專題19 力學(xué)實(shí)驗(yàn)（練習(xí)）（解析版）

專題19力學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?1力學(xué)實(shí)驗(yàn) 2考向一紙帶類和光電門類實(shí)驗(yàn)問題 2考向二彈簧類、橡皮繩類及其他力學(xué)實(shí)驗(yàn)問題 8考向三力學(xué)創(chuàng)新拓展類問題 1501力學(xué)實(shí)驗(yàn)考向一紙帶類和光電門類實(shí)驗(yàn)問題1．（2023·浙江·高考真題）在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。①需要的實(shí)驗(yàn)操作有（多選）；A．調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B．傾斜軌道以補(bǔ)償阻力C．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放D．先接通電源再釋放小車②經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為：（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮緼CD2.751.48【詳解】①[1]A．實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行，選項(xiàng)A正確；B．該實(shí)驗(yàn)只要使得小車加速運(yùn)動(dòng)即可，不需要傾斜軌道補(bǔ)償阻力，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．為了充分利用紙帶，則小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放，選項(xiàng)C正確；D．先接通電源再釋放小車，選項(xiàng)D正確。故選ACD。②[2][3]計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為2.75。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打點(diǎn)周期T=0.02s，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為。2．（2023·河北·高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組利用圖裝置測(cè)量重力加速度。擺線上端固定在點(diǎn)，下端懸掛一小鋼球，通過光電門傳感器采集擺動(dòng)周期。（1）關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是。（多選）A．小鋼球擺動(dòng)平面應(yīng)與光電門形平面垂直

B．應(yīng)在小鋼球自然下垂時(shí)測(cè)量擺線長(zhǎng)度C．小鋼球可以換成較輕的橡膠球

D．應(yīng)無(wú)初速度、小擺角釋放小鋼球（2）組裝好裝置，用毫米刻度尺測(cè)量擺線長(zhǎng)度，用螺旋測(cè)微器測(cè)量小鋼球直徑。螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖，小鋼球直徑，記擺長(zhǎng)。

（3）多次改變擺線長(zhǎng)度，在小擺角下測(cè)得不同擺長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的小鋼球擺動(dòng)周期，并作出圖像，如圖。根據(jù)圖線斜率可計(jì)算重力加速度（保留3位有效數(shù)字，取9.87）。（4）若將擺線長(zhǎng)度誤認(rèn)為擺長(zhǎng)，仍用上述圖像法處理數(shù)據(jù)，得到的重力加速度值將（填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮緼BD20.0359.87不變【詳解】（1）[1]A．使用光電門測(cè)量時(shí)，光電門形平面與被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直是光電門使用的基本要求，故A正確；B．測(cè)量擺線長(zhǎng)度時(shí)，要保證繩子處于伸直狀態(tài)，故B正確；C．單擺是一個(gè)理想化模型，若采用質(zhì)量較輕的橡膠球，空氣阻力對(duì)擺球運(yùn)動(dòng)的影響較大，故C錯(cuò)誤；D．無(wú)初速度、小擺角釋放的目的是保持?jǐn)[球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不形成圓錐擺，且單擺只有在擺角很小的情況下才可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，使用計(jì)算單擺的周期，故D正確。故選ABD。（2）[2]小鋼球直徑為，（3）[3]單擺周期公式，整理得，由圖像知圖線的斜率，解得，（4）[4]若將擺線長(zhǎng)度誤認(rèn)為擺長(zhǎng)，有，則得到的圖線為，仍用上述圖像法處理數(shù)據(jù)，圖線斜率不變，仍為，故得到的重力加速度值不變。3．（2024·河南焦作·統(tǒng)考一模）如圖1所示為某實(shí)驗(yàn)小組“探究加速度與物體所受合力關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置，氣墊導(dǎo)軌上滑塊（含遮光條）的質(zhì)量為，遮光條的寬度為，兩光電門間的距離為，滑塊在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以忽略導(dǎo)軌的摩擦力，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?，圖中滑輪均為輕質(zhì)滑輪。（1）本實(shí)驗(yàn)（填“需要”或“不需要”）滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量；（2）將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，再調(diào)整氣墊導(dǎo)軌上連接滑塊的細(xì)繩沿水平方向，氣源開通后滑塊在鉤碼重力的作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，遮光條先后通過兩個(gè)光電門所用的時(shí)間分別為和，則滑塊加速度的表達(dá)式為（用已知量表示）；（3）保持滑塊（含遮光條）的質(zhì)量不變，多次改變鉤碼的質(zhì)量，記錄相應(yīng)的彈簧秤讀數(shù)，通過（2）步驟計(jì)算各組的加速度，描繪出圖像如圖2所示（圖中和為已知量），則滑塊質(zhì)量的表達(dá)式為（用已知量表示）；（4）根據(jù)圖中的和可以推算出，當(dāng)加速度大小為時(shí)，所掛鉤碼質(zhì)量的表達(dá)式為（用已知量表示）。【答案】不需要【詳解】（1）滑塊受到的拉力可以用彈簧秤測(cè)出，不需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量；（2）由勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移關(guān)系式知，代入得，（3）根據(jù)牛頓第二定律知，由圖像知，代入數(shù)據(jù)得，（4）根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)m有，對(duì)M有，代入得。4．（2024·四川綿陽(yáng)·統(tǒng)考二模）用氣墊導(dǎo)軌研究?jī)蓚€(gè)滑塊在一條直線上碰撞過程中的動(dòng)能損失。兩個(gè)滑塊所受合外力為零，在一條直線上碰撞，碰撞前的總動(dòng)能可表示為，碰撞后的總動(dòng)能可表示為，碰撞的恢復(fù)系數(shù)定義式是，其中Ek0在碰撞前后相等，mA、mB為兩個(gè)滑塊的質(zhì)量，vA1、vB1為碰撞前兩滑塊的速度，vA2、vB2為碰撞后兩滑塊的速度，速度都是矢量。研究的實(shí)驗(yàn)過程如下，完成實(shí)驗(yàn)并回答問題：（1）碰撞過程中如果沒有動(dòng)能損失，根據(jù)碰撞前后總動(dòng)能的表達(dá)式可知，恢復(fù)系數(shù)e=。（2）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平，兩個(gè)滑塊上裝有寬度都是d=1cm的遮光條，總質(zhì)量分別是mA=210g，mB=190g；在恰當(dāng)位置安裝兩個(gè)光電門，測(cè)量遮光條的擋光時(shí)間。

（3）某組同學(xué)使用的滑塊分別裝有彈性圈（質(zhì)量忽略不計(jì)），如圖甲所示。先使A靜止在光電門1左側(cè)，B靜止在光電門1和2之間，然后輕推滑塊A，光電門1記錄滑塊A遮光條的擋光時(shí)間是，光電門2記錄滑塊A遮光條的擋光時(shí)間是，光電門2記錄滑塊B遮光條的擋光時(shí)間是。數(shù)據(jù)如表中“序號(hào)”的1、2、3。

計(jì)算完成表格中的速度；根據(jù)恢復(fù)系數(shù)定義式，該過程中e=。（計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）序號(hào)擋光時(shí)間/ms速度122.0？2458.00.00218321.20.0472435.50.0282567.30.0149（4）另一組同學(xué)使用的兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥（質(zhì)量忽略不計(jì)），如圖乙所示。先使A靜止在光電門1左側(cè)，B靜止在光電門1和2之間，然后輕推滑塊A，光電門1記錄滑塊A遮光條的擋光時(shí)間是，光電門2記錄A、B一起運(yùn)動(dòng)時(shí)其中一條遮光條擋光時(shí)間。數(shù)據(jù)如上表中“序號(hào)”的4、5。

根據(jù)表中數(shù)據(jù)，碰撞前，滑塊A、B速度之差m/s；碰撞后，滑塊A、B速度之差m/s。計(jì)算該過程中損失的動(dòng)能J（計(jì)算結(jié)果保留1位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?0.04550.9890.28200.004【詳解】（1）[1]碰撞過程中如果沒有動(dòng)能損失，則有，解得，則碰撞的恢復(fù)系數(shù)定義式是，（3）[2]將d=1cm，=22.0ms代入得，[3]根據(jù)恢復(fù)系數(shù)定義式，該過程中，（4）[4]碰撞前，滑塊A、B速度之差，[5]碰撞后，滑塊A、B一起運(yùn)動(dòng)，速度之差，[6]該過程中損失的動(dòng)能，代入數(shù)據(jù)解得，5．（2024·吉林·統(tǒng)考一模）某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，裝置如圖（a）所示。一質(zhì)量為m、直徑為d的小球固定于釋放裝置上，在小球正下方固定四個(gè)光電門，調(diào)節(jié)各光電門的中心，使其與小球的球心均在同一豎直線上。由靜止釋放小球，記錄小球通過每個(gè)光電門的擋光時(shí)間，重力加速度為g。

（1）若測(cè)得某光電門的中心與釋放點(diǎn)的豎直距離為h，小球通過此光電門的擋光時(shí)間為，則小球從釋放點(diǎn)下落至此光電門中心時(shí)的動(dòng)能增加量，重力勢(shì)能減小量（用題中字母表示）；（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出的圖像，如圖（b）所示。若圖中虛線的斜率，則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；（3）經(jīng)過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)小球經(jīng)過第三個(gè)光電門時(shí)，總是大于，下列原因中可能的是。A．第三個(gè)光電門的中心與釋放點(diǎn)的豎直距離測(cè)量值偏大B．第三個(gè)光電門的中心偏離小球下落時(shí)球心所在的豎直線C．小球下落過程中受到空氣阻力的作用【答案】1B【詳解】（1）[1]小球經(jīng)過光電門中心時(shí)的速度為，則小球從釋放點(diǎn)下落至此光電門中心時(shí)的動(dòng)能增加量為，[2]小球從釋放點(diǎn)下落至此光電門中心時(shí)的重力勢(shì)能減小量，（2）[3]根據(jù)機(jī)械能守恒定律可得，則作出的圖像中虛線的斜率，則可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。（3）[4]A．第三個(gè)光電門的中心與釋放點(diǎn)的豎直距離測(cè)量值偏大，則的測(cè)量值偏大，使得小于，故A錯(cuò)誤；B．第三個(gè)光電門的中心偏離小球下落時(shí)球心所在的豎直線，使得擋光寬度小于小球的直徑，則速度測(cè)量值偏大，的測(cè)量值偏大，使得大于，故B正確；C．小球下落過程中受到空氣阻力的作用，使得減少的重力勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則小于，故C錯(cuò)誤。故選B?？枷蚨椈深?、橡皮繩類及其他力學(xué)實(shí)驗(yàn)問題1．（2023·重慶·高考真題）某實(shí)驗(yàn)小組用單擺測(cè)量重力加速度。所用實(shí)驗(yàn)器材有擺球、長(zhǎng)度可調(diào)的輕質(zhì)擺線、刻度尺、50分度的游標(biāo)卡尺、攝像裝置等。

（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑d。當(dāng)量爪并攏時(shí)，游標(biāo)尺和主尺的零刻度線對(duì)齊。放置擺球后游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖甲所示，則擺球的直徑d為mm。（2）用擺線和擺球組成單擺，如圖乙所示。當(dāng)擺線長(zhǎng)度l＝990.1mm時(shí)，記錄并分析單擺的振動(dòng)視頻，得到單擺的振動(dòng)周期T＝2.00s，由此算得重力加速度g為m/s2（保留3位有效數(shù)字）。（3）改變擺線長(zhǎng)度l，記錄并分析單擺的振動(dòng)視頻，得到相應(yīng)的振動(dòng)周期。他們發(fā)現(xiàn)，分別用l和作為擺長(zhǎng)，這兩種計(jì)算方法得到的重力加速度數(shù)值的差異大小Δg隨擺線長(zhǎng)度l的變化曲線如圖所示。由圖可知，該實(shí)驗(yàn)中，隨著擺線長(zhǎng)度l的增加，Δg的變化特點(diǎn)是，原因是。

【答案】19.209.86隨著擺線長(zhǎng)度l的增加，Δg逐漸減小隨著擺線長(zhǎng)度l的增加，則越接近于l，此時(shí)計(jì)算得到的g的差值越小【詳解】（1）[1]用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑d=19mm+0.02mm×10=19.20mm，（2）[2]單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)=990.1mm+×19.20mm=999.7mm，根據(jù)，可得，帶入數(shù)據(jù)，（3）[3][4]由圖可知，隨著擺線長(zhǎng)度l的增加，Δg逐漸減小，原因是隨著擺線長(zhǎng)度l的增加，則越接近于l，此時(shí)計(jì)算得到的g的差值越小。2．（2023·山西·高考真題）一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。

（1）用實(shí)驗(yàn)室提供的螺旋測(cè)微器測(cè)量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器，擰動(dòng)微調(diào)旋鈕使測(cè)微螺桿和測(cè)砧相觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動(dòng)刻度上的零刻度線未對(duì)齊，如圖（a）所示，該示數(shù)為mm；螺旋測(cè)微器在夾有擺球時(shí)示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為mm，則擺球的直徑為mm。（2）單擺實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖如圖（c）所示，其中角度盤需要固定在桿上的確定點(diǎn)O處，擺線在角度盤上所指的示數(shù)為擺角的大小。若將角度盤固定在O點(diǎn)上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時(shí)，實(shí)際擺角5°（填“大于”或“小于”）。（3）某次實(shí)驗(yàn)所用單擺的擺線長(zhǎng)度為81.50cm，則擺長(zhǎng)為cm。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到從擺球第1次經(jīng)過最低點(diǎn)到第61次經(jīng)過最低點(diǎn)的時(shí)間間隔為54.60s，則此單擺周期為s，該小組測(cè)得的重力加速度大小為m/s2.（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，π2取9.870）【答案】0.006/0.007/0.00820.034/20.033/20.035/20.03220.027/20.028/20.029大于82.51.829.83【詳解】（1）[1]測(cè)量前測(cè)微螺桿與和測(cè)砧相觸時(shí)，圖（a）的示數(shù)為，[2]螺旋測(cè)微器讀數(shù)是固定刻度讀數(shù)(0.5mm的整數(shù)倍)加可動(dòng)刻度（0.5mm以下的小數(shù)）讀數(shù)，圖中讀數(shù)為，[3]則擺球的直徑為，（2）[4]角度盤的大小一定，即在規(guī)定的位置安裝角度盤，測(cè)量的擺角準(zhǔn)確，但將角度盤固定在規(guī)定位置上方，即角度盤到懸掛點(diǎn)的距離變短，同樣的角度，擺線在刻度盤上掃過的弧長(zhǎng)變短，故擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時(shí)，實(shí)際擺角大于5°；（3）[5]單擺的擺線長(zhǎng)度為81.50cm，則擺長(zhǎng)為，結(jié)果保留三位有效數(shù)字，得擺長(zhǎng)為82.5cm；[6]一次全振動(dòng)單擺經(jīng)過最低點(diǎn)兩次，故此單擺的周期為，[7]由單擺的周期表達(dá)式得，重力加速度。3．（2023·北京·高考真題）用頻閃照相記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。（1）關(guān)于實(shí)驗(yàn)，下列做法正確的是（填選項(xiàng)前的字母）。A．選擇體積小、質(zhì)量大的小球

B．借助重垂線確定豎直方向C．先拋出小球，再打開頻閃儀

D．水平拋出小球（2）圖1所示的實(shí)驗(yàn)中，A球沿水平方向拋出，同時(shí)B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運(yùn)動(dòng)過程。圖2為某次實(shí)驗(yàn)的頻閃照片，在誤差允許范圍內(nèi)，根據(jù)任意時(shí)刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做運(yùn)動(dòng)；根據(jù)，可判斷A球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

（3）某同學(xué)使小球從高度為的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運(yùn)動(dòng)（每秒頻閃25次），最多可以得到小球在空中運(yùn)動(dòng)的個(gè)位置。（4）某同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)忘了標(biāo)記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿任意兩個(gè)相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，并測(cè)量出另外兩個(gè)位置的坐標(biāo)值、，如圖3所示。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，利用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的方法，可得重垂線方向與y軸間夾角的正切值為。

【答案】ABD自由落體運(yùn)動(dòng)A球相鄰兩位置水平距離相等10【詳解】（1）[1]A．用頻閃照相記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，選擇體積小質(zhì)量大的小球可以減小空氣阻力的影響，A正確；B．本實(shí)驗(yàn)需要借助重垂線確定豎直方向，B正確；CD．實(shí)驗(yàn)過程先打開頻閃儀，再水平拋出小球，C錯(cuò)誤，D正確。故選ABD。（2）[2][3]根據(jù)任意時(shí)刻A、B兩球的豎直高度相同，可以判斷出A球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)；根據(jù)A球相鄰兩位置水平距離相等，可以判斷A球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)。（3）[4]小球從高度為0.8m的桌面水平拋出，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，解得，頻閃儀每秒頻閃25次，頻閃周期，故最多可以得到小球在空中運(yùn)動(dòng)個(gè)數(shù)為，（4）[5]如圖、分別表示水平和豎直方向，設(shè)重垂線方向與y軸間的夾角為，建立坐標(biāo)系存在兩種情況，如圖所示

當(dāng)建立的坐標(biāo)系為、時(shí)，則x軸方向做勻減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)逐差法計(jì)算加速度有，y軸方向在，聯(lián)立解得，當(dāng)建立的坐標(biāo)系為、時(shí)，則x軸方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)逐差法計(jì)算加速度有，y軸方向在，聯(lián)立解得，綜上所述，重垂線方向與y軸間夾角的正切值為。4．（2023·浙江·高考真題）在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中

（1）用圖1裝置進(jìn)行探究，下列說法正確的是。A．只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B．需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C．能同時(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（2）用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是。A．斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B．上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)必須每次等間距移動(dòng)C．小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下（3）用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點(diǎn)靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點(diǎn)跡0，將擋板依次水平向右移動(dòng)x，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4。以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向下建立坐標(biāo)軸y，各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4。測(cè)得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為。A．

B．

C．

D．【答案】BCD【詳解】（1）[1]AC．用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，只能探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，不能研究水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，故AC錯(cuò)誤；B．在實(shí)驗(yàn)過程中，需要改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，最后得出結(jié)論，故B正確。故選B。（2）[2]AC．為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，需要斜槽末端水平，為了保證小球拋出時(shí)速度相等，每一次小球需要靜止從同一位置釋放，斜槽不需要光滑，故A錯(cuò)誤，C正確；B．上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)不必每次等間距移動(dòng)，故B錯(cuò)誤。故選C。（3）[3]A．豎直方向，根據(jù)，水平方向，聯(lián)立可得，故A錯(cuò)誤；B．豎直方向，根據(jù)，水平方向，聯(lián)立可得，故B錯(cuò)誤；CD．豎直方向根據(jù)，水平方向，聯(lián)立可得，故D正確，C錯(cuò)誤。故選D。5．（2023·浙江·高考真題）“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。①采用的實(shí)驗(yàn)方法是A．控制變量法B．等效法C．模擬法②在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的之比（選填“線速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”）；在加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄過程中，左右標(biāo)尺露出紅白相間等分標(biāo)記的比值（選填“不變”、“變大”或“變小”）?！敬鸢浮緼角速度平方不變【詳解】①[1]本實(shí)驗(yàn)先控制住其它幾個(gè)因素不變，集中研究其中一個(gè)因素變化所產(chǎn)生的影響，采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法；故選A。②[2]標(biāo)尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為兩個(gè)小球所受向心力的比值，根據(jù)，在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，可知左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的角速度平方之比。[3]設(shè)皮帶兩塔輪的半徑為R1、R2，塔輪的線速度為v；則有，，小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，可知，由于兩變速盤的半徑之比不變，則兩小球的角速度平方之比不變，左、右標(biāo)尺露出紅白相間等分標(biāo)記的比值不變。6．（2024·湖南長(zhǎng)沙·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)采用圖甲所示裝置探究“彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系”，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，讓刻度尺與彈簧平行放置，彈簧下端連有水平指針。實(shí)驗(yàn)時(shí)，在彈簧下端逐個(gè)加掛鉤碼，靜止時(shí)，記下鉤碼個(gè)數(shù)及指針?biāo)缚潭?，填入表格如下?2345625.8527.8429.6531.7833.936.02請(qǐng)回答下列問題∶（1）表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，這是掛個(gè)鉤碼時(shí)的讀數(shù)；（2）為減小誤差，采用逐差法計(jì)算彈簧伸長(zhǎng)量。利用計(jì)算彈簧的伸長(zhǎng)量∶，伸長(zhǎng)量的平均值cm；（3）實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為，g取，該彈簧的勁度系數(shù)為（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）；（4）圖乙是同學(xué)根據(jù)另一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪的彈簧的伸長(zhǎng)量與彈力的關(guān)系圖線，圖線的段明顯偏離直線，造成這種現(xiàn)象的主要原因是。【答案】56.1224.0所掛鉤碼過多，導(dǎo)致彈簧超過了彈性限度【詳解】（1）[1]根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，刻度尺的精度為0.1cm，讀數(shù)時(shí)，若單位為cm，則需要保留兩位小數(shù)，可知，表中有一個(gè)數(shù)值記錄不規(guī)范，這是掛5個(gè)鉤碼時(shí)的讀數(shù).（2）[2]伸長(zhǎng)量的平均值，（3）[3]結(jié)合上述，采用逐差法計(jì)算彈簧伸長(zhǎng)量。計(jì)算彈簧的伸長(zhǎng)量是利用表達(dá)式，可知，該伸長(zhǎng)量對(duì)應(yīng)的彈力等于三個(gè)鉤碼的重力，根據(jù)胡克定律有，結(jié)合上述解得，（4）[4]圖線的段明顯偏離直線，造成這種現(xiàn)象的主要原因是所掛鉤碼過多，導(dǎo)致彈簧超過了彈性限度。考向三力學(xué)創(chuàng)新拓展類問題1．（2023·湖北·高考真題）某同學(xué)利用測(cè)質(zhì)量的小型家用電子秤，設(shè)計(jì)了測(cè)量木塊和木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)。如圖（a）所示，木板和木塊A放在水平桌面上，電子秤放在水平地面上，木塊A和放在電子秤上的重物B通過跨過定滑輪的輕繩相連。調(diào)節(jié)滑輪，使其與木塊A間的輕繩水平，與重物B間的輕繩豎直。在木塊A上放置n（）個(gè)砝碼（電子秤稱得每個(gè)砝碼的質(zhì)量為），向左拉動(dòng)木板的同時(shí)，記錄電子秤的對(duì)應(yīng)示數(shù)m。

（1）實(shí)驗(yàn)中，拉動(dòng)木板時(shí)（填“必須”或“不必”）保持勻速。（2）用和分別表示木塊A和重物B的質(zhì)量，則m和所滿足的關(guān)系式為。（3）根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上繪制出圖像，如圖（b）所示，可得木塊A和木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)（保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮坎槐?.40【詳解】（1）[1]木塊與木板間的滑動(dòng)摩擦力與兩者之間的相對(duì)速度無(wú)關(guān)，則實(shí)驗(yàn)拉動(dòng)木板時(shí)不必保持勻速；（2）[2]對(duì)木塊、砝碼以及重物B分析可知，解得，（3）[3]根據(jù)，結(jié)合圖像可知，則μ=0.40。2．（2023·遼寧·高考真題）某同學(xué)為了驗(yàn)證對(duì)心碰撞過程中的動(dòng)量守恒定律，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段。選擇相同材質(zhì)的一元硬幣和一角硬幣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

測(cè)量硬幣的質(zhì)量，得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為和()。將硬幣甲放置在斜面一某一位置，標(biāo)記此位置為B。由靜止釋放甲，當(dāng)甲停在水平面上某處時(shí)，測(cè)量甲從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點(diǎn)重合，將甲放置于B點(diǎn)由靜止釋放。當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測(cè)量甲乙從O點(diǎn)到停止處的滑行距離OM和ON。保持釋放位置不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為、、。（1）在本實(shí)驗(yàn)中，甲選用的是（填“一元”或“一角”）硬幣；（2）碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小可表示為（設(shè)硬幣與紙板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g）；（3）若甲、乙碰撞過程中動(dòng)量守恒，則（用和表示），然后通過測(cè)得的具體數(shù)據(jù)驗(yàn)證硬幣對(duì)心碰撞過程中動(dòng)量是否守恒；（4）由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因?！敬鸢浮恳辉娊馕觥驹斀狻浚?）[1]根據(jù)題意可知，甲與乙碰撞后沒有反彈，可知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量，甲選用的是一元硬幣；（2）[2]甲從點(diǎn)到點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理，解得碰撞前，甲到O點(diǎn)時(shí)速度的大小，（3）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分別為，，若動(dòng)量守恒，則滿足，整理可得，（4）[4]由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計(jì)算得到碰撞前后甲動(dòng)量變化量大小與乙動(dòng)量變化量大小的比值不是1，寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因有：1.測(cè)量誤差，因?yàn)闊o(wú)論是再精良的儀器總是會(huì)有誤差的，不可能做到絕對(duì)準(zhǔn)確；2.碰撞過程中，我們認(rèn)為內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，動(dòng)量守恒，實(shí)際上碰撞過程中，兩個(gè)硬幣組成的系統(tǒng)合外力不為零。3．（2022·全國(guó)·高考真題）用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)刻（）開始的一段時(shí)間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運(yùn)動(dòng)，每隔測(cè)量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：0123456050710941759250533294233回答下列問題：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動(dòng)，判斷的理由是：；（2）當(dāng)時(shí)，該飛行器速度的大小；（3）這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小（保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮肯噜?s內(nèi)的位移之差接近?x=80m54779【詳解】（1）[1]第1s內(nèi)的位移507m，第2s內(nèi)的位移587m，第3s內(nèi)的位移665m，第4s內(nèi)的位移746m，第5s內(nèi)的位移824m，第6s內(nèi)的位移904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差接近?x=80m，可知判斷飛行器在這段時(shí)間內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)；（2）[2]當(dāng)x=507m時(shí)飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則，（3）[3]根據(jù)。4．（2024·吉林·校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)用如圖所示裝置做“探究向心力與速度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。半徑均為R的半圓軌道AB和四分之一圓弧軌道CD固定在豎直面內(nèi)，過CD部分最高點(diǎn)D的切線水平，A、C、B在同一水平面上，在D點(diǎn)固定一個(gè)力傳感器，D點(diǎn)在地面的投影為O，從A點(diǎn)正上方P點(diǎn)處由靜止釋放一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球沿軌道運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)并從D點(diǎn)水平拋出，落地點(diǎn)在Q點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）。（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)的要求，下列說法正確的是。A．圓弧軌道越光滑越好B．應(yīng)選用密度大、體積小的小球C．P點(diǎn)位置比D點(diǎn)高即可D．為了使力傳感器的示數(shù)大些，應(yīng)選用質(zhì)量小些的球（2）若實(shí)驗(yàn)記錄力傳感器的示數(shù)為F，小球落地點(diǎn)Q到O點(diǎn)的距離為x，改變P點(diǎn)位置進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得多組F、x，作F—x2圖像，如果圖像是一條傾斜的直線，當(dāng)圖像與縱軸的截距為、圖像的斜率為時(shí)（用已知量m、R、g表示），則說明向心力與速度平方成正比?！敬鸢浮緽－mg【詳解】（1）[1]A．圓弧軌道是否光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響，故A錯(cuò)誤；B．選用密度大、體積小的小球，可以減小空氣阻力的影響，故B正確；C．根據(jù)題意，若小球恰好通過D點(diǎn)，由牛頓第二定律有，可得，由能量守恒定律可知，若P點(diǎn)位置比D點(diǎn)略高些，則小球可能到不了D點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；D．同樣的實(shí)驗(yàn)過程，質(zhì)量小些的球通過D點(diǎn)時(shí)，對(duì)力傳感器壓力會(huì)小些，不利于實(shí)驗(yàn)的測(cè)量，產(chǎn)生誤差較大，故D錯(cuò)誤。故選B。（2）[2]根據(jù)題意可知，在D點(diǎn)，小球受到的合力提供向心力，則有，根據(jù)題意可知，小球離開D點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向上有，水平方向上有，聯(lián)立解得，在D點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律有，聯(lián)立整理可得，則當(dāng)圖像與縱軸的截距為－mg，斜率為時(shí)，向心力與速度平方成正比。5．（2024·廣東茂名·統(tǒng)考一模）在“用單擺周期公式測(cè)量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用智能手機(jī)和兩個(gè)相同的圓柱體小磁粒進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：（1）用鐵夾將擺線上端固定在鐵架臺(tái)上，將兩個(gè)小磁粒的圓柱底面吸在一起，細(xì)線夾在兩個(gè)小磁粒中間，做成圖（a）所示的單擺；（2）用刻度尺測(cè)量懸線的長(zhǎng)度，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小磁粒的底面直徑d；（3）將智能手機(jī)磁傳感器置于小磁粒平衡位置正下方，打開手機(jī)智能軟件，測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化；（4）將小磁粒由平衡位置拉開一個(gè)小角度，由靜止釋放，運(yùn)行手機(jī)軟件記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化曲線如圖（b）所示。試回答下列問題：①由圖（b）可知，單擺的周期為；②重力加速度g的表達(dá)式為（用測(cè)得物理量的符號(hào)表示）；③改變懸線長(zhǎng)度，重復(fù)步驟（2）、（3）、（4）的操作，可以得到多組周期T和懸線長(zhǎng)度的值，以為縱坐標(biāo)（選填“”、“”或“”），以的值為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖。若所得的圖像如圖（c）所示，圖像的斜率為k，則重力加速度的測(cè)量值為?！敬鸢浮俊驹斀狻浚?）[1]①根據(jù)單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一個(gè)周期內(nèi)應(yīng)該有兩個(gè)電磁感應(yīng)的最大值。由圖9（b）可得出，單擺的周期為。②[2]根據(jù)，且因?yàn)?，，解得，③[3][4]根據(jù)，可得，所以為縱坐標(biāo)，此時(shí)斜率，得。6．（2024·全國(guó)·模擬預(yù)測(cè)）如圖甲所示為一段介紹某老師演示單擺實(shí)驗(yàn)的視頻。高高掛起一個(gè)重球，讓它從老師下顎處由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)每隔一小段相同時(shí)間，重球又回到老師的面前，且位置略有降低，引起了同學(xué)們的極大興趣。同學(xué)們也像老師一樣制作了一個(gè)單擺，來(lái)討論此視頻，。（1）如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)小組用一根不可伸長(zhǎng)的輕繩將小鐵球固定在鐵架臺(tái)上，調(diào)節(jié)輕繩的長(zhǎng)度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄輕繩的長(zhǎng)度L和小鐵球擺動(dòng)的周期T，并作出圖像如圖丙所示，由圖丙可知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭為m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），其縱截距的絕對(duì)值是指。（2）實(shí)驗(yàn)小組認(rèn)為視頻中某老師演示時(shí)每次小球離開后，返回位置較前一次都略有降低是因?yàn)椤＃?）該實(shí)驗(yàn)小組分析圖像可知，單擺的周期和擺長(zhǎng)間存在定量關(guān)系，就從實(shí)驗(yàn)室找來(lái)儀器制作了如圖丁所示的沙擺，AB線與懸點(diǎn)在同一豎直面內(nèi)，沙擺靜止時(shí)沙漏在A點(diǎn)，現(xiàn)沿BA方向勻加速拉動(dòng)木板時(shí)啟動(dòng)沙擺，結(jié)果漏下的細(xì)沙近似為一條余弦函數(shù)圖線，用刻度尺測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)沙擺與AB線交點(diǎn)的坐標(biāo)分別為，已知木板勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為0.1m/s2，由此可得擺長(zhǎng)為m（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。【答案】9.87小球半徑小球受空氣阻力影響1.0【詳解】（1）[1][2]根據(jù)單擺的周期公式，可得，由此可知，圖線縱截距的絕對(duì)值是指小球半徑；結(jié)合圖線可得，所以，（2）[3]實(shí)驗(yàn)小組認(rèn)為視頻中某老師演示時(shí)每次小球離開后，返回位置較前一次都略有降低是因?yàn)樾∏驍[動(dòng)過程中始終受到空氣阻力，小球克服空氣阻力做功，機(jī)械能減小。（3）[4]由于木板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則，代入數(shù)據(jù)解得，所以單擺的擺長(zhǎng)為。7．（2024·河南·統(tǒng)考一模）某同學(xué)用如圖（a）所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。用細(xì)線把鋼制的圓柱掛在架子上，架子下部固定一個(gè)小電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)軸上裝一支軟筆。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軟筆尖每轉(zhuǎn)一周就在鋼柱表面畫上一條痕跡（時(shí)間間隔為T）。如圖（b），在鋼柱上從痕跡O開始選取5條連續(xù)的痕跡A、B、C、D、E，測(cè)得它們到痕跡O的距離分別為hA、hB、hC、hD、hE。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。（1）若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000r/min，則T=s。（2）實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，應(yīng)該。（填正確答案標(biāo)號(hào)）A．先打開電源使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，后燒斷細(xì)線使鋼柱自由下落B．先燒斷細(xì)線使鋼柱自由下落，后打開電源使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)（3）畫出痕跡D時(shí)，鋼柱下落的速度。（用題中所給物理量的字母表示）（4）設(shè)各條痕跡到O的距離為h，對(duì)應(yīng)鋼柱的下落速度為v，畫出