2025年高考物理解密之力学实验.docx

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2025年高考物理解密之力学实验一．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•长春一模）2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课中神舟十六号三位宇航员景海鹏、朱杨柱、桂海潮通过精彩的实验面向全国青少年进行太空科普授课。其中一个情境为动量守恒演示实验：质量为的大钢球静止悬浮在空中，宇航员用手推出质量为的小钢球，使它以一定的初速度水平向左撞向大钢球，撞后小钢球水平向右运动，大钢球水平向左运动，如图所示。已知后面的背景板上小方格的边长为，为了验证两球组成的系统在碰撞中动量守恒，除了以上给出的实验数据外，还需要测量的物理量是　　 A．两个钢球的直径 B．两个钢球的碰撞时间 C．手对小钢球推力的冲量 D．两钢球碰撞前后各自运动的距离和对应时间 4．（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． 5．（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 6．（2024•甘肃）小杰想在离地表一定高度的天宫实验室内，通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度，可行的是　　 A．用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力 B．测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期 C．从高处释放一个重物，测量其下落高度和时间 D．测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径 7．（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 8．（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 9．（2024•苏州三模）用图示器材探究质量、角速度一定时向心力与半径之间的关系，两小球放置的位置以及皮带连接的两塔轮半径关系分别是　　 A．挡板与前，塔轮半径相同 B．挡板与前，塔轮半径不同 C．挡板与前，塔轮半径相同 D．挡板与前，塔轮半径相同 10．（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•开封二模）某同学利用如图甲所示的装置，探究滑块上升的最大高度，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量。起初物块放在地面上，物块距地面的高度为，细绳恰好绷直，现静止释放物块，物块碰地后不再反弹，测出物块上升的最大高度，每次释放物块时，确保物块在地面上，改变细绳长度及物块距地面的高度，寻找多组，然后做出的图像（如图乙所示），测得图像的斜率为，已知物块、的质量分别为、。则　　 A．物块、的质量之比 B．物块、的质量之比 C．图像的斜率的取值范围是 D．图像的斜率的取值范围是三．填空题（共5小题） 16．（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　　。 17．（2024•德阳模拟）某同学利用打点计时器探究小车的运动规律，实验时按规范操作得到的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起每5个点标记一个计数点，标出了连续的5个计数点、、、、，相邻两计数点之间都有4个点迹没有标出，用刻度尺分别测量出、、的长度如图所示，已知打点计时器的打点周期是，纸带左端连接小车，根据数据可以推测该纸带记录的是小车做　　直线运动；打下点时小车的瞬时速度大小为　　，小车的加速度大小为　　（结果均保留两位有效数字）。 18．（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　　。 19．（2024•北京模拟）某同学做“探究加速度与拉力的关系”实验。保持小车的质量不变，改变小车所受的拉力，得到拉力和加速度的数据，并在图8坐标系中描出这些数据点。（1）请在图中画出图像。（2）由该图像可知，小车的加速度与它所受拉力成　　（选填“正比”或“反比” 。 20．（2024•北京模拟）某同学用如图所示的装置进行“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验。把物块放置在粗糙的水平长木板上，弹簧测力计的一端固定在墙上，另一端用细线拉住物块。水平向左拉动木板，木板向左运动的过程中，物块相对于地面保持静止，测力计的示数为，则物块受到的滑动摩擦力大小为　　，方向水平向　　（选填“左”或“右” 。四．解答题（共5小题） 21．（2024•苏州三模）某组同学设计了一个验证机械能守恒的方案：用粗细均匀的细杆拼组成一矩形框，使其从某一高处竖直下落，下落的过程中，框挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，再次挡光，计时器再次计时，测得先后两段挡光时间分别为和。（1）对于矩形框的制作，甲同学选择了一塑料细杆，乙同学选择了一金属细杆，从提高实验精度的角度看，你认为　　（选填“甲”或“乙” 的选择较好；（2）某同学测量金属杆的直径，如图乙所示，其值为　　；（3）该同学利用、，分别求出下、上边框的经过光电门时的速度，测出上下边框两杆中心之间的距离，在误差范围内，若　　，可判断机械能是否守恒。（4）本实验在下面的操作中，你认为正确的是　　。．释放时框的下沿必须与光电门在同一高度．释放时框的下沿可以在光电门上方一定距离处．挡板下落时框如果没有保持竖直状态，对测量结果没有影响（5）有同学提出细杆直径较大可能会对实验结果产生影响，若本实验忽略其他因素的影响，仅考虑直径较大对本实验的影响，本实验得出的重力势能的减小量和动能的增加量的关系为△　　△（选填“”“ ”或者“” 。 22．（2024•马鞍山三模）某实验小组想利用水流在重力作用下的粗细变化估测重力加速度大小。如图甲所示，水龙头出口竖直向下，流出的水在重力作用下速度越来越大，水流的横截面积会越来越小。水龙头单位时间流出水的体积为，用游标卡尺在相距的两处测出水流的横截面直径分别为和。（1）某次用游标卡尺测量水流的横截面直径时如图乙所示，其读数为　　；（2）为提高该实验的精度，避免因水龙头出口不规则等一系列因素造成的影响，下列措施有效的是　　；水龙头出口越细越好尽可能保证水流从水龙头出口流出的初速度为零测量同一横截面直径时，应从多个角度测量再求平均值（3）重力加速度　　。（用题中所给字母表示） 23．（2024•临沂二模）某物理小组的同学查阅资料得知，弹簧弹性势能表达式为，为弹簧的劲度系数，为弹簧形变量。他们设计了图甲所示装置来测量重力加速度，操作步骤如下：（1）该同学首先利用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，宽度为　　。（2）按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端，测出此时弹簧的长度；在铁架台上固定一个位置指针，标示出弹簧不挂钩码时遮光条下边缘的位置，用轻质细线在弹簧下方挂上钩码，测量出平衡时弹簧的长度，并按图甲所示将光电门的中心线调至与遮光条下边缘同一高度。（3）用手缓慢地将钩码向上托起，直至遮光条下边缘恰好回到弹簧原长时指针标记的等高处（保持细线竖直），将钩码由静止释放，记下遮光条经过光电门的时间△，则钩码此时的速度　　（用题中所给字母表示）。（4）多次改变钩码个数，重复步骤（2）（3），得到多组数据，作出图像如图丙所示；根据数据计算出图线斜率为时，可计算出　　（用和表示）。 24．（2024•杨浦区二模）现代科技发展提供了很多测量物体运动速度的方法。我们教材介绍的门式结构光电门传感器如图1所示，两臂上有、两孔，孔内的发光管发射红外线，孔内的光电管接收红外线。（1）如图2所示，为了测量物体运动的速度，在物体上安装挡光片。用光电门传感器测量运动物体经过光电门时的速度，需要测量的物理量有　　和　　。（2）光电门传感器是根据光电效应，利用光电转换元件将光信号转换成电信号的器件。如图3所示为某种金属在各种频率单色光照射下反向遏止电压与入射光频率之间的关系。从图中数据可知该金属的极限频率为　　（计算结果保留2位有效数字）。已知红外线的波长范围约在，用红外线照射该金属　　（选填“能”或“不能” 产生光电效应。（普朗克常量，电子电量（3）图4（a）中磁铁安装在半径为的自行车前轮上，磁铁到前轮圆心的距离为。磁铁每次靠近霍尔传感器，传感器就输出一个电压信号到速度计上。 ①测得连续个电压信号的时间间隔为，则在这段时间内自行车前进的平均速度　　。 ②自行车做匀变速直线运动，某段时间内测得电压信号强度随时间的变化如图4（b）所示，则自行车的加速度　　（以车前进方向为正方向）。 ③如图4（c）所示，电流从上往下通过霍尔元件（自由电荷为电子），当磁铁沿图示方向运动经过霍尔元件附近时，会有图示方向的磁场穿过霍尔元件，在元件的左右两面间能检测到电势差，则磁铁经过霍尔元件的过程中　　。（由空间磁场变化所激发的电场可忽略不计）磁铁的极靠近元件且磁铁的极靠近元件且磁铁的极靠近元件且磁铁的极靠近元件且（4）用微波传感器测量飞行网球的速度，利用发送信号与接收信号的频率差，通过公式计算出物体运动的速度。当球远离传感器运动时，单位时间内测得的信号数和波长　　。变多，变长变多，变短变少，变短变少，变长 25．（2023•广东模拟）水平桌面上安装有如图甲所示的装置，可以用来探究加速度与力的关系。绕过动滑轮的两段轻绳均与桌面平行，光电门固定在竖直支架上。（1）用游标卡尺测量出遮光条的宽度，如图乙所示，遮光条的宽度　　。（2）按图甲组装好器材后，在盒内放入重物，从静止释放物块，在竖直支架上标记释放时遮光片的中心位置，记录物块运动过程中力传感器的示数以及遮光条通过光电门的遮光时间，测量位置到光电门的距离。（3）多次改变放入盒内的重物质量（不改变第一次放入的重物质量），调整物块位置使遮光条中心与支架上的点平齐，再次由静止释放物块，记录相关数据。（4）以为纵坐标、为横坐标作出图像，若当地的重力加速度大小为，图像的斜率为，图像在纵轴上的截距为，则物块的质量　　，物块与桌面间的动摩擦因数　　。（均用、、、、表示） 2025年高考物理解密之力学实验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•长春一模）2023年9月21日下午，“天宫课堂”第四课中神舟十六号三位宇航员景海鹏、朱杨柱、桂海潮通过精彩的实验面向全国青少年进行太空科普授课。其中一个情境为动量守恒演示实验：质量为的大钢球静止悬浮在空中，宇航员用手推出质量为的小钢球，使它以一定的初速度水平向左撞向大钢球，撞后小钢球水平向右运动，大钢球水平向左运动，如图所示。已知后面的背景板上小方格的边长为，为了验证两球组成的系统在碰撞中动量守恒，除了以上给出的实验数据外，还需要测量的物理量是　　 A．两个钢球的直径 B．两个钢球的碰撞时间 C．手对小钢球推力的冲量 D．两钢球碰撞前后各自运动的距离和对应时间【答案】【考点】验证动量守恒定律【专题】实验能力；方程法；动量与动能定理或能的转化与守恒定律综合；定量思想【分析】小球在空间站内处于完全失重状态，碰撞前后做匀速运动；根据动量守恒定律求解需要验证的表达式，由此确定需要测量的物理量。【解答】解：小球在空间站内处于完全失重状态，碰撞前后做匀速直线运动；根据动量守恒定律可知，需要验证的表达式为因此除了以上给出的实验数据外，还需要碰撞前后两个球的速度，为此需要测量的物理量是两钢球碰撞前后各自运动的距离和对应时间，通过匀速直线运动公式分别求解两小球碰撞前后对应的速度，故错误，正确。故选：。【点评】该题考查了完全失重状态下的动量守恒定律，小球在空间站内处于完全失重状态，可以根据匀速运动公式求解碰撞前后的速度，并由此确定需要测量的物理量。 4．（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。 5．（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。 6．（2024•甘肃）小杰想在离地表一定高度的天宫实验室内，通过测量以下物理量得到天宫实验室轨道处的重力加速度，可行的是　　 A．用弹簧秤测出已知质量的砝码所受的重力 B．测量单摆摆线长度、摆球半径以及摆动周期 C．从高处释放一个重物，测量其下落高度和时间 D．测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径【答案】【考点】用单摆测定重力加速度；万有引力与重力的关系（黄金代换）【专题】推理法；推理能力；定量思想；万有引力定律在天体运动中的应用专题；单摆问题【分析】离地表一定高度的天宫实验室在绕地球做匀速圆周运动，天宫实验室以及其内的物体均处于完全失重状态。据此解答选项；根据万有引力等于重力，以及万有引力提供向心力分析选项。【解答】解：、离地表一定高度的天宫实验室在绕地球做匀速圆周运动，天宫实验室以及其内的物体均处于完全失重状态。用弹簧秤不能测出已知质量的砝码所受的重力；单摆不会摆动，故不能测量摆动周期；从高处静止释放一个重物，重物不会运动，故不能测量其下落高度和时间，故错误；、测量天宫实验室绕地球做匀速圆周运动的周期和轨道半径，根据万有引力等于重力，以及万有引力提供向心力可得：解得轨道处的重力加速度为：，故此方法可行，故正确。故选：。【点评】本题考查了万有引力在天体运动中的应用，以及超失重现象。掌握物体环绕中心天体做圆周运动时，所需向心力由万有引力提供。 7．（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。 8．（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。 9．（2024•苏州三模）用图示器材探究质量、角速度一定时向心力与半径之间的关系，两小球放置的位置以及皮带连接的两塔轮半径关系分别是　　 A．挡板与前，塔轮半径相同 B．挡板与前，塔轮半径不同 C．挡板与前，塔轮半径相同 D．挡板与前，塔轮半径相同【答案】【考点】探究圆周运动的相关参数问题；向心力的表达式及影响向心力大小的因素；牛顿第二定律的简单应用【专题】实验分析法；比较思想；实验能力；牛顿第二定律在圆周运动中的应用【分析】左右塔轮边缘的线速度相等，结合可知角速度的比值，这是探究加速度和角速度关系时，角速度大小的分析方法。【解答】解：探究向心力大小与半径的关系时，要保证两球质量、角速度相等，左右塔轮边缘的线速度相等，结合可得两小球所放位置对应皮带连接的两塔轮半径相等，而两小球做圆周运动的半径不同，所以两小球需放在挡板和挡板前，故错误，正确。故选：。【点评】解决本题的关键是明确实验原理，了解实验器材的操作过程，知道各部分元件在试验中的作用，熟记向心力公式。 10．（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。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，通过增加橡皮筋的条数来使功倍增，故橡皮筋每次拉伸长度必须保持一致。故正确；、、当橡皮筋恢复原长时，小车合外力为零，做匀速运动，此时速度最大，因此此时速度即为小车最终获得的速度，所以应选用纸带上打点最稀疏的部分进行计算。故错误，正确。故选：。【点评】本题考查了探究功与速度变化的关系实验的实验原理、实验操作规范、误差来源，通过选取几条完全相同的橡皮筋是功成倍增加来化解变力做功的测量难点． 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【答案】【考点】牛顿第二定律求解向心力；探究两个互成角度的力的合成规律；探究平抛运动的特点；验证机械能守恒定律【专题】定性思想；归纳法；平抛运动专题；匀速圆周运动专题；牛顿运动定律综合专题；平行四边形法则图解法专题；机械能守恒定律应用专题；理解能力【分析】空间站里面的物体处于完全失重状态，因此凡是与重力相关的实验都不能正常进行。本题只需要判断下列实验是否与重力相关即可。【解答】解：空间站里面的物体处于完全失重状态，凡是与重力相关的实验都不能正常进行，研究平抛运动的规律、验证机械能守恒定律、羽毛和金属小球在玻璃管中下落都与重力有关，故正确，错误。故选：。【点评】本题主要考查学生对完全失重状态的应用，在此状态下，与重力有关的实验都是不可以进行的。 15．（2023•开封二模）某同学利用如图甲所示的装置，探究滑块上升的最大高度，忽略一切阻力及滑轮和细绳的质量。起初物块放在地面上，物块距地面的高度为，细绳恰好绷直，现静止释放物块，物块碰地后不再反弹，测出物块上升的最大高度，每次释放物块时，确保物块在地面上，改变细绳长度及物块距地面的高度，寻找多组，然后做出的图像（如图乙所示），测得图像的斜率为，已知物块、的质量分别为、。则　　 A．物块、的质量之比 B．物块、的质量之比 C．图像的斜率的取值范围是 D．图像的斜率的取值范围是【答案】【考点】功是能量转化的过程和量度；机械能守恒定律的简单应用；验证机械能守恒定律【专题】推理法；分析综合能力；定量思想；功能关系能量守恒定律

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