专题14 力学实验（湖南专用）-【好题汇编】5年（2021-2025）高考1年模拟物理真题分类汇编

专题14 力学实验 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 测定做直线运动物体的瞬时速度 2025 五年考情显示，试题设计显著强化运动学实验的传感器融合，如利用光电门结合数字计时器测量瞬时速度，或通过位移传感器实时采集v-t数据并求导验证加速度，同时引入气垫导轨优化系统误差控制。牛顿第二定律实验的考查全面升级，需借助力传感器直接测量细绳拉力，结合加速度传感器定量绘制a-F、a-1/m图像，通过图线截距分析摩擦力补偿不足问题或系统质量偏差；高阶命题要求自主设计实验方案验证非匀变速过程的动力学方程，或探究斜面倾角对等效重力加速度的影响。误差分析的深度与广度显著提升，涉及光电门挡光片宽度修正、弹簧自重导致的形变系统误差、滑轮转动惯量对拉力的影响，甚至要求构建误差传递公式定量计算g值的不确定度。创新方向强调跨模块整合，如将弹簧振子与简谐运动规律联动验证周期公式，或利用打点计时器-小车系统探究碰撞中的动量守恒，全面检验实验设计、仪器操作、数据处理及误差溯源的完整科学探究能力。 考点2 探究弹簧弹力与形变量的关系 2022 考点3 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 2021 考点01 测定做直线运动物体的瞬时速度 1．（2025·湖南·高考）某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下： （1）用螺旋测微器测量小球直径D如图1所示，__________。 （2）在液面处由静止释放小球，同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程中不同时刻的位置，频闪仪每隔闪光一次。装置及所拍照片示意图如图2所示（图中的数字是小球到液面的测量距离，单位是）。 （3）根据照片分析，小球在A、E两点间近似做匀速运动，速度大小__________（保留2位有效数字）。 （4）小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力（k为与液体有关的常量），已知小球密度为，液体密度为，重力加速度大小为g，则k的表达式为__________（用题中给出的物理量表示）。 （5）为了进一步探究动力学规律，换成直径更小的同种材质小球，进行上述实验，匀速运动时的速度将__________（填“增大”“减小”或“不变”）。 考点02 探究弹簧弹力与形变量的关系 2．（2022·湖南·高考）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下： （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为； （2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量/枚 5 10 15 20 25 长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 （3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；______ （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为______； （5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______（计算结果保留3位有效数字）。 考点03 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 3．（2021·湖南·学业水平选择性）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量垫块厚度，示数如图（b）所示，___________； （2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； （3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； （4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数和滑块对应的加速度； （5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表： 1 2 3 4 5 6 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线___________。 如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是___________（保留三位有效数字）。 1．（25届·怀化·二模）一位同学做“探究质量一定时，加速度与力的关系”实验，实验装置如图所示。 (1)某同学在实验中用打点计时器记录了小车拖动纸带的运动情况。在纸带上，每五个点取一个计数点，如图所示。交流电源的频率为 。根据纸带上的数据，可以求出小车的加速度大小为__________ 。（结果保留三位有效数字） (2)若一同学平衡摩擦力时长木板倾角偏大，在这个情况下保持小车质量不变、不断的增加砝码盘中砝码探究加速度与合外力的关系，则可能得到以下哪个图__________。 A． B． C． D． (3)若某次实验中实验使用的交流电频率变为51 Hz，但该同学仍按照50 Hz进行数据处理，那么加速度的测量值与实际值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 2．（25届·邵阳·三联·下）利用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。某实验小组利用其来探究平抛运动的特点，设计原理图如图甲所示，物体A从O点水平抛出做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声-红外接收装置B。B盒装有、两个超声-红外接收器（处于O点正下方），并与计算机相连。、各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离，进而确定物体A的位置，通过计算机可以即时给出A的坐标。试回答下列问题： (1)为了使计算机描出的物体做平抛运动轨迹更加准确，物体A应挑选（　　） A．体积大的木球 B．体积小的钢球 C．体积小的木球 (2)如图甲所示，某实验小组让物体A在图示位置同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，以抛出点O为坐标原点建立坐标系，若还测出了O点到、的距离，重力加速度未知，则由题中条件可以求出（　　） A．物体A的初速度 B．物体A的位置坐标 C．物体A的运动时间 D．物体A此时的速度方向 (3)以物体A的初速度方向为轴方向，竖直向下的方向为轴方向，在某次实验中计算机描出的平抛运动的轨迹如图乙所示，数据的采集频率为25Hz。由图乙轨迹图线分析可知，物体A平抛的初速度大小为__________________（结果保留2位有效数字）；该实验测得当地的重力加速度偏小，可能的原因是__________________。 3．（2025·湖南长沙长郡中学·高三下·模拟）某同学利用传感器和牛顿第二定律，测量滑块和圆盘间的最大静摩擦力。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定在支架上，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。 (1)圆盘转动时，宽度为的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为，则遮光片的线速度大小为________，圆盘半径为，可计算出滑块做圆周运动的角速度为________。（用所给物理量的符号表示） (2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度，并记录数据，做出图线如图乙所示，从而验证与关系。已经测出滑块的质量为和圆周运动的半径为，该同学发现图乙中的图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为，则滑块与圆盘间的最大静摩擦力为________。（用所给物理量的符号表示） (3)若支架水平部分由于重力和绳子的拉力作用竖直向下弯曲少许，使得光电门轴线偏离竖直方向（物块做圆周运动的半径始终不变），光电门则导致最大静摩擦力的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 4．（2025·湖南邵阳·一模）某学习小组利用图示装置探究加速度与力、质量的关系，主要操作步骤如下： a.按图甲所示完成装置安装，木板左端用铰链连接在桌面上，将1个钩码通过跨过定滑轮的细绳连接到小车上； b.调整木块位置，使小车获得一定初速度后，遮光片通过两光电门的遮光时间相等； c.取下钩码，由静止释放小车，记录小车通过上、下两个光电门时遮光片的遮光时间，分别记为和； d.依次增加悬挂的钩码（完全相同）个数n，重复步骤b、c、d。 请完成以下问题： (1)两光电门中心间的距离为s，遮光片的宽度d用螺旋测微器测量如图乙，读得______mm。由计算出小车加速度。 (2)要探究小车加速度与所受合外力的关系，以加速度a为纵轴，以______（选填“n”“”“”或“”）为横轴描点作图，当所作图像是一条过坐标原点的倾斜直线时，则说明：在小车质量不变的情况下，小车的加速度与所受合外力成正比。 (3)下列做法能减小本实验误差的是______。 A．减小两光电门之间的距离 B．要确保小车的质量远大于钩码的质量 C．挑选遮光片时，选宽度比较小的 D．挑选表面比较光滑的木板进行实验 5．（24-25高三·湖南邵阳·二联考）“祖冲之”研究小组做用单摆测重力加速度的实验。装置如图甲所示： （1）测量小铁球的直径及摆线长。 （2）使摆球在同一竖直平面内做小角度摆动，摆球到达___________（选填“最低点”或“最高点”）启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过计时起点的次数，。当时停止计时，此时停表的示数如图乙所示，此单摆的周期为___________s（保留两位有效数字）。 （3）某同学测出不同摆长时对应的周期，作出图线，如图丙所示，再利用图线上任意两点、的坐标分别为、，可求得___________。若该同学测摆长时漏加了小铁球半径，其它测量、计算均无误，则用上述方法算得的值和真实值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 6．（24-25高三·湖南郴州·三测）(1)小李同学在“用单摆测定重力加速度”实验中：实验时测得小球的直径为D，改变摆长，测出几组摆线长度（悬点到摆球最顶端）和对应周期T的数据作出图像。如图甲，利用图甲中给出的坐标求出重力加速度，其表达式__________（用T1、T2、l1、l2、π表示）。若该同学实验操作步骤完全正确，那么纵轴截距的绝对值是___________（用D表示）。 (2)小明同学学习了传感器后，利用该小球和摆线，设计了利用力传感器做测定重力加速度的创新实验，如图乙，按照图乙所示的装置组装好实验器材，用刻度尺测量此时摆线的长度l0。实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。则当地的重力加速度可表示为_________（用D、l0、t0、π表示）。 7．（24-25高三下·湖南·大联考二模）利用如图甲所示的圆锥摆装置验证向心力表达式，步骤如下： （1）用天平测出密度较大的小球的质量为m，如图乙所示用20分度的游标卡尺测出小球的直径D=________cm。小球静止时，用刻度尺测量此时悬挂点与小球上端之间的竖直距离为L。 （2）在白纸上画几个不同半径的同心圆，用刻度尺测量各个圆的半径。将白纸平铺在水平桌面上，使同心圆的圆心刚好位于________。让小球做圆锥摆运动，俯视观察小球，其在水平面上沿着白纸上某个半径为r的圆做圆周运动，当运动稳定时，用秒表测量小球运动10圈所用的时间t。 （3）用向心力表达式推导出Fn=________（用m、t、r和圆周率表示）；通过受力分析，推导出小球做圆周运动时所受合力F=________（用m、r、D、L和重力加速度g表示）。将记录的数据代入到上述两个表达式中进行计算。 （4）改变绳长，重复（2）、（3）实验步骤，记录多组数据。 （5）比较每一组数据计算出的Fn和F的大小，在误差允许的范围内近似相等。由此向心力的表达式得到验证。 8．（2025·湖南永州·三模）某同学用如图甲所示的装置做“探究物体加速度与力的关系”的实验。小车的质量为M，钩码的质量为m，实验时保持小车的质量不变，在已经平衡摩擦力的情况下，用钩码的重力作为小车受到的拉力，根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。 (1)实验过程中得到如图乙所示的纸带，已知所用交流电的频率为50Hz。其中A、B、C、D、E为五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的数据，可求出小车加速度的大小为_____m/s2（计算结果保留2位有效数字）。 (2)实验时改变所挂钩码的个数，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图像，如图丙所示，图线上部弯曲的原因是_____________。 (3)图丙中，该同学利用加速度较小的几组数据拟合了一条直线，过点作横轴的垂线，垂足为，垂线与段交于点，则______（用、表示）。 9．（24-25高二·湖南郴州·4月模拟预测·下学期）小明为了探究平抛运动的特点，在家里就地取材设计了实验。如图甲所示，在高度约为1m的水平桌面上用长木板做成一个斜面，使小球从斜面上某一位置滚下，滚过桌边后小球做平抛运动。取重力加速度大小m/s2，。 (1)实验中应满足的条件有______。 A．实验时应保持桌面水平 B．每次将小球从同一位置释放即可，释放高度尽可能小一点 C．长木板与桌面的材料必须相同 D．小球可选用质量小的泡沫球，不用质量大的小钢球 (2)为了记录小球的落点痕迹，小明依次将白纸和复写纸固定在竖直墙壁上，再把桌子搬到墙壁附近。从斜面上某处无初速度释放小球，使其飞离桌面时的速度与墙壁垂直，小球与墙壁碰撞后在白纸上留下落点痕迹。改变桌子与墙壁间的距离（每次沿垂直于墙壁方向移动9.92cm），重复实验，白纸上将留下一系列落点痕迹，挑选有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。根据测量的数据可求得，小球离开桌面时的速度大小为______m/s，小球打到B点时的速度大小为______m/s。（结果均保留三位有效数字） 10．（2025·湖南长沙一中·高三下考前模考）“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图（a）所示。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图（b）所示三种组合方式。回答以下问题： (1)下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是_____。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 C．探究影响单摆周期的因素 D．探究平抛运动的特点 (2)实验时将质量相同的球1、球2分别放在挡板、位置，将皮带置于变速塔轮第二层，转动手柄观察左右两个标尺，发现右边标尺露出的红白相间的等分格数为左边标尺的_____倍。 (3)实验中，在记录两个标尺露出的格数时，由于转速不稳定，不便于读数，同时记录两边的格数会有较大的误差。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建议的评价，你认为正确的是_____。 A．该方法可行，但仍需要匀速转动手柄 B．该方法可行，且不需要匀速转动手柄 C．该方法不可行，因不能确定拍照时转速是否稳定 11．（25届湘豫名校高三·下·三模）学习小组利用如图1所示的装置，测量滑块1、2的质量、（含遮光板）。 实验器材：气垫导轨、滑块1、2（含宽度相同的遮光板）、配重块（质量已知）、弹簧、细线、光电门、计时器等。 实验步骤： ①打开光电门及计时装置，接通气源，调节气垫导轨水平； ②在滑块1上固定数量不等的配重块，在两个滑块中间压缩轻质弹簧，再用细线把两个滑块连接； ③开始时让两滑块在两光电门中间处于静止状态，然后烧断细线，滑块1、2分别向左右弹开，经过光电门时，记录遮光板的挡光时间分别为、及配重片的总质量； ④改变滑块1上配重片的质量，多次重复实验，记录多组、及值。 数据处理：在坐标纸上以为纵轴，以配重片总质量为横轴，画出图如图2所示，为一条倾斜的直线，测出纵截距为，斜率为。 请回答下列问题： (1)若每次滑块弹开过程系统动量守恒，根据图像可求出滑块1质量___________，滑块2质量___________。（均用、表示） (2)每次实验，弹簧的压缩量___________。（选填“可以不同”或“必须相同”） (3)若某次实验在烧断细线前，两滑块没有处于静止状态，而是有向左的微小速度，则此次测量的数据点处在理论直线的___________侧。（选填“上”或“下”） 12．（2025·湖南长沙雅礼中学·一模）兴趣小组利用如下装置验证“加速度与力和质量的关系”的实验。 第一小组：验证加速度与力的关系器材包含：导轨上有刻度尺的气垫导轨（含气泵）、光电门B、数字计时器、带挡光片的滑块A、钩码若干、力的传感器（质量不计）和天平。 实验步骤：固定好光电门B，调整导轨水平，用刻度尺测出遮光条与光电门之间的距离L及挡光片的宽度d，并记录滑块的位置，测出滑块和挡光片的总质量为M。滑块用平行于导轨的细线跨过动滑轮连接在传感器上。在传感器上悬挂一个钩码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门的时间为，读出传感器的示数F，保持小车的质量不变，改变钩码的个数且从同一位置释放，进行多次实验，并作出图像。 根据实验步骤回答下列问题： (1)不挂钩码和细线，接通气泵，在任意位置轻放滑块，观察到滑块__________，兴趣小组判断调整后的导轨已经水平。 (2)为了直观的由图像看出物体的加速度与合力F的正比关系，小组应该绘制图像__________（选填“”“ ”“ ”或“”）。 第二小组：验证加速度与质量的关系 兴趣小组与邻桌的同学一起做验证“加速度与质量关系”的实验。他们将两个气垫导轨对称地放置在一条水平直线上，保持两个导轨上的光电门固定在相同刻度处（即保持滑块的位移相同），测出A和B两个滑块的质量为M1与M2，滑块上连接一条平行于桌面的细线，细线中间放置用一个悬挂钩码的滑轮，并使细线与导轨平行且跨过气垫导轨上的滑轮。现同时从各自的气垫导轨上同一位置由静止释放，记录A和B两个滑块上遮光片（两遮光片宽度相同）分别通过光电门的时间为t1和t2。 (3)若测量结果满足__________（用上述字母表示），即可得出物体加速度与质量的关系。 13．（25届高三下·湖南长沙邵阳多校联考·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”）。 14．（2025·湖南长沙·湖南师大附中·高三下·一模）利用图甲装置验证动量守恒定律，将钢球用细线悬挂于点，钢球放在离地面高度为的支柱上，点到球球心的距离为。将球拉至悬线与竖直线夹角为，由静止释放后摆到最低点时恰与球正碰，碰撞后球运动到竖直线夹角处，球落到地面上，测出球的水平位移，当地重力加速度为。 (1)改变角的大小，多次实验，发现钢球、碰撞过程不仅动量守恒，机械能也守恒，得到的关系图线如图乙，则钢球、的质量之比___________。（保留2位有效数字） (2)若在钢球的被碰位置贴一小块棉布，依然将球拉至悬线与竖直线夹角为由静止释放，增大的物理量是（　　） A．碰后球的水平位移 B．碰后再次到达最高点的夹角 C．碰撞过程中系统的总动量 D．碰撞过程中系统动能的损失 (3)某同学观察到，在台球桌面上，台球以初速度和静止的球发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图乙所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为和，则和满足的关系为_____________。 15．(24-25高三下·湖南怀化多校联考·三模)在一次课外活动中，某同学用如图甲所示的装置测量放在水平光滑桌面上的金属板B与铁块A之间的动摩擦因数，并验证牛顿第二定律。实验步骤如下： （a）用天平测出铁块A的质量mA、金属板B的质量mB （b）将该装置按如图所示的方式连接 （c）在动滑轮下挂上砝码，稳定运行后，弹簧秤的示数为F1，力传感器的示数为F2，打点计时器后方打出的一段纸带如图乙所示，已知重力加速度为g，纸带上相邻计数点间的时间间隔为T，则： (1)金属板B与铁块A之间的动摩擦因数为_______。 (2)要验证牛顿第二定律，需要保证______。 A．定滑轮和金属板间的细绳必须水平 B．所有滑轮必须光滑 C．钩码的质量必须远小于金属板的质量 (3)要验证牛顿第二定律，需要验证的关系为__________（用“、、、、”表示）。 16．（24-25高三·湖南长沙·5月模拟冲刺）用如图所示装置验证机械能守恒定律，装有遮光条的滑块放置在气垫导轨上的A位置，细线绕过固定在导轨右端的定滑轮，一端与滑块连接，另一端悬吊钩码。测出遮光条的宽度d，滑块与遮光条的总质量M，A到光电门中心距离x。调节气垫导轨水平，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t。将遮光条通过光电门的平均速度看作滑块中心到达光电门中心点时的瞬时速度。已知钩码的质量为m，当地重力加速度为g。 (1)滑块从A处到达光电门中心处时，m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=______，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=______，在误差允许的范围内，若ΔEk=ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。（均用题中字母表示） (2)某同学实验时，保持光电门的位置不变，改变滑块的位置A，测出多组对应的x与t的数值，经过计算发现系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，其原因可能是______。 A．钩码质量太大 B．气垫导轨未完全调水平，左端高于右端 C．系统受到空气阻力 (3)某同学为了减小误差，通过调整A的位置来改变x，测出对应的通过光电门的时间t，得到若干组数据后，在坐标纸上描点，拟合出直线，则该同学描绘的是______图像。 A．x-t B．x- C．x- D．x-t2 (4)某同学实验时，气泵不能工作，他想到用使轨道倾斜的方法来平衡摩擦力，如果已经平衡了摩擦力，______（选填“能”或“不能”）用此装置验证系统机械能守恒。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题14 力学实验 考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势 考点1 测定做直线运动物体的瞬时速度 2025 五年考情显示，试题设计显著强化运动学实验的传感器融合，如利用光电门结合数字计时器测量瞬时速度，或通过位移传感器实时采集v-t数据并求导验证加速度，同时引入气垫导轨优化系统误差控制。牛顿第二定律实验的考查全面升级，需借助力传感器直接测量细绳拉力，结合加速度传感器定量绘制a-F、a-1/m图像，通过图线截距分析摩擦力补偿不足问题或系统质量偏差；高阶命题要求自主设计实验方案验证非匀变速过程的动力学方程，或探究斜面倾角对等效重力加速度的影响。误差分析的深度与广度显著提升，涉及光电门挡光片宽度修正、弹簧自重导致的形变系统误差、滑轮转动惯量对拉力的影响，甚至要求构建误差传递公式定量计算g值的不确定度。创新方向强调跨模块整合，如将弹簧振子与简谐运动规律联动验证周期公式，或利用打点计时器-小车系统探究碰撞中的动量守恒，全面检验实验设计、仪器操作、数据处理及误差溯源的完整科学探究能力。 考点2 探究弹簧弹力与形变量的关系 2022 考点3 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 2021 考点01 测定做直线运动物体的瞬时速度 1．（2025·湖南·高考）某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下： （1）用螺旋测微器测量小球直径D如图1所示，__________。 （2）在液面处由静止释放小球，同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程中不同时刻的位置，频闪仪每隔闪光一次。装置及所拍照片示意图如图2所示（图中的数字是小球到液面的测量距离，单位是）。 （3）根据照片分析，小球在A、E两点间近似做匀速运动，速度大小__________（保留2位有效数字）。 （4）小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力（k为与液体有关的常量），已知小球密度为，液体密度为，重力加速度大小为g，则k的表达式为__________（用题中给出的物理量表示）。 （5）为了进一步探究动力学规律，换成直径更小的同种材质小球，进行上述实验，匀速运动时的速度将__________（填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 2.207/2.206/2.205 减小 【详解】（1）[1]根据图1可知小球直径D=2mm+20.7×0.01mm=2.207mm （2）[2]由图2可知A、E两点间的距离为 时间为 所以速度为 （4）[3]小球匀速运动，根据受力平衡有 求得体积公式为 整理可得 （5）[4]根据（4）可知，所以换成直径更小的同种材质小球，速度将减小。 考点02 探究弹簧弹力与形变量的关系 2．（2022·湖南·高考）小圆同学用橡皮筋、同种一元硬币、刻度尺、塑料袋、支架等，设计了如图（a）所示的实验装置，测量冰墩墩玩具的质量。主要实验步骤如下： （1）查找资料，得知每枚硬币的质量为； （2）将硬币以5枚为一组逐次加入塑料袋，测量每次稳定后橡皮筋的长度，记录数据如下表： 序号 1 2 3 4 5 硬币数量/枚 5 10 15 20 25 长度 10.51 12.02 13.54 15.05 16.56 （3）根据表中数据在图（b）上描点，绘制图线；______ （4）取出全部硬币，把冰墩墩玩具放入塑料袋中，稳定后橡皮筋长度的示数如图（c）所示，此时橡皮筋的长度为______； （5）由上述数据计算得冰墩墩玩具的质量为______（计算结果保留3位有效数字）。 【答案】 见解析 15.35 127 【详解】（3）[1]根据表格标点连线如图 （4）[2]由图可知刻度尺的分度值为1mm，故读数； （5）[3]设橡皮筋的劲度系数为k，原长为x0，则、 则橡皮筋的劲度系数为k 从作的l-n图线读取数据则可得， 设冰墩墩的质量为m1，则有 可得 考点03 探究加速度与物体受力、物体质量的关系 3．（2021·湖南·学业水平选择性）某实验小组利用图（a）所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量垫块厚度，示数如图（b）所示，___________； （2）接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； （3）在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； （4）在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数和滑块对应的加速度； （5）在右支点下增加垫块个数（垫块完全相同），重复步骤（4），记录数据如下表： 1 2 3 4 5 6 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图（c）上描点，绘制图线___________。 如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是___________（保留三位有效数字）。 【答案】 1.02 0.342（在误差允许的范围内均算对） 【详解】（1）[1]垫块的厚度为h=1cm+2×0.1mm=1.02cm （5）[2]绘制图线如图； [3]根据 可知a与n成正比关系，则根据图像可知，斜率 解得a=0.342m/s2 1．（25届·怀化·二模）一位同学做“探究质量一定时，加速度与力的关系”实验，实验装置如图所示。 (1)某同学在实验中用打点计时器记录了小车拖动纸带的运动情况。在纸带上，每五个点取一个计数点，如图所示。交流电源的频率为 。根据纸带上的数据，可以求出小车的加速度大小为__________ 。（结果保留三位有效数字） (2)若一同学平衡摩擦力时长木板倾角偏大，在这个情况下保持小车质量不变、不断的增加砝码盘中砝码探究加速度与合外力的关系，则可能得到以下哪个图__________。 A． B． C． D． (3)若某次实验中实验使用的交流电频率变为51 Hz，但该同学仍按照50 Hz进行数据处理，那么加速度的测量值与实际值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)2.86 (2)C (3)偏小 【详解】（1）交流电源的频率为 。每五个点取一个计数点，则两个计数点的时间间隔为T=0.1s 根据逐差法 代入数据可得小车的加速度大小为 （2）平衡摩擦力过大，没有外力时就有加速度，会有纵截距，即 图像不过原点，；不断增加钩码时，由于不能满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的总质量，所以小车受到的合外力不再等于砝码和砝码盘的总质量，因此最后的图像不再是直线，而是曲线。 故选C。 （3）如果在某次实验中，交流电的频率51Hz，大于50Hz，那么实际打点周期变小，根据运动学公式 可得真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小。 2．（25届·邵阳·三联·下）利用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。某实验小组利用其来探究平抛运动的特点，设计原理图如图甲所示，物体A从O点水平抛出做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声-红外接收装置B。B盒装有、两个超声-红外接收器（处于O点正下方），并与计算机相连。、各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离，进而确定物体A的位置，通过计算机可以即时给出A的坐标。试回答下列问题： (1)为了使计算机描出的物体做平抛运动轨迹更加准确，物体A应挑选（　　） A．体积大的木球 B．体积小的钢球 C．体积小的木球 (2)如图甲所示，某实验小组让物体A在图示位置同时发射超声波脉冲和红外线脉冲，以抛出点O为坐标原点建立坐标系，若还测出了O点到、的距离，重力加速度未知，则由题中条件可以求出（　　） A．物体A的初速度 B．物体A的位置坐标 C．物体A的运动时间 D．物体A此时的速度方向 (3)以物体A的初速度方向为轴方向，竖直向下的方向为轴方向，在某次实验中计算机描出的平抛运动的轨迹如图乙所示，数据的采集频率为25Hz。由图乙轨迹图线分析可知，物体A平抛的初速度大小为__________________（结果保留2位有效数字）；该实验测得当地的重力加速度偏小，可能的原因是__________________。 【答案】(1)B (2)BD (3) 1.5/1.6/1.7 受空气阻力 【详解】（1）为减小空气阻力对平抛运动的影响，物体应选择体积小、密度大的材质。钢球密度大、体积小，空气阻力相对重力可忽略，故选B。 （2）B．设A点坐标为（x，y），由几何关系可得， 由题意可知，、、、均已知，联立可解得x、y，即可确定物体A的位置坐标，B正确； AC．由平抛位移公式可得， 由于重力加速度g未知，故无法求得运动时间t及初速度v0，AC错误； D．由速度偏角公式可得 由位移偏角公式可得 对比可得 故可确定物体A此时的速度方向，D正确。 故选BD。 （3）[1]数据的采集频率为25Hz，时间间隔为 水平方向为匀速直线运动，图中相邻两个时间间隔内的水平位移为，则初速度 [2]该实验测得当地的重力加速度偏小，原因可能是物体受空气阻力，竖直方向加速度小于。 3．（2025·湖南长沙长郡中学·高三下·模拟）某同学利用传感器和牛顿第二定律，测量滑块和圆盘间的最大静摩擦力。如图甲，电动机的竖直轴与水平放置的圆盘中心相连，将力传感器和光电门固定在支架上，圆盘边缘上固定一竖直的遮光片，将光滑小定滑轮固定在圆盘中心，用一根细绳跨过定滑轮连接小滑块和力传感器。实验时电动机带动水平圆盘匀速转动，滑块随圆盘一起转动，力传感器可以实时测量绳的拉力的大小。 (1)圆盘转动时，宽度为的遮光片从光电门的狭缝中经过，测得遮光时间为，则遮光片的线速度大小为________，圆盘半径为，可计算出滑块做圆周运动的角速度为________。（用所给物理量的符号表示） (2)保持滑块质量和其做圆周运动的半径不变，改变滑块角速度，并记录数据，做出图线如图乙所示，从而验证与关系。已经测出滑块的质量为和圆周运动的半径为，该同学发现图乙中的图线不过坐标原点，且图线在横轴上的截距为，则滑块与圆盘间的最大静摩擦力为________。（用所给物理量的符号表示） (3)若支架水平部分由于重力和绳子的拉力作用竖直向下弯曲少许，使得光电门轴线偏离竖直方向（物块做圆周运动的半径始终不变），光电门则导致最大静摩擦力的测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】(1) (2) (3)等于 【详解】（1）[1][2]遮光片的线速度大小为 根据线速度与角速度公式可知 （2）根据图像可知时，，此时有最大静摩擦力等于向心力 （3）支架水平部分向下弯曲少许，会使得光电门的发光孔和接收孔不在同一竖直高度上，但是挡光片仍然是竖直的，挡光片的遮光时间仍然不变，故线速度和角速度的测量值仍然是真实值，所以最大静摩擦力的测量值等于真实值。 4．（2025·湖南邵阳·一模）某学习小组利用图示装置探究加速度与力、质量的关系，主要操作步骤如下： a.按图甲所示完成装置安装，木板左端用铰链连接在桌面上，将1个钩码通过跨过定滑轮的细绳连接到小车上； b.调整木块位置，使小车获得一定初速度后，遮光片通过两光电门的遮光时间相等； c.取下钩码，由静止释放小车，记录小车通过上、下两个光电门时遮光片的遮光时间，分别记为和； d.依次增加悬挂的钩码（完全相同）个数n，重复步骤b、c、d。 请完成以下问题： (1)两光电门中心间的距离为s，遮光片的宽度d用螺旋测微器测量如图乙，读得______mm。由计算出小车加速度。 (2)要探究小车加速度与所受合外力的关系，以加速度a为纵轴，以______（选填“n”“”“”或“”）为横轴描点作图，当所作图像是一条过坐标原点的倾斜直线时，则说明：在小车质量不变的情况下，小车的加速度与所受合外力成正比。 (3)下列做法能减小本实验误差的是______。 A．减小两光电门之间的距离 B．要确保小车的质量远大于钩码的质量 C．挑选遮光片时，选宽度比较小的 D．挑选表面比较光滑的木板进行实验 【答案】(1)3.108/3.107/3.109/3.106 (2)n (3)C 【详解】（1）根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 （2）令一个钩码的质量为m，小车的质量为M，依次增加悬挂的钩码（完全相同）个数n，重复步骤b、c、d，在步骤b中，根据平衡条件有 在步骤c中，对小车进行分析，根据牛顿第二定律有 则有 可知，要探究小车加速度与所受合外力的关系，以加速度a为纵轴，以n为横轴描点作图，当所作图像是一条过坐标原点的倾斜直线时，则说明：在小车质量不变的情况下，小车的加速度与所受合外力成正比。 （3）A．根据光电门测速原理有 当光电门之间间距大一些时，挡光时间短一些，测速更加精确一些，可知，为了减小测速误差，实验中应增大两光电门之间的距离，故A错误； B．结合上述可知，实验中能够精确测得小车所受外力的合力，实验中，不需要确保小车的质量远大于钩码的质量，故B错误； C．遮光片宽度越小，挡光时间越短，速度测量误差越小，可知，实验中挑选遮光片时，选宽度比较小的，故C正确； D．结合上述可知，木板的摩擦对实验没有影响，即不需要挑选表面比较光滑的木板进行实验，故D错误。 故选C。 5．（24-25高三·湖南邵阳·二联考）“祖冲之”研究小组做用单摆测重力加速度的实验。装置如图甲所示： （1）测量小铁球的直径及摆线长。 （2）使摆球在同一竖直平面内做小角度摆动，摆球到达___________（选填“最低点”或“最高点”）启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过计时起点的次数，。当时停止计时，此时停表的示数如图乙所示，此单摆的周期为___________s（保留两位有效数字）。 （3）某同学测出不同摆长时对应的周期，作出图线，如图丙所示，再利用图线上任意两点、的坐标分别为、，可求得___________。若该同学测摆长时漏加了小铁球半径，其它测量、计算均无误，则用上述方法算得的值和真实值相比___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 最低点 1.9 不变 【详解】[1][2]为减小实验误差，则摆球到达最低点启动秒表开始计时；停表的示数96.7s，此单摆的周期为 [3][4]根据 解得 由图像可知 解得 若该同学测摆长时漏加了小铁球半径，其它测量、计算均无误，根据 可得 则T2-l图像的斜率不变，则用上述方法算得的值和真实值相比不变。 6．（24-25高三·湖南郴州·三测）(1)小李同学在“用单摆测定重力加速度”实验中：实验时测得小球的直径为D，改变摆长，测出几组摆线长度（悬点到摆球最顶端）和对应周期T的数据作出图像。如图甲，利用图甲中给出的坐标求出重力加速度，其表达式__________（用T1、T2、l1、l2、π表示）。若该同学实验操作步骤完全正确，那么纵轴截距的绝对值是___________（用D表示）。 (2)小明同学学习了传感器后，利用该小球和摆线，设计了利用力传感器做测定重力加速度的创新实验，如图乙，按照图乙所示的装置组装好实验器材，用刻度尺测量此时摆线的长度l0。实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图丙所示。则当地的重力加速度可表示为_________（用D、l0、t0、π表示）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1][2]根据题意，由单摆周期公式有 解得 结合图像可知其斜率k为 解得 图像纵轴截距的绝对值是。 （2）由图丙可知，周期为 单摆周期 联立可得 7．（24-25高三下·湖南·大联考二模）利用如图甲所示的圆锥摆装置验证向心力表达式，步骤如下： （1）用天平测出密度较大的小球的质量为m，如图乙所示用20分度的游标卡尺测出小球的直径D=________cm。小球静止时，用刻度尺测量此时悬挂点与小球上端之间的竖直距离为L。 （2）在白纸上画几个不同半径的同心圆，用刻度尺测量各个圆的半径。将白纸平铺在水平桌面上，使同心圆的圆心刚好位于________。让小球做圆锥摆运动，俯视观察小球，其在水平面上沿着白纸上某个半径为r的圆做圆周运动，当运动稳定时，用秒表测量小球运动10圈所用的时间t。 （3）用向心力表达式推导出Fn=________（用m、t、r和圆周率表示）；通过受力分析，推导出小球做圆周运动时所受合力F=________（用m、r、D、L和重力加速度g表示）。将记录的数据代入到上述两个表达式中进行计算。 （4）改变绳长，重复（2）、（3）实验步骤，记录多组数据。 （5）比较每一组数据计算出的Fn和F的大小，在误差允许的范围内近似相等。由此向心力的表达式得到验证。 【答案】 1.575 静止的小球球心正下方 【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为 （2）[2]将白纸平铺在水平桌面上，使同心圆的圆心刚好位于静止的小球球心的正下方。 （3）[3]根据向心力周期公式以及圆锥摆周期公式可得 [4]小球做圆周运动时，设悬线与竖直方向的夹角为，根据受力分析可知 由几何关系可知 8．（2025·湖南永州·三模）某同学用如图甲所示的装置做“探究物体加速度与力的关系”的实验。小车的质量为M，钩码的质量为m，实验时保持小车的质量不变，在已经平衡摩擦力的情况下，用钩码的重力作为小车受到的拉力，根据打点计时器在小车后端拖动的纸带上打出的点迹计算小车运动的加速度。 (1)实验过程中得到如图乙所示的纸带，已知所用交流电的频率为50Hz。其中A、B、C、D、E为五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，根据纸带提供的数据，可求出小车加速度的大小为_____m/s2（计算结果保留2位有效数字）。 (2)实验时改变所挂钩码的个数，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出关系图像，如图丙所示，图线上部弯曲的原因是_____________。 (3)图丙中，该同学利用加速度较小的几组数据拟合了一条直线，过点作横轴的垂线，垂足为，垂线与段交于点，则______（用、表示）。 【答案】(1)0.99 (2)小车的质量没有远大于钩码的质量 (3) 【详解】（1）由逐差法可知小车的加速度大小为 （2）根据牛顿第二定律有 解得 可知图丙中出现弯曲的原因是小车和砝码的质量M没有远大于钩码的质量m。 （3）图中AP对应小车合力为悬挂物的重力时的加速度 解得 图中BP对应小车的实际加速度，设此时绳上的拉力为，则由牛顿第二定律有 对钩码有 联立解得 结合图像斜率的含义，可得 9．（24-25高二·湖南郴州·4月模拟预测·下学期）小明为了探究平抛运动的特点，在家里就地取材设计了实验。如图甲所示，在高度约为1m的水平桌面上用长木板做成一个斜面，使小球从斜面上某一位置滚下，滚过桌边后小球做平抛运动。取重力加速度大小m/s2，。 (1)实验中应满足的条件有______。 A．实验时应保持桌面水平 B．每次将小球从同一位置释放即可，释放高度尽可能小一点 C．长木板与桌面的材料必须相同 D．小球可选用质量小的泡沫球，不用质量大的小钢球 (2)为了记录小球的落点痕迹，小明依次将白纸和复写纸固定在竖直墙壁上，再把桌子搬到墙壁附近。从斜面上某处无初速度释放小球，使其飞离桌面时的速度与墙壁垂直，小球与墙壁碰撞后在白纸上留下落点痕迹。改变桌子与墙壁间的距离（每次沿垂直于墙壁方向移动9.92cm），重复实验，白纸上将留下一系列落点痕迹，挑选有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。根据测量的数据可求得，小球离开桌面时的速度大小为______m/s，小球打到B点时的速度大小为______m/s。（结果均保留三位有效数字） 【答案】(1)A (2) 0.992 1.40 【详解】（1）A．桌面需水平才能做平抛运动，选项A正确； B．每次小球从同一位置无初速度释放，才能保证轨迹相同，释放高度适中，选项B错误； C．长木板与桌面的材料可以不相同，选项C错误； D．考虑空气阻力应选用质量大的小钢球，若选用质量小的泡沫球，则小球受到的空气阻力不能忽略，选项D错误。 故选A。 （2）[1]小球在竖直方向上做自由落体运动，有 解得点迹间的时间间隔 小球离开桌面的速度大小 [2]打到B点时的竖直速度大小 水平速度大小 则小球打到B点时的速度大小 10．（2025·湖南长沙一中·高三下考前模考）“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图（a）所示。已知小球在挡板、、处做圆周运动的轨迹半径之比为，变速塔轮自上而下按如图（b）所示三种组合方式。回答以下问题： (1)下列实验中与本实验所采用的实验方法相同的是_____。 A．探究两个互成角度的力的合成规律 B．探究加速度与物体受力、物体质量的关系 C．探究影响单摆周期的因素 D．探究平抛运动的特点 (2)实验时将质量相同的球1、球2分别放在挡板、位置，将皮带置于变速塔轮第二层，转动手柄观察左右两个标尺，发现右边标尺露出的红白相间的等分格数为左边标尺的_____倍。 (3)实验中，在记录两个标尺露出的格数时，由于转速不稳定，不便于读数，同时记录两边的格数会有较大的误差。于是有同学提出用手机拍照后再通过照片读出两边标尺露出的格数。下列对该同学建议的评价，你认为正确的是_____。 A．该方法可行，但仍需要匀速转动手柄 B．该方法可行，且不需要匀速转动手柄 C．该方法不可行，因不能确定拍照时转速是否稳定 【答案】(1)BC (2)4 (3)B 【详解】（1）A．该实验采取的为控制变量法，探究两个互成角度的力的合成规律采用的是“等效替代法”， 故A错误； BC．探究加速度与物体受力、物体质量的关系，探究影响单摆周期的因素，都是利用控制变量法，故BC正确； D．探究平抛运动的特点采用的是化曲为直的实验方法，故D错误。 故选BC。 （2）实验时将质量相同的球1、球2分别放在挡板A、C位置，将皮带置于变速塔轮第二层，由于皮带传送线速度相等，根据可知，角速度之比为1:2； 转动手柄观察左右两个标尺，根据可知，右边标尺露出的红白相间的等分格数为左边标尺的4倍。 （3）向心力可以带入瞬时值，即满足某一瞬时速度可匹配与之对应的向心力，不需要匀速转动手柄，从而体现在等分标尺上。故该方法可行。 故选B。 11．（25届湘豫名校高三·下·三模）学习小组利用如图1所示的装置，测量滑块1、2的质量、（含遮光板）。 实验器材：气垫导轨、滑块1、2（含宽度相同的遮光板）、配重块（质量已知）、弹簧、细线、光电门、计时器等。 实验步骤： ①打开光电门及计时装置，接通气源，调节气垫导轨水平； ②在滑块1上固定数量不等的配重块，在两个滑块中间压缩轻质弹簧，再用细线把两个滑块连接； ③开始时让两滑块在两光电门中间处于静止状态，然后烧断细线，滑块1、2分别向左右弹开，经过光电门时，记录遮光板的挡光时间分别为、及配重片的总质量； ④改变滑块1上配重片的质量，多次重复实验，记录多组、及值。 数据处理：在坐标纸上以为纵轴，以配重片总质量为横轴，画出图如图2所示，为一条倾斜的直线，测出纵截距为，斜率为。 请回答下列问题： (1)若每次滑块弹开过程系统动量守恒，根据图像可求出滑块1质量___________，滑块2质量___________。（均用、表示） (2)每次实验，弹簧的压缩量___________。（选填“可以不同”或“必须相同”） (3)若某次实验在烧断细线前，两滑块没有处于静止状态，而是有向左的微小速度，则此次测量的数据点处在理论直线的___________侧。（选填“上”或“下”） 【答案】(1) (2)可以不同 (3)下 【详解】（1）[1][2]设遮光板宽度为d，弹簧弹开后，滑块1、2的速度大小分别为 滑块弹开过程系统动量守恒，有0=( 可得 整理可得 可知图为一条倾斜的直线，斜率与纵截距的意义为， 可得， （2）由于，与弹簧压缩量大小无关，所以每次实验，弹簧的压缩量可以不同 （3）若某次实验在烧断细线前，两滑块有向左的微小速度，烧断细线后，滑块1向左的速度比理想值偏大，遮光时间比理想值偏小，滑块2向右的速度比理想值偏小，遮光时间比理想值偏大，比理想值偏小，此次测量的数据点处在理论直线的下侧 12．（2025·湖南长沙雅礼中学·一模）兴趣小组利用如下装置验证“加速度与力和质量的关系”的实验。 第一小组：验证加速度与力的关系器材包含：导轨上有刻度尺的气垫导轨（含气泵）、光电门B、数字计时器、带挡光片的滑块A、钩码若干、力的传感器（质量不计）和天平。 实验步骤：固定好光电门B，调整导轨水平，用刻度尺测出遮光条与光电门之间的距离L及挡光片的宽度d，并记录滑块的位置，测出滑块和挡光片的总质量为M。滑块用平行于导轨的细线跨过动滑轮连接在传感器上。在传感器上悬挂一个钩码，由静止释放滑块，记录滑块经过光电门的时间为，读出传感器的示数F，保持小车的质量不变，改变钩码的个数且从同一位置释放，进行多次实验，并作出图像。 根据实验步骤回答下列问题： (1)不挂钩码和细线，接通气泵，在任意位置轻放滑块，观察到滑块__________，兴趣小组判断调整后的导轨已经水平。 (2)为了直观的由图像看出物体的加速度与合力F的正比关系，小组应该绘制图像__________（选填“”“ ”“ ”或“”）。 第二小组：验证加速度与质量的关系 兴趣小组与邻桌的同学一起做验证“加速度与质量关系”的实验。他们将两个气垫导轨对称地放置在一条水平直线上，保持两个导轨上的光电门固定在相同刻度处（即保持滑块的位移相同），测出A和B两个滑块的质量为M1与M2，滑块上连接一条平行于桌面的细线，细线中间放置用一个悬挂钩码的滑轮，并使细线与导轨平行且跨过气垫导轨上的滑轮。现同时从各自的气垫导轨上同一位置由静止释放，记录A和B两个滑块上遮光片（两遮光片宽度相同）分别通过光电门的时间为t1和t2。 (3)若测量结果满足__________（用上述字母表示），即可得出物体加速度与质量的关系。 【答案】(1)静止 (2) (3) 【详解】（1）本实验调节气垫导轨水平，由于滑块与气垫导轨间的摩擦可以忽略不计，故只需要使滑块不挂重物，打开气泵，释放滑块后静止即可。 （2）根据题目的数据，可得小车的加速度由牛顿第二定律得出 再根据运动学公式可得 解出小车的加速度 联立可得 即可验证牛顿第二定律，若多次测量只需要绘制出图像即可，其他物理量为常数，由图像可知斜率为。 （3）第二组实验只需要定量探究物体的加速度与质量的关系，即 由于两个滑块的运动情况只有时间不同，即，只需要验证物块的质量与时间的平方成正比即可，故可知 13．（25届高三下·湖南长沙邵阳多校联考·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。 14．（2025·湖南长沙·湖南师大附中·高三下·一模）利用图甲装置验证动量守恒定律，将钢球用细线悬挂于点，钢球放在离地面高度为的支柱上，点到球球心的距离为。将球拉至悬线与竖直线夹角为，由静止释放后摆到最低点时恰与球正碰，碰撞后球运动到竖直线夹角处，球落到地面上，测出球的水平位移，当地重力加速度为。 (1)改变角的大小，多次实验，发现钢球、碰撞过程不仅动量守恒，机械能也守恒，得到的关系图线如图乙，则钢球、的质量之比___________。（保留2位有效数字） (2)若在钢球的被碰位置贴一小块棉布，依然将球拉至悬线与竖直线夹角为由静止释放，增大的物理量是（　　） A．碰后球的水平位移 B．碰后再次到达最高点的夹角 C．碰撞过程中系统的总动量 D．碰撞过程中系统动能的损失 (3)某同学观察到，在台球桌面上，台球以初速度和静止的球发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图乙所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为和，则和满足的关系为_____________。 【答案】(1)3.0 (2)BD (3) 【详解】（1）选取向左为正方向，碰撞过程中动量守恒和机械能守恒，则有， 联立解得 当时，，则 由乙图可知，时，有 做平抛运动，则 代入数据得 联立可得 （2）AB．碰撞过程中，动量守恒，两球作用的时间变长，球获得的速度变小，则碰撞后球水平位移减小，球碰后速度较之前变大，则碰后夹角变大， 故A错误，B正确； C．若在钢球的被碰位置贴一小块棉布，依然将球拉至悬线与竖直线夹角为由静止释放，碰撞过程中，动量守恒，碰撞过程中系统总动量不变，故C错误； D．贴一小块棉布后，碰撞过程中，动量守恒，碰撞过程中系统总动量不变，系统动能损失变大，故D正确。 故选BD。 （3）设两球的质量均为，在方向与垂直方向上由动量守恒定律可得， 又由能量守恒得 结合以上三式可得 即 15．(24-25高三下·湖南怀化多校联考·三模)在一次课外活动中，某同学用如图甲所示的装置测量放在水平光滑桌面上的金属板B与铁块A之间的动摩擦因数，并验证牛顿第二定律。实验步骤如下： （a）用天平测出铁块A的质量mA、金属板B的质量mB （b）将该装置按如图所示的方式连接 （c）在动滑轮下挂上砝码，稳定运行后，弹簧秤的示数为F1，力传感器的示数为F2，打点计时器后方打出的一段纸带如图乙所示，已知重力加速度为g，纸带上相邻计数点间的时间间隔为T，则： (1)金属板B与铁块A之间的动摩擦因数为_______。 (2)要验证牛顿第二定律，需要保证______。 A．定滑轮和金属板间的细绳必须水平 B．所有滑轮必须光滑 C．钩码的质量必须远小于金属板的质量 (3)要验证牛顿第二定律，需要验证的关系为__________（用“、、、、”表示）。 【答案】(1) (2)AB (3) 【详解】（1）铁块A平衡，有 解得 （2）C．本实验有力传感器，没有必要保证钩码的质量远小于金属板的质量，选项C错误； AB．要保证细绳对金属板的拉力水平，定滑轮和金属板间的细绳必须水平，所有滑轮必须光滑，以减小阻力影响，选项AB正确。 故选AB。 （3）根据 可得铁板的加速度 需要验证的关系为 故要验证 16．（24-25高三·湖南长沙·5月模拟冲刺）用如图所示装置验证机械能守恒定律，装有遮光条的滑块放置在气垫导轨上的A位置，细线绕过固定在导轨右端的定滑轮，一端与滑块连接，另一端悬吊钩码。测出遮光条的宽度d，滑块与遮光条的总质量M，A到光电门中心距离x。调节气垫导轨水平，由静止释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t。将遮光条通过光电门的平均速度看作滑块中心到达光电门中心点时的瞬时速度。已知钩码的质量为m，当地重力加速度为g。 (1)滑块从A处到达光电门中心处时，m和M组成的系统动能增加量可表示为ΔEk=______，系统的重力势能减少量可表示为ΔEp=______，在误差允许的范围内，若ΔEk=ΔEp，则可认为系统的机械能守恒。（均用题中字母表示） (2)某同学实验时，保持光电门的位置不变，改变滑块的位置A，测出多组对应的x与t的数值，经过计算发现系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，其原因可能是______。 A．钩码质量太大 B．气垫导轨未完全调水平，左端高于右端 C．系统受到空气阻力 (3)某同学为了减小误差，通过调整A的位置来改变x，测出对应的通过光电门的时间t，得到若干组数据后，在坐标纸上描点，拟合出直线，则该同学描绘的是______图像。 A．x-t B．x- C．x- D．x-t2 (4)某同学实验时，气泵不能工作，他想到用使轨道倾斜的方法来平衡摩擦力，如果已经平衡了摩擦力，______（选填“能”或“不能”）用此装置验证系统机械能守恒。 【答案】(1) mgx (2)B (3)C (4)不能 【详解】（1）[1]滑块从A到达光电门的速度为v= 则动能的增加量 [2]系统的重力势能减少量可表示为 （2）A．钩码质量大小对实验不产生影响，A错误； B．未完全调水平，左端高于右端，则滑块的重力势能会减少，系统动能增加量等于系统重力势能的减少量，所以系统动能的增加量大于钩码重力势能的减少量，B正确； C．若存在空气阻力，则ΔEp会略大于ΔEk，C错误。 故选B。 （3）根据 则有 整理可得 描绘的是图像 故选C。 （4）若已经平衡了摩擦力，对整个系统，该装置仍不能验证系统机械能守恒，因为有摩擦力做功，没有满足只有重力做功，机械能不守恒。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$