2025年高考物理压轴训练二十二.docx

2025年高考物理压轴训练22
一．选择题（共10小题）
1．（2024•天心区校级模拟）长郡中学物理学习小组欲用单摆测量当地的重力加速度。如图（a）所示，把轻质细线一端固定在天花板上，另一端连接一小钢球，自然悬垂时，测量球心到地面高度，然后让钢球做小幅度摆动，测量次全振动所用时间。改变钢球高度，测量多组与的值。在坐标纸上描点连线作图，画出图如图（b）所示。取3.14。则　　

A．根据图像可求得当地重力加速度约为
B．根据图像可求得当地重力加速度约为
C．根据图像可求得天花板到地面的高度为
D．根据图像可求得天花板到地面的高度为
2．（2024•西城区校级模拟）用如图所示的实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，小车的质量为，托盘和砝码的总质量为，平衡摩擦力后进行实验　　

A．要保证远小于
B．小车所受的合外力等于
C．释放小车后立即接通打点计时器
D．在托盘中增加砝码，重复实验
3．（2024•甲卷）如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块，置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘（质量可忽略），盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量，并测量的加速度大小，得到图像。重力加速度大小为。在下列图像中，可能正确的是　　

A． B．
C． D．
4．（2024•盐都区校级三模）某同学利用如图所示的装置做《验证动量守恒定律的实验》，已知两球的质量分别为、（且，关于实验下列说法正确的　　（填选项前的字母）

A．如果是的落点，则该同学实验过程中必有错误
B．斜槽轨道必须很光滑
C．实验需要验证的是
D．实验需要秒表、天平、圆规等器材
5．（2024•通州区一模）如图所示，某物理兴趣小组设计了验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置。测得小钢球的直径为，细线长为，当地的重力加速度为。小钢球悬挂静止不动时，恰好位于光电门中央，力的传感器示数为。现将小钢球拉到适当高度处且细线拉直，由静止释放小钢球，光电门记录小钢球遮光时间，力的传感器示数最大值为，由此可知　　

A．
B．小钢球经过光电门时的速度为
C．小钢球经过光电门时所需向心力为力的传感器示数
D．在误差允许的范围内，本实验需要验证小钢球经过光电门时所受合力和所需向心力相等，即
6．（2024•苏州三模）如图所示，小明在家尝试用挂锁作为摆锤，测定当地的重力加速度。下列说法中正确的是　　

A．将摆锤摆动到最高点时作为计时起点
B．摆锤摆动到最低点时其加速度为零
C．摆线可以选长度约为的不可伸长的细线
D．摆锤摆角越大，实验误差越小
7．（2024•无锡一模）某同学用如图所示装置验证动量守恒定律。实验中除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有　　

A．、球的直径
B．、球的质量
C．水平槽距纸面的高度
D．球释放位置距水平槽的高度
8．（2024•朝阳区一模）小明在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后，他想用该实验的原理测量一根轻弹簧的劲度系数，但由于弹簧的劲度系数太大，伸长量较小，不易直接测量。他设计了如图所示的实验装置，并进行了测量。把弹簧竖直悬挂在支架上，在弹簧下端固定一个托盘，托盘下方连接钢制圆柱体，圆柱体直径小于盛水量筒内壁直径。调节底座高度，使圆柱体浸入水中。在托盘中不断增加砝码时，弹簧向下拉伸，圆柱体下移，通过量筒的刻度读出水面上升的高度。已知水的密度为，圆柱体直径为、量筒内壁直径为，重力加速度。对实验记录的数据进行分析、处理后，他获得了劲度系数的数值。对此实验，下列说法正确的是　　

A．实验需要用天平测量托盘和圆柱体的质量
B．不考虑水的浮力，劲度系数测量值将偏大
C．水面上升的高度与弹簧伸长量的比值为
D．砝码的重力与对应水面上升的高度不成正比关系
9．（2023•江苏模拟）如图甲所示，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为，在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力、、三力的共同作用，静止于点，橡皮条伸长的长度为，撤去、，改用一个力单独拉住小圆环，仍使它静止于点，如图丙所示，则与的合力是　　

A． B．的反作用力 C． D．的反作用力
10．（2023•姜堰区模拟）如图所示，用“碰撞实验器”验证动量守恒定律。实验时先让质量为的小球1从斜槽上某一固定位置由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的点。再把质量为的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水平抛出，小球2落到位于水平地面的点，小球1落到位于水平地面的点。某同学实验时小球选择错误，使，则两个小球可能的落点分布正确的是　　

A．
B．
C．
D．
二．多选题（共5小题）
11．（2024•新郑市校级三模）某同学用单摆测量学校的重力加速度大小，他通过改变摆长，测出几组对应的周期，并作出图像如图所示。下列说法正确的是　　

A．应选用质量小、体积也小的小球做实验
B．应从摆球经过最低点时开始计时
C．图像不过坐标原点的原因可能是摆长测量值偏大
D．通过作出图像处理数据来求得重力加速度，可消除因摆球质量分布不均匀而导致的系统误差
12．（2024•曲靖一模）惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至点，静止释放后，摆球在之间做简谐运动，摆角为。摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为。下列选项正确的是　　

A．多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度
B．单摆次全振动的时间为
C．多次改变摆角，只要得出就可以验证该结论成立
D．在图2的测量过程中，满足的关系
13．（2024•皇姑区校级模拟）在探究功与速度变化的关系的实验中，下列说法中正确的是　　
A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力
B．重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同
C．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算
D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算
14．（2024•浦东新区校级模拟）航天员在空间站开展基础物理实验，为全国青少年进行太空授课。有同学设想在空间站利用下列装置进行高中物理实验，你认为可行的是　　
A．探究两个互成角度的力的合成规律
B．用力传感器研究作用力和反作用力的关系
C．研究平抛运动的规律
D．研究向心力的实验
E．验证机械能守恒定律
F．羽毛和金属小球在玻璃管中下落
15．（2023•屯昌县二模）某同学要探究类平抛运动的规律，设计了如图所示实验装置，他将一块足够大平整方木板的一端放在水面地面上，另一端用支撑物垫起，形成一个倾角为的斜面；他先将一个小木块轻轻放在斜面上，放手后发现小木块会沿斜面向下运动；接着该同学将木块置于木板左上角，同时给小木块一个平行于木板上沿的水平向右初速度，测量木块的运动轨迹，并沿平行于木板上沿和沿斜面向下方向建立坐标系来研究木块的运动。木块与木板上表面间的动摩擦因数处处相同均为，不计空气阻力，重力加速度为，下列说法正确的是　　

A．小木块在斜面上的运动轨迹为一条抛物线，该同学实验方案可行
B．小木块获得初速度开始运动的瞬间，其加速度大小为
C．小木块沿轴方向的分运动为匀加速直线运动
D．小木块最终沿与轴平行的方向做匀加速直线运动，加速度大小
三．填空题（共5小题）
16．（2024•镇海区校级三模）用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。
某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为轴和轴正方向，建立直角坐标系，并测量出另外两个位置的坐标值，、，，如图所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与轴间夹角的正切值为 　　。

17．（2024•广西）单摆可作为研究简谐运动的理想模型。
（1）制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图甲方式的目的是要保持摆动中 　　不变；
（2）用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径为 　　；
（3）若将一个周期为的单摆，从平衡位置拉开的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为，以释放时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移与时间的关系为 　　。

18．（2023•安徽三模）重力加速度是一个非常重要的物理量，同一星球不同位置的重力加速度可能不同，不同星球表面的重力加速度也可能不同。
（1）下列关于测重力加速度和单摆做简谐运动时的相关论述，正确的是 　　（填选项序号）；
用一个弹簧秤和一个已知质量的钩码可以粗测地球表面某处的重力加速度
在绕地球做匀速圆周运动的航天器内可以用单摆测所在位置的重力加速度，利用相关公式可以求出航天器的轨道半径
单摆做简谐运动的回复力是由重力和拉力的合力提供
我们通常所说的秒摆周期是
（2）某同学利用单摆做简谐运动的周期公式以及重力加速度随高度的变化关系式来粗测学校附近一座山的海拔高度，具体做法和要求如下：
在近似海拔零高度处，用单摆测摆球在一定时间内完成全振动的次数
到达山顶后，用同一单摆测量摆球在相同的时间内完成全振动的次数
每次测量时都控制单摆的最大偏角小于
测出单摆的摆长
根据相关知识求出山的海拔高度约为地球半径的多少倍
①在上述选项中，不需要的是 　　（填选项序号）；
②由实验数据可求出山顶的重力加速度和海拔零高度处的重力加速度之比是 　　；
③这座山的海拔高度是地球半径的 　　倍。
19．（2023•盐山县校级模拟）利用如图甲所示的装置测量重力加速度。已知电磁打点计时器所接电源的频率为。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示，把纸带上的某点作为第一个点，记作，在纸带上距点一定距离另取3个连续的点、、，测量得到、、各点到点的距离分别为，，。根据以上数据，可求得打点时重物的速度　　（保留三位有效数字），测得当地的重力加速度　　（保留两位有效数字），请写出一条减小实验误差的方法：　　。

20．（2023•琼山区校级三模）（1）在图1使用量程时，图中表针示数是 　　；在图2若使用的是较大量程，图中表针示数为 　　。

（2）如图3甲所示，用铁架台、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。
①为完成实验，还需要的实验器材有：　　。
②图乙是弹簧弹力与弹簧伸长量的图线，由此可求出弹簧的劲度系数为 　　。图线不过原点的原因是由于 　　。
四．实验题（共5小题）
21．（2024•天津）某同学用图示装置探究加速度与力的关系。

（1）为补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力，调节木板倾角，使小车在不挂槽码时运动，并打出纸带进行检验，图中能表明补偿阻力恰当的是 　　；

（2）某次实验得到一条纸带，部分计数点如图2所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），测得，，，。已知打点计时器所接交流电源频率为，则小车的加速度 　　（要求充分利用测量数据，结果保留两位有效数字）；
（3）该同学将一个可以直接测出绳子拉力的传感器安装在小车上，小车和传感器总质量为。按要求补偿阻力后，该同学共进行了四次实验，悬挂的槽码质量依次为、、、。处理数据时，用两种方式得到小车（含传感器）受到的合力，一种将槽码所受重力当作合力、另一种将传感器示数当作合力，则这两种方式得到的合力差异最大时，槽码质量为 　　。
22．（2024•镇海区模拟）（1）某实验小组用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。

如果用天平称出两个大小相同小球的质量、实验时用质量为的小球作为被碰小球，则　　（填“”“ ”或“” 。
实验时先让小球多次从斜槽上位置由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置，图中点是小球抛出点在水平地面上的竖直投影，测出平抛射程；然后把小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜槽上位置由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为、，测出两小球相碰后的平抛射程、，则在实验误差允许范围内，若满足关系式 　　（用所测物理量的字母表示），则可以认为两小球碰撞前后动量守恒。
如果实验时将斜槽固定好后，用闪光频率一定的频闪照相机研究两小球的碰撞过程。先只让小球从斜槽上位置由静止开始释放，小球离开斜槽后，频闪照相机连续拍摄小球的两位置如图乙所示；再将小球放在斜槽的末端，让小球仍从位置处由止开始释放，使它们碰撞，频闪照相机连续拍摄下两个小球的位置如图丙所示；需要的物理量已经在图中标出。两小球在碰地过程中若动量守恒，满足的关系式为 　　。
（2）某同学在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时在水面均匀地撒上一层爽身粉。在液面上方滴入一滴油酸酒精溶液后，形成了如图丁所示形状的油膜，该同学认为形成油膜面积过小，测量面积时误差较大。该同学接着再依次滴入第二滴、第三滴油酸酒精溶液。但该同学发现滴入油酸酒精溶液后形成的油膜面积先略有增加，后又很快缩小，基本上恢复到滴入第一滴溶液后的油膜面积。造成滴入多滴油酸酒精溶液后，油膜面积基本不变的原因是 　　。若该同学用三滴油酸酒精溶液中油酸的体积及对应形成的面积计算分子直径，计算得到的分子直径与实际分子直径相比 　　。（选填“偏大”、“偏小”或“基本相同”
23．（2025•邯郸一模）重力加速度是物理学中一个重要概念，它描述了在地球表面附近自由落体运动的加速度。某探究小组确定了两种方案测量重力加速度，一是利用单摆测量重力加速度，二是利用平抛运动测量重力加速度。
方案一：利用单摆测量当地重力加速度
（1）甲同学欲利用图1装置测量重力加速度，乙同学分析该装置测量周期时，测量全振动次数较多时摆球容易做圆锥摆，于是提议利用图2双线摆和光电计数器测量当地的重力加速度。已知每根轻细线长度为，两悬点间相距。当小球通过光电门（平衡位置）时，光电计数器计数1次，同时计时器开始计时。

请回答下列问题：
①如图3，用螺旋测微器测得小球直径 　　。若计数器显示的计数次数为，所用时间为，则双线摆的振动周期 　　，利用图2测得当地重力加速度 　　（用、、、、表示）。
②若利用图1测量重力加速度，由于摆球做圆锥摆导致测量的重力加速度 　　（选填“偏大”或“偏小” 。
方案二：利用平抛运动测量当地重力加速度
（2）如图4所示，四分之一圆弧轨道固定在水平台面上，在圆弧轨道最低点固定有压力传感器，将小球由圆弧轨道某一高度静止释放，小球经过轨道最低点时压力传感器显示的压力大小为，小球离开圆弧轨道后做平抛运动，圆弧轨道的半径为，小球的质量为，抛出点距离地面的高度为，水平射程为，则当地的重力加速度测量值 　　（用已经测得的量表示）。
24．（2024•北京）如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。

（1）关于本实验，下列做法正确的是 　　（填选项前的字母）。
实验前，调节装置，使斜槽末端水平
选用两个半径不同的小球进行实验
用质量大的小球碰撞质量小的小球
（2）图甲中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为的小球从斜槽上的位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为的小球从位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为、和为单独滑落时的平均落点）。
图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点；
分别测出点到平均落点的距离，记为、和。在误差允许范围内，若关系式 　　成立，即可验证碰撞前后动量守恒。
（3）受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的点和点，两点间距等于小球的直径，将质量较小的小球1向左拉起至点由静止释放，在最低点与静止于点的小球2发生正碰，碰后小球1向左反弹至最高点，小球2向右摆动至最高点。测得小球1，2的质量分别为和，弦长、、。
推导说明，、、、、满足什么关系即可验证碰撞前后动量守恒。
25．（2024•天心区校级模拟）小明在家中用一根轻弹簧、水瓶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，验证力的平行四边形定则。实验步骤如下：
ⅰ．先用图钉将弹簧一端固定在白纸上，弹簧另一端通过细绳悬挂矿泉水瓶（与墙、纸无摩擦），如图甲所示；
ⅱ．将另一细绳拴于细绳上点，并将细绳水平拉直后用图钉固定，在白纸上：记下、、的位置，如图乙所示；
ⅲ．在保证点位置不变的情况下，交换弹簧与细绳的位置，使其方向与（ⅱ）中对应方向平行，如图丙所示；
ⅳ．按照上述方法改变弹簧与细绳的夹角多测几次。

（1）对于本实验，下列说法或操作正确的是 　　；（选填选项前的字母）
．还需要用天平测出矿泉水的质量
．还需要测量弹簧的原长以及图甲、乙、丙中弹簧的长度
．为了保证实验结果尽可能准确，弹簧与细绳的夹角应该越大越好
．步骤（ⅳ）中每次重复实验时，都应保证点位置与第一次实验记录的位置一致
（2）小明在进行步骤（ⅲ）时由于粗心将水瓶中的水洒落了少许，但弹簧和细绳的方向都与（ⅱ）中平行，点位置也与（ⅱ）中重合，这一操作 　　（选填“会”或“不会” 造成误差。

2025年高考物理压轴训练22
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题）
1．（2024•天心区校级模拟）长郡中学物理学习小组欲用单摆测量当地的重力加速度。如图（a）所示，把轻质细线一端固定在天花板上，另一端连接一小钢球，自然悬垂时，测量球心到地面高度，然后让钢球做小幅度摆动，测量次全振动所用时间。改变钢球高度，测量多组与的值。在坐标纸上描点连线作图，画出图如图（b）所示。取3.14。则　　

A．根据图像可求得当地重力加速度约为
B．根据图像可求得当地重力加速度约为
C．根据图像可求得天花板到地面的高度为
D．根据图像可求得天花板到地面的高度为
【答案】
【考点】用单摆测定重力加速度
【专题】定量思想；推理法；单摆问题；推理论证能力
【分析】利用单摆的周期公式导出的表达式，再根据图线的斜率求解重力加速度；
根据图像中时，的值求解天花板到地面的高度。
【解答】解：根据单摆周期公式，得到，根据，得到，则图象的斜率表示，根据图象可知，图线的斜率
，即，解得，故错误；
根据时，，则天花板到地面的高度为，故正确，错误。
故选：。
【点评】本题考查了单摆的周期公式和图象的应用，利用 图象的斜率表示 是解题的关键。
2．（2024•西城区校级模拟）用如图所示的实验装置探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”，小车的质量为，托盘和砝码的总质量为，平衡摩擦力后进行实验　　

A．要保证远小于
B．小车所受的合外力等于
C．释放小车后立即接通打点计时器
D．在托盘中增加砝码，重复实验
【答案】
【考点】探究加速度与力、质量之间的关系
【专题】牛顿运动定律综合专题；实验分析法；实验能力；比较思想
【分析】实验中，传感器测量小车的合外力的一半，不需要远小于。根据牛顿第二定律分析小车所受的合外力与的关系。实验时，应先接通电源，再释放小车。在托盘中增加砝码，改变小车的合外力，重复实验。
【解答】解：、探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”时，由于传感器测量小车的合外力的一半，即可得到小车的合外力，而不是用代替小车的合外力，所以无需远小于，故错误；
、对托盘和砝码，根据牛顿第二定律得：
所以
则小车所受的合外力，故错误；
、为提高纸带利用率，实验时，先接通电源，再释放小车，故错误；
、探究“质量一定时，物体加速度与所受合外力的关系”时，保持小车质量不变，在托盘中增加砝码，改变小车的合外力，重复实验，故正确。
故选：。
【点评】解答本题的关键要理解实验原理，搞懂教材上保证远小于的原因，采用控制变量法时，要保证一个量不变，研究另外两个量的关系。
3．（2024•甲卷）如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块，置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘（质量可忽略），盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量，并测量的加速度大小，得到图像。重力加速度大小为。在下列图像中，可能正确的是　　

A． B．
C． D．
【答案】
【考点】探究加速度与力、质量之间的关系
【专题】牛顿运动定律综合专题；图析法；定性思想；理解能力
【分析】先需要平衡摩擦力，可得出有一定质量时，加速度才是存在，再根据牛顿第二定律列式求解。
【解答】解：在水平桌面上，且与桌面有摩擦，故添加砝码直到其重力等于物块的最大静摩擦力，后继续添加砝码，开始运动，对整体，根据牛顿第二定律可知

解得：
当满足时，图像近似为不过原点的倾斜直线，较大，不满足时图像会弯曲，故正确，错误。
故选：。
【点评】本题考查探究加速度与力、质量的关系实验，掌握实验原理和注意事项。
4．（2024•盐都区校级三模）某同学利用如图所示的装置做《验证动量守恒定律的实验》，已知两球的质量分别为、（且，关于实验下列说法正确的　　（填选项前的字母）

A．如果是的落点，则该同学实验过程中必有错误
B．斜槽轨道必须很光滑
C．实验需要验证的是
D．实验需要秒表、天平、圆规等器材
【答案】
【考点】验证动量守恒定律
【专题】实验能力；实验题
【分析】要保证碰撞前后球的速度方向保持不变，则必须让球的质量大于球的质量．为了保证每次小球运动的情况相同，故应该让入射小球每次从同一位置滚下。本题要验证动量守恒定律定律即，故需验证。
【解答】解：、入射球要比靶球质量大，因此质量为的为入射小球，其碰前落地点为，碰后落地点为，故正确；
、在同一组的实验中要保证入射球和靶球每次平抛的速度都相同，故每次入射球必须从同一高度由静止释放，由于摩擦作用对它们的影响相同，因此轨道是否光滑不影响实验，故错误；
、不管是入射小球还是被碰小球，它们开始平抛的位置都是点，图中是入射小球不发生碰撞时飞出的落地点；是被碰小球飞出的落地点；是入射小球碰撞后飞出的落地点，由于它们都是从同一高度做平抛运动，运动的时间相同，故可以用水平位移代表水平速度，故需验证表达式为：，故错误。
、本实验不需要测小球平抛运动的速度，故不需要测运动的时间，所以不需要秒表，故错误。
故选：。
【点评】本实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度做平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目。
5．（2024•通州区一模）如图所示，某物理兴趣小组设计了验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置。测得小钢球的直径为，细线长为，当地的重力加速度为。小钢球悬挂静止不动时，恰好位于光电门中央，力的传感器示数为。现将小钢球拉到适当高度处且细线拉直，由静止释放小钢球，光电门记录小钢球遮光时间，力的传感器示数最大值为，由此可知　　

A．
B．小钢球经过光电门时的速度为
C．小钢球经过光电门时所需向心力为力的传感器示数
D．在误差允许的范围内，本实验需要验证小钢球经过光电门时所受合力和所需向心力相等，即
【答案】
【考点】向心力的表达式及影响向心力大小的因素；探究圆周运动的相关参数问题
【专题】定量思想；推理法；推理能力；牛顿第二定律在圆周运动中的应用
【分析】根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度，求出钢球经过光电门的线速度。钢球做圆周运动的半径为，由向心力公式求向心力。钢球经过光电门时所受合力是重力和细线拉力的合力。
【解答】解：小球静止不动时，有

小球做圆周运动，设在最低点时（即通过光电门）速度为，有

由牛顿第二定律有

联立得

故错误，正确；
由牛顿第二定律有小钢球经过光电门时所需向心力为

故错误。
故选：。
【点评】本题探究向心力大小与线速度的关系，对于实验问题明确实验原理是首要任务，知道小球做圆周运动的向心力来源是解答此题的关键。
6．（2024•苏州三模）如图所示，小明在家尝试用挂锁作为摆锤，测定当地的重力加速度。下列说法中正确的是　　

A．将摆锤摆动到最高点时作为计时起点
B．摆锤摆动到最低点时其加速度为零
C．摆线可以选长度约为的不可伸长的细线
D．摆锤摆角越大，实验误差越小
【答案】
【考点】用单摆测定重力加速度
【专题】理解能力；模型法；简谐运动专题；比较思想
【分析】应将平衡位置作为计时起点，可减小误差；摆锤摆动到最低点时，由合力提供向心力，其加速度不为零；可选长度约为的不可伸长的细线作为摆线；当摆角很小时，摆锤的振动才可看成简谐运动。
【解答】解：、摆锤经过平衡位置时速度最大，从摆锤到达平衡位置开始计时，这样可以减小误差，故错误；
、摆锤摆动到最低点时，需要由合外力提供向心力，所以摆锤摆动到最低点时其加速度不为零，故错误；
、摆锤直径与摆线长度相比可以忽略不计，所以摆线可以选长度约为的不可伸长的细线，故正确；
、如图所示。

当摆角很小时，
单摆的回复力为，此时摆锤的振动可看成简谐运动，则知摆角越大，误差越大，故错误。
故选：。
【点评】解答本题时，要掌握实验操作方法，明确计时起点，理解摆锤的振动可看成简谐运动的条件：摆锤摆角很小。
7．（2024•无锡一模）某同学用如图所示装置验证动量守恒定律。实验中除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有　　

A．、球的直径
B．、球的质量
C．水平槽距纸面的高度
D．球释放位置距水平槽的高度
【答案】
【考点】验证动量守恒定律
【专题】推理能力；推理法；动量定理应用专题；定性思想
【分析】根据动量守恒定律列式，表达式两边同时乘以时间，结合运动学公式得到最终要验证的表达式，根据表达式判断即可。
【解答】解：本实验利用平抛运动的水平位移验证动量守恒定律，设水平槽末端在白纸上的投影为点，不放球时多次将球由同一位置静止释放，在白纸上的平均落点为，放上球，次将球由同一位置静止释放，、碰后各自在白纸上的平均的落点为、，根据动量守恒定律有

两球做平抛运动下落的高度相同，故时间相同，上式两边同时乘以时间，则有

根据运动学公式知

则有

根据表达式可知，除小球的水平位移外，还必须测量的物理量有、两球的质量，故正确，错误。
故选：。
【点评】本题考查验证动量守恒定律，要求学生熟练掌握实验原理、实验器材、数据处理和误差分析。
8．（2024•朝阳区一模）小明在完成“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验后，他想用该实验的原理测量一根轻弹簧的劲度系数，但由于弹簧的劲度系数太大，伸长量较小，不易直接测量。他设计了如图所示的实验装置，并进行了测量。把弹簧竖直悬挂在支架上，在弹簧下端固定一个托盘，托盘下方连接钢制圆柱体，圆柱体直径小于盛水量筒内壁直径。调节底座高度，使圆柱体浸入水中。在托盘中不断增加砝码时，弹簧向下拉伸，圆柱体下移，通过量筒的刻度读出水面上升的高度。已知水的密度为，圆柱体直径为、量筒内壁直径为，重力加速度。对实验记录的数据进行分析、处理后，他获得了劲度系数的数值。对此实验，下列说法正确的是　　

A．实验需要用天平测量托盘和圆柱体的质量
B．不考虑水的浮力，劲度系数测量值将偏大
C．水面上升的高度与弹簧伸长量的比值为
D．砝码的重力与对应水面上升的高度不成正比关系
【答案】
【考点】探究弹簧弹力与形变量的关系
【专题】弹力的存在及方向的判定专题；定量思想；推理法；推理能力
【分析】根据实验原理结合胡克定律分析；根据体积的关系分析砝码的重力与对应水面上升的高度。
【解答】解：、本实验的实验原理是通过测量增加的砝码的重力与增加的浮力之差得到弹簧的弹力变化量，通过液面高度变化得到弹簧的形变量，从而求出弹簧的劲度系数，所以不考虑考虑水的浮力，则弹簧的弹力变化量偏大，根据可知劲度系数测量值将偏大，此实验不需要用天平测量托盘和圆柱体的质量，故正确，错误；
、根据体积关系可得
△△
整理得

故错误；
、根据分析可知砝码增多，弹簧的形变量增大，则水面上升的高度也增大，根据可知水面上升的高度与弹簧的形变量成正比例关系，浮力与水面上升的高度成正比例关系，可知砝码的重力与对应水面上升的高度成正比关系，故错误。
故选：。
【点评】本题考查胡克定律及受力平衡关系，解题关键掌握体积的变化关系。
9．（2023•江苏模拟）如图甲所示，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为，在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环受到拉力、、三力的共同作用，静止于点，橡皮条伸长的长度为，撤去、，改用一个力单独拉住小圆环，仍使它静止于点，如图丙所示，则与的合力是　　

A． B．的反作用力 C． D．的反作用力
【答案】
【考点】验证力的平行四边形定则
【专题】定性思想；推理法；平行四边形法则图解法专题；实验能力
【分析】实验采用是等效替代的思维方法。实验中要保证一个合力与两个分力效果相同，结点的位置必须相同。
【解答】解：用一个拉力将圆环拉到点，与用拉力和共同拉圆环产生相同效果，则和的合力是。
故正确，错误；
故选：。
【点评】本题关键明确“探究共点力合成规律”的实验的实验原理，是用一个弹簧秤拉力和两个弹簧秤拉力产生相同的形变效果等效来验证力的平行四边形定则的。
10．（2023•姜堰区模拟）如图所示，用“碰撞实验器”验证动量守恒定律。实验时先让质量为的小球1从斜槽上某一固定位置由静止开始释放，从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的点。再把质量为的小球2放在水平轨道末端，让小球1仍从位置由静止释放，两小球碰撞后从轨道末端水平抛出，小球2落到位于水平地面的点，小球1落到位于水平地面的点。某同学实验时小球选择错误，使，则两个小球可能的落点分布正确的是　　

A．
B．
C．
D．
【答案】
【考点】验证动量守恒定律
【专题】实验探究题；动量和能量的综合；实验分析法；实验题；实验能力；定量思想
【分析】根据动量守恒定律和能量守恒推导分析判断。
【解答】解：设小球1与小球2碰撞前瞬间的速度为，碰后瞬间二者的速度分别为、，因，则小球1反弹，由动量守恒定律得

两小球在碰撞前后，水平方向的系统机械能满足不增加原则，即

又由于下落高度相同，所以两小球做平抛运动的时间相等，均设为，则可得
，，
则可得

将四个选项中、、的数据分别代入以上两式可知，不符合要求，符合要求。
故选：。
【点评】本题考查验证动量守恒定律实验，要求掌握实验原理和数据处理。
二．多选题（共5小题）
11．（2024•新郑市校级三模）某同学用单摆测量学校的重力加速度大小，他通过改变摆长，测出几组对应的周期，并作出图像如图所示。下列说法正确的是　　

A．应选用质量小、体积也小的小球做实验
B．应从摆球经过最低点时开始计时
C．图像不过坐标原点的原因可能是摆长测量值偏大
D．通过作出图像处理数据来求得重力加速度，可消除因摆球质量分布不均匀而导致的系统误差
【答案】
【考点】用单摆测定重力加速度
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；单摆问题；理解能力
【分析】从减小阻力的角度分析如何选择摆球；
摆球经过最低点时速度最大，可以减小计时误差；
根据单摆周期公式求解函数，结合图像分析作答；
根据求得的函数，结合图像的斜率分析质量分布不均造成的影响。
【解答】解：．为了减小空气阻力的影响，摆球应选用质量大、体积小的小球做实验，故错误；
．摆球经过平衡位置的速度最大，摆球停留时间短，为了减小误差，应从摆球经过最低点开始计时，故正确；
．设摆线长度为，小球半径为，根据单摆公式
化简可得
可知，图像不过坐标原点的原因可能是测量摆长时，忘记加上小球的半径，故错误；
．根据上述分析，图像的斜率为
通过作出图像处理数据来求得重力加速度，可消除因摆球质量分布不均匀而导致的系统误差，故正确。
故选：。
【点评】本题考查用单摆测重力加速度实验，要求掌握实验原理、实验装置、实验步骤、数据处理和误差分析。
12．（2024•曲靖一模）惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境。如图1所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至点，静止释放后，摆球在之间做简谐运动，摆角为。摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为。下列选项正确的是　　

A．多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度
B．单摆次全振动的时间为
C．多次改变摆角，只要得出就可以验证该结论成立
D．在图2的测量过程中，满足的关系
【答案】
【考点】用单摆测定重力加速度
【专题】单摆问题；定量思想；推理法；推理能力
【分析】根据题意求出等效重力加速度。根据图2求周期，根据单摆周期和全振动时间的关系求解作答；根据单摆周期公式分析作答；摆球自然悬垂时，根据平衡条件细线的拉力；在、位置，求拉力与的关系；在最低处点，根据向心力公式求速度；小球从到，根据动能定理求速度，然后联立求解作答。
【解答】解：．令等效重力加速度为，则有

解得

可知，多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度，故正确；
．单摆在运动过程中，、两位置摆线的拉力最小，根据图2可知，相邻两个摆线拉力最小的位置的时间间隔为半个周期，可知，单摆次全振动的时间为

故错误；
．根据单摆周期公式有

可知，多次改变斜面倾角，只要得出就可以验证该结论成立，故错误；
．摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，根据平衡条件有

在图2的测量过程中，摆球在位置有

摆球在位置，根据牛顿第二定律有

摆球从位置运动到位置，根据动能定理有

解得

故正确。
故选：。
【点评】理解实验原理是解题的前提与关键，能够根据平衡条件求解等效重力，熟练掌握圆周运动向心力公式、动能定理和单摆周期公式。
13．（2024•皇姑区校级模拟）在探究功与速度变化的关系的实验中，下列说法中正确的是　　
A．长木板要适当倾斜，以平衡小车运动中受到的阻力
B．重复实验时，虽然用到橡皮筋的条数不同，但每次应使橡皮筋拉伸的长度相同
C．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最密集的部分进行计算
D．利用纸带上的点计算小车的速度时，应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算
【答案】
【考点】探究功与物体速度变化的关系
【专题】实验题
【分析】在利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，应选取几条完全相同的橡皮筋，为使它们每次做的功相同，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致；小车的运动是先加速后匀速，最后匀速的速度为最大速度，即为所求速度．实验中小车和木板间存在摩擦，实验前需要平衡摩擦力．
【解答】解：、实验中小车和木板间存在摩擦，实验前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是用一个小木块垫高长木板的一端，故正确；
、橡皮筋完全相同，