專題19 力學實驗（練習）（解析版）

專題19力學實驗目錄01力學實驗 2考向一紙帶類和光電門類實驗問題 2考向二彈簧類、橡皮繩類及其他力學實驗問題 8考向三力學創(chuàng)新拓展類問題 1501力學實驗考向一紙帶類和光電門類實驗問題1．（2023·浙江·高考真題）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示。①需要的實驗操作有（多選）；A．調(diào)節(jié)滑輪使細線與軌道平行B．傾斜軌道以補償阻力C．小車靠近打點計時器靜止釋放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0、1、2、3、4為計數(shù)點，則計數(shù)點1的讀數(shù)為。已知打點計時器所用交流電源的頻率為，則打計數(shù)點2時小車的速度大小為：（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮緼CD2.751.48【詳解】①[1]A．實驗需要調(diào)節(jié)滑輪使細線與軌道平行，選項A正確；B．該實驗只要使得小車加速運動即可，不需要傾斜軌道補償阻力，選項B錯誤；C．為了充分利用紙帶，則小車靠近打點計時器靜止釋放，選項C正確；D．先接通電源再釋放小車，選項D正確。故選ACD。②[2][3]計數(shù)點1的讀數(shù)為2.75。已知打點計時器所用交流電源的頻率為，則打點周期T=0.02s，則打計數(shù)點2時小車的速度大小為。2．（2023·河北·高考真題）某實驗小組利用圖裝置測量重力加速度。擺線上端固定在點，下端懸掛一小鋼球，通過光電門傳感器采集擺動周期。（1）關于本實驗，下列說法正確的是。（多選）A．小鋼球擺動平面應與光電門形平面垂直

B．應在小鋼球自然下垂時測量擺線長度C．小鋼球可以換成較輕的橡膠球

D．應無初速度、小擺角釋放小鋼球（2）組裝好裝置，用毫米刻度尺測量擺線長度，用螺旋測微器測量小鋼球直徑。螺旋測微器示數(shù)如圖，小鋼球直徑，記擺長。

（3）多次改變擺線長度，在小擺角下測得不同擺長對應的小鋼球擺動周期，并作出圖像，如圖。根據(jù)圖線斜率可計算重力加速度（保留3位有效數(shù)字，取9.87）。（4）若將擺線長度誤認為擺長，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．使用光電門測量時，光電門形平面與被測物體的運動方向垂直是光電門使用的基本要求，故A正確；B．測量擺線長度時，要保證繩子處于伸直狀態(tài)，故B正確；C．單擺是一個理想化模型，若采用質(zhì)量較輕的橡膠球，空氣阻力對擺球運動的影響較大，故C錯誤；D．無初速度、小擺角釋放的目的是保持擺球在豎直平面內(nèi)運動，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諧運動，使用計算單擺的周期，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]若將擺線長度誤認為擺長，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所示為某實驗小組“探究加速度與物體所受合力關系”的實驗裝置，氣墊導軌上滑塊（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，滑塊在氣墊導軌上運動時可以忽略導軌的摩擦力，當?shù)氐闹亓铀俣葹椋瑘D中滑輪均為輕質(zhì)滑輪。（1）本實驗（填“需要”或“不需要”）滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量；（2）將氣墊導軌調(diào)至水平，再調(diào)整氣墊導軌上連接滑塊的細繩沿水平方向，氣源開通后滑塊在鉤碼重力的作用下做勻加速運動，遮光條先后通過兩個光電門所用的時間分別為和，則滑塊加速度的表達式為（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，記錄相應的彈簧秤讀數(shù)，通過（2）步驟計算各組的加速度，描繪出圖像如圖2所示（圖中和為已知量），則滑塊質(zhì)量的表達式為（用已知量表示）；（4）根據(jù)圖中的和可以推算出，當加速度大小為時，所掛鉤碼質(zhì)量的表達式為（用已知量表示）?！敬鸢浮坎恍枰驹斀狻浚?）滑塊受到的拉力可以用彈簧秤測出，不需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量遠小于滑塊的質(zhì)量；（2）由勻變速直線運動速度與位移關系式知，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m有，對M有，代入得。4．（2024·四川綿陽·統(tǒng)考二模）用氣墊導軌研究兩個滑塊在一條直線上碰撞過程中的動能損失。兩個滑塊所受合外力為零，在一條直線上碰撞，碰撞前的總動能可表示為，碰撞后的總動能可表示為，碰撞的恢復系數(shù)定義式是，其中Ek0在碰撞前后相等，mA、mB為兩個滑塊的質(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。研究的實驗過程如下，完成實驗并回答問題：（1）碰撞過程中如果沒有動能損失，根據(jù)碰撞前后總動能的表達式可知，恢復系數(shù)e=。（2）實驗裝置如圖所示，調(diào)節(jié)導軌水平，兩個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；在恰當位置安裝兩個光電門，測量遮光條的擋光時間。

（3）某組同學使用的滑塊分別裝有彈性圈（質(zhì)量忽略不計），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遮光條的擋光時間是，光電門2記錄滑塊A遮光條的擋光時間是，光電門2記錄滑塊B遮光條的擋光時間是。數(shù)據(jù)如表中“序號”的1、2、3。

計算完成表格中的速度；根據(jù)恢復系數(shù)定義式，該過程中e=。（計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）序號擋光時間/ms速度122.0？2458.00.00218321.20.0472435.50.0282567.30.0149（4）另一組同學使用的兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥（質(zhì)量忽略不計），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遮光條的擋光時間是，光電門2記錄A、B一起運動時其中一條遮光條擋光時間。數(shù)據(jù)如上表中“序號”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。計算該過程中損失的動能J（計算結(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能損失，則有，解得，則碰撞的恢復系數(shù)定義式是，（3）[2]將d=1cm，=22.0ms代入得，[3]根據(jù)恢復系數(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一起運動，速度之差，[6]該過程中損失的動能，代入數(shù)據(jù)解得，5．（2024·吉林·統(tǒng)考一模）某同學設計實驗驗證機械能守恒定律，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，記錄小球通過每個光電門的擋光時間，重力加速度為g。

（1）若測得某光電門的中心與釋放點的豎直距離為h，小球通過此光電門的擋光時間為，則小球從釋放點下落至此光電門中心時的動能增加量，重力勢能減小量（用題中字母表示）；（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出的圖像，如圖（b）所示。若圖中虛線的斜率，則可驗證機械能守恒定律；（3）經(jīng)過多次重復實驗，發(fā)現(xiàn)小球經(jīng)過第三個光電門時，總是大于，下列原因中可能的是。A．第三個光電門的中心與釋放點的豎直距離測量值偏大B．第三個光電門的中心偏離小球下落時球心所在的豎直線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)過光電門中心時的速度為，則小球從釋放點下落至此光電門中心時的動能增加量為，[2]小球從釋放點下落至此光電門中心時的重力勢能減小量，（2）[3]根據(jù)機械能守恒定律可得，則作出的圖像中虛線的斜率，則可驗證機械能守恒定律。（3）[4]A．第三個光電門的中心與釋放點的豎直距離測量值偏大，則的測量值偏大，使得小于，故A錯誤；B．第三個光電門的中心偏離小球下落時球心所在的豎直線，使得擋光寬度小于小球的直徑，則速度測量值偏大，的測量值偏大，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，使得減少的重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則小于，故C錯誤。故選B。考向二彈簧類、橡皮繩類及其他力學實驗問題1．（2023·重慶·高考真題）某實驗小組用單擺測量重力加速度。所用實驗器材有擺球、長度可調(diào)的輕質(zhì)擺線、刻度尺、50分度的游標卡尺、攝像裝置等。

（1）用游標卡尺測量擺球直徑d。當量爪并攏時，游標尺和主尺的零刻度線對齊。放置擺球后游標卡尺示數(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。當擺線長度l＝990.1mm時，記錄并分析單擺的振動視頻，得到單擺的振動周期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）改變擺線長度l，記錄并分析單擺的振動視頻，得到相應的振動周期。他們發(fā)現(xiàn)，分別用l和作為擺長，這兩種計算方法得到的重力加速度數(shù)值的差異大小Δg隨擺線長度l的變化曲線如圖所示。由圖可知，該實驗中，隨著擺線長度l的增加，Δg的變化特點是，原因是。

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

（1）用實驗室提供的螺旋測微器測量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測微器，擰動微調(diào)旋鈕使測微螺桿和測砧相觸時，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動刻度上的零刻度線未對齊，如圖（a）所示，該示數(shù)為mm；螺旋測微器在夾有擺球時示數(shù)如圖（b）所示，該示數(shù)為mm，則擺球的直徑為mm。（2）單擺實驗的裝置示意圖如圖（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點上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時，實際擺角5°（填“大于”或“小于”）。（3）某次實驗所用單擺的擺線長度為81.50cm，則擺長為cm。實驗中觀測到從擺球第1次經(jīng)過最低點到第61次經(jīng)過最低點的時間間隔為54.60s，則此單擺周期為s，該小組測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]測量前測微螺桿與和測砧相觸時，圖（a）的示數(shù)為，[2]螺旋測微器讀數(shù)是固定刻度讀數(shù)(0.5mm的整數(shù)倍)加可動刻度（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，測量的擺角準確，但將角度盤固定在規(guī)定位置上方，即角度盤到懸掛點的距離變短，同樣的角度，擺線在刻度盤上掃過的弧長變短，故擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時，實際擺角大于5°；（3）[5]單擺的擺線長度為81.50cm，則擺長為，結(jié)果保留三位有效數(shù)字，得擺長為82.5cm；[6]一次全振動單擺經(jīng)過最低點兩次，故此單擺的周期為，[7]由單擺的周期表達式得，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刻的位置，探究平拋運動的特點。（1）關于實驗，下列做法正確的是（填選項前的字母）。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所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運動過程。圖2為某次實驗的頻閃照片，在誤差允許范圍內(nèi)，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做運動；根據(jù)，可判斷A球水平方向做勻速直線運動。

（3）某同學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動（每秒頻閃25次），最多可以得到小球在空中運動的個位置。（4）某同學實驗時忘了標記重垂線方向，為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標原點，沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標系，并測量出另外兩個位置的坐標值、，如圖3所示。根據(jù)平拋運動規(guī)律，利用運動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自由落體運動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．本實驗需要借助重垂線確定豎直方向，B正確；CD．實驗過程先打開頻閃儀，再水平拋出小球，C錯誤，D正確。故選ABD。（2）[2][3]根據(jù)任意時刻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動；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動。（3）[4]小球從高度為0.8m的桌面水平拋出，根據(jù)運動學公式，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動個數(shù)為，（4）[5]如圖、分別表示水平和豎直方向，設重垂線方向與y軸間的夾角為，建立坐標系存在兩種情況，如圖所示

當建立的坐標系為、時，則x軸方向做勻減速運動，根據(jù)逐差法計算加速度有，y軸方向在，聯(lián)立解得，當建立的坐標系為、時，則x軸方向做勻加速運動，根據(jù)逐差法計算加速度有，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“探究平拋運動的特點”實驗中

（1）用圖1裝置進行探究，下列說法正確的是。A．只能探究平拋運動水平分運動的特點B．需改變小錘擊打的力度，多次重復實驗C．能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點（2）用圖2裝置進行實驗，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時必須每次等間距移動C．小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下（3）用圖3裝置進行實驗，豎直擋板上附有復寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時的點跡。實驗時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點跡0，將擋板依次水平向右移動x，重復實驗，擋板上留下點跡1、2、3、4。以點跡0為坐標原點，豎直向下建立坐標軸y，各點跡坐標值分別為y1、y2、y3、y4。測得鋼球直徑為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所示的實驗裝置，只能探究平拋運動豎直分運動的特點，不能研究水平分運動的特點，故AC錯誤；B．在實驗過程中，需要改變小錘擊打的力度，多次重復實驗，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動，需要斜槽末端水平，為了保證小球拋出時速度相等，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錯誤，C正確；B．上下調(diào)節(jié)擋板N時不必每次等間距移動，故B錯誤。故選C。（3）[3]A．豎直方向，根據(jù)，水平方向，聯(lián)立可得，故A錯誤；B．豎直方向，根據(jù)，水平方向，聯(lián)立可得，故B錯誤；CD．豎直方向根據(jù)，水平方向，聯(lián)立可得，故D正確，C錯誤。故選D。5．（2023·浙江·高考真題）“探究向心力大小的表達式”實驗裝置如圖所示。①采用的實驗方法是A．控制變量法B．等效法C．模擬法②在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動半徑相同的情況下，逐漸加速轉(zhuǎn)動手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動。此時左右標尺露出的紅白相間等分標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)動手柄過程中，左右標尺露出紅白相間等分標記的比值（選填“不變”、“變大”或“變小”）。【答案】A角速度平方不變【詳解】①[1]本實驗先控制住其它幾個因素不變，集中研究其中一個因素變化所產(chǎn)生的影響，采用的實驗方法是控制變量法；故選A。②[2]標尺上露出的紅白相間的等分格數(shù)之比為兩個小球所受向心力的比值，根據(jù)，在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動半徑相同的情況下，可知左右標尺露出的紅白相間等分標記的比值等于兩小球的角速度平方之比。[3]設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、右標尺露出紅白相間等分標記的比值不變。6．（2024·湖南長沙·統(tǒng)考模擬預測）某同學采用圖甲所示裝置探究“彈簧彈力與伸長量的關系”，安裝好實驗裝置，讓刻度尺與彈簧平行放置，彈簧下端連有水平指針。實驗時，在彈簧下端逐個加掛鉤碼，靜止時，記下鉤碼個數(shù)及指針所指刻度，填入表格如下。12345625.8527.8429.6531.7833.936.02請回答下列問題∶（1）表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，這是掛個鉤碼時的讀數(shù)；（2）為減小誤差，采用逐差法計算彈簧伸長量。利用計算彈簧的伸長量∶，伸長量的平均值cm；（3）實驗中，每個鉤碼的質(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）圖乙是同學根據(jù)另一次實驗數(shù)據(jù)描繪的彈簧的伸長量與彈力的關系圖線，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，若單位為cm，則需要保留兩位小數(shù)，可知，表中有一個數(shù)值記錄不規(guī)范，這是掛5個鉤碼時的讀數(shù).（2）[2]伸長量的平均值，（3）[3]結(jié)合上述，采用逐差法計算彈簧伸長量。計算彈簧的伸長量是利用表達式，可知，該伸長量對應的彈力等于三個鉤碼的重力，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，導致彈簧超過了彈性限度。考向三力學創(chuàng)新拓展類問題1．（2023·湖北·高考真題）某同學利用測質(zhì)量的小型家用電子秤，設計了測量木塊和木板間動摩擦因數(shù)的實驗。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（）個砝碼（電子秤稱得每個砝碼的質(zhì)量為），向左拉動木板的同時，記錄電子秤的對應示數(shù)m。

（1）實驗中，拉動木板時（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和所滿足的關系式為。（3）根據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標紙上繪制出圖像，如圖（b）所示，可得木塊A和木板間的動摩擦因數(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摩擦力與兩者之間的相對速度無關，則實驗拉動木板時不必保持勻速；（2）[2]對木塊、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）某同學為了驗證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設計了如下實驗：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行實驗。

測量硬幣的質(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，標記此位置為B。由靜止釋放甲，當甲停在水平面上某處時，測量甲從O點到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側(cè)與O點重合，將甲放置于B點由靜止釋放。當兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測量甲乙從O點到停止處的滑行距離OM和ON。保持釋放位置不變，重復實驗若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為、、。（1）在本實驗中，甲選用的是（填“一元”或“一角”）硬幣；（2）碰撞前，甲到O點時速度的大小可表示為（設硬幣與紙板間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g）；（3）若甲、乙碰撞過程中動量守恒，則（用和表示），然后通過測得的具體數(shù)據(jù)驗證硬幣對心碰撞過程中動量是否守恒；（4）由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動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。【答案】一元見解析【詳解】（1）[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]甲從點到點，根據(jù)動能定理，解得碰撞前，甲到O點時速度的大小，（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，計算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動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.測量誤差，因為無論是再精良的儀器總是會有誤差的，不可能做到絕對準確；2.碰撞過程中，我們認為內(nèi)力遠大于外力，動量守恒，實際上碰撞過程中，兩個硬幣組成的系統(tǒng)合外力不為零。3．（2022·全國·高考真題）用雷達探測一高速飛行器的位置。從某時刻（）開始的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運動，每隔測量一次其位置，坐標為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間內(nèi)近似做勻加速運動，判斷的理由是：；（2）當時，該飛行器速度的大??；（3）這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大?。ūＡ?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間內(nèi)做勻加速運動；（2）[2]當x=507m時飛行器的速度等于0-2s內(nèi)的平均速度，則，（3）[3]根據(jù)。4．（2024·吉林·校聯(lián)考模擬預測）某同學用如圖所示裝置做“探究向心力與速度的關系”的實驗。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D的切線水平，A、C、B在同一水平面上，在D點固定一個力傳感器，D點在地面的投影為O，從A點正上方P點處由靜止釋放一個質(zhì)量為m的小球，小球沿軌道運動到D點并從D點水平拋出，落地點在Q點（圖中未標出）。（1）對實驗的要求，下列說法正確的是。A．圓弧軌道越光滑越好B．應選用密度大、體積小的小球C．P點位置比D點高即可D．為了使力傳感器的示數(shù)大些，應選用質(zhì)量小些的球（2）若實驗記錄力傳感器的示數(shù)為F，小球落地點Q到O點的距離為x，改變P點位置進行多次實驗，測得多組F、x，作F—x2圖像，如果圖像是一條傾斜的直線，當圖像與縱軸的截距為、圖像的斜率為時（用已知量m、R、g表示），則說明向心力與速度平方成正比。【答案】B－mg【詳解】（1）[1]A．圓弧軌道是否光滑對實驗沒有影響，故A錯誤；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，由牛頓第二定律有，可得，由能量守恒定律可知，若P點位置比D點略高些，則小球可能到不了D點，故C錯誤；D．同樣的實驗過程，質(zhì)量小些的球通過D點時，對力傳感器壓力會小些，不利于實驗的測量，產(chǎn)生誤差較大，故D錯誤。故選B。（2）[2]根據(jù)題意可知，在D點，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點做平拋運動，豎直方向上有，水平方向上有，聯(lián)立解得，在D點，根據(jù)牛頓第二定律有，聯(lián)立整理可得，則當圖像與縱軸的截距為－mg，斜率為時，向心力與速度平方成正比。5．（2024·廣東茂名·統(tǒng)考一模）在“用單擺周期公式測量重力加速度”的實驗中，某同學利用智能手機和兩個相同的圓柱體小磁粒進行了如下實驗：（1）用鐵夾將擺線上端固定在鐵架臺上，將兩個小磁粒的圓柱底面吸在一起，細線夾在兩個小磁粒中間，做成圖（a）所示的單擺；（2）用刻度尺測量懸線的長度，用游標卡尺測得小磁粒的底面直徑d；（3）將智能手機磁傳感器置于小磁粒平衡位置正下方，打開手機智能軟件，測量磁感應強度的變化；（4）將小磁粒由平衡位置拉開一個小角度，由靜止釋放，運行手機軟件記錄磁感應強度的變化曲線如圖（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的表達式為（用測得物理量的符號表示）；③改變懸線長度，重復步驟（2）、（3）、（4）的操作，可以得到多組周期T和懸線長度的值，以為縱坐標（選填“”、“”或“”），以的值為橫坐標，描點作圖。若所得的圖像如圖（c）所示，圖像的斜率為k，則重力加速度的測量值為?！敬鸢浮俊驹斀狻浚?）[1]①根據(jù)單擺的運動規(guī)律一個周期內(nèi)應該有兩個電磁感應的最大值。由圖9（b）可得出，單擺的周期為。②[2]根據(jù)，且因為，，解得，③[3][4]根據(jù)，可得，所以為縱坐標，此時斜率，得。6．（2024·全國·模擬預測）如圖甲所示為一段介紹某老師演示單擺實驗的視頻。高高掛起一個重球，讓它從老師下顎處由靜止釋放，發(fā)現(xiàn)每隔一小段相同時間，重球又回到老師的面前，且位置略有降低，引起了同學們的極大興趣。同學們也像老師一樣制作了一個單擺，來討論此視頻，。（1）如圖乙所示，實驗小組用一根不可伸長的輕繩將小鐵球固定在鐵架臺上，調(diào)節(jié)輕繩的長度進行實驗，記錄輕繩的長度L和小鐵球擺動的周期T，并作出圖像如圖丙所示，由圖丙可知當?shù)氐闹亓铀俣萭為m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字），其縱截距的絕對值是指。（2）實驗小組認為視頻中某老師演示時每次小球離開后，返回位置較前一次都略有降低是因為。（3）該實驗小組分析圖像可知，單擺的周期和擺長間存在定量關系，就從實驗室找來儀器制作了如圖丁所示的沙擺，AB線與懸點在同一豎直面內(nèi)，沙擺靜止時沙漏在A點，現(xiàn)沿BA方向勻加速拉動木板時啟動沙擺，結(jié)果漏下的細沙近似為一條余弦函數(shù)圖線，用刻度尺測量時發(fā)現(xiàn)沙擺與AB線交點的坐標分別為，已知木板勻加速運動的加速度大小為0.1m/s2，由此可得擺長為m（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?.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，圖線縱截距的絕對值是指小球半徑；結(jié)合圖線可得，所以，（2）[3]實驗小組認為視頻中某老師演示時每次小球離開后，返回位置較前一次都略有降低是因為小球擺動過程中始終受到空氣阻力，小球克服空氣阻力做功，機械能減小。（3）[4]由于木板做勻加速直線運動，則，代入數(shù)據(jù)解得，所以單擺的擺長為。7．（2024·河南·統(tǒng)考一模）某同學用如圖（a）所示的裝置驗證機械能守恒定律。用細線把鋼制的圓柱掛在架子上，架子下部固定一個小電動機，電動機軸上裝一支軟筆。電動機轉(zhuǎn)動時，軟筆尖每轉(zhuǎn)一周就在鋼柱表面畫上一條痕跡（時間間隔為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，測得它們到痕跡O的距離分別為hA、hB、hC、hD、hE。已知當?shù)刂亓铀俣葹間。（1）若電動機的轉(zhuǎn)速為3000r/min，則T=s。（2）實驗操作時，應該。（填正確答案標號）A．先打開電源使電動機轉(zhuǎn)動，后燒斷細線使鋼柱自由下落B．先燒斷細線使鋼柱自由下落，后打開電源使電動機轉(zhuǎn)動（3）畫出痕跡D時，鋼柱下落的速度。（用題中所給物理量的字母表示）（4）設各條痕跡到O的距離為h，對應鋼柱的下落速度為v，畫出