专题13 力学实验（期末真题汇编，江苏专用）高二物理上学期

专题13 实验 3大高频考点概览 考点01 验证动量守恒定律 考点02 用单摆测重力加速度 考点03 光学实验 1．如图甲，用“碰撞”实验验证动量守恒定律，用天平测得A、B球的质量分别为和，O点是轨道末端在白纸上的投影点，M、P、N为三个落点的平均位置．测出M、P、N与O的距离分别为s1、s2、s3，如图乙所示。地 城 考点01 验证动量守恒定律 (1)关于实验器材，下列说法正确的是（　　） A．A、B球的半径可以不同 B．斜槽末端必须水平，斜槽必须光滑 C．重锤的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点 (2)关于实验操作，下列说法正确的是（　　） A．实验时白纸和复写纸可以随时调整位置 B．A球每次必须从同一位置由静止释放 C．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度 (3)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前后在水平方向上动量守恒；（用题中测量量表示） (4)若实验中测得s1=15.50cm、s2=25.50cm、s3=40.00cm，假设碰撞过程中动量守恒，则m1与m2之比为_______； (5)若该碰撞是弹性碰撞，则小球落点距离应满足的定量关系为________用（s1、s2、s3表示）。 2．(23-24高二上·江苏盐城四校·期末)某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。 （1）两遮光片沿运动方向的宽度均为d，用螺旋测微器测量其宽度，如图乙所示，读数为___________mm。 （2）实验室有两组滑块装置。甲组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架，乙组两个滑块的碰撞端面分别装上撞针和橡皮泥。若要求碰撞过程动能损失最小，应选择___________组的实验装置（填“甲”或“乙”）。 （3） 用天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条） 分别为 调整好气垫导轨水平后，将滑块A向左弹出，与静止的滑块 B发生碰撞，此过程可视为弹性碰撞，与光电门1 相连的计时器显示的挡光时间先后为t₁和t₂，与光电门2 相连的计时器显示的时间为t₃。从实验结果可知两滑块的质量满足______（填“>”  “<”或“=” ）； 滑块A、 B碰撞过程中满足表达式___________（用所测物理量的符号表示），则说明碰撞过程中动量守恒。 （4）若碰撞为弹性碰撞，则还应该满足的等式为___________（用所测物理量的符号表示）。 3．(23-24高二上·江苏徐州·期末)如图甲所示，用“碰撞实验器”可以研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，从而验证动量守恒定律。 （1）实验中，为了使入射小球A不反弹，入射小球A和被碰小球B的质量大小关系为_______（选填“>”、“=”、“<”）。为了发生对心正碰，两小球的半径关系为_______（选填“>”、“=”、“<”）。用10分度游标卡尺测量小球直径D，测量结果如图乙所示，_______。 （2）图甲中，点O是入射小球A抛出点在地面上的垂直投影，点是支柱管在地面上的垂直投影，。实验时，先让小球A多次从斜轨上S处静止释放，找到其平均落点P，再把小球B静置于支柱管上，接着使小球A从S处静止释放，在水平段末端与小球B相碰（碰后支柱管立刻倾倒），多次重复实验，找到小球A、B的平均落点M、N。测量出、、OP、OM、ON，若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为_______（用测量的物理量符号表示）。 （3）以下说法中有助于减少实验误差的有_______。 A．入射小球每次必须从同一位置静止释放 B．轨道必须光滑 C．轨道末端必须水平 D．实验中复写纸不能移动 （4）某实验小组在实验中发现小球落点不在同一条直线上，出现了如图丙所示的情况。已知M和N在OP连线上的垂直投影点为、（图中未画出），根据以上数据，_______（选填“能”或“不能”）验证动量守恒定律？如果不能，请说出原因；如果能，请写出验证所需的表达式_______（用测量的物理量符号表示）。 4．(23-24高二上·江苏苏州·期末)利用如图所示装置完成“验证动量守恒定律”的实验。在槽轨右下方的水平木板上铺有白纸，白纸上面铺放着复写纸，半径相等的小球1和小球2质量分别为。先不放小球2，将小球1从斜槽上处由静止释放，点为其在水平木板上的落点。再将小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上的点，记下轨道末端的铅垂线在木板上所指位置。用刻度尺测量出的距离分别为和。 （1）在本实验中，___________。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的 C．两小球的质量必须满足 ②若两球相碰前后的动量守恒，则有___________（用和表示）。 ③在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置，下面三幅图中，可能正确的是___________。 A．B．C． 5．(23-24高二上·江苏南通海门区·期末)某小组同学进行“验证动量守恒定律”的实验，装置如图所示，用天平称得入射小球A的质量m1，被碰小球B的质量m2。 实验主要步骤如下： ①按图所示组装器材并调节斜槽末端水平。在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线在水平面上的投影O； ②先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，记下A球落地点； ③再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下。记录纸上的O点是铅垂线所指的位置，分别记下A、B球落地点。 （1）为检验两球大小是否相同， 用图乙中游标卡尺的___________（选填“a ”或“b ”）测量爪测量小球的直径。 （2）下列实验要求中正确的是___________。 A．用铅垂线检查斜槽末端是否水平 B．必须测量小球释放点到斜槽末端水平的高度 C．利用复写纸与白纸记录小球的落点，实验过程中不可移动白纸的位置 （3）如图所示，多次释放A球后，取各落点位置的平均值，记录纸上一共有三个落地点：M、P、N，步骤②中未放B球时，A球落地点是记录纸上的___________（填M、P或者N）点。 （4）测得各落点M、P、N到O点的距离分别为x1、x2、x3。碰撞前后满足___________（用m1、m2、x1、x2、x3表示），即可验证动量守恒定律。 （5）某小组通过上述步骤成功验证动量守恒后，用B球碰撞A球重复以上操作步骤，对实验结果有没有影响？简述理由___________。 6．(23-24高二上·江苏建湖高级中学·期末)如图所示利用固定了两个光电门的气垫导轨验证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。 （1）在碰撞实验开始之前，用天平测出滑块A、B（含遮光条）的质量为、，还用测出滑块A、B上的遮光条宽度相同，如图丁所示测量遮光板宽度________。 （2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节使轨道右端________（选填“升高”或“降低”）一些； （3）气垫导轨调整为水平后，把滑块A和滑块B放置在图中的位置上，开始碰撞实验：给滑块B一个向左的初速度，滑块B与静止的A发生碰撞并被反弹，数字毫秒计记录下滑块A通过光电门1的遮光时间为，滑块B先后通过光电门2的遮光时间为和，实验中两滑块的质量应满足________（选填“>”、“<”或“=”）。若滑块A、B碰撞过程动量守恒，以向左为正方向，满足的表达式________________（用、、、及表示） （4）把实验装置稍加变化，验证动量定理：拿下滑块A、B，把气垫导轨右端抬高，使得导轨与水平面夹角为，然后固定导轨。还让滑块B从原位置由静止滑下，滑块B通过光电门2和1的遮光时间分别为和，通过光电门2和1的时间间隔为，重力加速度为，如果关系________（用及表示）在误差范围内成立，表明动量定理成立。 7．(22-23高二上·江苏南通海安·期末)某同学用如图甲所示的装置来“验证动量守恒定律”，在气垫导轨右端固定一弹簧，滑块b的右端有粘性强的物质．用天平测出图中滑块a和挡光片的总质量为，滑块b的质量为．    （1）实验及分析过程如下： ①开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时，可认为气垫导轨水平． ②用游标卡尺测得遮光条宽度d如图乙所示，则d＝______mm；设挡光片通过光电门的时间为，挡光片的宽度为d，则滑块通过光电门的速度可表示为v＝______（用d、表示）．    ③将滑块b置于两光电门之间，将滑块a置于光电门1的右侧，然后推动滑块a水平压缩弹簧，撤去外力后，滑块a在弹簧弹力的作用下向左弹射出去，通过光电门1后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞． ④两滑块碰撞后粘合在一起向左运动，并通过光电门2． ⑤实验后，分别记录下滑块a的挡光片通过光电门1的时间，两滑块一起运动时挡光片通过光电门2的时间．将两滑块和挡光片看成一个系统，则系统在两滑块相互作用前、后的总动量分别为______、______，两滑块相互作用前、后损失的机械能是______．（结果各量均用字母表示）． （2）若系统在两滑块相互作用后的总动量略小于碰撞前的总动量，其可能的原因是______． 8．(22-23高二上·江苏苏州·调研)用如图1所示装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。实验时先调节轨道使末端水平，让入射小球多次从斜槽上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程。然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道末端，仍将入射小球从S处由静止释放，与被碰小球发生正碰，多次重复该操作，确定出两小球平均落地点位置分别为M、N后，测量出两落地点到O的距离、，再测出入射小球和被碰小球质量m1、m2。 （1）本实验中，入射小球m1与被碰小球m2质量大小需要符合_______的条件； （2）如图2是测量入射小球平抛射程时，地面上的O点位置及小球的多个落地点，请你使用手边工具测量出小球实际的平抛射程_______。已知在试卷两点间距离与实际距离之比为； （3） 在实验误差允许范围内，若满足关系式_______（用所给物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒； （4）实验小组换用多个半径相同、质量不同的被碰小球重复上述实验，分别测量出被碰小球质量m2以及对应的、值，根据测量数据描点作出如图3所示图像为一直线，该图像纵坐标为，则横坐标为_______ A．m2 B．LON C．                         D． （5）研究（4）中所得图像，斜率绝对值为k，纵坐标截距为a，若k、a须分别满足_______，则表明上述每组小球正碰时动量均守恒。 9．(22-23高二上·江苏宿迁·期末)某同学为了验证动量守恒定律，利用图甲所示装置，设计了如下方案： ①用天平测出小车的质量M和物块的质量m： ②小车后端连一通过打点计时器的纸带，接通电源后，让小车以某速度做直线运动； ③小车开始运动后，很快再在小车上轻放物块，最后得到如图乙所示的一条纸带，相邻两计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4。 请回答下列问题： （1）本实验______（选填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；如果需要，请简述操作的方法，如果不需要，请说明理由：______ （2）图乙中的数据有AB、BC、CD、DE四段，研究放上物块前小车的速度大小应选______； A．AB段    B．BC段    C．CD段    D．DE段 （3）验证小车和物块组成的系统动量守恒的表达式为______（用题中所给的物理量表示）； （4）该同学在某一次实验中通过计算发现，放上物块后系统的总动量增加了，你觉得可能的原因是：______（答出一条即可）。 10．(22-23高二上·江苏南通如皋·期末)某同学用如图所示的实验装置来“验证动量守恒定律”，实验步骤如下： ①安装好仪器，在地上铺上一张白纸，白纸上铺放复写纸，记录轨道末端正下方的位置为点 ②轨道末端先不放置小球B，让小球多次从轨道上同一位置静止释放，记录小球在白纸上的落点 ③轨道末端放置小球B，仍让小球多次从轨道上的同一位置静止释放，与小球B发生碰撞后，均落到白纸上，记录两小球在白纸上的落点 ④用刻度尺测量出小球落点的平均位置、、到点的距离分别为、、 （1）轨道不光滑对验证动量守恒___________（选填“有”或“无”）影响。 （2）若碰撞过程动量守恒，从实验数据可得出小球与小球B的质量之比为___________。 （3）若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球释放的初始位置不变，则小球B的落点到点的距离最大可能为___________。 11．(22-23高二上·江苏南京师范大学附属扬子中学·期末)用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。 （1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为、，当________（填“>”“=”或“<”），则说明气垫导轨水平。 （2）滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置，给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为，A与B碰撞后A通过光电门2的时间为，B通过光电门2的时间为，为完成该实验，还必需测量的物理量有________。 A．遮光片的宽度　　   B．滑块A的总质量 C．滑块B的总质量　　D．光电门1到光电门2的间距 （3）若实验测得遮光片的宽度，滑块A的质量，滑块B的质量，，，。 ①计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为________，两滑块相互作用以后系统的总动量算得。（计算结果保留两位有效数字） ②若实验相对误差绝对值，即可认为系统动量守恒，则本实验中________。在误差范围内________（填“能”或“不能”）验证动量守恒定律。 12．某学习小组进行“用单摆测定重力加速度”的实验。地 城 考点02 用单摆测重力加速度 (1)下图中，最合理的装置及器材是______。 A． B． C． D． (2)用游标卡尺测量摆球直径d，示数如图乙所示，则d=______cm，再测量摆线长l。 (3)当摆球到最低点时启动秒表开始计时并记为第1次，摆球第n次经过最低点时，秒表读数为t，单摆周期T=______。 (4)由实验数据计算发现g测量值小于真实值，原因可能是______。 A．将次数n计多了 B．开始计时时，秒表过迟按下 C．悬点松动，摆动中摆线长度增大 D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长 (5)某同学作出了T2—l图像，如图丙所示。图像不过原点对重力加速度的测量______（填“有”或“没有”）影响。 13．(24-25高二上·江苏南京中华中学·期末)单摆实验装置如图1所示。 (1)根据图2所示，已知悬点对齐零刻度，测得的摆长____________； (2)小张为减小实验误差，多次改变摆长，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制得到如图3的图像，由图可知当地重力加速度__________（用图中字母表示）。 (3)用（2）中方法__________（填“能”或“不能”）消除因摆球质量分布不均而造成的g的测量误差； (4)小刘同学将一个摆长未知的单摆挂在测力传感器的探头上，用测力探头和计算机组成的试验装置来测定单摆动过程中摆线受到的拉力（摆角小于5°），计算机屏幕上得到如图所示的图像，由图像可确定： ①此单摆的周期为___________s； ②此摆球的质量为___________（取）。 14．(24-25高二上·江苏徐州·期末)如图所示，某同学利用一半径为R的光滑圆弧面测定本地的重力加速度。该同学把小球移到距离最低点O较近的A点，由静止释放小球，小球在A点、B点之间振动，圆弧面弧长。因小球的运动可等效为单摆摆球的运动，该系统也称为圆弧摆。 (1)为较精确测量小球多个振动周期的运动时间，计时起始位置应为______ A．A点 B．O点 C．A点、B点之间的任意位置 (2)该同学正确选择计时起点位置，多次从A点静止释放小球，分别得出各次的振动周期，然后求出振动周期的平均值，这种方法求周期可以减小______误差（选填“偶然”、“系统”）。 (3)该同学逐渐降低释放点高度，并分别测出小球的振动周期。从较高位置释放小球的振动周期______从较低位置释放小球的振动周期（选填“大于”、“小于”、“等于”）。 (4)在某次实验中，测得n次全振动的时间为t。该同学将圆弧面的半径R作为摆长，代入单摆的周期公式，可求得当地的重力加速度______（用题中提供的物理量符号表示）。该同学发现，通过以上方式求得的重力加速度总比当地的重力加速大。造成这种结果的原因是______。 15．(24-25高二上·江苏淮安·期末)某实验小组用如图1所示装置的单摆测量重力加速度。 (1)现有以下材质小球，实验应选___________； A．钢球 B．乒乓球 C．橡胶球 (2)将实验小球完全磁化，在其正下方放置手机，利用手机中的 Phyphox软件测量磁感应强度B，小球靠近手机时 B增大，远离时减小，手机采集到磁场的磁感应强度 B随时间t的关系图像如图2所示，根据图像中数据可知该单摆的周期___________； (3)多次改变摆长L，将获得的实验数据作如图3所示图像，则图像纵坐标应为___________选填“T”、“”或“若图线的斜率为k，则重力加速度___________；若将测量的摆线长作为摆长，根据图像测得的重力加速度与真实值相比__________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 16．(24-25高二上·江苏南京金陵中学·期末)实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。 (1)实验室备有大量相同钢球，用游标卡尺测量其直径如图2所示，小球直径为d=_______cm； (2)小南同学测量了摆线长度为L，又测出摆球完成N次全振动的时间为t，请写出测量当地重力加速度的表达式g=_______（用以上测量的物理量和已知量的字母表示）； (3)小南同学根据测量的数据计算出重力加速度g，发现g值偏小，可能的原因是_______； A．测量摆线长时，线拉得过紧 B．摆线上端没有固定好，振动过程中出现松动，使摆线变长了 C．开始计时时，秒表按下迟了 (4)小京同学则是通过测量5次不同摆线长L与单摆的振动周期T的对应情况，然后以T2为y轴，摆线长度L为x轴，得到一条斜率为k的直线，则重力加速度g=_______； (5)小京同学后来发现自己忘了把小球的半径考虑进去，请问他测量的重力加速度将_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 17．(23-24高二上·江苏南通崇川区·期末)某同学用如图甲所示装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）实验中优先选用的摆球是_____________。 A．钢球    B．塑料球    C．橡胶球 （2）该同学用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图乙所示，则摆球的直径d=__________mm，摆长L=____________（用字母l、d表达）。 （3）该同学通过多次实验得出数据画出摆长L和周期T2图像，如图丙，根据图像求出重力加速度g=_________m/s2（取结果保留三位有效数字）。 （4）图丙中P点不在图线上，导致该点偏离图线的原因可能是_____________。 A．实验中将40次全振动记为41次 B．实验中将39次全振动记为40次 C．实验中将摆线长作为摆长 D．实验中将摆线长与摆球直径之和作为摆长 （5）在实验过程中，为便于调节摆线长度，甲同学将摆线穿过一块软海绵来调节摆线长度，如图丁所示：乙同学将摆线穿过一小段水笔芯来调节摆线长度，如图戊所示。对两位同学这样的实验设计进行评价_____________。 18．(23-24高二上·江苏阜宁中学·期末)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中 （1）该同学用游标卡尺测得单摆小球的直径为_______cm；同学用秒表记录的时间如图所示，则秒表的示数为_______s； （2）如果某同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得悬线长为（不计摆球半径），测得周期为；第二次量得悬线长为，测得周期为。根据上述数据，可求得g值为______ A．   B．   C．   D． （3）该同学又想出另一个办法测重力加速度，他测出多组摆线长L与周期T的数据，根据实验数据，作出了的关系图像，如图所示，根据图中数据，重力加速度为_______（取，结果保留三位有效数字） （4）如果该同学测得的g值偏大，可能的原因是_______ A．测摆线长时摆线拉得过紧 B．开始计时时，秒表按下稍晚 C．实验中将51次全振动误记为50次 D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了 19．(23-24高二上·江苏南通海安·期末)某实验小组在利用单摆测定当地的重力加速度时，实验装置如图甲所示。 （1）在用游标卡尺测定摆球的直径时如图乙所示，则小球直径__________cm。 （2）下列关于实验过程说法正确的是__________。 A．用米尺测出悬线长度即为摆长 B．将单摆从平衡位置拉开一个较小的角度由静止释放，摆球通过最低点时开始计时 C．如果有两个大小相同的带孔塑料球和带孔铁球，任选其一即可进行实验 （3）某次实验时，测得悬线长为l，小球的直径为d，单摆完成n次全振动所用的时间为t，则重力加速度__________。（用已知物理量表示） （4）该小组用多组数据作出图像如图丙所示，则当地的重力加速度__________。（用图像中物理量表示） （5）在利用单摆测定当地的重力加速度时，上述方案中__________（选填“（3）”或“（4）”）更好，理由是__________。 20．(23-24高二上·江苏盐城五校联盟·期末)某实验小组利用图甲所示的双线摆来测量当地的重力加速度，已知图甲中细线长度均为L=100.00cm，与水平方向夹角均为θ=53°（sin53°=0.8）。 （1）关于本实验，下列说法正确的是______。 A．摆线上端直接绕在水平杆上即可 B．为便于观察摆球的运动，摆球应选择质量和体积都大些的球 C．为便于测量振动周期，应使摆球从摆角较大的位置释放 D．测量周期时应从摆球通过最低点开始计时，并记录多次全振动所用的总时间 （2）小组成员先用游标卡尺测得摆球的直径如图乙所示，则该摆球的直径d=_________cm，双线摆的摆长l=_________cm；他们再将摆球沿垂直纸面向外拉开一个较小角度后释放，用秒表测出30次全振动的总时间t=54.6s，则双线摆的振动周期T=_______s。 （3）实验中，他们同时改变两根细线的长度，测出多组双线摆的细线长l和对应振动周期T，作出图像如图丙所示，A、B为图像上的两点。根据图像可求得当地重力加速度g=_____m/s2（π2取9.87，计算结果保留三位有效数字）。 21．(23-24高二上·江苏南菁高级中学·期末)根据单摆周期公式可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。 （1）用分度值为毫米的直尺测得摆线长，用游标卡尺测得摆球直径如图乙所示，读数为__________cm。螺旋测微器读数为__________mm （2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的是____________。 A．摆线要选择细些的、长度不可改变、并且尽量长一些的 B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C．为了使摆的周期大一些以方便测量，拉开摆球使摆线相距平衡位置有较大的角度 D．在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T （3）某同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示。利用图中A、B两点坐标表示当地重力加速度的表达式g＝____________。处理完数据后，该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，这样__________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。 22．(22-23高二上·江苏徐州·期末)某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度。实验装置如图甲所示，将小磁铁吸附在钢质小球的正下方，当小球静止时，将传感器固定于小球正下方的水平桌面上；传感器与电脑连接，可以将实时测量到的磁感应强度数据传输进电脑进行分析。 （1）下列说法正确的是______； A．小球应选择体积大的 B．摆线应选择弹性小、细些的 C．安装单摆时，可将摆线一端直接缠绕在铁架台横杆上 D．摆动过程中的最大摆角越大越好 （2）学习小组利用刻度尺测量了悬挂点与小球上端的距离l=118.00cm；用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，小球直径 D=_______cm；不吸附小磁铁时，摆长 L=_______cm。 （3）小球摆动稳定后，使传感器开始工作，利用电脑得出磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图丙。此单摆的周期 T=______s。 （4）学习小组利用多组实验数据绘制了L与T2关系图像如图丁，由图像可计算得到当地的重力加速度 g=______m/s2（结果保留两位有效数字）。 （5）小组中有同学提出，小球与小磁铁整体重心的位置不在小球的球心，这可能会影响到对重力加速度的测量。若仅考虑这一因素，第（4）问得到的g值与实际值相比将______ （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 23．某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图所示，并在入射光线上插上大头针，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上和大头针，便能确定光在玻璃砖中的折射光线。若该同学在确定位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把位置画得偏左了一些，则测出来的折射率___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。地 城 考点03 光学实验 24．(24-25高二上·江苏镇江第一中学·期末)利用双缝干涉测光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也由图中所给出，则： (1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为___________mm，，相邻两条纹间距___________；该单色光的波长___________； (2)若某同学通过目镜，看到如图所示的情形。由于条纹清晰，他没有再进一步进行调节，而是直接进行测量，并根据公式算出波长，则测量得到的波长和准确值相比是___________（选填“偏大”或“偏小”还是“不变”） 25．(24-25高二上·江苏南通·期末)某同学利用图1所示装置测量黄光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到黄光干涉条纹，回答下列问题： (1)关于本实验，下列说法正确的是______。 A．干涉条纹与双缝平行 B．单缝的作用是为了会聚光 C．若取下滤光片，观察不到干涉条纹 (2)已知双缝间距，双缝到屏的距离，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，其示数如图2所示，此时的示数为______mm，经过处理后，测得两相邻亮条纹间距离，由以上数据可求得该光的波长为______m。 (3)某同学观察到如图3所示图像，应调节图1中的______（填“单缝”或“测量头”）；若没有调节，会导致波长的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）其实际值。 (4)在其它操作都正确的情况下，若光具座不水平，测量结果是否会受到影响？请简述理由______。 26．(23-24高二上·江苏南京江宁区·期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则______； A．看不到干涉现象          B．可观察到水平方向的干涉条纹 C．可观察到竖直方向的干涉条纹     （2）下列关于本实验的操作与叙述正确的是______； A．若取下红色滤光片，其他实验条件不变可观察到明暗相间的白条纹 B．若取下红色滤光片换上蓝色滤光片，其他条件不变可观察到干涉条纹间距减小 C．换用间距稍大的双缝，干涉条纹间距增大 （3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=______。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为______cm。 （4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值______真实值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 27．(23-24高二上·江苏南京南京师范大学附属中学·期末)在实验室用双缝干涉测光的波长，实验装置如图所示： （1）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有__________。 A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量 B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量 C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，如图所示，测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长__________。 （3）下列关于实验过程中的若干现象的表述正确的有__________。 A．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 B．将光源向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 C．实验装置中，器材B的作用是使射向单缝的光更集中 D．去掉滤光片后，干涉现象消失 28．(23-24高二上·江苏响水中学·期末)在“测定玻璃的折射率”的实验中，如图甲所示，某同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在直线和。为直线与的交点，在直线上竖直地插上两枚大头针。 （1）下列哪些措施能够提高实验准确程度( ) A．选用两光学表面间距大的玻璃砖      B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗的大头针完成实验            D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 （2）该同学接下来要完成的必要步骤有_____________ A．插上大头针，使仅挡住的像        B．插上大头针，使挡住和的像 C．插上大头针，使仅挡住             D．插上大头针，使挡住和的像 （3）过作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角和的大小。则玻璃砖的折射率_____________。 （4）实验时，该同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的比实际的折射面向外侧平移了一些（如图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率的值将_____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （5）以往，已知材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角与折射角依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对于电磁波的折射率，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是_____________。 A．    B． C．    D． 29．(23-24高二上·江苏苏州·期末)“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图甲所示，已知双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝的距离为L。 （1）组装仪器时，应将双缝固定在______处（填 “a”或“b”）。 （2）若实验中在毛玻璃屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板刻度线在图乙中A、B位置的读数分别为、（x1<x2），则入射光波长的表达式为______。 30．(23-24高二上·江苏南京六校联合体·期末)如图所示，ABC为由某种材料制成的三棱镜，某同学用“插针法”来测量此三棱镜的折射率，主要实验步骤如下： （1）先在木板上铺一张白纸，然后画出棱镜的界面，如图所示。在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“•”表示大头针的位置，然后在另一侧透过棱镜观察，并依次插上大头针P3和P4，利用相关实验器材测出棱镜的折射率，下列说法正确的有___________。 A．P3只需挡住P2的像 B．P4挡住P3的同时，还要挡住P2和P1的像 C．该实验除刻度尺外，还必须使用量角器 D．该实验可以只用刻度尺，无须使用量角器 （2）经正确操作，四枚大头针的插孔位置如图所示，请在图上作出实验光路图___________。 （3）依据光路图，可测得该棱镜的折射率为___________（计算结果保留3位有效数字）。 （4）为了减小实验误差，下列操作正确的是___________。 A．为减小作图误差，P1和P2、P3和P4的距离应适当大一些 B．为减小测量误差，P1和P2连线与棱镜界面法线的夹角应适当大一些 C．为减小测量误差，在判断针与像是否在同一直线时，应该观察大头针的头部 D．实验中三棱镜在纸上的位置不可移动，可用三棱镜代替尺子画出边界线以固定三棱镜在纸上的位置 （5）若该同学在作出棱镜界面时，把棱镜右侧界面画成AC′（真实界面为AC），则该同学测量出三棱镜折射率比真实值___________（填“大”、“小”或“相等”）。 31．(23-24高二上·江苏盐城响水县清源高级中学·期中)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则_______； A．看不到干涉现象               B．可观察到水平方向的干涉条纹 C．可观察到竖直方向的干涉条纹 （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_______； A．可观察到明暗相间的白条纹     B．可观察到彩色条纹 C．观察不到干涉条纹 （3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=____。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为_____cm。 （4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图4所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，真实值______测量值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题13 实验 3大高频考点概览 考点01 验证动量守恒定律 考点02 用单摆测重力加速度 考点03 光学实验 1．如图甲，用“碰撞”实验验证动量守恒定律，用天平测得A、B球的质量分别为和，O点是轨道末端在白纸上的投影点，M、P、N为三个落点的平均位置．测出M、P、N与O的距离分别为s1、s2、s3，如图乙所示。地 城 考点01 验证动量守恒定律 (1)关于实验器材，下列说法正确的是（　　） A．A、B球的半径可以不同 B．斜槽末端必须水平，斜槽必须光滑 C．重锤的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点 (2)关于实验操作，下列说法正确的是（　　） A．实验时白纸和复写纸可以随时调整位置 B．A球每次必须从同一位置由静止释放 C．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度 (3)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前后在水平方向上动量守恒；（用题中测量量表示） (4)若实验中测得s1=15.50cm、s2=25.50cm、s3=40.00cm，假设碰撞过程中动量守恒，则m1与m2之比为_______； (5)若该碰撞是弹性碰撞，则小球落点距离应满足的定量关系为________用（s1、s2、s3表示）。 【答案】(1)C (2)B (3) (4)4 (5) 【详解】（1）[1]A．为满足对心碰撞，则A、B球的半径必须相同，故A错误； B．为保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，斜槽无需光滑，故B错误； C．重锤的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点，故C正确； 故选C。 （2）[2]A．实验时白纸和复写纸不能随时调整位置，故A错误； B．为保证A球每次碰撞前的速度相等，A球每次必须从同一位置由静止释放，故B正确； C．根据实验原理可知，斜槽末端距地面的高度相同，则运动时间相同，可用水平位移代替水平初速度，无需测量地面的高度，故C错误； 故选B。 （3）[3]根据动量守恒定律有 结合平抛运动规律 ， 可知有 （4）[4]将s1=15.50cm、s2=25.50cm、s3=40.00cm代入 解得 （5）[5]若这个碰撞是弹性碰撞，由能量守恒可得 解得 2．(23-24高二上·江苏盐城四校·期末)某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。 （1）两遮光片沿运动方向的宽度均为d，用螺旋测微器测量其宽度，如图乙所示，读数为___________mm。 （2）实验室有两组滑块装置。甲组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架，乙组两个滑块的碰撞端面分别装上撞针和橡皮泥。若要求碰撞过程动能损失最小，应选择___________组的实验装置（填“甲”或“乙”）。 （3） 用天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条） 分别为 调整好气垫导轨水平后，将滑块A向左弹出，与静止的滑块 B发生碰撞，此过程可视为弹性碰撞，与光电门1 相连的计时器显示的挡光时间先后为t₁和t₂，与光电门2 相连的计时器显示的时间为t₃。从实验结果可知两滑块的质量满足______（填“>”  “<”或“=” ）； 滑块A、 B碰撞过程中满足表达式___________（用所测物理量的符号表示），则说明碰撞过程中动量守恒。 （4）若碰撞为弹性碰撞，则还应该满足的等式为___________（用所测物理量的符号表示）。 【答案】 1.194/1.195/1.196 甲 < 【详解】（1）[1]螺旋测微器读数为d=1mm+0.01mm×19.5=1.195mm。 （2）[2]若要求碰撞过程动能损失最小，应选择弹性碰撞架，即甲组的实验装置。 （3）[3]从实验结果可知滑块A碰后反弹，则两滑块的质量满足 [4]碰前滑块A的速度大小 碰后滑块A的速度大小 滑块B的速度大小 若动量守恒，则 滑块A、B碰撞过程中满足表达式 则说明碰撞过程中动量守恒。 （4）[5]若碰撞为弹性碰撞，则还应该满足的等式为 3．(23-24高二上·江苏徐州·期末)如图甲所示，用“碰撞实验器”可以研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，从而验证动量守恒定律。 （1）实验中，为了使入射小球A不反弹，入射小球A和被碰小球B的质量大小关系为_______（选填“>”、“=”、“<”）。为了发生对心正碰，两小球的半径关系为_______（选填“>”、“=”、“<”）。用10分度游标卡尺测量小球直径D，测量结果如图乙所示，_______。 （2）图甲中，点O是入射小球A抛出点在地面上的垂直投影，点是支柱管在地面上的垂直投影，。实验时，先让小球A多次从斜轨上S处静止释放，找到其平均落点P，再把小球B静置于支柱管上，接着使小球A从S处静止释放，在水平段末端与小球B相碰（碰后支柱管立刻倾倒），多次重复实验，找到小球A、B的平均落点M、N。测量出、、OP、OM、ON，若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为_______（用测量的物理量符号表示）。 （3）以下说法中有助于减少实验误差的有_______。 A．入射小球每次必须从同一位置静止释放 B．轨道必须光滑 C．轨道末端必须水平 D．实验中复写纸不能移动 （4）某实验小组在实验中发现小球落点不在同一条直线上，出现了如图丙所示的情况。已知M和N在OP连线上的垂直投影点为、（图中未画出），根据以上数据，_______（选填“能”或“不能”）验证动量守恒定律？如果不能，请说出原因；如果能，请写出验证所需的表达式_______（用测量的物理量符号表示）。 【答案】 > = 15.2 AC/CA 能 【详解】（1）[1]入射小球A和被碰小球B的质量大小关系为>。 [2]为了发生对心正碰，两小球的半径关系为=。 [3]根据游标卡尺的读数原理可知 （2）[4]AB两球碰撞过程水平方向动量守恒，碰撞后两小球做平抛运动，故AB两球碰撞前后的速度分别为 ，， 若两球相碰前后动量守恒，则 即 （3）[5]AB．为了保证小球平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置静止释放，但斜槽轨道不一定光滑，故A正确，B错误； C．为了保证小球的初速度水平，斜槽末端必须水平，故C正确； D．复写纸不需要固定在白纸上，测定P点位置时的复写纸可移到测M点的位置时使用，故D错误。 故选AC。 （4）[6][7]分别测出OP、、的长度，在误差允许的范围内满足关系式 则可验证两球碰撞过程动量守恒。 4．(23-24高二上·江苏苏州·期末)利用如图所示装置完成“验证动量守恒定律”的实验。在槽轨右下方的水平木板上铺有白纸，白纸上面铺放着复写纸，半径相等的小球1和小球2质量分别为。先不放小球2，将小球1从斜槽上处由静止释放，点为其在水平木板上的落点。再将小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上的点，记下轨道末端的铅垂线在木板上所指位置。用刻度尺测量出的距离分别为和。 （1）在本实验中，___________。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的 C．两小球的质量必须满足 ②若两球相碰前后的动量守恒，则有___________（用和表示）。 ③在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置，下面三幅图中，可能正确的是___________。 A．B．C． 【答案】 B C 【详解】（1）[1]A．因小球在斜槽末端的速度与平抛的水平位移成正比，所以斜槽是否光滑对该实验影响不大，故A错误； B．斜槽末端保持水平，是为了保证它们在水平碰撞后做平抛运动，故B正确； C．为确保小球1碰后不弹回，要求，故C错误。 故选B。 [2]小球离开斜槽末端做平抛运动，竖直方向满足 下落高度一定，运动时间相同，水平方向满足 水平位移与平抛初速度成正比，两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 即 [3] A．两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 碰撞后能量守恒有 设单个格子的长度为a，在图A中 碰撞过程需满足动量守恒和机械能不增加原则，代入以上数据可知，不满足该原则，故A错误； B．根据 可知 故B错误； C．在C图中 结合A选项，把其数据代入，该碰撞过程满足动量守恒和机械能不增加原则，故C正确。 故选C。 5．(23-24高二上·江苏南通海门区·期末)某小组同学进行“验证动量守恒定律”的实验，装置如图所示，用天平称得入射小球A的质量m1，被碰小球B的质量m2。 实验主要步骤如下： ①按图所示组装器材并调节斜槽末端水平。在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线在水平面上的投影O； ②先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，记下A球落地点； ③再把B球静置于水平槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下。记录纸上的O点是铅垂线所指的位置，分别记下A、B球落地点。 （1）为检验两球大小是否相同， 用图乙中游标卡尺的___________（选填“a ”或“b ”）测量爪测量小球的直径。 （2）下列实验要求中正确的是___________。 A．用铅垂线检查斜槽末端是否水平 B．必须测量小球释放点到斜槽末端水平的高度 C．利用复写纸与白纸记录小球的落点，实验过程中不可移动白纸的位置 （3）如图所示，多次释放A球后，取各落点位置的平均值，记录纸上一共有三个落地点：M、P、N，步骤②中未放B球时，A球落地点是记录纸上的___________（填M、P或者N）点。 （4）测得各落点M、P、N到O点的距离分别为x1、x2、x3。碰撞前后满足___________（用m1、m2、x1、x2、x3表示），即可验证动量守恒定律。 （5）某小组通过上述步骤成功验证动量守恒后，用B球碰撞A球重复以上操作步骤，对实验结果有没有影响？简述理由___________。 【答案】 b AC/CA P m1 x2m1x1 m2x3 不再满足入射小球质量大于被碰小球的质量；入射球碰撞后会反弹；轨道摩擦力的冲量对系统的动量影响变大 【详解】（1）[1]由游标卡尺用途可知游标卡尺a测量爪测量小球内径，游标卡尺b测量爪测量小球外径，所以应选用b测量爪测量小球的直径，故填b； （2）[2]A．铅垂线的作用是使斜槽末端水平，让碰撞过程中系统在斜槽末端的切线方向合力为零，满足动量守恒条件，故A正确； B．小球从斜槽末端抛出做平抛运动，高度相同，得两球运动时间相同，不用测量小球释放点到斜槽末端水平的高度，故B错误； C．实验中白纸上铺复写纸的目的是描绘落点的位置，复写纸的位置可以移动，但白纸的位置不可以移动，故C正确； 故选AC。 （3）[3]两球碰撞后A球速度会变小，B球速度会变大，所以未放B球时，A球速度会在大于碰撞后A球速度，小于B球速度，根据平运动规律可知，水平方向做匀速直线运动，可得A球落地点应是记录纸上的P点，故填P； （4）[4]设入射小球碰撞前瞬间的速度为，碰撞后瞬间入射小球的速度为，被碰小球的速度为，两小球在空中的时间为；根据动量守恒知 则有 得 故填； （5）[5]验证动量守恒实验中为了保证碰后入射小球不反弹，入射小球A质量需要大于被碰小球B质量，如果用B球碰撞A球重复以上操作步骤，不再满足入射小球质量大于被碰小球的质量；入射球碰撞后会反弹；轨道摩擦力的冲量对系统的动量影响变大，无法成功验证动量守恒，故填不再满足入射小球质量大于被碰小球的质量；入射球碰撞后会反弹；轨道摩擦力的冲量对系统的动量影响变大 6．(23-24高二上·江苏建湖高级中学·期末)如图所示利用固定了两个光电门的气垫导轨验证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。 （1）在碰撞实验开始之前，用天平测出滑块A、B（含遮光条）的质量为、，还用测出滑块A、B上的遮光条宽度相同，如图丁所示测量遮光板宽度________。 （2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节使轨道右端________（选填“升高”或“降低”）一些； （3）气垫导轨调整为水平后，把滑块A和滑块B放置在图中的位置上，开始碰撞实验：给滑块B一个向左的初速度，滑块B与静止的A发生碰撞并被反弹，数字毫秒计记录下滑块A通过光电门1的遮光时间为，滑块B先后通过光电门2的遮光时间为和，实验中两滑块的质量应满足________（选填“>”、“<”或“=”）。若滑块A、B碰撞过程动量守恒，以向左为正方向，满足的表达式________________（用、、、及表示） （4）把实验装置稍加变化，验证动量定理：拿下滑块A、B，把气垫导轨右端抬高，使得导轨与水平面夹角为，然后固定导轨。还让滑块B从原位置由静止滑下，滑块B通过光电门2和1的遮光时间分别为和，通过光电门2和1的时间间隔为，重力加速度为，如果关系________（用及表示）在误差范围内成立，表明动量定理成立。 【答案】 6.860 降低 > 【详解】（1）[1]由图乙可知，螺旋测微器的国定刻度读数为6.5mm，可动刻度读数为0.01×36mm，则有遮光板宽度为 （2）[2]滑块从轨道左端向右运动，滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块做减速运动，可知导轨左低右高，为使导轨水平，可调节使轨道右端降低。 （3）[3]A通过光电门1的遮光时间为，滑块B先后通过光电门2的遮光时间为和。滑块B与静止的A发生碰撞并被反弹，可知。 [4]滑块B碰撞前的速度为 碰撞后的速度大小为 滑块A碰撞后的速度为 若滑块A、B碰撞过程动量守恒，以向左为正方向，满足的表达式 即为 整理可得 （4）[5]滑块B通过光电门2和1的遮光时间分别为和，则有滑块B经光电门2时的速度为 经光电门1时的速度为 由力的冲量公式，可得滑块B的重力沿倾斜导轨的下滑力对B的冲量 滑块B的动量变化量为 在误差允许范围内有 即 表明动量定理成立。 7．(22-23高二上·江苏南通海安·期末)某同学用如图甲所示的装置来“验证动量守恒定律”，在气垫导轨右端固定一弹簧，滑块b的右端有粘性强的物质．用天平测出图中滑块a和挡光片的总质量为，滑块b的质量为．    （1）实验及分析过程如下： ①开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间______时，可认为气垫导轨水平． ②用游标卡尺测得遮光条宽度d如图乙所示，则d＝______mm；设挡光片通过光电门的时间为，挡光片的宽度为d，则滑块通过光电门的速度可表示为v＝______（用d、表示）．    ③将滑块b置于两光电门之间，将滑块a置于光电门1的右侧，然后推动滑块a水平压缩弹簧，撤去外力后，滑块a在弹簧弹力的作用下向左弹射出去，通过光电门1后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞． ④两滑块碰撞后粘合在一起向左运动，并通过光电门2． ⑤实验后，分别记录下滑块a的挡光片通过光电门1的时间，两滑块一起运动时挡光片通过光电门2的时间．将两滑块和挡光片看成一个系统，则系统在两滑块相互作用前、后的总动量分别为______、______，两滑块相互作用前、后损失的机械能是______．（结果各量均用字母表示）． （2）若系统在两滑块相互作用后的总动量略小于碰撞前的总动量，其可能的原因是______． 【答案】 相等 8.65mm 系统受到导轨的摩擦阻力，合外力不为0。 【详解】（1）[1]在步骤①中气垫导轨安装时应保持水平状态，滑块在导轨上应做匀速直线运动，故滑块上的挡光片通过两光电门的时间相等。 （1）[2]由游标卡尺读数规则可得 （1）[3]由于挡光片的宽度比较小，故挡光片通过光电门的时间比较短，因此可将挡光片通过光电门的平均速度看成滑块通过光电门的瞬时速度，故滑块通过光电门的速度可表示为 （1）[4][5][6]由可知滑块a碰前通过光电门1的瞬时速度为 碰后两滑块粘在一起通过光电门2的瞬时速度为 系统在两滑块相互作用前的总动量分别为p1为 系统在两滑块相互作用后的总动量分别为p2为 两滑块相互作用前机械能是 两滑块相互作用后机械能是 损失机械能为 （2）[7]若系统在两滑块相互作用后的总动量略小于碰撞前的总动量，其可能的原因是系统受到导轨的摩擦阻力，合外力不为0。 8．(22-23高二上·江苏苏州·调研)用如图1所示装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末端碰撞时动量是否守恒。实验时先调节轨道使末端水平，让入射小球多次从斜槽上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程。然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道末端，仍将入射小球从S处由静止释放，与被碰小球发生正碰，多次重复该操作，确定出两小球平均落地点位置分别为M、N后，测量出两落地点到O的距离、，再测出入射小球和被碰小球质量m1、m2。 （1）本实验中，入射小球m1与被碰小球m2质量大小需要符合_______的条件； （2）如图2是测量入射小球平抛射程时，地面上的O点位置及小球的多个落地点，请你使用手边工具测量出小球实际的平抛射程_______。已知在试卷两点间距离与实际距离之比为； （3） 在实验误差允许范围内，若满足关系式_______（用所给物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒； （4）实验小组换用多个半径相同、质量不同的被碰小球重复上述实验，分别测量出被碰小球质量m2以及对应的、值，根据测量数据描点作出如图3所示图像为一直线，该图像纵坐标为，则横坐标为_______ A．m2 B．LON C．                         D． （5）研究（4）中所得图像，斜率绝对值为k，纵坐标截距为a，若k、a须分别满足_______，则表明上述每组小球正碰时动量均守恒。 【答案】 28.4cm/27.9cm/28.0cm/28.1cm/28.2cm/28.3cm/28.5cm/28.6cm/28.7cm/28.8cm/28.9cm D ， 【详解】（1）[1]入射小球质量必须更大，以免撞后弹回，导致再次从轨道射出时速度与碰后速度不一致，故。 （2）[2]用厘米刻度尺测出试卷两点间距离为，已知在试卷两点间距离与实际距离之比为，则小球实际的平抛射程 （3）[3] 根据动量守恒 抛出后各自做平抛运动，则 水平方向 竖直方向 联立代入具体射程可得 （4）[4] 该图像纵坐标为，则根据 化简可得 故横坐标为。 故选D。 （5）[5]由上述可知，斜率绝对值为 9．(22-23高二上·江苏宿迁·期末)某同学为了验证动量守恒定律，利用图甲所示装置，设计了如下方案： ①用天平测出小车的质量M和物块的质量m： ②小车后端连一通过打点计时器的纸带，接通电源后，让小车以某速度做直线运动； ③小车开始运动后，很快再在小车上轻放物块，最后得到如图乙所示的一条纸带，相邻两计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4。 请回答下列问题： （1）本实验______（选填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；如果需要，请简述操作的方法，如果不需要，请说明理由：______ （2）图乙中的数据有AB、BC、CD、DE四段，研究放上物块前小车的速度大小应选______； A．AB段    B．BC段    C．CD段    D．DE段 （3）验证小车和物块组成的系统动量守恒的表达式为______（用题中所给的物理量表示）； （4）该同学在某一次实验中通过计算发现，放上物块后系统的总动量增加了，你觉得可能的原因是：______（答出一条即可）。 【答案】 需要 见解析 B 平衡摩擦力时，长木板垫得过高 【详解】（1）[1]由于实验的目的是验证动量守恒，则需要使得小车与小物块构成的系统所受外力的合力为0，即该实验需要平衡摩擦力； [2]将长木板固定有打点计时器的一端适当垫高，轻推小车，使得纸带上打出的点迹均匀分布。 （2）[3]根据上述，平衡摩擦力后，放上小物块前后，小车应该做匀速直线运动，纸带上相应部分的点迹分布均匀，小物块是轻放上小车，即小物块的初速度为0，由于小车与小物块构成的系统动量守恒，则放上后速度减小，可知研究放上物块前小车的速度大小应选BC段，研究放上物块后小车的速度大小应选DE段。 故选B。 （3）[4]根据纸带上的点迹可知，相邻计数点之间的时间间隔相等，均为 根据上述，放上物块前小车的速度大小为 放上物块前小车的速度大小为 根据动量守恒定律有 解得，验证小车和物块组成的系统动量守恒的表达式为 （4）[5]总动量增加了，表明放上小物块后，小车做的是加速运动，可能的原因是平衡摩擦力时，长木板垫得过高。 10．(22-23高二上·江苏南通如皋·期末)某同学用如图所示的实验装置来“验证动量守恒定律”，实验步骤如下： ①安装好仪器，在地上铺上一张白纸，白纸上铺放复写纸，记录轨道末端正下方的位置为点 ②轨道末端先不放置小球B，让小球多次从轨道上同一位置静止释放，记录小球在白纸上的落点 ③轨道末端放置小球B，仍让小球多次从轨道上的同一位置静止释放，与小球B发生碰撞后，均落到白纸上，记录两小球在白纸上的落点 ④用刻度尺测量出小球落点的平均位置、、到点的距离分别为、、 （1）轨道不光滑对验证动量守恒___________（选填“有”或“无”）影响。 （2）若碰撞过程动量守恒，从实验数据可得出小球与小球B的质量之比为___________。 （3）若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球释放的初始位置不变，则小球B的落点到点的距离最大可能为___________。 【答案】 无 【详解】（1）[1]只要每次让小球从同一斜槽的同一位置滚下，小球每次损失的能量相同，小球到达斜槽末端的速度就是相同的，所以斜槽轨道是否光滑，对本实验没有影响。 （2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则 其中 则 代入数据可得 整理得 （3）[3]若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球A释放的初始位置不变，发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，则有 联立解得 则小球B的落点到O点的距离最大可能为 11．(22-23高二上·江苏南京师范大学附属扬子中学·期末)用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。 （1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为、，当________（填“>”“=”或“<”），则说明气垫导轨水平。 （2）滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置，给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为，A与B碰撞后A通过光电门2的时间为，B通过光电门2的时间为，为完成该实验，还必需测量的物理量有________。 A．遮光片的宽度　　   B．滑块A的总质量 C．滑块B的总质量　　D．光电门1到光电门2的间距 （3）若实验测得遮光片的宽度，滑块A的质量，滑块B的质量，，，。 ①计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为________，两滑块相互作用以后系统的总动量算得。（计算结果保留两位有效数字） ②若实验相对误差绝对值，即可认为系统动量守恒，则本实验中________。在误差范围内________（填“能”或“不能”）验证动量守恒定律。 【答案】 ＝ BC/CB 0.050 4% 能 【详解】（1）[1]轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为、，当时，则说明滑块A匀速运动，气垫导轨水平。 （2）[2]设遮光片的宽度d，碰撞前滑块A的速度 碰撞后滑块A的速度 滑块B的速度 要验证动量守恒，需要验证 即 等式两边均有，可以消掉，即 所以为完成该实验，还必需测量的物理量有滑块A的总质量、滑块B的总质量。 故选BC。 （3）①[3]两滑块相互作用前系统的总动量为 两滑块相互作用以后系统的总动量为 ②[4][5]本实验中 所以，在误差范围内能验证动量守恒定律。 12．某学习小组进行“用单摆测定重力加速度”的实验。地 城 考点02 用单摆测重力加速度 (1)下图中，最合理的装置及器材是______。 A． B． C． D． (2)用游标卡尺测量摆球直径d，示数如图乙所示，则d=______cm，再测量摆线长l。 (3)当摆球到最低点时启动秒表开始计时并记为第1次，摆球第n次经过最低点时，秒表读数为t，单摆周期T=______。 (4)由实验数据计算发现g测量值小于真实值，原因可能是______。 A．将次数n计多了 B．开始计时时，秒表过迟按下 C．悬点松动，摆动中摆线长度增大 D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长 (5)某同学作出了T2—l图像，如图丙所示。图像不过原点对重力加速度的测量______（填“有”或“没有”）影响。 【答案】(1)C (2)1.25 (3) (4)C (5)没有 【详解】（1）A．图中将弹性棉绳缠绕在在金属杆上，摆长将发生变化，小球采用塑料球，所受空气阻力影响较大，该装置不合理，故A错误； B．图中细线采用弹性棉绳，摆长将发生变化，该装置不合理，故B错误； C．图中利用铁夹将细丝线夹住，摆长可以近似认为不变，小球采用铁球，所受空气阻力可以忽略，该装置合理，故C正确； D．图中小球采用塑料球，所受空气阻力影响较大，该装置不合理，故D错误。 故选C。 （2）根据游标卡尺的读数规律，该读数为 （3）当摆球到最低点时启动秒表开始计时并记为第1次，摆球第n次经过最低点时，秒表读数为t，则有 解得 （4）A．若将次数n计多了，结合上述可知，周期的测量值偏小，根据 解得 可知，此时重力加速度g的测量值大于真实值，故A错误； B．开始计时时，秒表过迟按下，即测量时间t偏小，结合上述可知，周期的测量值偏小，则此时重力加速度g的测量值大于真实值，故B错误； C．悬点松动，摆动中摆线长度增大，即摆长的测量值偏小，结合上述可知，此时重力加速度g的测量值小于真实值，故C正确； D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长，即摆长的测量值偏大，结合上述可知，此时重力加速度g的测量值打于真实值，故D错误。 故选C。 （5）根据 解得 结合图像有 解得 可知，图像不过原点对重力加速度的测量没有影响。 13．(24-25高二上·江苏南京中华中学·期末)单摆实验装置如图1所示。 (1)根据图2所示，已知悬点对齐零刻度，测得的摆长____________； (2)小张为减小实验误差，多次改变摆长，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制得到如图3的图像，由图可知当地重力加速度__________（用图中字母表示）。 (3)用（2）中方法__________（填“能”或“不能”）消除因摆球质量分布不均而造成的g的测量误差； (4)小刘同学将一个摆长未知的单摆挂在测力传感器的探头上，用测力探头和计算机组成的试验装置来测定单摆动过程中摆线受到的拉力（摆角小于5°），计算机屏幕上得到如图所示的图像，由图像可确定： ①此单摆的周期为___________s； ②此摆球的质量为___________（取）。 【答案】(1)98.50 (2) (3)能 (4) 0.05kg 【详解】（1）摆长是绳长与小球半径之和，刻度尺的分度值为1mm，读数为98.50cm （2）根据单摆周期公式有 变形可得 根据图像的斜率可知 解得 （3）根据重力加速度的表达式可知，摆球质量分布不均匀不会影响图像的斜率，所以不会对重力加速度的测量造成影响，因此能够消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差。 （4）①[1] 每个周期内小球两次最低点，摆线的拉两次最大，所以单摆的周期为s； ②[2]最高点时有 最低点时有 根据动能定理有 代入数据解得kg 14．(24-25高二上·江苏徐州·期末)如图所示，某同学利用一半径为R的光滑圆弧面测定本地的重力加速度。该同学把小球移到距离最低点O较近的A点，由静止释放小球，小球在A点、B点之间振动，圆弧面弧长。因小球的运动可等效为单摆摆球的运动，该系统也称为圆弧摆。 (1)为较精确测量小球多个振动周期的运动时间，计时起始位置应为______ A．A点 B．O点 C．A点、B点之间的任意位置 (2)该同学正确选择计时起点位置，多次从A点静止释放小球，分别得出各次的振动周期，然后求出振动周期的平均值，这种方法求周期可以减小______误差（选填“偶然”、“系统”）。 (3)该同学逐渐降低释放点高度，并分别测出小球的振动周期。从较高位置释放小球的振动周期______从较低位置释放小球的振动周期（选填“大于”、“小于”、“等于”）。 (4)在某次实验中，测得n次全振动的时间为t。该同学将圆弧面的半径R作为摆长，代入单摆的周期公式，可求得当地的重力加速度______（用题中提供的物理量符号表示）。该同学发现，通过以上方式求得的重力加速度总比当地的重力加速大。造成这种结果的原因是______。 【答案】(1)B (2)偶然 (3)等于 (4) 未考虑小球半径， 代入计算时圆弧摆的摆长偏大 【详解】（1）为便于观测，计时起始位置应为平衡位置O点。 故选B。 （2）求出振动周期的平均值，这种方法求周期可以减小偶然误差。 （3）根据单摆周期公式可知，从较高位置释放小球的振动周期等于从较低位置释放小球的振动周期。 （4）[1]小球运动的周期为 结合单摆周期公式 解得 [2]造成这种结果的原因是未考虑小球半径， 代入计算时圆弧摆的摆长偏大。 15．(24-25高二上·江苏淮安·期末)某实验小组用如图1所示装置的单摆测量重力加速度。 (1)现有以下材质小球，实验应选___________； A．钢球 B．乒乓球 C．橡胶球 (2)将实验小球完全磁化，在其正下方放置手机，利用手机中的 Phyphox软件测量磁感应强度B，小球靠近手机时 B增大，远离时减小，手机采集到磁场的磁感应强度 B随时间t的关系图像如图2所示，根据图像中数据可知该单摆的周期___________； (3)多次改变摆长L，将获得的实验数据作如图3所示图像，则图像纵坐标应为___________选填“T”、“”或“若图线的斜率为k，则重力加速度___________；若将测量的摆线长作为摆长，根据图像测得的重力加速度与真实值相比__________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)A (2)2t (3) T2 不变 【详解】（1）实验器材应选质量大，体积小的物体做单摆，故应选钢球，故选A； （2）由图可知时，，小球在最高点，t时刻时小球到另一侧最高点，2t时刻小球回到初始位置，根据单摆的运动规律可知，该单摆的周期 （3）[1][2]根据单摆周期公式 可得 结合图像可知，图像的纵坐标应为，若图线的斜率为k，则重力加速度 [3]设摆线长度为l，摆球的半径为r，根据单摆周期公式应有 解得 由表达式可知，与摆线长度的关系图像的斜率也为，故若将测量的摆线长作为摆长，根据图像测得的重力加速度与真实值相比不变。 16．(24-25高二上·江苏南京金陵中学·期末)实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。 (1)实验室备有大量相同钢球，用游标卡尺测量其直径如图2所示，小球直径为d=_______cm； (2)小南同学测量了摆线长度为L，又测出摆球完成N次全振动的时间为t，请写出测量当地重力加速度的表达式g=_______（用以上测量的物理量和已知量的字母表示）； (3)小南同学根据测量的数据计算出重力加速度g，发现g值偏小，可能的原因是_______； A．测量摆线长时，线拉得过紧 B．摆线上端没有固定好，振动过程中出现松动，使摆线变长了 C．开始计时时，秒表按下迟了 (4)小京同学则是通过测量5次不同摆线长L与单摆的振动周期T的对应情况，然后以T2为y轴，摆线长度L为x轴，得到一条斜率为k的直线，则重力加速度g=_______； (5)小京同学后来发现自己忘了把小球的半径考虑进去，请问他测量的重力加速度将_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)2.240 (2) (3)B (4) (5)不变 【详解】（1）游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以 （2）摆球完成N次全振动的时间为t，则 根据单摆周期公式可得 联立可得 （3）A．测量摆线长时，线拉得过紧，则L测量值偏大，g偏大，故A错误； B．摆线上端没有固定好，振动过程中出现松动，使摆线变长了，即L测量值偏小，g偏小，故B正确； C．开始计时时，秒表按下迟了，t偏小，g偏大，故C错误。 故选B。 （4）根据单摆周期公式可得 所以 则 所以 （5）小京同学后来发现自己忘了把小球的半径考虑进去，由于图线的斜率不变，则测量的重力加速度不变。 17．(23-24高二上·江苏南通崇川区·期末)某同学用如图甲所示装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。 （1）实验中优先选用的摆球是_____________。 A．钢球    B．塑料球    C．橡胶球 （2）该同学用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图乙所示，则摆球的直径d=__________mm，摆长L=____________（用字母l、d表达）。 （3）该同学通过多次实验得出数据画出摆长L和周期T2图像，如图丙，根据图像求出重力加速度g=_________m/s2（取结果保留三位有效数字）。 （4）图丙中P点不在图线上，导致该点偏离图线的原因可能是_____________。 A．实验中将40次全振动记为41次 B．实验中将39次全振动记为40次 C．实验中将摆线长作为摆长 D．实验中将摆线长与摆球直径之和作为摆长 （5）在实验过程中，为便于调节摆线长度，甲同学将摆线穿过一块软海绵来调节摆线长度，如图丁所示：乙同学将摆线穿过一小段水笔芯来调节摆线长度，如图戊所示。对两位同学这样的实验设计进行评价_____________。 【答案】 A 12.0 9.68 ABD 两位同学的操作方法都存在问题。甲同学以海绵的下表面与线的接触点为悬点，乙同学以细管的下端为悬点，这两种情况均存在摆动过程中悬点不固定的弊端 【详解】（1）[1]实验中优先选用的摆球是钢球，因为钢球密度大，空气阻力影响较小。 故选A。 （2）[2]游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以小球直径为 [3]摆长应等于线长与小球半径之和，即 （3）[4]根据单摆周期公式 可得 结合图像可得 解得 （4）[5]实验中导致该点偏离图线，可能是全振动次数记错，即将40次全振动记为41次，将39次全振动记为40次，或者将摆线长与摆球直径之和作为摆长。 故选ABD。 （5）[6]两位同学的操作方法都存在问题，甲同学以海绵的下表面与线的接触点为悬点，乙同学以细管的下端为悬点，这两种情况均存在摆动过程中悬点不固定的弊端。 18．(23-24高二上·江苏阜宁中学·期末)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中 （1）该同学用游标卡尺测得单摆小球的直径为_______cm；同学用秒表记录的时间如图所示，则秒表的示数为_______s； （2）如果某同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得悬线长为（不计摆球半径），测得周期为；第二次量得悬线长为，测得周期为。根据上述数据，可求得g值为______ A．   B．   C．   D． （3）该同学又想出另一个办法测重力加速度，他测出多组摆线长L与周期T的数据，根据实验数据，作出了的关系图像，如图所示，根据图中数据，重力加速度为_______（取，结果保留三位有效数字） （4）如果该同学测得的g值偏大，可能的原因是_______ A．测摆线长时摆线拉得过紧 B．开始计时时，秒表按下稍晚 C．实验中将51次全振动误记为50次 D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了 【答案】 1.070 96.8 B 9.86 AB/BA 【详解】（1）[1]用游标卡尺测得单摆小球的直径为 1cm+0.05mm×14=1.070cm [2]秒表的示数为 90s+6.8s=96.8s （2）[3]设摆球的重心距离摆线最低点的距离为r，则根据单摆周期公式可知 联立解得 故选B。 （3）[4]根据 可得 由图像可知 解得 g=9．86m/s2 （4）[5]根据 可得 A．测摆线长时摆线拉得过紧，则l测量值偏大，则g值测量值偏大，选项A正确； B．开始计时时，秒表按下稍晚，则周期测量值偏小，则g值测量值偏大，选项B正确； C．实验中将51次全振动误记为50次，则周期测量值偏大，则g值测量值偏小，选项C错误； D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，而计算时仍按原来值计算，则g测量值偏小，选项D错误。 故选AB。 19．(23-24高二上·江苏南通海安·期末)某实验小组在利用单摆测定当地的重力加速度时，实验装置如图甲所示。 （1）在用游标卡尺测定摆球的直径时如图乙所示，则小球直径__________cm。 （2）下列关于实验过程说法正确的是__________。 A．用米尺测出悬线长度即为摆长 B．将单摆从平衡位置拉开一个较小的角度由静止释放，摆球通过最低点时开始计时 C．如果有两个大小相同的带孔塑料球和带孔铁球，任选其一即可进行实验 （3）某次实验时，测得悬线长为l，小球的直径为d，单摆完成n次全振动所用的时间为t，则重力加速度__________。（用已知物理量表示） （4）该小组用多组数据作出图像如图丙所示，则当地的重力加速度__________。（用图像中物理量表示） （5）在利用单摆测定当地的重力加速度时，上述方案中__________（选填“（3）”或“（4）”）更好，理由是__________。 【答案】 2.02 B （4） 误差小 【详解】（1）[1]用游标卡尺测定摆球的直径d=2cm+0.1mm×2=2.02cm。 （2）[2]A．用米尺测出悬线长度加摆球半径即为摆长，选项A错误； B．将单摆从平衡位置拉开一个较小的角度由静止释放，摆球通过最低点时开始计时，选项B正确； C．如果有两个大小相同的带孔塑料球和带孔铁球，应选择带孔的铁球，选项C错误。 故选B。 （3）[3]某次实验时，测得悬线长为l，小球的直径为d，则摆长 单摆完成n次全振动所用的时间为t，则周期 根据 可得重力加速度 （4）[4]由 可得 由图可知 则当地的重力加速度 （5）[5][6]在利用单摆测定当地的重力加速度时，利用图像处理数据误差会更小，则上述方案中（4）更好，理由是误差小。 20．(23-24高二上·江苏盐城五校联盟·期末)某实验小组利用图甲所示的双线摆来测量当地的重力加速度，已知图甲中细线长度均为L=100.00cm，与水平方向夹角均为θ=53°（sin53°=0.8）。 （1）关于本实验，下列说法正确的是______。 A．摆线上端直接绕在水平杆上即可 B．为便于观察摆球的运动，摆球应选择质量和体积都大些的球 C．为便于测量振动周期，应使摆球从摆角较大的位置释放 D．测量周期时应从摆球通过最低点开始计时，并记录多次全振动所用的总时间 （2）小组成员先用游标卡尺测得摆球的直径如图乙所示，则该摆球的直径d=_________cm，双线摆的摆长l=_________cm；他们再将摆球沿垂直纸面向外拉开一个较小角度后释放，用秒表测出30次全振动的总时间t=54.6s，则双线摆的振动周期T=_______s。 （3）实验中，他们同时改变两根细线的长度，测出多组双线摆的细线长l和对应振动周期T，作出图像如图丙所示，A、B为图像上的两点。根据图像可求得当地重力加速度g=_____m/s2（π2取9.87，计算结果保留三位有效数字）。 【答案】 D 2.170 81.085 1.82 9.75 【详解】（1）[1] A．摆线上端直接绕在水平杆上，这样摆球在摆动时，摆线的长度会产生变化，实验误差会增大，因此摆线的上端应固定在悬点上，故A错误； B．为减小实验误差，摆球应选择质量大些和体积小些的球，故B错误； C．为便于测量振动周期，应使摆球从摆角较小的位置释放，以减小实验误差，故C错误； D．测量周期时应从摆球通过最低点开始计时，并记录多次全振动所用的总时间，故D正确。 故选D。 （2）[2]20分度游标卡尺的精确值为，由图可知该摆球的直径为 [3]由几何关系可得双线摆的摆长为 [4]用秒表测出30次全振动的总时间t=54.6s，则双线摆的振动周期为 （3）[5]由题意可知，单摆的摆长准确值为，由单摆的周期公式可得 整理可得 则图像的斜率为 解得重力加速度为 21．(23-24高二上·江苏南菁高级中学·期末)根据单摆周期公式可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。 （1）用分度值为毫米的直尺测得摆线长，用游标卡尺测得摆球直径如图乙所示，读数为__________cm。螺旋测微器读数为__________mm （2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的是____________。 A．摆线要选择细些的、长度不可改变、并且尽量长一些的 B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C．为了使摆的周期大一些以方便测量，拉开摆球使摆线相距平衡位置有较大的角度 D．在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T （3）某同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示。利用图中A、B两点坐标表示当地重力加速度的表达式g＝____________。处理完数据后，该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，这样__________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。 【答案】 2.050 0.380 AB/BA 不影响 【详解】（1）[1][2]游标卡尺测得摆球直径读数为 2 cm＋0.05 mm×10＝2.050 cm 螺旋测微器读数为 0+38.0×0.01mm=0.380mm （2）[3] A．摆线要选择细些的、长度不可改变、并且尽量长一些的，A正确； B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的，以减小阻力的影响，B正确； C．为了使摆球做简谐运动，则摆角不应该大于5°，C错误； D．当摆球在最低点时开始计时，让摆球振动多次全振动，用振动的总时间t除以振动次数即为单摆周期T，D错误。 故选AB。 （3）[4][5]根据 T＝2π 解得 L＝T2 由图像可知 解得 g＝ 若在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，则图线的斜率不变，这样不影响重力加速度的计算。 22．(22-23高二上·江苏徐州·期末)某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度。实验装置如图甲所示，将小磁铁吸附在钢质小球的正下方，当小球静止时，将传感器固定于小球正下方的水平桌面上；传感器与电脑连接，可以将实时测量到的磁感应强度数据传输进电脑进行分析。 （1）下列说法正确的是______； A．小球应选择体积大的 B．摆线应选择弹性小、细些的 C．安装单摆时，可将摆线一端直接缠绕在铁架台横杆上 D．摆动过程中的最大摆角越大越好 （2）学习小组利用刻度尺测量了悬挂点与小球上端的距离l=118.00cm；用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，小球直径 D=_______cm；不吸附小磁铁时，摆长 L=_______cm。 （3）小球摆动稳定后，使传感器开始工作，利用电脑得出磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图丙。此单摆的周期 T=______s。 （4）学习小组利用多组实验数据绘制了L与T2关系图像如图丁，由图像可计算得到当地的重力加速度 g=______m/s2（结果保留两位有效数字）。 （5）小组中有同学提出，小球与小磁铁整体重心的位置不在小球的球心，这可能会影响到对重力加速度的测量。若仅考虑这一因素，第（4）问得到的g值与实际值相比将______ （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 【答案】 B 2.00 119.00 2.2 9.6 相等 【详解】（1）[1]A．为了尽可能减小空气阻力对实验的影响，摆球尽量选择质量较大、体积较小的，故A错误； B．摆线要选择较细（尽可能减小空气阻力对实验的影响）、伸缩性较小（确保摆球摆动时摆长几乎不变）、且尽可能长一些的（减小摆长测量的相对误差），故B正确； C．安装单摆时，不可将摆线一端直接缠绕在铁架台横杆上，否则摆球运动过程中摆长发生变化，故C错误； D．只有摆线相对平衡位置的偏角在很小的情况下（通常小于5°），单摆才做简谐运动，进而才能根据周期公式测量重力加速度，故D错误。 故选B。 （2）[2]小球直径为 D=2cm+0×0.1mm=2.00cm [3] 不吸附小磁铁时，摆长 （3）[3]摆球一个周期两次经过最低点，根据丙图可知单摆周期为 T=2．2s （4）[5]根据单摆周期公式变形可得 可知图像斜率为 计算得 g=9．6m/s2 （5）[6] 设小球与小磁铁整体重心的位置在小球的球心下方r处，根据单摆周期公式可得 整理得 根据表达式可知不影响所作图线的斜率，所以由斜率计算出的重力加速度值相比实际值将相等。 23．某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图所示，并在入射光线上插上大头针，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上和大头针，便能确定光在玻璃砖中的折射光线。若该同学在确定位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把位置画得偏左了一些，则测出来的折射率___________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。地 城 考点03 光学实验 【答案】偏小 【详解】如图，若P4的位置偏左一些，则得到的在O点的折射角偏大，根据可知折射率偏小。 24．(24-25高二上·江苏镇江第一中学·期末)利用双缝干涉测光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也由图中所给出，则： (1)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为___________mm，，相邻两条纹间距___________；该单色光的波长___________； (2)若某同学通过目镜，看到如图所示的情形。由于条纹清晰，他没有再进一步进行调节，而是直接进行测量，并根据公式算出波长，则测量得到的波长和准确值相比是___________（选填“偏大”或“偏小”还是“不变”） 【答案】(1) 11.1 0.75 (2)偏大 【详解】（1）[1]10分度游标卡尺的精确值为，由图可知 [2]则相邻两条纹间距为 [3]根据，可得该单色光的波长为 （2）若某同学通过目镜，看到如图所示的情形。由于条纹清晰，他没有再进一步进行调节，而是直接进行测量，则测得的条纹间距偏大，根据 可知测量得到的波长和准确值相比偏大。 25．(24-25高二上·江苏南通·期末)某同学利用图1所示装置测量黄光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到黄光干涉条纹，回答下列问题： (1)关于本实验，下列说法正确的是______。 A．干涉条纹与双缝平行 B．单缝的作用是为了会聚光 C．若取下滤光片，观察不到干涉条纹 (2)已知双缝间距，双缝到屏的距离，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，其示数如图2所示，此时的示数为______mm，经过处理后，测得两相邻亮条纹间距离，由以上数据可求得该光的波长为______m。 (3)某同学观察到如图3所示图像，应调节图1中的______（填“单缝”或“测量头”）；若没有调节，会导致波长的测量值______（填“大于”“小于”或“等于”）其实际值。 (4)在其它操作都正确的情况下，若光具座不水平，测量结果是否会受到影响？请简述理由______。 【答案】(1)A (2) 2.429/2.430/2.431 (3) 测量头 偏大 (4)见解析 【详解】（1）A．干涉条纹与双缝平行，故A正确； B．单缝的作用是为了获得线光源，故B错误； C．若取下滤光片，光屏上可观察到彩色的干涉图样，故C错误； 故选A。 （2）[1]螺旋测微器的精确度为0.05mm，读数为2mm+0.01×43.0mm=2.430mm [2]根据 得 （3）[1][2]在目镜中观察到如图所示的情形，应调节测量头使其平行，否则会导致条纹间距测量偏大，由公式可知导致测量的单色光波长偏大； （4）若光具座不水平，会导致光程差发生变化，从而影响条纹间距大小，使得测量结果受影响。 26．(23-24高二上·江苏南京江宁区·期末)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则______； A．看不到干涉现象          B．可观察到水平方向的干涉条纹 C．可观察到竖直方向的干涉条纹     （2）下列关于本实验的操作与叙述正确的是______； A．若取下红色滤光片，其他实验条件不变可观察到明暗相间的白条纹 B．若取下红色滤光片换上蓝色滤光片，其他条件不变可观察到干涉条纹间距减小 C．换用间距稍大的双缝，干涉条纹间距增大 （3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=______。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为______cm。 （4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值______真实值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】 C B 1.11 大于 【详解】（1）[1]缝和双缝均沿竖直方向，因此得到的干涉条纹为竖直方向的干涉条纹。 故选C。 （2）[2]A．若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条纹，故A错误； B．根据 若取下红色滤光片换上蓝色滤光片，则光的波长变小，干涉条纹间距变小，故B正确； C．根据 换用间距稍大的双缝，则干涉条纹间距变小，故C错误。 故选B。 （3）[3]根据题意，相邻亮条纹之间的距离为 根据双缝干涉条纹间距公式 单色光波长 [4]10分度值的游标卡尺的精确度为0.1mm，读数11mm+1×0.1mm=11.1mm=1.11cm （4）[5]从图中可以看出，若条纹倾斜，测得的间距将比实际的大。 27．(23-24高二上·江苏南京南京师范大学附属中学·期末)在实验室用双缝干涉测光的波长，实验装置如图所示： （1）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量n个条纹的间距再求出。下列实验采用了类似方法的有__________。 A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量 B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量 C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量 （2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，如图所示，测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长__________。 （3）下列关于实验过程中的若干现象的表述正确的有__________。 A．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 B．将光源向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 C．实验装置中，器材B的作用是使射向单缝的光更集中 D．去掉滤光片后，干涉现象消失 【答案】 B AC/CA 【详解】（1）[1]先测量n个条纹的间距再求出，采用的是放大测量取平均值。 A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误； B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，故B正确； C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量，属于多次测量取平均值，故C错误。 故选B。 （2）[2] 第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则相邻亮条纹间距为 结合 可得 （3）[3]A．由知，将滤光片由蓝色的换成红色的，光的波长变长，则干涉条纹间距变宽，故A正确； B．将光源向双缝移动一小段距离后，不影响L与d，故干涉条纹间距不变，故B错误； C．器材B为凸透镜，具有汇聚光线的作用，使光线更集中，故C正确； D．去掉滤光片后，得到的是白光的干涉条纹，即彩色干涉条纹，故D错误。 故选AC。 28．(23-24高二上·江苏响水中学·期末)在“测定玻璃的折射率”的实验中，如图甲所示，某同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面所在直线和。为直线与的交点，在直线上竖直地插上两枚大头针。 （1）下列哪些措施能够提高实验准确程度( ) A．选用两光学表面间距大的玻璃砖      B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗的大头针完成实验            D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 （2）该同学接下来要完成的必要步骤有_____________ A．插上大头针，使仅挡住的像        B．插上大头针，使挡住和的像 C．插上大头针，使仅挡住             D．插上大头针，使挡住和的像 （3）过作直线交于，过作垂直于的直线，连接。测量图中角和的大小。则玻璃砖的折射率_____________。 （4）实验时，该同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的比实际的折射面向外侧平移了一些（如图乙所示），以后的操作都正确无误，并仍以和为折射面画出了光路图，这样测出的折射率的值将_____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （5）以往，已知材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角与折射角依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对于电磁波的折射率，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是_____________。 A．    B． C．    D． 【答案】 AD/DA BD/DB 偏小 B 【详解】（1）[1]A．为了减小实验误差，选用的玻璃砖的两光学表面间距应尽量大些，这样，玻璃砖内的折射光线能尽量长些，故A正确； B．测量折射率时，只需找出入射光线和折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，故B错误； C．为了减小实验误差，应选用较细的大头针完成实验，故C错误； D．两枚大头针之间的距离尽量大些，描绘出的光线误差才会小些，贵D正确。 故选AD。 （2）[2]光沿直线传播，两点确定一条直线，插上大头针，使挡住和的像，保证入射光线是唯一的，且过、，同理插上大头针，使挡住和的像，保证从玻璃板出来的光线是唯一的，且过、，最后使四个点在同一条光线的传播路径上。 故选BD。 （3）[3]根据折射定律，玻璃砖的折射率为 （4）[4]画出的比实际的折射面向外侧平移了一些，做出光路图如图所示。 这种做法使出射光线对应的入射角偏大，折射角不变，故折射率测量值小于真实值，即偏小。 （5）[5]根据题目所给负折射率的定义，可知光线入射角和折射角在法线的同一侧，折射率等于，说明入射角与折射角相等，故图B符合要求。 故选B。 29．(23-24高二上·江苏苏州·期末)“用双缝干涉测量光的波长”实验装置如图甲所示，已知双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝的距离为L。 （1）组装仪器时，应将双缝固定在______处（填 “a”或“b”）。 （2）若实验中在毛玻璃屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板刻度线在图乙中A、B位置的读数分别为、（x1<x2），则入射光波长的表达式为______。 【答案】 b 【详解】（1）[1]实验中，单缝产生线光源，光通过双缝后在毛玻璃屏上产生干涉条纹，可知，双缝应置于单缝与毛玻璃屏之间，即组装仪器时，应将双缝固定在b处。 （2）[2]根据图乙可知，A、B位置间的7条明条纹，则相邻明条纹之间的间距为 根据 解得 30．(23-24高二上·江苏南京六校联合体·期末)如图所示，ABC为由某种材料制成的三棱镜，某同学用“插针法”来测量此三棱镜的折射率，主要实验步骤如下： （1）先在木板上铺一张白纸，然后画出棱镜的界面，如图所示。在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“•”表示大头针的位置，然后在另一侧透过棱镜观察，并依次插上大头针P3和P4，利用相关实验器材测出棱镜的折射率，下列说法正确的有___________。 A．P3只需挡住P2的像 B．P4挡住P3的同时，还要挡住P2和P1的像 C．该实验除刻度尺外，还必须使用量角器 D．该实验可以只用刻度尺，无须使用量角器 （2）经正确操作，四枚大头针的插孔位置如图所示，请在图上作出实验光路图___________。 （3）依据光路图，可测得该棱镜的折射率为___________（计算结果保留3位有效数字）。 （4）为了减小实验误差，下列操作正确的是___________。 A．为减小作图误差，P1和P2、P3和P4的距离应适当大一些 B．为减小测量误差，P1和P2连线与棱镜界面法线的夹角应适当大一些 C．为减小测量误差，在判断针与像是否在同一直线时，应该观察大头针的头部 D．实验中三棱镜在纸上的位置不可移动，可用三棱镜代替尺子画出边界线以固定三棱镜在纸上的位置 （5）若该同学在作出棱镜界面时，把棱镜右侧界面画成AC′（真实界面为AC），则该同学测量出三棱镜折射率比真实值___________（填“大”、“小”或“相等”）。 【答案】 BD/DB 1.22 AB/BA 小 【详解】（1）[1]AB．在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3和P4，使P3同时挡住P1和P2的像，P4挡住P3及P1和P2的像，故A错误，B正确； CD．该实验仅需使用刻度尺，在角度的测量时可利用直角三角形测量边长计算各角度的正弦值，无需使用量角器，故C错误，D正确。 故选BD。 （2）[2]实验光路图如图所示 （3）[3]根据测量，入射角和折射角约为 ， 该棱镜的折射率为 （4）[4]A．为减小作图误差，P1和P2、P3和P4的距离应适当大一些，故A正确； B．为减少测量误差，入射角应适当大一些，即P1和P2连线与棱镜界面法线的夹角应适当大一些，故B正确； C．判断像与针是否在同一直线时，应观察大头针的整个部分，不能只观察大头针的头部，故C错误； D．不可用玻璃砖代替尺子，应沿玻璃砖描点后，用尺子画出玻璃砖界面，故D错误。 故选AB。 （5）[5]由图可知，折射角偏大，则此同学测量出三棱镜折射率比真实值此同学测量出三棱镜折射率比真实值小。 31．(23-24高二上·江苏盐城响水县清源高级中学·期中)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则_______； A．看不到干涉现象               B．可观察到水平方向的干涉条纹 C．可观察到竖直方向的干涉条纹 （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_______； A．可观察到明暗相间的白条纹     B．可观察到彩色条纹 C．观察不到干涉条纹 （3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=____。分划板刻线在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为_____cm。 （4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图4所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，真实值______测量值。（填“大于”、“小于”或“等于”） 【答案】 C B 3.110 小于 【详解】（1）[1]缝和双缝均沿竖直方向，因此得到的干涉条纹为竖直方向的干涉条纹。 故选C。 （2）[2]取下红色滤光片，通过单缝的为白光，因此得到的干涉条纹为彩色条纹。 故选B。 （3）[3]根据题意，相邻亮条纹之间的距离为 根据双缝干涉条纹间距公式 单色光波长 [4]20分度值的游标卡尺的精确度为0.05mm，读数31mm+2×0.05mm=31.10mm=3.100cm （4）[5] 从图可以看出，若条纹倾斜，则真实值小于测量值。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $