标，滑块的加速度a为纵坐标，作出的图像如图3所示，已知直线斜率为k，则滑块的质量______（用k表示），弹簧测力计示数为时，滑块加速度为，此时______（用、、g表示）。 【答案】(1)AC (2) 1.4 (3) 【详解】（1）A．气垫导轨需要调水平，以确保滑块运动时绳子拉力为滑块所受合力，故A正确； B．绳子拉力由弹簧测力计测得，所以不需要应远大于，故B错误； C．砂桶连接动滑轮，滑块的位移始终等于砂桶位移的2倍，则滑块的加速度为砂桶的加速度的2倍；设砂桶的加速度大小为，绳子拉力大小为，根据牛顿第二定律可得 可得 可知滑块的加速度大小不可能超过，故C正确； D．根据牛顿第二定律可得 可得 则滑块所受到的合力小于，故D错误。 故选AC。 （2）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图2可知遮光条的宽度为 [2]滑块经过光电门1和光电门2的速度分别为， 根据运动学公式可得 联立可得滑块的加速度大小为 （3）[1]根据牛顿第二定律可得 可得 可知图像的斜率为 可得滑块的质量为 [2]弹簧测力计示数为时，滑块加速度为，此时砂桶的加速度为，根据牛顿第二定律可得 解得 13．（2025·浙江湖州·三模）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示。 (1)研究加速度与质量的关系时，两小车放在水平板上，前端通过钩码牵引，后端各系一条细线，用板擦把两条细线按在桌上，使小车静止。抬起板擦，小车同时运动，一段时间后按下板擦，小车同时停下。比较两小车的位移，可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件，下列正确的是（　　） A．小车质量相同，钩码质量不同 B．小车质量不同，钩码质量相同 C．小车质量不同，钩码质量不同 (2)某同学为了定量验证（1）中得到的初步关系，设计实验并得到小车加速度a与质量M的5组实验数据，如表所示。为直观验证而建立坐标系，若纵轴为a，则横轴应为______（用题中字母表示）； 次数 1 2 3 4 5 0.62 0.48 0.40 0.32 0.15 0.25 0.33 0.40 0.50 1.00 (3)在探究加速度与力的关系实验之前，需要思考如何测“力”。为了简化图2装置中“力”的测量，下列说法正确的是______； A．使小车沿倾角合适的斜面运动，小车受到的合力可等效为绳子的拉力 B．若斜面倾角过大，则小车所受合力小于绳子的拉力 C．无论小车运动的加速度多大，槽码的重力都等于绳子的拉力 (4)用游标卡尺测量垫块厚度，示数如图3所示，_____cm； (5)如图4是某次实验中得到的纸带的一部分，在其上取了7个计数点（相邻两计数点间均有4个点未画出），已知交流电的频率为，则小车的加速度大小为______ （结果保留2位有效数字）。 【答案】(1)B (2) (3)A (4)1.02 (5)0.50 【详解】（1）该实验探究加速度和质量关系，则应该保持拉力大小相同，即钩码质量相同，小车质量不同，故选B。 （2）若牛顿第二定律成立，则满足，即为直观验证而建立坐标系，若纵轴为a，则横轴应为。 （3）A．为了简化图2装置中“力”的测量，即使得细线的拉力等于小车受的合力，则可先平衡摩擦力，即使小车沿倾角合适的斜面运动，使得f=mgsinθ，则小车受到的合力可等效为绳子的拉力，选项A正确； B．若斜面倾角过大，则mgsinθ>f，则小车所受合力大于绳子的拉力，选项B错误； C．对钩码分析可知 可知T=mg-ma 可知绳子的拉力小于重力，且小车运动的加速度越大，绳子的拉力比槽码的重力小的越多，选项C错误。 故选A。 （4）用游标卡尺测量垫块厚度=1cm+0.1mm×2=1.02cm； （5）相邻两计数点间均有4个点未画出可得T=0.1s，则小车的加速度大小为 探究平抛运动的规律 14．（2025·贵州毕节·三模）某学习小组设计了一个探究平抛运动特点的实验装置，在平抛点O的正前方放一粘有米尺的竖直毛玻璃。将小球从O点正对毛玻璃水平抛出，用光源照射小球，毛玻璃上会出现小球的投影。在毛玻璃正右边，用频闪相机记录小球在毛玻璃上影子的位置。如图甲，在O点左侧用与初速度平行的光照射，得到如图乙的照片；如图丙，将一个点光源放在O点照射，重新实验，得到如图丁的照片。已知频闪相机的闪光周期为，O点到玻璃的距离，两次实验小球抛出时的初速度相等。根据上述实验完成下列问题：       (1)由图乙的数据得，小球的加速度大小为_____，表明小球在竖直方向上做初速度为零的匀加速直线运动。（结果保留三位有效数字） (2)由图丁可知，丙中小球在屏上的影子做_____运动（选填“匀速直线”或“匀加速直线”），影子的速度大小为_____m/s。 (3)小球平抛的初速度大小为_____m/s。（结果保留三位有效数字） 【答案】(1)9.69/9.70/9.71 (2) 匀速直线运动 1.00/1.0/1 (3)9.69/9.70/9.71 【详解】（1）若用平行光照射，则球在毛玻璃上的投影即为小球竖直方向上的位移，由 可得 （2）[1]设小球在毛玻璃上的投影NB=Y 则经过时间t后小球运动的水平位移为 竖直位移为 由相似三角形得 则有 所以丙中小球在屏上的影子做匀速直线运动。 [2]影子的速度为 （3）由上分析可知 解得 验证机械能守恒定律 15．（2025·广东汕头·三模）某同学设计实验验证机械能守恒定律，装置如图（b）所示。一个质量为、直径为的小球固定于释放装置上，在小球正下方固定四个光电门，调节各光电门的中心，使其与小球的球心均在同一竖直线上。由静止释放小球，记录小球通过每个光电门的挡光时间，重力加速度为。 (1)用游标卡尺测小球的直径，如图（a）所示，可得小球的直径___________mm。 (2)若测得某光电门的中心与释放点的竖直距离为，小球通过此光电门的挡光时间为，则小球从释放点下落至此光电门中心时的动能增加量___________（用题中字母表示），重力势能减小量； (3)根据实验数据，做出的图像，如图（c）所示。若图中虚线的斜率___________（结果保留1位有效数字），则可验证机械能守恒定律； (4)经过多次重复实验，发现小球经过第三个光电门时，总是大于，下列原因中可能的是___________。 A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大 B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线 C．小球下落过程中受到空气阻力的作用 【答案】(1)10.60 (2) (3)1 (4)B 【详解】（1）图a可知游标卡尺精度为0.05mm，则 （2）小球通过此光电门的速度 则小球动能增加量 （3）根据机械能守恒定律可得 则作出的图像中虚线的斜率，则可验证机械能守恒定律。 （4）A．第三个光电门的中心与释放点的竖直距离测量值偏大，则的测量值偏大，使得小于，故A错误； B．第三个光电门的中心偏离小球下落时球心所在的竖直线，使得挡光宽度小于小球的直径，则速度测量值偏大，的测量值偏大，使得大于，故B正确； C．小球下落过程中受到空气阻力的作用，使得减少的重力势能有一部分转化为内能，使得小于，故C错误。 故选B。 16．（2025·福建三明·三模）某学习小组设计了图甲的装置来验证机械能守恒定律。钩码A、B通过一绕过光滑定滑轮的轻质细绳相连接，轻质挡光片固定于钩码A上，钩码A、B的质量均为。初始时，挡光片中心线与光电门发光孔之间的高度差为h，现将另一质量为的小钩码C轻轻挂在B上，系统由静止开始运动，测得光电门的挡光时间为。 (1)用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图乙，则______mm。 (2)挡光片通过光电门的速度大小为______用题中字母表示。 (3)运动过程中，钩码B与C组成的系统机械能______填“守恒”或“不守恒”）。 (4)若满足关系式______用题中字母表示，则可验证钩码A、B、C与轻绳组成的系统机械能守恒。 【答案】(1)4.0 (2) (3)不守恒 (4) 【详解】（1）根据游标卡尺的读数规律，该读数为 （2）根据光电门的测速原理可知，挡光片通过光电门的速度大小为 （3）对钩码B与C组成的系统进行分析，细绳拉力对该系统做负功，则该系统机械能减小，即钩码B与C组成的系统机械能不守恒。 （4）钩码A、B、C与轻绳组成的系统进行分析，系统重力势能的减少量 系统动能的增加量 若钩码A、B、C与轻绳组成的系统机械能守恒，则有 解得 17．（2025·湖北·三模）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮，轻绳两端分别连接物块P与感光细钢柱K，两者质量均为钢柱K下端与质量为M=200g的物块Q相连。铁架台下部固定一个电动机，电动机竖直转轴上装一支激光笔，电动机带动激光笔绕转轴在水平面内匀速转动，每转一周激光照射在细钢柱表面时就会使细钢柱感光并留下痕迹。初始时P、K、Q系统在外力作用下保持静止，轻绳与细钢柱均竖直，重力加速度为 (1)开启电动机，待电动机以角速度ω=20πrad/s匀速转动后，将P、K、Q系统由静止释放，Q落地前，激光在细钢柱K上留下感光痕迹，取下K，测出感光痕迹间的距离如图乙所示，31.40cm。若选择其中DF段来验证机械能守恒定律，则系统重力势能的减少量_______J，动能的增加量_______J，比较两者关系可判断系统机械能是否守恒。（计算结果均保留两位有效数字） (2)选取相同的另一感光细钢柱K，若初始时激光笔对准K上某点，开启电动机的同时系统由静止释放，电动机的角速度ω按如图丙所示的规律变化，已知图像斜率为k，则电动机从静止开始转动第一周与第二周所用时间之比为___________，实验记录下如图丁所示的感光痕迹，发现其中两相邻感光痕迹间距近似相等，测得平均间距记为d、当满足表达式___________即可验证系统在运动过程中机械能守恒（用含m、M、d、k、g、π的表达式表示）。 【答案】(1) 0.96 0.95 (2) 1：（） 或 【详解】（1）[1]由题意可知，系统重力势能的减少量 [2]系统动能的增加量Ek= 根据匀变速直线运动的相关推论，可得 解得。 （2）[1]设电动机转动一周的时间为，电动机转动两周的时间为，则0~、时间内电动机各转动一周，图像与t轴所围成的面积均为，则有 可得电动机从静止开始转动第一周与第二周所用时间之比为1：（）； [2]从初始时激光笔对准K上某点开始匀加速，上述时间内两相邻感光痕迹间距相等，因平均间距为d，根据运动学公式有 又 根据机械能守恒定律有 解得或。 18．（2025·山西吕梁·三模）阿特伍德机是英国数学家和物理学家阿特伍德制作的一种著名力学实验装置。受此原理启发，某实验小组设计了如图甲所示装置来验证系统机械能守恒。主要实验步骤如下：（当地重力加速度为g） ①用天平测出物块A（含遮光条）的质量，用刻度尺测出两光电门间的竖直距离，用50分度的游标卡尺测出遮光条的宽度，如图乙所示。 ②用天平测出拉力传感器与小桶及桶内砂的总质量。 ③按图甲所示连接物块A与拉力传感器及小桶，将小桶从图示位置由静止释放，记录物块A上的遮光条通过光电门1的时间、通过光电门2的时间和此过程中拉力传感器的示数为。 ④往小桶里加适量的砂，多次重复步骤②③。 请回答下列问题。 (1)遮光条的宽度______mm。 (2)如果验证系统机械能守恒，需验证的表达式为______；如果进一步验证绳拉力对物块A（含遮光条）做的功等于物块A（含遮光条）机械能的增加量，还需要验证的表达式为______。（均用题中的字母表示） 【答案】(1)3.20 (2) 【详解】（1）主尺读数为3毫米，游标尺读数为 遮光条的宽度是 （2）[1]如果验证系统机械能守恒，需验证的表达式为 [2]如果验证绳拉力对小物块A（含遮光条）做的功等于小物块A（含遮光条）机械能的增加量，还需要验证的表达式为 19．（2025·江西萍乡·三模）某实验小组用如图甲的装置来验证机械能守恒定律，质量为的物块A（含挡光片）用细线绕过轻质且光滑的定滑轮与质量为的重物B相连，，重力加速度大小为。请回答下列问题： (1)如图乙，用游标卡尺测出挡光片的宽度为___________mm。 (2)用手托住物块A，保持物块A、B静止，细线绷紧，测出物块A下端到光电门的距离为，然后由静止释放物块A，测得挡光片的挡光时间为，则物块A经过光电门的瞬时速度为___________（用、表示）。 (3)在物块从静止开始下落的过程中，系统重力势能的减少量为___________，系统动能的增加量为___________，若二者近似相等，则机械能守恒定律得到验证。（均选用、、、、、表示）。 【答案】(1)3.45 (2) (3) 【详解】（1）挡光片的宽度为 （2）物块经过光电门的瞬时速度为 （3）[1]系统重力势能的减少量为 [2]系统动能的增加量为 20．（2025·海南·三模）某同学用如图所示装置进行验证机械能守恒定律的实验，气垫导轨与细线均已调节水平。滑块和遮光条的总质量为M，钩码质量为m，遮光条的宽度为d，遮光条到光电门的距离为L。接通电源，由静止释放滑块，滑块通过光电门时遮光条的遮光时间为t，重力加速度为g。 (1)滑块的加速度大小a=___________（用d、t、L表示）； (2)若等式___________（用d、t、L、M、m、g表示）成立，则系统机械能守恒。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）滑块由静止释放到运动到光电门有， 所以 （2）若系统机械能守恒，则， 联立可得 21．（2025·福建宁德·三模）某同学利用图甲所示装置验证机械能守恒定律。 (1)以下四种测量方案中，合理的是______ A．直接测量下落高度和下落时间，通过算出瞬时速度 B．直接测量下落高度，通过算出瞬时速度 C．根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点的瞬时速度，再由算出高度 D．直接测量下落高度，根据纸带上某点的相邻两点间的平均速度，得到该点的瞬时速度 (2)实验中得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点（速度为0）的距离分别为、、。已知重物质量为，当地重力加速度为，打点计时器打点的周期为。从打下点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为______，动能增加量为______。 (3)实验发现重物重力势能的减少量通常略大于动能的增加量，关于这个误差下列说法正确的是______ A．属于偶然误差 B．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 D．可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小 【答案】(1)D (2) (3)BD 【详解】（1）物体下落的高度h用刻度尺测出，根据做匀变速直线运动时纸带上某点的瞬时速度等于这点前后相邻两点间的平均速度，测算出瞬时速度v；而不能用或计算出瞬时速度v，因为这样就默认了机械能守恒，失去了验证的意义了。 故选D。 （2）[1]从打下点到打下点的过程中，重物的重力势能减少量为 [2]打下点时重物的速度为 则从打下点到打下点的过程中，重物的动能增加量为 （3）实验发现重物重力势能的减少量通常略大于动能的增加量，是因为重物下落过程有一定的空气阻力和摩擦阻力，使得由于一部分重力势能的减少量转化为内能；这个误差属于系统误差，不能通过多次测量取平均值的方法来减小，可以通过减小空气阻力和摩擦阻力来减小。 故选BD。 22．（2025·浙江金华·三模）图1、4是“验证机械能守恒定律实验”的两种方案（甲、乙）的实验装置图。 (1)关于方案甲： ①除了图1装置中的器材之外，还必须从图2中选取实验器材的字母编号是____________________； ②图1中该同学将要释放纸带，其操作不当之处是_______________________________________________； ③若电源频率为50Hz，计算图3中打下计数点5时纸带速度的大小为________m/s（保留3位有效数字）。 (2)关于方案乙，如图4所示，小明同学的部分实验步骤如下： a．将气垫导轨调至水平； b．在导轨的单脚螺丝下垫上一定厚度的垫片，让滑块从最高处由静止开始下滑，用数字计时器测出滑块依次经过光电门1和2时，遮光条的遮光时间和； c．取下垫片，用游标卡尺测量所用垫片的厚度h； d．用刻度尺测量单脚螺丝到双脚螺丝连线的距离l； 请回答下列问题：（已知当地重力加速度为g） ①为验证机械能守恒定律，下列物理量必须测量的是__________。（多选） A．遮光条的宽度d B．滑块和遮光条的总质量M C．光电门1和2之间的距离x ②若要得出机械能守恒定律的结论，以上测得的物理量应该满足怎样的关系？__________（用题干所给字母及第①问中测量的物理量字母表示）。 【答案】(1) D， 重锤离打点计时器太远或纸带在墨粉盘的上方（答出一处即可）， 1.50； (2) AC， 【详解】（1）[1]验证机械能守恒定律实验，还需要知道物体下落的距离，不需要知道物体质量，时间间隔应该在纸带上数点数出来，不需用秒表测，电火花计时器使用220V交流电，不是学生电源，故选D。 [2]实验时，重锤应靠近计时器，打点时，纸带应该在墨粉盘的下方，则操作不当之处是重锤离打点计时器太远或纸带在墨粉盘的上方（答出一处即可）。 [3]打点周期，打下计数点4至6的平均速度做为计数点打下5时纸带的瞬时速度，即 （2）[1]必须测量遮光条的宽度d和光电门1和2之间的距离x，而滑块和遮光条的总质量M在公式中可以约去，不是必须测量的物理量，故选AC。 [2]物体减少的重力势能转化为动能，即公式为 约去物体质量，得 23．（2025·河南新乡·三模）某同学借助图1所示的装置，用来验证机械能守恒定律，用到的器材有：气垫导轨、光电门、遮光条、数字毫秒计、滑块等。当地重力加速度为g，实验的主要步骤如下： （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图2所示，则d＝______mm。 （2）用测量工具测得斜面的倾斜角为θ。 （3）将滑块从光电门左上方的最高位置由静止释放，用刻度尺测出滑块在释放点时遮光条与光电门之间的距离为L，记录下遮光条通过光电门的遮光时间为t，则滑块经过光电门时的速度大小v＝______，要验证滑块的机械能是否守恒，只需验证______。（均用题中所给字母表示） （4）为减小实验误差，实验时宜选用宽度______（选填“较大”或“较小”）的遮光条。 【答案】 17.5 gLsinθ 较小 【详解】（1）[1]遮光片的宽度为d＝17mm＋0.1mm×5＝17.5mm （3）[2]滑块经过光电门时的速度为 [3]要验证滑块的机械能是否守恒，只需验证 即 （4）[4]为减小实验误差，宜选用宽度较小的遮光条。 24．（2025·江苏宿迁·三模）实验小组用图甲所示的装置验证机械能守恒定律。细绳跨过固定在铁架台上的小滑轮，两端各悬挂一个质量均为M的重锤A（含遮光条）、重锤B。主要的实验操作如下： ①用游标卡尺测量遮光条的宽度d； ②用米尺量出光电门1、2间的高度差h； ③在重锤A上加上质量为m的小钩码； ④将重锤B压在地面上，由静止释放，记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2； ⑤改变光电门2的位置，重复实验。 请回答下列问题： (1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d=________mm。 (2)重锤A经过光电门2时速度的大小为________（用题中物理量的符号表示）。 (3)已知重力加速度为g，若满足关系式________（用题中物理量的符号表示），则验证了重锤A、B和钩码组成的系统机械能守恒。 (4)某小组实验中发现系统增加的动能略大于系统减少的重力势能，下列原因中可能的是________。 A．存在空气阻力 B．细绳与滑轮间有摩擦力 C．遮光条宽度d的测量值偏大 (5)实验中，忽略空气阻力，细绳与滑轮间没有相对滑动。有同学认为细绳与滑轮间的静摩擦力做功但不产生内能，因此重锤A、B和钩码组成的系统机械能守恒。该同学的观点________（选填“正确”或“不正确”），理由是________。 【答案】(1)5.25 (2) (3) (4)C (5) 不正确 静摩擦力对重锤A、B和钩码组成的系统做负功，系统机械能减小 【详解】（1）遮光条的宽度为 （2）重锤A经过光电门2时速度的大小为 （3）若系统机械能守恒定律 根据题意得 可知系统机械能守恒需要满足关系式 （4）A．存在空气阻力，有机械能损失，系统增加的动能略小于系统减少的重力势能，A不符合题意； B．细绳与滑轮间有摩擦力，有机械能损失，系统增加的动能略小于系统减少的重力势能，B不符合题意； C．若遮光条宽度d的测量值偏大，则可能导致 即系统增加的动能略大于系统减少的重力势能，C符合题意。 故选C。 （5）[1]该同学的观点不正确； [2]静摩擦力对重锤A、B和钩码组成的系统做负功，系统机械能减小。 25．（2025·陕西宝鸡·三模）某实验小组设计了如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。绳和滑轮的质量忽略不计，轮与轴之间的摩擦忽略不计。 (1)实验时，实验小组的同学进行了如下操作： ①用天平分别测出物块A、B（含遮光片）的质量分别为和； ②用螺旋测微器测出遮光条宽度d，如图乙所示，则______； ③将重物A、B通过轻绳和两个轻质滑轮连接成图甲所示的装置，一个同学用手托住重物B，另一个同学测量出遮光片中心到光电门中心的竖直距离h，之后释放重物B使其由静止开始下落。测得遮光片经过光电门的时间为，则此时重物B速度的大小为_______（结果保留两位小数）。 (2)改变光电门与物块B之间的高度h，重复实验，测得每次遮光片的挡光时间t，在坐标系中作出图像，如图丙所示。在实验误差允许范围内，若图像的斜率_______（用含g、d字母的表达式表示），则验证了机械能守恒定律。 【答案】(1) 1.161/1.162/1.163/1.164 0.10 (2) 【详解】（1）[1]螺旋测微器测出遮光条宽度d=1mm+0.01mm×16.2=1.162mm [2]重物B速度的大小为 （2）[3]若系统机械能守恒则满足 其中 解得 若图像的斜率 则验证了机械能守恒定律。 26．（2025·浙江·三模）用如图1所示装置完成“验证机械能守恒定律”实验，查阅当地重力加速度。 (1)在纸带上确定计数点时，选取起始点为第1个计数点，得到的纸带如图2所示，打下B点时重物的速度为______m/s（结果保留3位有效数字）； (2)测得重物的质量，重物由O点运动到C点时重力势能的减小量为______J（结果保留2位有效数字），C点可能是第______（选填“11”、“12”或“13”）计数点； (3)将测得的数据描绘图像，求得图线斜率为k，下落h时，重力势能减小量与动能增加量之间的差值为______（结果用字母“m”、“h”、“k”、“g”表示）。 【答案】(1)2.07 (2) 0.52 13 (3) 【详解】（1）电火花计时器的周期 打下B点时重物的速度为 （2）[1]重物由O点运动到C点时，重力做功 重力做正功，重力势能减小量为。 [2]由O运动到C点，由自由落体运动公式可得 运动时间 设运动到C点有n个时间间隔，可得 由于存在阻力作用，因此取12，又因为O点为第1个计数点，因此C点可能是第13个计数点。 （3）下落的高度为时，重力势能的减小量为 由图像和图线斜率k可得图像的表达式为 由于初速度为0，可得动能的增加量 重力势能减小量与动能增加量之间的差值为 27．（2025·河南·三模）物理小组用图甲所示的装置来探究系统的机械能守恒。实验前测得当地的重力加速度大小为。 （1）在气垫导轨上安装两个光电门1和2，测出两光电门之间的距离为。 （2）实验前要对气垫导轨进行调整，保证其水平，本步骤中判断气垫导轨水平的依据是打开气源，气垫导轨正常工作后，在______（选填“挂”或“不挂”）槽码的情况下，给滑块一个初速度，滑块经过光电门1和2，两光电门记录的时间______（选填“相等”或“不相等”）。 （3）用游标卡尺测出一个遮光条的宽度，如图乙所示，遮光条的宽度______cm。将此遮光条固定在滑块上，用天平测出滑块（带有遮光条）的质量，测出槽码的质量。 （4）用细线一端连接滑块，另一端跨过定滑轮挂上槽码，启动气源，让气垫导轨正常工作。 （5）将滑块从气垫导轨上光电门1的右侧某一位置静止释放，记录滑块经过光电门1和光电门2时光电门记录的时间和。 （6）需要验证的机械能守恒的表达式为____________（用、、、、、、表示）。 【答案】 不挂 相等 0.225 【详解】（2）[1][2]打开气源，气垫导轨正常工作后，不挂槽码的情况下，给滑块一个初速度，滑块经过光电门 1 和 2，两光电门记录的时间相等，则说明气垫导轨调节水平。 （3）[3]由游标卡尺的读数规则可知 （6）[4]滑块经过光电门1、2的速度分别为、 由 可得 28．（2025·四川内江·三模）一同学利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。将铁架台放在水平桌面上，细绳一端固定于铁架台上，另一端连接质量为m的小钢球，小钢球的底端沿细线方向固定一质量不计、宽度为d的遮光条，光电门固定在遮光条轨迹的最低位置。小钢球的球心到悬点的距离为L，不计细绳的质量。则： (1)在某次实验时，将小钢球拉离最低点，使细绳恰好伸直且偏离竖直方向的夹角为角。现由静止释放小钢球，与光电门相连的数字毫秒计记录遮光条经过光电门的时间为，当地的重力加速度大小为。则小钢球从静止摆到最低点的过程中重力势能减少了___________，动能增加了___________（用题中所给的字母表示）。 (2)改变释放位置，多次实验发现小钢球动能的增加量总大于重力势能的减少量。产生这一现象的原因可能是___________。 A．小钢球质量偏大 B．空气阻力 C．光电门的位置太低 D．铁架台轻微晃动 【答案】(1) (2)C 【详解】（1）小钢球从静止摆到最低点的过程中，重力势能减少了 动能增加了 （2）A．因为减少的重力势能和增加的动能表达式中都存在质量，所以小钢球质量偏大，对实验结果无影响，故A错误； B．因为空气阻力做负功，导致减少的重力势能大于增加的重力势能，故B错误； C．光电门的位置太低，根据 可知遮光条处测出的速度比球心处的真实速度大，导致动能增加量测量值偏大，从而使动能的增加量总大于重力势能的减少量，故C正确； D．铁架台轻微晃动会导致小球运动轨迹偏移或者光电门测量速度不准，具有不确定性，即不能导致小钢球动能的增加量总大于重力势能的减少量，故D错误。 故选C。 29．（2025·江西景德镇·三模）某同学设计“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。铁架台放在水平台面上，上端安装电磁铁，接通电磁铁的开关后能吸住小球，电磁铁正下方安装一个光电门，光电门连接的数字计时器能记录下小球下落时经过光电门的时间。实验中测出小球直径为d、小球球心与光电门中心的高度差为h，断开电磁铁开关，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t。已知当地的重力加速度大小为g。 (1)下列关于实验的说法正确的是______。 A．实验时可以不用测出小球的质量 B．实验时可以选用塑料小球 C．可用来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机㭜能守恒 D．可用来计算小球经过光电门时的速度大小，并用来验证小球的机械能守恒 (2)小球经过光电门时的速度大小v＝______（用题目中给定的物理量符号表示）。 (3)调整电磁铁位置，得出多组h、t数据，并面出了如图乙所示的图像，若在误差允许范围内，图像的斜率k＝______（用题目中给定的物理量符号表示），则机械能守恒定律成立。 【答案】(1)A (2) (3) 【详解】（1）A．由于小球的重力势能减少量和动能增加量都与小球质量成正比，因此无须测出小球的质量，故A正确； B．实验时应选用体积小、质量大的小球以减小空气阻力对实验的影响，故B错误； CD．t是小球通过光电门的挡光时间，且和均是小球做自由落体运动时适用的公式，相当于默认了小球机械能守恒，与实验目的不符合，故CD错误。 故选A。 （2）根据光电门测量速度的原理可知，小球经过光电门时的速度大小 （3）小球的重力势能减少量 动能增加量 若机械能守恒，则 整理得 图像的斜率 30．（2025·浙江嘉兴·三模）验证“机械能守恒定律”实验装置如图所示。 (1)除图1所示器材外，还需选用______（多选） A．刻度尺 B．秒表 C．学生电源 (2)如图2为截取实验所获一条纸带的部分，已知为测量起点，、、、为4个连续打下的点，打点频率为50Hz，则打点“”时，重锤的速度为______（保留2位有效数字）。 (3)实验中发现，各标记点的动能大于从至该点过程中重力势能减少量，其原因可能是______（单选） A．工作电压偏低 B．存在空气阻力和纸带的摩擦力 C．接通电源前释放了纸带 (4)改用如图3所示的气势导轨进行实验，将气垫导轨调至水平，将滑块移至图示位置，静止释放滑块，读出挡光片通过光电门的挡光时间，测出挡光片的宽度和挡光片到光电门的距离，用天平称出托盘和砝码的总质量以及滑块和挡光片的总质量。若要验证机械能守恒定律的结论，以上物理量应满足的关系式是______。 【答案】(1)AC (2)2.4/2.5 (3)C (4) 【详解】（1）除图1所示器材外，还需选用刻度尺和学生电源，不需要秒表。 故选AC。 （2）根据中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，可得C点的瞬时速度为 （3）A．工作电压偏低，对实验结果无影响，故A错误； B．若存在空气阻力和纸带的摩擦力，重力势能的减少量大于动能的增加量，故B错误； C．接通电源前释放了纸带，此时测得的C点的速度时下降的距离大于纸带上打点起点到C点间的距离，故此时C点的速度偏大，所以动能的增加量大于从至该点过程中重力势能减少量，故C正确。 故选C。 （4）挡光片通过光电门的速度为 动能的增加量为 重力势能的减少量为 若关系式满足 即 可验证机械能守恒定律。 验证动量守恒定律 31．（2025·江西九江·三模）为了探究碰撞过程中的守恒量，某兴趣小组设计了如图所示的实验。先让质量为的小球从凹形槽顶端由静止滑下，经过O点水平抛出落在斜面上的P点。再把质量为的小球静止放在凹形槽末端O点，让小球仍从凹形槽顶端由静止滑下，与小球碰撞后，两小球落到斜面上。分别记录小球第一次与斜面碰撞的落点痕迹，其中M、P、N三个落点的位置距O点的长度分别为、、，凹形槽顶端与末端的高度差为h，凹形槽末端距地面高度为H，斜面总长度为L。多次重复实验。 (1)有利于减小实验误差的操作是：________。 A．凹形槽尽可能光滑 B．使用半径相同的两个小球 C．多次测量落点位置取平均值 D．保持H不变，增加斜面长度L (2)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过程中动量守恒。（用、、、表示） (3)现测量出两个小球质量比，若还测出________，则可证明两球间的碰撞是弹性碰撞。（用k表示） 【答案】(1)BC (2) (3) 【详解】（1）A．每次只要保证小球到达点的速度保持相同即可，有无摩擦力无影响，故A不符合题意； B．使用半径相同的两个小球，可以保证对心碰撞，减小实验误差，故B符合题意； C．多次测量可以减小偶然误差，故C符合题意； D．保持H不变，增加斜面长度L，并不能直接减小实验误差，对实验结果的准确性没有直接影响，故D不符合题意。 故选BC。 （2）设斜面的倾角为，小球从斜面顶端平抛落到斜面上，位移大小为，由平抛运动的知识可知， 整理可得 可知，平抛运动的初速度与成正比，若碰撞过程动量守恒，则有 整理可得 （3）若两球间的碰撞是弹性的，则有 又有 解得 又有 整理可得 即 32．（2025·四川宜宾·三模）物理兴趣小组利用图（a）所示的装置研究小球的正碰。正确安装实验器材并调试后，先让小球A从斜槽轨道上滚下（不放小球B），拍摄小球A平抛过程中的频闪照片，如图（b）所示；然后把小球B放在斜槽轨道末端，再让小球A从轨道上滚下，两个小球碰撞后，拍摄小球A、B平抛过程中的频闪照片，如图（c）所示。频闪时间间隔不变。 (1)为了保证实验效果，以下做法不必要的是______。 A．小球A的半径等于小球B的半径 B．小球A的质量大于小球B的质量 C．斜槽轨道各处必须光滑 D．每次小球A应从斜槽轨道上同一位置由静止释放 (2)若两小球碰撞过程动量守恒，则两小球的质量之比______。 (3)碰撞后两球的分离速度，与碰撞前两球的接近速度成正比，比值由两球的材料性质决定，即，通常把叫做恢复系数。请同学们计算本实验中两球的恢复系数______。 【答案】(1)C (2)2∶1 (3) 【详解】（1）A．为保证两球能发生正碰，则小球A的半径等于小球B的半径，选项A正确，不符合题意； B．为防止入射球A碰后不反弹，则小球A的质量大于小球B的质量，选项B正确，不符合题意； C．斜槽轨道没必要各处必须光滑，选项C错误，符合题意； D．每次小球A应从斜槽轨道上同一位置由静止释放，以保证小球到达底端时速度相等，选项D正确，不符合题意。 故选C。 （2）两幅照片中竖直位移 由b图像可知碰前A的速度 碰后AB的速度， 由动量守恒 可得 （3）本实验中两球的恢复系数 33．（2025·北京·三模）在“验证动量守恒定律”中，三个实验小组分别设计了如图（a），（b），（c）三个实验装置。 (1)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变，每次由静止释放小球A时必须从斜槽上______滚下。 (2)两个小球碰撞之后都直接向前作平抛运动，则小球A的质量与小球B的质量应满足______（填“>”“<”或“=” ）。 (3)一实验小组采用图（a）所示装置进行实验，则能验证两个小球碰撞过程动量守恒的关系式为______（用、、、、表示）。 (4)另外两实验小组分别采用图（b），图（c）所示装置进行实验，要验证两个小球碰撞过程动量守恒，以下有两个关系式：关系式①：；关系式②：，则采用图（b）实验装置验证应该是关系式______（填“①”或“②”）。 【答案】(1)同一位置静止 (2)> (3) (4)② 【详解】（1）为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变，每次由静止释放小球A时必须从斜槽上同一位置静止静止滚下。 （2）为了避免入射小球发生反弹，使两个小球碰撞之后都直接向前作平抛运动，则小球A的质量与小球B的质量应满足>。 （3）小球做平抛运动，则有，，， 根据动量守恒定律有 解得 （4）图（b）中令木板与小球飞出点之间的间距为L，则有，， 竖直方向有，， 根据动量守恒定律有 解得 可知，采用图（b）实验装置验证应该是关系式②。 34．（2025·陕西榆林·三模）如图所示，用两个小球在斜槽轨道的水平末端碰撞来验证动量守恒定律。斜槽轨道的水平末端在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离、。 完成下列填空： (1)记a、b两球的质量分别为、，实验中须满足条件______（选填“＞”或“＜”）； (2)如果测得的、、、和在实验误差范围内满足关系式__________________（用题中所给字母表示），则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。 (3)若测算出了斜槽轨道的水平末端至木板间的高度h和重力加速度g，a、b两球碰撞损失的械能为______（用题中所给字母表示）。 【答案】(1)> (2) (3) 【详解】（1）为了保证小球碰撞后不反弹，要求； （2）两球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们做平抛运动的时间t相等，碰撞前a球的速度大小为， 碰撞后a球的速度大小 碰撞后b球的速度大小 如果碰撞过程系统动量守恒，则碰撞前后系统动量相等，即 整理得 （3）损失的机械能 平抛运动竖直方向有 联立以上式子解得 / 学科网（北京）股份有限公司 $$