專題13 力學(xué)實驗-2020-2024年五年高考1年模擬物理真題分類匯編（山東專用）（解析版）

2020-2024年五年高考真題分類匯編PAGEPAGE1專題13力學(xué)實驗1、（2024·山東卷·T13）在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動量守恒實驗。受此啟發(fā)，某同學(xué)使用如圖甲所示的裝置進行了碰撞實驗，氣墊導(dǎo)軌兩端分別安裝a、b兩個位移傳感器，a測量滑塊A與它的距離xA，b測量滑塊B與它的距離xB。部分實驗步驟如下：①測量兩個滑塊的質(zhì)量，分別為200.0g和400.0g；②接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平；③撥動兩滑塊，使A、B均向右運動；④導(dǎo)出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制xA、xB隨時間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示。回答以下問題：（1）從圖像可知兩滑塊在t=_________s時發(fā)生碰撞；（2）滑塊B碰撞前的速度大小v=_____________m/s（保留2位有效數(shù)字）；（3）通過分析，得出質(zhì)量為200.0g的滑塊是________（填“A”或“B”）?！敬鸢浮浚?）1.0（2）0.20（3）B【解析】【小問1詳析】由圖像的斜率表示速度可知兩滑塊的速度在時發(fā)生突變，即這個時候發(fā)生了碰撞；【小問2詳析】根據(jù)圖像斜率的絕對值表示速度大小可知碰撞前瞬間B的速度大小為【小問3詳析】由題圖乙知，碰撞前A的速度大小，碰撞后A的速度大小約為，由題圖丙可知，碰撞后B的速度大小為，A和B碰撞過程動量守恒，則有代入數(shù)據(jù)解得所以質(zhì)量為200.0g的滑塊是B。2、（2022·山東卷·T13）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實驗，如圖甲所示。主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于O點。A點到O點的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時；④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示?；卮鹨韵聠栴}（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：（1）彈簧的勁度系數(shù)為_____N/m。（2）該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg。（3）該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg?！敬鸢浮竣?12②.0.20③.0.13【解析】（1）[1]由題知，彈簧處于原長時滑塊左端位于O點，A點到O點的距離為5.00cm。拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時。結(jié)合圖乙的F—t圖有x=5.00cm，F(xiàn)=0.610N根據(jù)胡克定律計算出k≈12N/m（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律有F=ma則a—F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中I，則有則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為m=0.20kg（3）[3]滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)圖丙中II，則有則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′=0.33kg則待測物體的質(zhì)量為m=m′-m=0.13kg3、（2021·山東卷·T13）某乒乓球愛好者，利用手機研究乒乓球與球臺碰撞過程中能量損失的情況。實驗步驟如下：①固定好手機，打開錄音功能；②從一定高度由靜止釋放乒乓球；③手機記錄下乒乓球與臺面碰撞的聲音，其隨時間（單位：s）的變化圖像如圖所示。根據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應(yīng)碰撞時刻，如下表所示。碰撞次序1234567碰撞時刻（s）1.121.582.002.402.783.143.47根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答下列向題：（1）利用碰撞時間間隔，計算出第3次碰撞后乒乓球的彈起高度為___________m（保留2位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?。?）設(shè)碰撞后彈起瞬間與該次碰撞前瞬間速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動能為碰撞前動能的___________倍（用k表示），第3次碰撞過程中___________（保留2位有效數(shù)字）。（3）由于存在空氣阻力，第（1）問中計算的彈起高度___________（填“高于”或“低于”）實際彈起高度。【答案】①.0.20②.③.0.95④.高于【解析】（1）[1]第3次碰撞到第4次碰撞用時，根據(jù)豎直上拋和自由落體運動的對稱性可知第3次碰撞后乒乓球彈起的高度為（2）[2]碰撞后彈起瞬間速度，碰撞前瞬間速度為，根據(jù)題意可知則每次碰撞損失的動能與碰撞前動能的比值為[3]第3次碰撞前瞬間速度為第2次碰后從最高點落地瞬間的速度第3次碰撞后瞬間速度為則第3次碰撞過程中（3）[4]由于存在空氣阻力，乒乓球在上升過程中受到向下的阻力和重力，加速度變大，上升的高度變小，所以第（1）問中計算的彈起高度高于實際彈起的高度。4、（2020·山東卷·T13）2020年5月，我國進行了珠穆朗瑪峰的高度測量，其中一種方法是通過使用重力儀測量重力加速度，進而間接測量海拔高度。某同學(xué)受此啟發(fā)就地取材設(shè)計了如下實驗，測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?。實驗步驟如下：（i）如圖甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺（圖中未畫出）。（ii）調(diào)整手機使其攝像頭正對木板表面，開啟視頻錄像功能。將小物塊從木板頂端釋放，用手機記錄下小物塊沿木板向下做加速直線運動的情況。然后通過錄像的回放，選擇小物塊運動路徑上合適的一點作為測量參考點，得到小物塊相對于該點的運動距離L與運動時間t的數(shù)據(jù)。（iii）該同學(xué)選取部分實驗數(shù)據(jù)，畫出了—t圖像，利用圖像數(shù)據(jù)得到小物塊下滑的加速度大小為5.6m/s2（iv）再次調(diào)節(jié)墊塊，改變木板的傾角，重復(fù)實驗?；卮鹨韵聠栴}：（1）當(dāng)木板的傾角為37°時，所繪圖像如圖乙所示。由圖像可得，物塊過測量參考點時速度的大小為___________m/s；選取圖線上位于坐標紙網(wǎng)格交叉點上的A、B兩點，利用A、B兩點數(shù)據(jù)得到小物塊下滑加速度的大小為___________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，進一步分析得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮開__________m/s2。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字，sin37°=0.60，cos37°=0.80）【答案】①.0.32##0.33②.3.1③.9.4【解析】（1）[1][2]根據(jù)可得則由圖像可知則v0=0.33m/s（2）[3]由牛頓第二定律可知即當(dāng)θ=53°時a=5.6m/s2，即當(dāng)θ=37°時a=3.0m/s2，即聯(lián)立解得g=9.4m/s21．（2024·山東濟寧·三模）在探究小球做勻速圓周運動所受向心力大小F與小球質(zhì)量m、角速度和半徑r之間關(guān)系實驗中：(1)小明同學(xué)用如圖甲所示裝置進行實驗，轉(zhuǎn)動手柄，使變速塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動。小球做圓周運動的向心力由橫臂的擋板提供，同時小球?qū)醢宓膹椓κ箯椈蓽y力筒下降，標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個小球所受向心力的比值。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運動的軌道半徑之比為，在探究向心力的大小與圓周運動半徑的關(guān)系時，應(yīng)選擇兩個質(zhì)量相同的小球，分別放在C擋板處與（選填“A”或“B”）擋板處，同時選擇半徑（選填“相同”或“不同”）的兩個塔輪進行實驗。(2)小強同學(xué)用如圖乙所示的裝置進行實驗。一滑塊套在水平桿上，力傳感器套于豎直桿上并通過一細繩連接滑塊，用來測量細線拉力F的大小。滑塊隨水平桿一起繞豎直桿做勻速圓周運動，滑塊上固定一遮光片，其寬度為d，光電門可記錄遮光片通過的時間。已知滑塊做圓周運動的半徑為r、水平桿光滑。根據(jù)以上表述，回答以下問題：①某次轉(zhuǎn)動過程中，遮光片經(jīng)過光電門時的遮光時間為，則角速度（用題中所給物理量符號表示）；②以F為縱坐標，以為橫坐標，在坐標紙中描出數(shù)據(jù)點作出一條傾斜的直線，若圖像的斜率為k，則滑塊的質(zhì)量為。（用k、r、d表示）【答案】(1)B相同(2)【詳析】（1）[1][2]在探究向心力的大小與圓周運動半徑的關(guān)系時，應(yīng)保持小球的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動的角速度相等，即選擇半徑相同的兩個塔輪進行實驗，讓小球做圓周運動的半徑不同，即分別放在C擋板處與B擋板處。（2）[1]遮光片經(jīng)過光電門時，滑塊的速度為由公式可得，角速度為[2]由向心力公式有則有解得2．（2024·山東濟南·三模）兩小球?qū)π呐鲎埠笙鄬λ俣却笮∨c碰撞前相對速度大小的比值被稱為此情形下的“恢復(fù)系數(shù)”，用表示。某實驗小組利用如圖甲所示的“驗證動量守恒定律”的實驗裝置來探究影響“恢復(fù)系數(shù)”的因素。實驗所用的小球為三個相同大小的鋼球、玻璃球、橡膠球，鋼球質(zhì)量大于另外兩球質(zhì)量。(1)先用鋼球和玻璃球來進行實驗探究，具體步驟如下：（a）安裝實驗裝置，調(diào)整斜槽末端水平，在適當(dāng)位置鋪放好白紙和復(fù)寫紙，復(fù)寫紙在上，記下重垂線所指的位置；（b）先不放被撞的玻璃球，讓入射的鋼球從斜槽上某位置處自由釋放，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是小球落點的平均位置；（c）再把被撞玻璃球放在斜槽末端，讓入射鋼球仍從斜槽上同一位置自由釋放，使它們發(fā)生對心正碰，重復(fù)實驗10次，用步驟（b）的方法，標出碰后入射鋼球落點的平均位置和被碰玻璃球落點的平均位置，如圖乙所示，分別測量到、、的距離；（d）多次改變鋼球釋放點的位置，重復(fù)上述步驟，分別測量到落點、、的距離。實驗數(shù)據(jù)記錄和處理的表格如表1所示：實驗次數(shù)1234560.28410.30440.33650.37230.42340.48590.39520.42230.46650.51810.58820.67410.7190.7210.7190.7200.721表1表1中第2次實驗的恢復(fù)系數(shù)（保留三位有效數(shù)字）；(2)把被撞小球更換為橡膠球，重復(fù)上述實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄和處理的表格如表2所示：實驗次數(shù)1234560.37290.41840.45610.52870.61070.65880.40520.45530.49650.57420.66310.71650.9200.9190.9190.9210.9210.920表2根據(jù)以上兩組實驗數(shù)據(jù)可得，恢復(fù)系數(shù)與碰前速度（選填“有關(guān)”或者“無關(guān)”），與小球的材料（選填“有關(guān)”或者“無關(guān)”）?！敬鸢浮?1)0.721(2)無關(guān)有關(guān)【詳析】（1）根據(jù)平拋運動規(guī)律可知小球落地時間相等，則有，，所以恢復(fù)系數(shù)（2）[1][2]比較以上兩組實驗數(shù)據(jù)可得，當(dāng)碰撞前速度增大時，求得的恢復(fù)系數(shù)近似不變，但是換用不同的材料，求得的恢復(fù)系數(shù)變化，因此恢復(fù)系數(shù)與碰前速度無關(guān)，與小球的材料有關(guān)。3．（2024·山東臨沂·二模）某物理小組的同學(xué)查閱資料得知，彈簧彈性勢能表達式為，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧形變量。他們設(shè)計了圖甲所示裝置來測量重力加速度g，操作步驟如下：（1）該同學(xué)首先利用游標卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，寬度為。（2）按圖甲豎直懸掛好輕質(zhì)彈簧，將輕質(zhì)遮光條水平固定在彈簧下端，測出此時彈簧的長度；在鐵架臺上固定一個位置指針，標示出彈簧不掛鉤碼時遮光條下邊緣的位置，用輕質(zhì)細線在彈簧下方掛上鉤碼，測量出平衡時彈簧的長度x，并按圖甲所示將光電門的中心線調(diào)至與遮光條下邊緣同一高度。（3）用手緩慢地將鉤碼向上托起，直至遮光條下邊緣恰好回到彈簧原長時指針標記的等高處（保持細線豎直），將鉤碼由靜止釋放，記下遮光條經(jīng)過光電門的時間，則鉤碼此時的速度（用題中所給字母表示）。（4）多次改變鉤碼個數(shù)，重復(fù)步驟（2）（3），得到多組數(shù)據(jù)，作出圖像如圖丙所示；根據(jù)數(shù)據(jù)計算出圖線斜率為b時，可計算出（用d和b表示）。【答案】0.230【詳析】（1）[1]主尺讀數(shù)為2mm，游標卡尺第6條刻度線與主尺對齊，寬度為（3）[2]鉤碼此時的速度為（4）[3]根據(jù)受力平衡所以根據(jù)機械能守恒定律聯(lián)立，解得結(jié)合丙圖，可得解得4．（2024·山東煙臺·二模）如圖所示，在水平平臺上靜止放置一輕彈簧，彈簧左端與固定豎直擋板拴接，彈簧處于原長時標記右端對應(yīng)平臺臺面上的O點，在O點右側(cè)的A處固定一個光電門。已知水平平臺摩擦很小可忽略不計，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。某同學(xué)利用該裝置進行“驗證動量守恒定律”實驗，具體步驟如下：①在小滑塊a上固定一個寬度為d的擋光片；②用天平分別測出小滑塊a和b的質(zhì)量、；③使小滑塊a向左壓縮輕彈簧到某一位置，標記該位置后，由靜止釋放小滑塊a，a瞬間被彈開后沿平臺向右運動，經(jīng)過光電門后與另一小滑塊b發(fā)生正碰，碰后兩滑塊先后從平臺邊緣飛出，分別落在水平地面的B、C點；④記錄小滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t；⑤用刻度尺測出O、之間的距離l、平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線分別與B、C點之間的水平距離、；⑥改變彈簧壓縮量，進行多次測量。(1)若滿足表達式（用題目中給定的字母表示），則說明小滑塊a、b正碰過程動量守恒；(2)該同學(xué)利用圖像分析O、之間的距離l與小滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t之間的數(shù)值關(guān)系，利用描點法做出如圖乙所示的圖像是一條過原點的直線，該圖像縱軸表示l，則橫軸表示（選填“t”、“”或“”）。若該圖像的斜率為c，則由圖乙可求得該輕彈簧的勁度系數(shù)。（彈簧的彈性勢能可表示為，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）【答案】(1)(2)【詳析】（1）小物塊a到達光電門的速度為之后物塊a與物塊b發(fā)生碰撞，碰后兩物塊將做平拋運動，豎直方向有水平方向有整理有所以平拋運動時，物塊a的速度為物塊b的速度為由于動量守恒有整理有（2）[1]由題意可知，l為彈簧的形變量，結(jié)合題意可知，彈簧的彈性勢能為由能量守恒有整理有所以圖像的橫坐標為。[2]由上述分析可知，圖像的斜率為整理有5．（2024·山東日照·二模）某學(xué)習(xí)小組用單擺測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，由于沒有擺球，他們用一個小掛件來代替擺球。然后按以下步驟進行實驗：（1）用細線下端系好小掛件，將細線上端固定，用刻度尺測量固定點和系小掛件結(jié)點間細線的長度L作為擺長。然后將小掛件拉離平衡位置，使懸掛小掛件的細線偏離豎直方向約為5°的位置，由靜止釋放小掛件；（2）小掛件擺到最低點開始計時并計數(shù)為零，到第100次通過最低點所用的時間為t，則小掛件的周期；（3）改變細線的長度，再做幾次實驗，記下相應(yīng)的L和T，做出圖像，如圖所示；（4）取，由圖像求出重力加速度（結(jié)果保留一位小數(shù)）。實驗過程中把細線的長度作為擺長，根據(jù)圖像求出的重力加速度值（選填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮坎蛔儭驹斘觥浚?）[1]一個周期經(jīng)過最低點兩次，則解得（4）[2]設(shè)細線下端結(jié)點到小掛件重心的距離為，則有可得可知圖像的斜率為解得重力加速度為[3]根據(jù)可知圖像雖然沒有能通過坐標原點，但圖像的斜率不變，所以求出的重力加速度值與當(dāng)?shù)卣鎸嵵迪啾炔蛔儭?．（2024·山東聊城·二模）某小組利用氣墊導(dǎo)軌裝置研究力與速度的關(guān)系。如圖甲所示，遮光條寬度為d，光電門可測出其擋光時間；滑塊與遮光條的總質(zhì)量為M，砝碼盤的質(zhì)量忽略不計，不計滑輪和導(dǎo)軌摩擦。實驗步驟如下：①調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使其水平，并取4個質(zhì)量均為m的砝碼放在滑塊上；②用細繩連接砝碼盤與滑塊，讓滑塊靜止放在導(dǎo)軌右側(cè)的某一位置；③從滑塊上取出一個砝碼放在砝碼盤中，釋放滑塊后，測出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間；④再從滑塊上取出一個砝碼放在砝碼盤中，重復(fù)步驟③，并保證滑塊從同一位置由靜止釋放；⑤重復(fù)步驟④，直至滑塊上的砝碼全部放入到砝碼盤中。請完成下面問題：(1)若用十分度的游標卡尺測量遮光條寬度d如圖乙所示，則mm；(2)滑塊經(jīng)過光電門時的速度（用題中所給的字母表示）；(3)在本次實驗過程中，砝碼盤中放1個砝碼與放4個砝碼兩種情況下，不考慮偶然誤差，遮光條經(jīng)過光電門時的速度之比。【答案】(1)5.2(2)(3)【詳析】（1）10分度游標卡尺的精確值為，由圖乙可知遮光條寬度為（2）釋放滑塊后，測出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間，由于擋光時間很短，可認為擋光過程的平均速度等于滑塊經(jīng)過光電門時的速度，則有（3）在本次實驗過程中，砝碼盤中放1個砝碼與放4個砝碼兩種情況下，可認為兩種情況下滑塊受到的合力之比為根據(jù)牛頓第二定律可知兩種情況下滑塊的加速度之比為根據(jù)運動學(xué)公式可知遮光條經(jīng)過光電門時的速度之比為7．（2024·山東德州·模擬預(yù)測）小李同學(xué)在“驗證動量守恒定律時”，設(shè)計了如下實驗：①安裝斜槽軌道和水平凹槽軌道，讓斜槽末端水平且與水平凹槽良好對接；②取大小相等、質(zhì)量分別是m1、m2（m1>m2）的小球a，b；③讓小球a從斜槽軌道上H高度處無初速釋放，記錄小球a在水平軌道停下的位置A點；④在水平軌道上O點放置一個同樣大小的小球b，讓a球仍從H高度處釋放，分別記錄ab兩球碰完后停下的位置B、C；⑤用刻度尺測量OA、OB、OC的距離x1，x2，x3。(1)請寫出動量守恒的表達式（用題目所給字母表示）(2)若小球a的質(zhì)量小于小球b的質(zhì)量，（填“能”或“不能”）滿足動量守恒，若碰完后a球回到圓弧軌道上，能否完成實驗驗證？（填“能”或“不能”）(3)若碰撞是彈性碰撞，需滿足的條件?！敬鸢浮?1)(2)能不能(3)m1x1=m1x2+m2x3【詳析】（1）[1]根據(jù)能量守恒根據(jù)動量守恒聯(lián)立得（2）[1][2]若小球a的質(zhì)量小于小球b的質(zhì)量，能滿足動量守恒，若碰完后a球回到圓弧軌道上，因軌道有摩擦力小球再次回到水平面的速度會變小，水平方向速度無法測出，不能完成實驗驗證。（3）[1]若碰撞是彈性碰撞結(jié)合得m1x1=m1x2+m2x38．（2024·山東棗莊·一模）某同學(xué)使用單擺測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如圖甲所示。O點為單擺的懸點，將擺球拉到A點，由靜止釋放擺球，B點為其運動過程中的最低位置。(1)若使用光電計時器精確測量單擺的周期，光電門應(yīng)放在（選填“A”或“B”）處與球心等高的位置，測得光電計時器相鄰兩次遮擋時間間隔為t，則單擺的周期為。(2)改變擺長重復(fù)操作，記錄多組擺長L和周期T的數(shù)據(jù)，作出圖像，如圖乙所示。求得重力加速度的表達式為（用、、、表示）?！敬鸢浮?1)B(2)【詳析】（1）[1]擺球經(jīng)過B時速度最大，通過光電門的時間最短，測量誤差小，故光電門應(yīng)放在B處。[2]擺球一周內(nèi)經(jīng)過兩次平衡位置，則單擺的周期為（2）根據(jù)單擺周期公式整理得圖像的斜率為解得重力加速度的表達式為9．（2024·山東泰安·一模）某探究小組利用圖示裝置探究機械能守恒。將拉力傳感器固定在天花板上，不可伸長的輕質(zhì)細線一端連在拉力傳感器上的O點，另一端系住可視為質(zhì)點的鋼球。鋼球靜止于最低點位置時拉力傳感器示數(shù)為；現(xiàn)將鋼球分別拉至不同高度由靜止釋放，小球釋放前后細線一直處于伸直狀態(tài)，如圖甲所示。記下每次釋放瞬間拉力傳感器示數(shù)和每次釋放后鋼球第1次擺到最低點時拉力傳感器示數(shù)。并作出圖像如圖乙所示，若小球第1次下擺過程中機械能守恒，則(1)圖乙中圖線斜率；(2)傳感器示數(shù)N；(3)若某次該鋼球由靜止釋放時細線與豎直方向的夾角為，在最低點時傳感器示數(shù)，則．【答案】(1)(2)4.9(3)0.75【詳析】（1）設(shè)小球質(zhì)量為，根據(jù)題意有設(shè)小球釋放時，繩子與豎直方向的夾角為，則有小球運動到最低點過程，根據(jù)機械能守恒可得在最低點有聯(lián)立可得可知圖像的斜率為（2）根據(jù)由圖乙可知，當(dāng)時，有可得（3）根據(jù)在最低點時傳感器示數(shù)，則有則有10．（2024·山東煙臺·一模）圖甲為測量滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖，實驗步驟如下：①用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m，用游標卡尺測量遮光條的寬度d；②安裝器材，并調(diào)整輕滑輪，使細線水平；③用米尺測量遮光條與光電門間距x；④由靜止釋放滑塊，用數(shù)字毫秒計測出遮光條經(jīng)過光電門的時間t；⑤改變滑塊與光電門間距，重復(fù)步驟③④?；卮鹣铝袉栴}：（1）測量d時，某次游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為cm；（2）根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，以（選填“”或“”）為橫坐標，以x為縱坐標，可做出如圖丙所示的圖像，該圖像的斜率為k，若實驗測得m=2M，則滑塊和桌面間的動摩擦因數(shù)為=（用k、g、d表示）。【答案】0.960【詳析】（1）[1]游標卡尺的示數(shù)為d=0.9×10mm+0.05mm×12=9.60mm=0.960cm（2）[2][3]滑塊經(jīng)過光電門時速度為由可得即根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，以為橫坐標，以x為縱坐標，可做出如圖丙所示的圖像，該圖像的斜率為k，則對滑塊和物塊的系統(tǒng)由牛頓第二定律因為m=2M，解得滑塊和桌面間的動摩擦因數(shù)為11．（2024·山東濟南·一模）(1)在用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛?，下列器材和操作最合理的是___________。A．B．C．D．(2)某同學(xué)課后想利用身邊的器材再做一遍“單擺測量重力加速度”的實驗。家里沒有合適的擺球，于是他找到了一塊外形不規(guī)則的小金屬塊代替小球進行實驗。①如圖所示，實驗過程中他先將金屬塊用細線系好，結(jié)點為M，將細線的上端固定于O點。②利用刻度尺測出OM間細線的長度作為擺長，利用手機的秒表功能測出金屬塊做簡諧運動的周期T。③在測出幾組不同擺長對應(yīng)的周期T的數(shù)值后，他作出的圖像如圖所示。④根據(jù)作出的圖像可得重力加速度的測量值為。（取3.14。計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）(3)相比于實驗室作出的圖像，該同學(xué)在家做實驗的圖像明顯不過原點，其中橫軸截距絕對值的意義為?！敬鸢浮?1)D(2)9.86(3)金屬塊重心與M點間距離【詳析】（1）根據(jù)單擺理想模型可知，為減小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)采用密度較大，體積較小的鐵球，為使單擺擺動時擺長不變化，擺線應(yīng)用不易形變的細絲線，懸點應(yīng)該用鐵夾來固定。故選D。（2）設(shè)M點到重心得距離為r，根據(jù)周期公式可得故該圖像的斜率為解得由此得出重力加速度的測量值為（3）令，解得所以橫軸截距絕對值的意義為M點到重心的距離。12．（2024·山東濟寧·一模）某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律。左側(cè)鐵架臺的橫桿上固定一拉力傳感器，將小球（可視為質(zhì)點）用不可伸長的細線懸掛在傳感器上。右側(cè)有兩個豎直桿固定在底座上，桿上分別裝有刻度尺和激光筆，激光筆保持水平。實驗步驟如下：①使小球自由靜止在最低點，記錄此時拉力傳感器的示數(shù)；②借助激光束調(diào)節(jié)刻度尺的零刻線與小球相平；③借助激光筆測出懸點O與之間的高度差L；④將激光筆向下移動到某位置，讀出此時激光束與高度差h，并記為。把小球拉至該高度處（并使細線處于伸直狀態(tài)），由靜止釋放小球，讀出小球下擺過程中拉力傳感器最大示數(shù)F，并記為；⑤改變激光筆的高度重復(fù)步驟④，實驗過程中h均小于L；⑥測出多組F和h的數(shù)據(jù)，在坐標紙上做出圖像如圖乙所示。(1)由題中信息可知，小球從高處擺到最低點的過程中重力勢能的減少量為，小球動能的增加量為。（用題中所給物理量符號表示）(2)測得圖像的斜率為k，如果該過程滿足機械能守恒定律，則。（用題中所給物理量符號表示）【答案】(1)(2)【詳析】（1）[1]對小球，根據(jù)平衡條件可得小球從高處擺到最低點的過程中重力勢能的減少量[2]小球在最低點時，根據(jù)牛頓第二定律又聯(lián)立可得小球動能的增加量（2）根據(jù)牛頓第二定律可得若滿足機械能守恒定律，則聯(lián)立可得整理可得若測得圖像的斜率為則該過程滿足機械能守恒定律。13．（2024·山東濰坊·一模）某同學(xué)利用如圖所示裝置探究滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)。實驗過程如下：①長木板水平固定，將彈簧左端固定在擋板P上，彈簧右端與滑塊不栓接，當(dāng)彈簧處于原長時，與彈簧右端接觸的滑塊中心位于O點，O點右側(cè)放一相同的木板，與左側(cè)木板上表面平齊水平對接，如圖甲所示；②用滑塊壓縮彈簧到A點，用刻度尺測量出AO間的距離x；釋放滑塊，記錄其在右側(cè)木板上停止時的位置B，測出OB間的距離；③如圖乙所示，拆去O點右側(cè)的木板，在O點下方掛上重錘，再次用滑塊將彈簧壓縮到A點無初速釋放，記錄其落到水平地面的位置C，測出O點到地面的豎直高度h，及落地點C到O點的水平距離；④查得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。請回答下列問題：(1)滑塊從O點滑離時的初速度大小為，滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)（用所測物理量符號表示）。(2)若測得滑塊質(zhì)量為m，則釋放滑塊時彈簧的彈性勢能（用所測物理量的符號表示）。【答案】(1)(2)【詳析】（1）[1]根據(jù)題意可知，拆去O點右側(cè)的木板，滑塊從點飛出做平拋運動，豎直方向上有水平方向上有解得[2]滑塊由點到點，由動能定理有解得（2）滑塊由點到點，由能量守恒定律可得，釋放滑塊時彈簧的彈性勢能14．（23-24高二上·山東菏澤·期末）某小組在“用單擺測量重力加速度”實驗中。（1）安裝好實驗裝置后，先用刻度尺測量擺線長，再用游標卡尺測量擺球直徑，其示數(shù)如圖甲所示，；（2）若完成次全振動的時間為，用題目所測物理量的符號表示重力加速度的表達式；（3）該組同學(xué)測出幾組單擺振動周期與擺長的數(shù)據(jù)，并作出關(guān)系如圖乙。根據(jù)圖像可得重力加速度（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?.45×10-29.85/9.86/9.87【詳析】（1）[1]用游標卡尺測量擺球直徑d=1.4cm+0.1mm×5=1.45cm=1.45×10-2m；（2）[2]單擺的周期根據(jù)解得（3）[3]根據(jù)可得由圖可得解得g=9.86m/s215．（23-24高三上·山東青島·期末）某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量木塊與木板間的動摩擦因數(shù)。首先將木板傾斜固定在水平面上，木板與水平面間的夾角為37°，木板底端固定一打點計時器，將紙帶一端固定在木塊上，另一端穿過打點計時器。接通電源，給木塊一沿木板向上的初速度，打出的紙帶如下圖，測得相鄰兩計數(shù)點之間的距離分別為x1=28.40cm、x2=20.20cm、x3=12.10cm、x4=4.00cm。已知紙帶上相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出，打點計時器使用交流電的頻率為50Hz，sin37°=0.6，重力加速度g=10m/s2。（1）通過數(shù)據(jù)可得木塊與木板之間動摩擦因數(shù)為（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；（2）若交流電的頻率為49Hz，該同學(xué)仍按50Hz計算，由此會造成木塊與木板間動摩擦因數(shù)的測量值與實際值相比（選填“偏大”“偏小”或“不變”）；（3）該同學(xué)按課本“練習(xí)與應(yīng)用”中提到的方法，將圖中的4段紙帶剪開貼到坐標紙上，發(fā)現(xiàn)這些紙帶的左上頂點在一條傾斜直線上，說明此物體做運動。若此圖中直線斜率為k（其中，k無單位），紙帶寬為d，則加速度a的表達式為。【答案】0.27偏大勻減速直線a=100kd【詳析】（1）[1]根據(jù)逐差法，利用求加速度為根據(jù)牛頓第二定律代入數(shù)據(jù)解得（2）[2]計算時，頻率大了，根據(jù)公式可知，周期變小了，代入計算時，會使加速度偏大，從而動摩擦因數(shù)的計算偏大；（3）[3][4]紙帶剪接后，水平方向每條寬度相同，正好與時間對應(yīng)，豎直長度為相鄰相等時間內(nèi)的位移，由可得紙帶長度差相等，變化規(guī)律恰好與速度一樣，可看出速度均勻減小，該物體做勻減速直線運動，由聯(lián)立可得16．（23-24高三上·山東日照·期末）某實驗小組用如圖甲所示的裝置測量某輕彈簧的勁度系數(shù)，取重力加速度。測勁度系數(shù)的實驗步驟如下：（1）把彈簧豎直懸掛在鐵架臺的橫桿上，將刻度尺豎直固定在彈簧旁，使其零刻度與彈簧上端對齊；（2）在彈簧下端依次掛上不同質(zhì)量的鉤碼，記錄每次鉤碼的總質(zhì)量m及相應(yīng)的彈簧長度l；（3）通過描點作圖，得到圖像如圖乙所示。根據(jù)圖像可得，彈簧的原長，彈簧的勁度系數(shù)。（4）若考慮彈簧自身重力的影響，實驗中得到的彈簧的勁度系數(shù)實際值。（選填“大于”、“等于”或“小于”）【答案】425等于【詳析】（3）[1][2]令彈簧原長為，根據(jù)胡克定律有根據(jù)平衡條件解得根據(jù)圖像可知，圖像與縱軸的截距為-100g，結(jié)合圖像有，解得，（4）[3]令彈簧重力為，若考慮彈簧自身重力的影響，根據(jù)胡克定律，結(jié)合上述有變形得根據(jù)圖像可知，圖像的斜率仍然為，可知若考慮彈簧自身重力的影響，實驗中得到的彈簧的勁度系數(shù)等于實際值。專題13力學(xué)實驗1、（2024·山東卷·T13）在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動量守恒實驗。受此啟發(fā)，某同學(xué)使用如圖甲所示的裝置進行了碰撞實驗，氣墊導(dǎo)軌兩端分別安裝a、b兩個位移傳感器，a測量滑塊A與它的距離xA，b測量滑塊B與它的距離xB。部分實驗步驟如下：①測量兩個滑塊的質(zhì)量，分別為200.0g和400.0g；②接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平；③撥動兩滑塊，使A、B均向右運動；④導(dǎo)出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制xA、xB隨時間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示?；卮鹨韵聠栴}：（1）從圖像可知兩滑塊在t=_________s時發(fā)生碰撞；（2）滑塊B碰撞前的速度大小v=_____________m/s（保留2位有效數(shù)字）；（3）通過分析，得出質(zhì)量為200.0g的滑塊是________（填“A”或“B”）?！敬鸢浮浚?）1.0（2）0.20（3）B【解析】【小問1詳析】由圖像的斜率表示速度可知兩滑塊的速度在時發(fā)生突變，即這個時候發(fā)生了碰撞；【小問2詳析】根據(jù)圖像斜率的絕對值表示速度大小可知碰撞前瞬間B的速度大小為【小問3詳析】由題圖乙知，碰撞前A的速度大小，碰撞后A的速度大小約為，由題圖丙可知，碰撞后B的速度大小為，A和B碰撞過程動量守恒，則有代入數(shù)據(jù)解得所以質(zhì)量為200.0g的滑塊是B。2、（2022·山東卷·T13）在天宮課堂中、我國航天員演示了利用牛頓第二定律測量物體質(zhì)量的實驗。受此啟發(fā)。某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌、力傳感器、無線加速度傳感器、輕彈簧和待測物體等器材設(shè)計了測量物體質(zhì)量的實驗，如圖甲所示。主要步驟如下：①將力傳感器固定在氣墊導(dǎo)軌左端支架上，加速度傳感器固定在滑塊上；②接通氣源。放上滑塊。調(diào)平氣墊導(dǎo)軌；③將彈簧左端連接力傳感器，右端連接滑塊。彈簧處于原長時滑塊左端位于O點。A點到O點的距離為5.00cm，拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時；④計算機采集獲取數(shù)據(jù)，得到滑塊所受彈力F、加速度a隨時間t變化的圖像，部分圖像如圖乙所示?；卮鹨韵聠栴}（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）：（1）彈簧的勁度系數(shù)為_____N/m。（2）該同學(xué)從圖乙中提取某些時刻F與a的數(shù)據(jù)，畫出a—F圖像如圖丙中I所示，由此可得滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為________kg。（3）該同學(xué)在滑塊上增加待測物體，重復(fù)上述實驗步驟，在圖丙中畫出新的a—F圖像Ⅱ，則待測物體的質(zhì)量為________kg?！敬鸢浮竣?12②.0.20③.0.13【解析】（1）[1]由題知，彈簧處于原長時滑塊左端位于O點，A點到O點的距離為5.00cm。拉動滑塊使其左端處于A點，由靜止釋放并開始計時。結(jié)合圖乙的F—t圖有x=5.00cm，F(xiàn)=0.610N根據(jù)胡克定律計算出k≈12N/m（2）[2]根據(jù)牛頓第二定律有F=ma則a—F圖像的斜率為滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量的倒數(shù)，根據(jù)圖丙中I，則有則滑塊與加速度傳感器的總質(zhì)量為m=0.20kg（3）[3]滑塊上增加待測物體，同理，根據(jù)圖丙中II，則有則滑塊、待測物體與加速度傳感器的總質(zhì)量為m′=0.33kg則待測物體的質(zhì)量為m=m′-m=0.13kg3、（2021·山東卷·T13）某乒乓球愛好者，利用手機研究乒乓球與球臺碰撞過程中能量損失的情況。實驗步驟如下：①固定好手機，打開錄音功能；②從一定高度由靜止釋放乒乓球；③手機記錄下乒乓球與臺面碰撞的聲音，其隨時間（單位：s）的變化圖像如圖所示。根據(jù)聲音圖像記錄的碰撞次序及相應(yīng)碰撞時刻，如下表所示。碰撞次序1234567碰撞時刻（s）1.121.582.002.402.783.143.47根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，回答下列向題：（1）利用碰撞時間間隔，計算出第3次碰撞后乒乓球的彈起高度為___________m（保留2位有效數(shù)字，當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?。?）設(shè)碰撞后彈起瞬間與該次碰撞前瞬間速度大小的比值為k，則每次碰撞損失的動能為碰撞前動能的___________倍（用k表示），第3次碰撞過程中___________（保留2位有效數(shù)字）。（3）由于存在空氣阻力，第（1）問中計算的彈起高度___________（填“高于”或“低于”）實際彈起高度?！敬鸢浮竣?0.20②.③.0.95④.高于【解析】（1）[1]第3次碰撞到第4次碰撞用時，根據(jù)豎直上拋和自由落體運動的對稱性可知第3次碰撞后乒乓球彈起的高度為（2）[2]碰撞后彈起瞬間速度，碰撞前瞬間速度為，根據(jù)題意可知則每次碰撞損失的動能與碰撞前動能的比值為[3]第3次碰撞前瞬間速度為第2次碰后從最高點落地瞬間的速度第3次碰撞后瞬間速度為則第3次碰撞過程中（3）[4]由于存在空氣阻力，乒乓球在上升過程中受到向下的阻力和重力，加速度變大，上升的高度變小，所以第（1）問中計算的彈起高度高于實際彈起的高度。4、（2020·山東卷·T13）2020年5月，我國進行了珠穆朗瑪峰的高度測量，其中一種方法是通過使用重力儀測量重力加速度，進而間接測量海拔高度。某同學(xué)受此啟發(fā)就地取材設(shè)計了如下實驗，測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?。實驗步驟如下：（i）如圖甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺（圖中未畫出）。（ii）調(diào)整手機使其攝像頭正對木板表面，開啟視頻錄像功能。將小物塊從木板頂端釋放，用手機記錄下小物塊沿木板向下做加速直線運動的情況。然后通過錄像的回放，選擇小物塊運動路徑上合適的一點作為測量參考點，得到小物塊相對于該點的運動距離L與運動時間t的數(shù)據(jù)。（iii）該同學(xué)選取部分實驗數(shù)據(jù)，畫出了—t圖像，利用圖像數(shù)據(jù)得到小物塊下滑的加速度大小為5.6m/s2（iv）再次調(diào)節(jié)墊塊，改變木板的傾角，重復(fù)實驗。回答以下問題：（1）當(dāng)木板的傾角為37°時，所繪圖像如圖乙所示。由圖像可得，物塊過測量參考點時速度的大小為___________m/s；選取圖線上位于坐標紙網(wǎng)格交叉點上的A、B兩點，利用A、B兩點數(shù)據(jù)得到小物塊下滑加速度的大小為___________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)，進一步分析得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮開__________m/s2。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字，sin37°=0.60，cos37°=0.80）【答案】①.0.32##0.33②.3.1③.9.4【解析】（1）[1][2]根據(jù)可得則由圖像可知則v0=0.33m/s（2）[3]由牛頓第二定律可知即當(dāng)θ=53°時a=5.6m/s2，即當(dāng)θ=37°時a=3.0m/s2，即聯(lián)立解得g=9.4m/s21．（2024·山東濟寧·三模）在探究小球做勻速圓周運動所受向心力大小F與小球質(zhì)量m、角速度和半徑r之間關(guān)系實驗中：(1)小明同學(xué)用如圖甲所示裝置進行實驗，轉(zhuǎn)動手柄，使變速塔輪、長槽和短槽隨之勻速轉(zhuǎn)動。小球做圓周運動的向心力由橫臂的擋板提供，同時小球?qū)醢宓膹椓κ箯椈蓽y力筒下降，標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比即為兩個小球所受向心力的比值。已知小球在擋板A、B、C處做圓周運動的軌道半徑之比為，在探究向心力的大小與圓周運動半徑的關(guān)系時，應(yīng)選擇兩個質(zhì)量相同的小球，分別放在C擋板處與（選填“A”或“B”）擋板處，同時選擇半徑（選填“相同”或“不同”）的兩個塔輪進行實驗。(2)小強同學(xué)用如圖乙所示的裝置進行實驗。一滑塊套在水平桿上，力傳感器套于豎直桿上并通過一細繩連接滑塊，用來測量細線拉力F的大小?；瑝K隨水平桿一起繞豎直桿做勻速圓周運動，滑塊上固定一遮光片，其寬度為d，光電門可記錄遮光片通過的時間。已知滑塊做圓周運動的半徑為r、水平桿光滑。根據(jù)以上表述，回答以下問題：①某次轉(zhuǎn)動過程中，遮光片經(jīng)過光電門時的遮光時間為，則角速度（用題中所給物理量符號表示）；②以F為縱坐標，以為橫坐標，在坐標紙中描出數(shù)據(jù)點作出一條傾斜的直線，若圖像的斜率為k，則滑塊的質(zhì)量為。（用k、r、d表示）【答案】(1)B相同(2)【詳析】（1）[1][2]在探究向心力的大小與圓周運動半徑的關(guān)系時，應(yīng)保持小球的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動的角速度相等，即選擇半徑相同的兩個塔輪進行實驗，讓小球做圓周運動的半徑不同，即分別放在C擋板處與B擋板處。（2）[1]遮光片經(jīng)過光電門時，滑塊的速度為由公式可得，角速度為[2]由向心力公式有則有解得2．（2024·山東濟南·三模）兩小球?qū)π呐鲎埠笙鄬λ俣却笮∨c碰撞前相對速度大小的比值被稱為此情形下的“恢復(fù)系數(shù)”，用表示。某實驗小組利用如圖甲所示的“驗證動量守恒定律”的實驗裝置來探究影響“恢復(fù)系數(shù)”的因素。實驗所用的小球為三個相同大小的鋼球、玻璃球、橡膠球，鋼球質(zhì)量大于另外兩球質(zhì)量。(1)先用鋼球和玻璃球來進行實驗探究，具體步驟如下：（a）安裝實驗裝置，調(diào)整斜槽末端水平，在適當(dāng)位置鋪放好白紙和復(fù)寫紙，復(fù)寫紙在上，記下重垂線所指的位置；（b）先不放被撞的玻璃球，讓入射的鋼球從斜槽上某位置處自由釋放，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心就是小球落點的平均位置；（c）再把被撞玻璃球放在斜槽末端，讓入射鋼球仍從斜槽上同一位置自由釋放，使它們發(fā)生對心正碰，重復(fù)實驗10次，用步驟（b）的方法，標出碰后入射鋼球落點的平均位置和被碰玻璃球落點的平均位置，如圖乙所示，分別測量到、、的距離；（d）多次改變鋼球釋放點的位置，重復(fù)上述步驟，分別測量到落點、、的距離。實驗數(shù)據(jù)記錄和處理的表格如表1所示：實驗次數(shù)1234560.28410.30440.33650.37230.42340.48590.39520.42230.46650.51810.58820.67410.7190.7210.7190.7200.721表1表1中第2次實驗的恢復(fù)系數(shù)（保留三位有效數(shù)字）；(2)把被撞小球更換為橡膠球，重復(fù)上述實驗，實驗數(shù)據(jù)記錄和處理的表格如表2所示：實驗次數(shù)1234560.37290.41840.45610.52870.61070.65880.40520.45530.49650.57420.66310.71650.9200.9190.9190.9210.9210.920表2根據(jù)以上兩組實驗數(shù)據(jù)可得，恢復(fù)系數(shù)與碰前速度（選填“有關(guān)”或者“無關(guān)”），與小球的材料（選填“有關(guān)”或者“無關(guān)”）?！敬鸢浮?1)0.721(2)無關(guān)有關(guān)【詳析】（1）根據(jù)平拋運動規(guī)律可知小球落地時間相等，則有，，所以恢復(fù)系數(shù)（2）[1][2]比較以上兩組實驗數(shù)據(jù)可得，當(dāng)碰撞前速度增大時，求得的恢復(fù)系數(shù)近似不變，但是換用不同的材料，求得的恢復(fù)系數(shù)變化，因此恢復(fù)系數(shù)與碰前速度無關(guān)，與小球的材料有關(guān)。3．（2024·山東臨沂·二模）某物理小組的同學(xué)查閱資料得知，彈簧彈性勢能表達式為，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧形變量。他們設(shè)計了圖甲所示裝置來測量重力加速度g，操作步驟如下：（1）該同學(xué)首先利用游標卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，寬度為。（2）按圖甲豎直懸掛好輕質(zhì)彈簧，將輕質(zhì)遮光條水平固定在彈簧下端，測出此時彈簧的長度；在鐵架臺上固定一個位置指針，標示出彈簧不掛鉤碼時遮光條下邊緣的位置，用輕質(zhì)細線在彈簧下方掛上鉤碼，測量出平衡時彈簧的長度x，并按圖甲所示將光電門的中心線調(diào)至與遮光條下邊緣同一高度。（3）用手緩慢地將鉤碼向上托起，直至遮光條下邊緣恰好回到彈簧原長時指針標記的等高處（保持細線豎直），將鉤碼由靜止釋放，記下遮光條經(jīng)過光電門的時間，則鉤碼此時的速度（用題中所給字母表示）。（4）多次改變鉤碼個數(shù)，重復(fù)步驟（2）（3），得到多組數(shù)據(jù)，作出圖像如圖丙所示；根據(jù)數(shù)據(jù)計算出圖線斜率為b時，可計算出（用d和b表示）?！敬鸢浮?.230【詳析】（1）[1]主尺讀數(shù)為2mm，游標卡尺第6條刻度線與主尺對齊，寬度為（3）[2]鉤碼此時的速度為（4）[3]根據(jù)受力平衡所以根據(jù)機械能守恒定律聯(lián)立，解得結(jié)合丙圖，可得解得4．（2024·山東煙臺·二模）如圖所示，在水平平臺上靜止放置一輕彈簧，彈簧左端與固定豎直擋板拴接，彈簧處于原長時標記右端對應(yīng)平臺臺面上的O點，在O點右側(cè)的A處固定一個光電門。已知水平平臺摩擦很小可忽略不計，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。某同學(xué)利用該裝置進行“驗證動量守恒定律”實驗，具體步驟如下：①在小滑塊a上固定一個寬度為d的擋光片；②用天平分別測出小滑塊a和b的質(zhì)量、；③使小滑塊a向左壓縮輕彈簧到某一位置，標記該位置后，由靜止釋放小滑塊a，a瞬間被彈開后沿平臺向右運動，經(jīng)過光電門后與另一小滑塊b發(fā)生正碰，碰后兩滑塊先后從平臺邊緣飛出，分別落在水平地面的B、C點；④記錄小滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t；⑤用刻度尺測出O、之間的距離l、平臺距水平地面的高度h及平臺邊緣鉛垂線分別與B、C點之間的水平距離、；⑥改變彈簧壓縮量，進行多次測量。(1)若滿足表達式（用題目中給定的字母表示），則說明小滑塊a、b正碰過程動量守恒；(2)該同學(xué)利用圖像分析O、之間的距離l與小滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t之間的數(shù)值關(guān)系，利用描點法做出如圖乙所示的圖像是一條過原點的直線，該圖像縱軸表示l，則橫軸表示（選填“t”、“”或“”）。若該圖像的斜率為c，則由圖乙可求得該輕彈簧的勁度系數(shù)。（彈簧的彈性勢能可表示為，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）【答案】(1)(2)【詳析】（1）小物塊a到達光電門的速度為之后物塊a與物塊b發(fā)生碰撞，碰后兩物塊將做平拋運動，豎直方向有水平方向有整理有所以平拋運動時，物塊a的速度為物塊b的速度為由于動量守恒有整理有（2）[1]由題意可知，l為彈簧的形變量，結(jié)合題意可知，彈簧的彈性勢能為由能量守恒有整理有所以圖像的橫坐標為。[2]由上述分析可知，圖像的斜率為整理有5．（2024·山東日照·二模）某學(xué)習(xí)小組用單擺測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，由于沒有擺球，他們用一個小掛件來代替擺球。然后按以下步驟進行實驗：（1）用細線下端系好小掛件，將細線上端固定，用刻度尺測量固定點和系小掛件結(jié)點間細線的長度L作為擺長。然后將小掛件拉離平衡位置，使懸掛小掛件的細線偏離豎直方向約為5°的位置，由靜止釋放小掛件；（2）小掛件擺到最低點開始計時并計數(shù)為零，到第100次通過最低點所用的時間為t，則小掛件的周期；（3）改變細線的長度，再做幾次實驗，記下相應(yīng)的L和T，做出圖像，如圖所示；（4）取，由圖像求出重力加速度（結(jié)果保留一位小數(shù)）。實驗過程中把細線的長度作為擺長，根據(jù)圖像求出的重力加速度值（選填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮坎蛔儭驹斘觥浚?）[1]一個周期經(jīng)過最低點兩次，則解得（4）[2]設(shè)細線下端結(jié)點到小掛件重心的距離為，則有可得可知圖像的斜率為解得重力加速度為[3]根據(jù)可知圖像雖然沒有能通過坐標原點，但圖像的斜率不變，所以求出的重力加速度值與當(dāng)?shù)卣鎸嵵迪啾炔蛔儭?．（2024·山東聊城·二模）某小組利用氣墊導(dǎo)軌裝置研究力與速度的關(guān)系。如圖甲所示，遮光條寬度為d，光電門可測出其擋光時間；滑塊與遮光條的總質(zhì)量為M，砝碼盤的質(zhì)量忽略不計，不計滑輪和導(dǎo)軌摩擦。實驗步驟如下：①調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌使其水平，并取4個質(zhì)量均為m的砝碼放在滑塊上；②用細繩連接砝碼盤與滑塊，讓滑塊靜止放在導(dǎo)軌右側(cè)的某一位置；③從滑塊上取出一個砝碼放在砝碼盤中，釋放滑塊后，測出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間；④再從滑塊上取出一個砝碼放在砝碼盤中，重復(fù)步驟③，并保證滑塊從同一位置由靜止釋放；⑤重復(fù)步驟④，直至滑塊上的砝碼全部放入到砝碼盤中。請完成下面問題：(1)若用十分度的游標卡尺測量遮光條寬度d如圖乙所示，則mm；(2)滑塊經(jīng)過光電門時的速度（用題中所給的字母表示）；(3)在本次實驗過程中，砝碼盤中放1個砝碼與放4個砝碼兩種情況下，不考慮偶然誤差，遮光條經(jīng)過光電門時的速度之比?！敬鸢浮?1)5.2(2)(3)【詳析】（1）10分度游標卡尺的精確值為，由圖乙可知遮光條寬度為（2）釋放滑塊后，測出遮光條經(jīng)過光電門的擋光時間，由于擋光時間很短，可認為擋光過程的平均速度等于滑塊經(jīng)過光電門時的速度，則有（3）在本次實驗過程中，砝碼盤中放1個砝碼與放4個砝碼兩種情況下，可認為兩種情況下滑塊受到的合力之比為根據(jù)牛頓第二定律可知兩種情況下滑塊的加速度之比為根據(jù)運動學(xué)公式可知遮光條經(jīng)過光電門時的速度之比為7．（2024·山東德州·模擬預(yù)測）小李同學(xué)在“驗證動量守恒定律時”，設(shè)計了如下實驗：①安裝斜槽軌道和水平凹槽軌道，讓斜槽末端水平且與水平凹槽良好對接；②取大小相等、質(zhì)量分別是m1、m2（m1>m2）的小球a，b；③讓小球a從斜槽軌道上H高度處無初速釋放，記錄小球a在水平軌道停下的位置A點；④在水平軌道上O點放置一個同樣大小的小球b，讓a球仍從H高度處釋放，分別記錄ab兩球碰完后停下的位置B、C；⑤用刻度尺測量OA、OB、OC的距離x1，x2，x3。(1)請寫出動量守恒的表達式（用題目所給字母表示）(2)若小球a的質(zhì)量小于小球b的質(zhì)量，（填“能”或“不能”）滿足動量守恒，若碰完后a球回到圓弧軌道上，能否完成實驗驗證？（填“能”或“不能”）(3)若碰撞是彈性碰撞，需滿足的條件?！敬鸢浮?1)(2)能不能(3)m1x1=m1x2+m2x3【詳析】（1）[1]根據(jù)能量守恒根據(jù)動量守恒聯(lián)立得（2）[1][2]若小球a的質(zhì)量小于小球b的質(zhì)量，能滿足動量守恒，若碰完后a球回到圓弧軌道上，因軌道有摩擦力小球再次回到水平面的速度會變小，水平方向速度無法測出，不能完成實驗驗證。（3）[1]若碰撞是彈性碰撞結(jié)合得m1x1=m1x2+m2x38．（2024·山東棗莊·一模）某同學(xué)使用單擺測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如圖甲所示。O點為單擺的懸點，將擺球拉到A點，由靜止釋放擺球，B點為其運動過程中的最低位置。(1)若使用光電計時器精確測量單擺的周期，光電門應(yīng)放在（選填“A”或“B”）處與球心等高的位置，測得光電計時器相鄰兩次遮擋時間間隔為t，則單擺的周期為。(2)改變擺長重復(fù)操作，記錄多組擺長L和周期T的數(shù)據(jù)，作出圖像，如圖乙所示。求得重力加速度的表達式為（用、、、表示）?！敬鸢浮?1)B(2)【詳析】（1）[1]擺球經(jīng)過B時速度最大，通過光電門的時間最短，測量誤差小，故光電門應(yīng)放在B處。[2]擺球一周內(nèi)經(jīng)過兩次平衡位置，則單擺的周期為（2）根據(jù)單擺周期公式整理得圖像的斜率為解得重力加速度的表達式為9．（2024·山東泰安·一模）某探究小組利用圖示裝置探究機械能守恒。將拉力傳感器固定在天花板上，不可伸長的輕質(zhì)細線一端連在拉力傳感器上的O點，另一端系住可視為質(zhì)點的鋼球。鋼球靜止于最低點位置時拉力傳感器示數(shù)為；現(xiàn)將鋼球分別拉至不同高度由靜止釋放，小球釋放前后細線一直處于伸直狀態(tài)，如圖甲所示。記下每次釋放瞬間拉力傳感器示數(shù)和每次釋放后鋼球第1次擺到最低點時拉力傳感器示數(shù)。并作出圖像如圖乙所示，若小球第1次下擺過程中機械能守恒，則(1)圖乙中圖線斜率；(2)傳感器示數(shù)N；(3)若某次該鋼球由靜止釋放時細線與豎直方向的夾角為，在最低點時傳感器示數(shù)，則．【答案】(1)(2)4.9(3)0.75【詳析】（1）設(shè)小球質(zhì)量為，根據(jù)題意有設(shè)小球釋放時，繩子與豎直方向的夾角為，則有小球運動到最低點過程，根據(jù)機械能守恒可得在最低點有聯(lián)立可得可知圖像的斜率為（2）根據(jù)由圖乙可知，當(dāng)時，有可得（3）根據(jù)在最低點時傳感器示數(shù)，則有則有10．（2024·山東煙臺·一模）圖甲為測量滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置示意圖，實驗步驟如下：①用天平測量滑塊和遮光條的總質(zhì)量M、重物的質(zhì)量m，用游標卡尺測量遮光條的寬度d；②安裝器材，并調(diào)整輕滑輪，使細線水平；③用米尺測量遮光條與光電門間距x；④由靜止釋放滑塊，用數(shù)字毫秒計測出遮光條經(jīng)過光電門的時間t；⑤改變滑塊與光電門間距，重復(fù)步驟③④?；卮鹣铝袉栴}：（1）測量d時，某次游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為cm；（2）根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，以（選填“”或“”）為橫坐標，以x為縱坐標，可做出如圖丙所示的圖像，該圖像的斜率為k，若實驗測得m=2M，則滑塊和桌面間的動摩擦因數(shù)為=（用k、g、d表示）。【答案】0.960【詳析】（1）[1]游標卡尺的示數(shù)為d=0.9×10mm+0.05mm×12=9.60mm=0.960cm（2）[2][3]滑塊經(jīng)過光電門時速度為由可得即根據(jù)實驗得到的數(shù)據(jù)，以為橫坐標，以x為縱坐標，可做出如圖丙所示的圖像，該圖像的斜率為k，則對滑塊和物塊的系統(tǒng)由牛頓第二定律因為m=2M，解得滑塊和桌面間的動摩擦因數(shù)為11．（2024·山東濟南·一模）(1)在用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛?，下列器材和操作最合理的是___________。A．B．C．D．(2)某同學(xué)課后想利用身邊的器材再做一遍“單擺測量重力加速度”的實驗。家里沒有合適的擺球，于是他找到了一塊外形不規(guī)則的小金屬塊代替小球進行實驗。①如圖所示，實驗過程中他先將金屬塊用細線系好，結(jié)點為M，將細線的上端固定于O點。②利用刻度尺測出OM間細線的長度作為擺長，利用手機的秒表功能測出金屬塊做簡諧運動的周期T。③在測出幾組不同擺長對應(yīng)的周期T的數(shù)值后，他作出的圖像如圖所示。④根據(jù)作出的圖像可得重力加速度的測量值為。（取3.14。計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）(3)相比于實驗室作出的圖像，該同學(xué)在家做實驗的圖像明顯不過原點，其中橫軸截距絕對值的意義為?！敬鸢浮?1)D(2)9.86(3)金屬塊重心與M點間距離【詳析】（1）根據(jù)單擺理想模型可知，為減小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)采用密度較大，體積較小的鐵球，為使單擺擺動時擺長不變化，擺線應(yīng)用不易形變的細絲線，懸點應(yīng)該用鐵夾來固定。故選D。（2）設(shè)M點到重心得距離為r，根據(jù)周期公式可得故該圖像的斜率為解得由此得出重力加速度的測量值為（3）令，解得所以橫軸截距絕對值的意義為M點到重心的距離。12．（2024·山東濟寧·一模）某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置來驗證機械能守恒定律。左側(cè)鐵架臺的橫桿上固定一拉力傳感器，將小球（可視為質(zhì)點）用不可伸長的細線懸掛在傳感器上。右側(cè)有兩個豎直桿固定在底座上，桿上分別裝有刻度尺和激光筆，激光筆保持水平。實驗步驟如下：①使小球自由靜止在最低點，記錄此時拉力傳感器的示數(shù)；②借助激光束調(diào)節(jié)刻度尺的零刻線與小球相平；③借助激光筆測出懸點O與之間的高度差L；④將激光筆向下移動到某位置，讀出此時激光束與高度差h，并記為。把小球拉至該高度處（并使細線處于伸直狀態(tài)），由靜止釋放小球，讀出小球下擺過程中拉力傳感器最大示數(shù)F，并記為；⑤改變激光筆的高度重復(fù)步驟④，實驗過程中h均