2025年高考物理解密之22力學(xué)實驗

Page2025年高考物理解密之力學(xué)實驗一．選擇題（共10小題）1．（2024?天心區(qū)校級模擬）長郡中學(xué)物理學(xué)習(xí)小組欲用單擺測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖（a）所示，把輕質(zhì)細線一端固定在天花板上，另一端連接一小鋼球，自然懸垂時，測量球心到地面高度，然后讓鋼球做小幅度擺動，測量次全振動所用時間。改變鋼球高度，測量多組與的值。在坐標紙上描點連線作圖，畫出圖如圖（b）所示。取3.14。則A．根據(jù)圖像可求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣燃s為 B．根據(jù)圖像可求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣燃s為 C．根據(jù)圖像可求得天花板到地面的高度為 D．根據(jù)圖像可求得天花板到地面的高度為2．（2024?西城區(qū)校級模擬）用如圖所示的實驗裝置探究“質(zhì)量一定時，物體加速度與所受合外力的關(guān)系”，小車的質(zhì)量為，托盤和砝碼的總質(zhì)量為，平衡摩擦力后進行實驗A．要保證遠小于 B．小車所受的合外力等于 C．釋放小車后立即接通打點計時器 D．在托盤中增加砝碼，重復(fù)實驗3．（2024?長春一模）2023年9月21日下午，“天宮課堂”第四課中神舟十六號三位宇航員景海鵬、朱楊柱、桂海潮通過精彩的實驗面向全國青少年進行太空科普授課。其中一個情境為動量守恒演示實驗：質(zhì)量為的大鋼球靜止懸浮在空中，宇航員用手推出質(zhì)量為的小鋼球，使它以一定的初速度水平向左撞向大鋼球，撞后小鋼球水平向右運動，大鋼球水平向左運動，如圖所示。已知后面的背景板上小方格的邊長為，為了驗證兩球組成的系統(tǒng)在碰撞中動量守恒，除了以上給出的實驗數(shù)據(jù)外，還需要測量的物理量是A．兩個鋼球的直徑 B．兩個鋼球的碰撞時間 C．手對小鋼球推力的沖量 D．兩鋼球碰撞前后各自運動的距離和對應(yīng)時間4．（2024?甲卷）如圖，一輕繩跨過光滑定滑輪，繩的一端系物塊，置于水平桌面上，與桌面間存在摩擦；繩的另一端懸掛一輕盤（質(zhì)量可忽略），盤中放置砝碼。改變盤中砝碼總質(zhì)量，并測量的加速度大小，得到圖像。重力加速度大小為。在下列圖像中，可能正確的是A． B． C． D．5．（2024?鹽都區(qū)校級三模）某同學(xué)利用如圖所示的裝置做《驗證動量守恒定律的實驗》，已知兩球的質(zhì)量分別為、（且，關(guān)于實驗下列說法正確的（填選項前的字母）A．如果是的落點，則該同學(xué)實驗過程中必有錯誤 B．斜槽軌道必須很光滑 C．實驗需要驗證的是 D．實驗需要秒表、天平、圓規(guī)等器材6．（2024?甘肅）小杰想在離地表一定高度的天宮實驗室內(nèi)，通過測量以下物理量得到天宮實驗室軌道處的重力加速度，可行的是A．用彈簧秤測出已知質(zhì)量的砝碼所受的重力 B．測量單擺擺線長度、擺球半徑以及擺動周期 C．從高處釋放一個重物，測量其下落高度和時間 D．測量天宮實驗室繞地球做勻速圓周運動的周期和軌道半徑7．（2024?通州區(qū)一模）如圖所示，某物理興趣小組設(shè)計了驗證“向心力與線速度大小關(guān)系”的實驗裝置。測得小鋼球的直徑為，細線長為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。小鋼球懸掛靜止不動時，恰好位于光電門中央，力的傳感器示數(shù)為。現(xiàn)將小鋼球拉到適當(dāng)高度處且細線拉直，由靜止釋放小鋼球，光電門記錄小鋼球遮光時間，力的傳感器示數(shù)最大值為，由此可知A． B．小鋼球經(jīng)過光電門時的速度為 C．小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為力的傳感器示數(shù) D．在誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗需要驗證小鋼球經(jīng)過光電門時所受合力和所需向心力相等，即8．（2024?蘇州三模）如圖所示，小明在家嘗試用掛鎖作為擺錘，測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。下列說法中正確的是A．將擺錘擺動到最高點時作為計時起點 B．?dāng)[錘擺動到最低點時其加速度為零 C．?dāng)[線可以選長度約為的不可伸長的細線 D．?dāng)[錘擺角越大，實驗誤差越小9．（2024?蘇州三模）用圖示器材探究質(zhì)量、角速度一定時向心力與半徑之間的關(guān)系，兩小球放置的位置以及皮帶連接的兩塔輪半徑關(guān)系分別是A．擋板與前，塔輪半徑相同 B．擋板與前，塔輪半徑不同 C．擋板與前，塔輪半徑相同 D．擋板與前，塔輪半徑相同10．（2024?無錫一模）某同學(xué)用如圖所示裝置驗證動量守恒定律。實驗中除小球的水平位移外，還必須測量的物理量有A．、球的直徑 B．、球的質(zhì)量 C．水平槽距紙面的高度 D．球釋放位置距水平槽的高度二．多選題（共5小題）11．（2024?新鄭市校級三模）某同學(xué)用單擺測量學(xué)校的重力加速度大小，他通過改變擺長，測出幾組對應(yīng)的周期，并作出圖像如圖所示。下列說法正確的是A．應(yīng)選用質(zhì)量小、體積也小的小球做實驗 B．應(yīng)從擺球經(jīng)過最低點時開始計時 C．圖像不過坐標原點的原因可能是擺長測量值偏大 D．通過作出圖像處理數(shù)據(jù)來求得重力加速度，可消除因擺球質(zhì)量分布不均勻而導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差12．（2024?曲靖一模）惠更斯發(fā)現(xiàn)“單擺做簡諧運動的周期與重力加速度的二次方根成反比”。為了通過實驗驗證這一結(jié)論，某同學(xué)創(chuàng)設(shè)了“重力加速度”可以人為調(diào)節(jié)的實驗環(huán)境。如圖1所示，在水平地面上固定一傾角可調(diào)的光滑斜面，把擺線固定于斜面上的點，使擺線平行于斜面。拉開擺球至點，靜止釋放后，擺球在之間做簡諧運動，擺角為。擺球自然懸垂時，通過力傳感器（圖中未畫出）測得擺線的拉力為，擺球擺動過程中，力傳感器測出擺線的拉力隨時間變化的關(guān)系如圖2所示，其中、、均已知。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹椤Ｏ铝羞x項正確的是A．多次改變圖1中角的大小，即可獲得不同的等效重力加速度 B．單擺次全振動的時間為 C．多次改變擺角，只要得出就可以驗證該結(jié)論成立 D．在圖2的測量過程中，滿足的關(guān)系13．（2024?皇姑區(qū)校級模擬）在探究功與速度變化的關(guān)系的實驗中，下列說法中正確的是A．長木板要適當(dāng)傾斜，以平衡小車運動中受到的阻力 B．重復(fù)實驗時，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同 C．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最密集的部分進行計算 D．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算14．（2024?浦東新區(qū)校級模擬）航天員在空間站開展基礎(chǔ)物理實驗，為全國青少年進行太空授課。有同學(xué)設(shè)想在空間站利用下列裝置進行高中物理實驗，你認為可行的是A．探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律 B．用力傳感器研究作用力和反作用力的關(guān)系 C．研究平拋運動的規(guī)律 D．研究向心力的實驗 E．驗證機械能守恒定律 F．羽毛和金屬小球在玻璃管中下落15．（2023?開封二模）某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置，探究滑塊上升的最大高度，忽略一切阻力及滑輪和細繩的質(zhì)量。起初物塊放在地面上，物塊距地面的高度為，細繩恰好繃直，現(xiàn)靜止釋放物塊，物塊碰地后不再反彈，測出物塊上升的最大高度，每次釋放物塊時，確保物塊在地面上，改變細繩長度及物塊距地面的高度，尋找多組，然后做出的圖像（如圖乙所示），測得圖像的斜率為，已知物塊、的質(zhì)量分別為、。則A．物塊、的質(zhì)量之比 B．物塊、的質(zhì)量之比 C．圖像的斜率的取值范圍是 D．圖像的斜率的取值范圍是三．填空題（共5小題）16．（2024?廣西）單擺可作為研究簡諧運動的理想模型。（1）制作單擺時，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式的目的是要保持擺動中不變；（2）用游標卡尺測量擺球直徑，測得讀數(shù)如圖丙，則擺球直徑為；（3）若將一個周期為的單擺，從平衡位置拉開的角度釋放，忽略空氣阻力，擺球的振動可看為簡諧運動。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?，以釋放時刻作為計時起點，則擺球偏離平衡位置的位移與時間的關(guān)系為。17．（2024?德陽模擬）某同學(xué)利用打點計時器探究小車的運動規(guī)律，實驗時按規(guī)范操作得到的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起每5個點標記一個計數(shù)點，標出了連續(xù)的5個計數(shù)點、、、、，相鄰兩計數(shù)點之間都有4個點跡沒有標出，用刻度尺分別測量出、、的長度如圖所示，已知打點計時器的打點周期是，紙帶左端連接小車，根據(jù)數(shù)據(jù)可以推測該紙帶記錄的是小車做直線運動；打下點時小車的瞬時速度大小為，小車的加速度大小為（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。18．（2024?鎮(zhèn)海區(qū)校級三模）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。某同學(xué)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軸和軸正方向，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，可得重垂線方向與軸間夾角的正切值為。19．（2024?北京模擬）某同學(xué)做“探究加速度與拉力的關(guān)系”實驗。保持小車的質(zhì)量不變，改變小車所受的拉力，得到拉力和加速度的數(shù)據(jù)，并在圖8坐標系中描出這些數(shù)據(jù)點。（1）請在圖中畫出圖像。（2）由該圖像可知，小車的加速度與它所受拉力成（選填“正比”或“反比”。20．（2024?北京模擬）某同學(xué)用如圖所示的裝置進行“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗。把物塊放置在粗糙的水平長木板上，彈簧測力計的一端固定在墻上，另一端用細線拉住物塊。水平向左拉動木板，木板向左運動的過程中，物塊相對于地面保持靜止，測力計的示數(shù)為，則物塊受到的滑動摩擦力大小為，方向水平向（選填“左”或“右”。四．解答題（共5小題）21．（2024?蘇州三模）某組同學(xué)設(shè)計了一個驗證機械能守恒的方案：用粗細均勻的細桿拼組成一矩形框，使其從某一高處豎直下落，下落的過程中，框擋住光源發(fā)出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時，再次擋光，計時器再次計時，測得先后兩段擋光時間分別為和。（1）對于矩形框的制作，甲同學(xué)選擇了一塑料細桿，乙同學(xué)選擇了一金屬細桿，從提高實驗精度的角度看，你認為（選填“甲”或“乙”的選擇較好；（2）某同學(xué)測量金屬桿的直徑，如圖乙所示，其值為；（3）該同學(xué)利用、，分別求出下、上邊框的經(jīng)過光電門時的速度，測出上下邊框兩桿中心之間的距離，在誤差范圍內(nèi)，若，可判斷機械能是否守恒。（4）本實驗在下面的操作中，你認為正確的是。．釋放時框的下沿必須與光電門在同一高度．釋放時框的下沿可以在光電門上方一定距離處．擋板下落時框如果沒有保持豎直狀態(tài)，對測量結(jié)果沒有影響（5）有同學(xué)提出細桿直徑較大可能會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，若本實驗忽略其他因素的影響，僅考慮直徑較大對本實驗的影響，本實驗得出的重力勢能的減小量和動能的增加量的關(guān)系為△△（選填“”“”或者“”。22．（2024?馬鞍山三模）某實驗小組想利用水流在重力作用下的粗細變化估測重力加速度大小。如圖甲所示，水龍頭出口豎直向下，流出的水在重力作用下速度越來越大，水流的橫截面積會越來越小。水龍頭單位時間流出水的體積為，用游標卡尺在相距的兩處測出水流的橫截面直徑分別為和。（1）某次用游標卡尺測量水流的橫截面直徑時如圖乙所示，其讀數(shù)為；（2）為提高該實驗的精度，避免因水龍頭出口不規(guī)則等一系列因素造成的影響，下列措施有效的是；水龍頭出口越細越好盡可能保證水流從水龍頭出口流出的初速度為零測量同一橫截面直徑時，應(yīng)從多個角度測量再求平均值（3）重力加速度。（用題中所給字母表示）23．（2024?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，為彈簧的勁度系數(shù)，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，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，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)計算出圖線斜率為時，可計算出（用和表示）。24．（2024?楊浦區(qū)二模）現(xiàn)代科技發(fā)展提供了很多測量物體運動速度的方法。我們教材介紹的門式結(jié)構(gòu)光電門傳感器如圖1所示，兩臂上有、兩孔，孔內(nèi)的發(fā)光管發(fā)射紅外線，孔內(nèi)的光電管接收紅外線。（1）如圖2所示，為了測量物體運動的速度，在物體上安裝擋光片。用光電門傳感器測量運動物體經(jīng)過光電門時的速度，需要測量的物理量有和。（2）光電門傳感器是根據(jù)光電效應(yīng)，利用光電轉(zhuǎn)換元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。如圖3所示為某種金屬在各種頻率單色光照射下反向遏止電壓與入射光頻率之間的關(guān)系。從圖中數(shù)據(jù)可知該金屬的極限頻率為（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。已知紅外線的波長范圍約在，用紅外線照射該金屬（選填“能”或“不能”產(chǎn)生光電效應(yīng)。（普朗克常量，電子電量（3）圖4（a）中磁鐵安裝在半徑為的自行車前輪上，磁鐵到前輪圓心的距離為。磁鐵每次靠近霍爾傳感器，傳感器就輸出一個電壓信號到速度計上。①測得連續(xù)個電壓信號的時間間隔為，則在這段時間內(nèi)自行車前進的平均速度。②自行車做勻變速直線運動，某段時間內(nèi)測得電壓信號強度隨時間的變化如圖4（b）所示，則自行車的加速度（以車前進方向為正方向）。③如圖4（c）所示，電流從上往下通過霍爾元件（自由電荷為電子），當(dāng)磁鐵沿圖示方向運動經(jīng)過霍爾元件附近時，會有圖示方向的磁場穿過霍爾元件，在元件的左右兩面間能檢測到電勢差，則磁鐵經(jīng)過霍爾元件的過程中。（由空間磁場變化所激發(fā)的電場可忽略不計）磁鐵的極靠近元件且磁鐵的極靠近元件且磁鐵的極靠近元件且磁鐵的極靠近元件且（4）用微波傳感器測量飛行網(wǎng)球的速度，利用發(fā)送信號與接收信號的頻率差，通過公式計算出物體運動的速度。當(dāng)球遠離傳感器運動時，單位時間內(nèi)測得的信號數(shù)和波長。變多，變長變多，變短變少，變短變少，變長25．（2023?廣東模擬）水平桌面上安裝有如圖甲所示的裝置，可以用來探究加速度與力的關(guān)系。繞過動滑輪的兩段輕繩均與桌面平行，光電門固定在豎直支架上。（1）用游標卡尺測量出遮光條的寬度，如圖乙所示，遮光條的寬度。（2）按圖甲組裝好器材后，在盒內(nèi)放入重物，從靜止釋放物塊，在豎直支架上標記釋放時遮光片的中心位置，記錄物塊運動過程中力傳感器的示數(shù)以及遮光條通過光電門的遮光時間，測量位置到光電門的距離。（3）多次改變放入盒內(nèi)的重物質(zhì)量（不改變第一次放入的重物質(zhì)量），調(diào)整物塊位置使遮光條中心與支架上的點平齊，再次由靜止釋放物塊，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。（4）以為縱坐標、為橫坐標作出圖像，若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?，圖像的斜率為，圖像在縱軸上的截距為，則物塊的質(zhì)量，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。（均用、、、、表示）

2025年高考物理解密之力學(xué)實驗參考答案與試題解析一．選擇題（共10小題）1．（2024?天心區(qū)校級模擬）長郡中學(xué)物理學(xué)習(xí)小組欲用單擺測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖（a）所示，把輕質(zhì)細線一端固定在天花板上，另一端連接一小鋼球，自然懸垂時，測量球心到地面高度，然后讓鋼球做小幅度擺動，測量次全振動所用時間。改變鋼球高度，測量多組與的值。在坐標紙上描點連線作圖，畫出圖如圖（b）所示。取3.14。則A．根據(jù)圖像可求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣燃s為 B．根據(jù)圖像可求得當(dāng)?shù)刂亓铀俣燃s為 C．根據(jù)圖像可求得天花板到地面的高度為 D．根據(jù)圖像可求得天花板到地面的高度為【答案】【考點】用單擺測定重力加速度【專題】定量思想；推理法；單擺問題；推理論證能力【分析】利用單擺的周期公式導(dǎo)出的表達式，再根據(jù)圖線的斜率求解重力加速度；根據(jù)圖像中時，的值求解天花板到地面的高度?！窘獯稹拷猓焊鶕?jù)單擺周期公式，得到，根據(jù)，得到，則圖象的斜率表示，根據(jù)圖象可知，圖線的斜率，即，解得，故錯誤；根據(jù)時，，則天花板到地面的高度為，故正確，錯誤。故選：?！军c評】本題考查了單擺的周期公式和圖象的應(yīng)用，利用圖象的斜率表示是解題的關(guān)鍵。2．（2024?西城區(qū)校級模擬）用如圖所示的實驗裝置探究“質(zhì)量一定時，物體加速度與所受合外力的關(guān)系”，小車的質(zhì)量為，托盤和砝碼的總質(zhì)量為，平衡摩擦力后進行實驗A．要保證遠小于 B．小車所受的合外力等于 C．釋放小車后立即接通打點計時器 D．在托盤中增加砝碼，重復(fù)實驗【答案】【考點】探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系【專題】牛頓運動定律綜合專題；實驗分析法；實驗?zāi)芰?；比較思想【分析】實驗中，傳感器測量小車的合外力的一半，不需要遠小于。根據(jù)牛頓第二定律分析小車所受的合外力與的關(guān)系。實驗時，應(yīng)先接通電源，再釋放小車。在托盤中增加砝碼，改變小車的合外力，重復(fù)實驗?！窘獯稹拷猓?、探究“質(zhì)量一定時，物體加速度與所受合外力的關(guān)系”時，由于傳感器測量小車的合外力的一半，即可得到小車的合外力，而不是用代替小車的合外力，所以無需遠小于，故錯誤；、對托盤和砝碼，根據(jù)牛頓第二定律得：所以則小車所受的合外力，故錯誤；、為提高紙帶利用率，實驗時，先接通電源，再釋放小車，故錯誤；、探究“質(zhì)量一定時，物體加速度與所受合外力的關(guān)系”時，保持小車質(zhì)量不變，在托盤中增加砝碼，改變小車的合外力，重復(fù)實驗，故正確。故選：。【點評】解答本題的關(guān)鍵要理解實驗原理，搞懂教材上保證遠小于的原因，采用控制變量法時，要保證一個量不變，研究另外兩個量的關(guān)系。3．（2024?長春一模）2023年9月21日下午，“天宮課堂”第四課中神舟十六號三位宇航員景海鵬、朱楊柱、桂海潮通過精彩的實驗面向全國青少年進行太空科普授課。其中一個情境為動量守恒演示實驗：質(zhì)量為的大鋼球靜止懸浮在空中，宇航員用手推出質(zhì)量為的小鋼球，使它以一定的初速度水平向左撞向大鋼球，撞后小鋼球水平向右運動，大鋼球水平向左運動，如圖所示。已知后面的背景板上小方格的邊長為，為了驗證兩球組成的系統(tǒng)在碰撞中動量守恒，除了以上給出的實驗數(shù)據(jù)外，還需要測量的物理量是A．兩個鋼球的直徑 B．兩個鋼球的碰撞時間 C．手對小鋼球推力的沖量 D．兩鋼球碰撞前后各自運動的距離和對應(yīng)時間【答案】【考點】驗證動量守恒定律【專題】實驗?zāi)芰Γ环匠谭?；動量與動能定理或能的轉(zhuǎn)化與守恒定律綜合；定量思想【分析】小球在空間站內(nèi)處于完全失重狀態(tài)，碰撞前后做勻速運動；根據(jù)動量守恒定律求解需要驗證的表達式，由此確定需要測量的物理量?！窘獯稹拷猓盒∏蛟诳臻g站內(nèi)處于完全失重狀態(tài)，碰撞前后做勻速直線運動；根據(jù)動量守恒定律可知，需要驗證的表達式為因此除了以上給出的實驗數(shù)據(jù)外，還需要碰撞前后兩個球的速度，為此需要測量的物理量是兩鋼球碰撞前后各自運動的距離和對應(yīng)時間，通過勻速直線運動公式分別求解兩小球碰撞前后對應(yīng)的速度，故錯誤，正確。故選：?！军c評】該題考查了完全失重狀態(tài)下的動量守恒定律，小球在空間站內(nèi)處于完全失重狀態(tài)，可以根據(jù)勻速運動公式求解碰撞前后的速度，并由此確定需要測量的物理量。4．（2024?甲卷）如圖，一輕繩跨過光滑定滑輪，繩的一端系物塊，置于水平桌面上，與桌面間存在摩擦；繩的另一端懸掛一輕盤（質(zhì)量可忽略），盤中放置砝碼。改變盤中砝碼總質(zhì)量，并測量的加速度大小，得到圖像。重力加速度大小為。在下列圖像中，可能正確的是A． B． C． D．【答案】【考點】探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系【專題】牛頓運動定律綜合專題；圖析法；定性思想；理解能力【分析】先需要平衡摩擦力，可得出有一定質(zhì)量時，加速度才是存在，再根據(jù)牛頓第二定律列式求解?！窘獯稹拷猓涸谒阶烂嫔希遗c桌面有摩擦，故添加砝碼直到其重力等于物塊的最大靜摩擦力，后繼續(xù)添加砝碼，開始運動，對整體，根據(jù)牛頓第二定律可知解得：當(dāng)滿足時，圖像近似為不過原點的傾斜直線，較大，不滿足時圖像會彎曲，故正確，錯誤。故選：?！军c評】本題考查探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗，掌握實驗原理和注意事項。5．（2024?鹽都區(qū)校級三模）某同學(xué)利用如圖所示的裝置做《驗證動量守恒定律的實驗》，已知兩球的質(zhì)量分別為、（且，關(guān)于實驗下列說法正確的（填選項前的字母）A．如果是的落點，則該同學(xué)實驗過程中必有錯誤 B．斜槽軌道必須很光滑 C．實驗需要驗證的是 D．實驗需要秒表、天平、圓規(guī)等器材【答案】【考點】驗證動量守恒定律【專題】實驗?zāi)芰?；實驗題【分析】要保證碰撞前后球的速度方向保持不變，則必須讓球的質(zhì)量大于球的質(zhì)量．為了保證每次小球運動的情況相同，故應(yīng)該讓入射小球每次從同一位置滾下。本題要驗證動量守恒定律定律即，故需驗證?！窘獯稹拷猓?、入射球要比靶球質(zhì)量大，因此質(zhì)量為的為入射小球，其碰前落地點為，碰后落地點為，故正確；、在同一組的實驗中要保證入射球和靶球每次平拋的速度都相同，故每次入射球必須從同一高度由靜止釋放，由于摩擦作用對它們的影響相同，因此軌道是否光滑不影響實驗，故錯誤；、不管是入射小球還是被碰小球，它們開始平拋的位置都是點，圖中是入射小球不發(fā)生碰撞時飛出的落地點；是被碰小球飛出的落地點；是入射小球碰撞后飛出的落地點，由于它們都是從同一高度做平拋運動，運動的時間相同，故可以用水平位移代表水平速度，故需驗證表達式為：，故錯誤。、本實驗不需要測小球平拋運動的速度，故不需要測運動的時間，所以不需要秒表，故錯誤。故選：。【點評】本實驗的一個重要的技巧是入射球和靶球從同一高度做平拋運動并且落到同一水平面上，故下落的時間相同，所以在實驗的過程當(dāng)中把本來需要測量的速度改為測量平拋過程當(dāng)中水平方向發(fā)生的位移，可見掌握了實驗原理才能順利解決此類題目。6．（2024?甘肅）小杰想在離地表一定高度的天宮實驗室內(nèi)，通過測量以下物理量得到天宮實驗室軌道處的重力加速度，可行的是A．用彈簧秤測出已知質(zhì)量的砝碼所受的重力 B．測量單擺擺線長度、擺球半徑以及擺動周期 C．從高處釋放一個重物，測量其下落高度和時間 D．測量天宮實驗室繞地球做勻速圓周運動的周期和軌道半徑【答案】【考點】用單擺測定重力加速度；萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）【專題】推理法；推理能力；定量思想；萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用專題；單擺問題【分析】離地表一定高度的天宮實驗室在繞地球做勻速圓周運動，天宮實驗室以及其內(nèi)的物體均處于完全失重狀態(tài)。據(jù)此解答選項；根據(jù)萬有引力等于重力，以及萬有引力提供向心力分析選項?！窘獯稹拷猓骸㈦x地表一定高度的天宮實驗室在繞地球做勻速圓周運動，天宮實驗室以及其內(nèi)的物體均處于完全失重狀態(tài)。用彈簧秤不能測出已知質(zhì)量的砝碼所受的重力；單擺不會擺動，故不能測量擺動周期；從高處靜止釋放一個重物，重物不會運動，故不能測量其下落高度和時間，故錯誤；、測量天宮實驗室繞地球做勻速圓周運動的周期和軌道半徑，根據(jù)萬有引力等于重力，以及萬有引力提供向心力可得：解得軌道處的重力加速度為：，故此方法可行，故正確。故選：。【點評】本題考查了萬有引力在天體運動中的應(yīng)用，以及超失重現(xiàn)象。掌握物體環(huán)繞中心天體做圓周運動時，所需向心力由萬有引力提供。7．（2024?通州區(qū)一模）如圖所示，某物理興趣小組設(shè)計了驗證“向心力與線速度大小關(guān)系”的實驗裝置。測得小鋼球的直徑為，細線長為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。小鋼球懸掛靜止不動時，恰好位于光電門中央，力的傳感器示數(shù)為。現(xiàn)將小鋼球拉到適當(dāng)高度處且細線拉直，由靜止釋放小鋼球，光電門記錄小鋼球遮光時間，力的傳感器示數(shù)最大值為，由此可知A． B．小鋼球經(jīng)過光電門時的速度為 C．小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為力的傳感器示數(shù) D．在誤差允許的范圍內(nèi)，本實驗需要驗證小鋼球經(jīng)過光電門時所受合力和所需向心力相等，即【答案】【考點】向心力的表達式及影響向心力大小的因素；探究圓周運動的相關(guān)參數(shù)問題【專題】定量思想；推理法；推理能力；牛頓第二定律在圓周運動中的應(yīng)用【分析】根據(jù)極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度，求出鋼球經(jīng)過光電門的線速度。鋼球做圓周運動的半徑為，由向心力公式求向心力。鋼球經(jīng)過光電門時所受合力是重力和細線拉力的合力。【解答】解：小球靜止不動時，有小球做圓周運動，設(shè)在最低點時（即通過光電門）速度為，有由牛頓第二定律有聯(lián)立得故錯誤，正確；由牛頓第二定律有小鋼球經(jīng)過光電門時所需向心力為故錯誤。故選：。【點評】本題探究向心力大小與線速度的關(guān)系，對于實驗問題明確實驗原理是首要任務(wù)，知道小球做圓周運動的向心力來源是解答此題的關(guān)鍵。8．（2024?蘇州三模）如圖所示，小明在家嘗試用掛鎖作為擺錘，測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。下列說法中正確的是A．將擺錘擺動到最高點時作為計時起點 B．?dāng)[錘擺動到最低點時其加速度為零 C．?dāng)[線可以選長度約為的不可伸長的細線 D．?dāng)[錘擺角越大，實驗誤差越小【答案】【考點】用單擺測定重力加速度【專題】理解能力；模型法；簡諧運動專題；比較思想【分析】應(yīng)將平衡位置作為計時起點，可減小誤差；擺錘擺動到最低點時，由合力提供向心力，其加速度不為零；可選長度約為的不可伸長的細線作為擺線；當(dāng)擺角很小時，擺錘的振動才可看成簡諧運動。【解答】解：、擺錘經(jīng)過平衡位置時速度最大，從擺錘到達平衡位置開始計時，這樣可以減小誤差，故錯誤；、擺錘擺動到最低點時，需要由合外力提供向心力，所以擺錘擺動到最低點時其加速度不為零，故錯誤；、擺錘直徑與擺線長度相比可以忽略不計，所以擺線可以選長度約為的不可伸長的細線，故正確；、如圖所示。當(dāng)擺角很小時，單擺的回復(fù)力為，此時擺錘的振動可看成簡諧運動，則知擺角越大，誤差越大，故錯誤。故選：?！军c評】解答本題時，要掌握實驗操作方法，明確計時起點，理解擺錘的振動可看成簡諧運動的條件：擺錘擺角很小。9．（2024?蘇州三模）用圖示器材探究質(zhì)量、角速度一定時向心力與半徑之間的關(guān)系，兩小球放置的位置以及皮帶連接的兩塔輪半徑關(guān)系分別是A．擋板與前，塔輪半徑相同 B．擋板與前，塔輪半徑不同 C．擋板與前，塔輪半徑相同 D．擋板與前，塔輪半徑相同【答案】【考點】探究圓周運動的相關(guān)參數(shù)問題；向心力的表達式及影響向心力大小的因素；牛頓第二定律的簡單應(yīng)用【專題】實驗分析法；比較思想；實驗?zāi)芰?；牛頓第二定律在圓周運動中的應(yīng)用【分析】左右塔輪邊緣的線速度相等，結(jié)合可知角速度的比值，這是探究加速度和角速度關(guān)系時，角速度大小的分析方法?！窘獯稹拷猓禾骄肯蛐牧Υ笮∨c半徑的關(guān)系時，要保證兩球質(zhì)量、角速度相等，左右塔輪邊緣的線速度相等，結(jié)合可得兩小球所放位置對應(yīng)皮帶連接的兩塔輪半徑相等，而兩小球做圓周運動的半徑不同，所以兩小球需放在擋板和擋板前，故錯誤，正確。故選：?！军c評】解決本題的關(guān)鍵是明確實驗原理，了解實驗器材的操作過程，知道各部分元件在試驗中的作用，熟記向心力公式。10．（2024?無錫一模）某同學(xué)用如圖所示裝置驗證動量守恒定律。實驗中除小球的水平位移外，還必須測量的物理量有A．、球的直徑 B．、球的質(zhì)量 C．水平槽距紙面的高度 D．球釋放位置距水平槽的高度【答案】【考點】驗證動量守恒定律【專題】推理能力；推理法；動量定理應(yīng)用專題；定性思想【分析】根據(jù)動量守恒定律列式，表達式兩邊同時乘以時間，結(jié)合運動學(xué)公式得到最終要驗證的表達式，根據(jù)表達式判斷即可?！窘獯稹拷猓罕緦嶒灷闷綊佭\動的水平位移驗證動量守恒定律，設(shè)水平槽末端在白紙上的投影為點，不放球時多次將球由同一位置靜止釋放，在白紙上的平均落點為，放上球，次將球由同一位置靜止釋放，、碰后各自在白紙上的平均的落點為、，根據(jù)動量守恒定律有兩球做平拋運動下落的高度相同，故時間相同，上式兩邊同時乘以時間，則有根據(jù)運動學(xué)公式知則有根據(jù)表達式可知，除小球的水平位移外，還必須測量的物理量有、兩球的質(zhì)量，故正確，錯誤。故選：?！军c評】本題考查驗證動量守恒定律，要求學(xué)生熟練掌握實驗原理、實驗器材、數(shù)據(jù)處理和誤差分析。二．多選題（共5小題）11．（2024?新鄭市校級三模）某同學(xué)用單擺測量學(xué)校的重力加速度大小，他通過改變擺長，測出幾組對應(yīng)的周期，并作出圖像如圖所示。下列說法正確的是A．應(yīng)選用質(zhì)量小、體積也小的小球做實驗 B．應(yīng)從擺球經(jīng)過最低點時開始計時 C．圖像不過坐標原點的原因可能是擺長測量值偏大 D．通過作出圖像處理數(shù)據(jù)來求得重力加速度，可消除因擺球質(zhì)量分布不均勻而導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差【答案】【考點】用單擺測定重力加速度【專題】信息給予題；定量思想；推理法；單擺問題；理解能力【分析】從減小阻力的角度分析如何選擇擺球；擺球經(jīng)過最低點時速度最大，可以減小計時誤差；根據(jù)單擺周期公式求解函數(shù)，結(jié)合圖像分析作答；根據(jù)求得的函數(shù)，結(jié)合圖像的斜率分析質(zhì)量分布不均造成的影響?！窘獯稹拷猓海疄榱藴p小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)選用質(zhì)量大、體積小的小球做實驗，故錯誤；．?dāng)[球經(jīng)過平衡位置的速度最大，擺球停留時間短，為了減小誤差，應(yīng)從擺球經(jīng)過最低點開始計時，故正確；．設(shè)擺線長度為，小球半徑為，根據(jù)單擺公式化簡可得可知，圖像不過坐標原點的原因可能是測量擺長時，忘記加上小球的半徑，故錯誤；．根據(jù)上述分析，圖像的斜率為通過作出圖像處理數(shù)據(jù)來求得重力加速度，可消除因擺球質(zhì)量分布不均勻而導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差，故正確。故選：?！军c評】本題考查用單擺測重力加速度實驗，要求掌握實驗原理、實驗裝置、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理和誤差分析。12．（2024?曲靖一模）惠更斯發(fā)現(xiàn)“單擺做簡諧運動的周期與重力加速度的二次方根成反比”。為了通過實驗驗證這一結(jié)論，某同學(xué)創(chuàng)設(shè)了“重力加速度”可以人為調(diào)節(jié)的實驗環(huán)境。如圖1所示，在水平地面上固定一傾角可調(diào)的光滑斜面，把擺線固定于斜面上的點，使擺線平行于斜面。拉開擺球至點，靜止釋放后，擺球在之間做簡諧運動，擺角為。擺球自然懸垂時，通過力傳感器（圖中未畫出）測得擺線的拉力為，擺球擺動過程中，力傳感器測出擺線的拉力隨時間變化的關(guān)系如圖2所示，其中、、均已知。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹椤Ｏ铝羞x項正確的是A．多次改變圖1中角的大小，即可獲得不同的等效重力加速度 B．單擺次全振動的時間為 C．多次改變擺角，只要得出就可以驗證該結(jié)論成立 D．在圖2的測量過程中，滿足的關(guān)系【答案】【考點】用單擺測定重力加速度【專題】單擺問題；定量思想；推理法；推理能力【分析】根據(jù)題意求出等效重力加速度。根據(jù)圖2求周期，根據(jù)單擺周期和全振動時間的關(guān)系求解作答；根據(jù)單擺周期公式分析作答；擺球自然懸垂時，根據(jù)平衡條件細線的拉力；在、位置，求拉力與的關(guān)系；在最低處點，根據(jù)向心力公式求速度；小球從到，根據(jù)動能定理求速度，然后聯(lián)立求解作答?！窘獯稹拷猓海畹刃е亓铀俣葹?，則有解得可知，多次改變圖1中角的大小，即可獲得不同的等效重力加速度，故正確；．單擺在運動過程中，、兩位置擺線的拉力最小，根據(jù)圖2可知，相鄰兩個擺線拉力最小的位置的時間間隔為半個周期，可知，單擺次全振動的時間為故錯誤；．根據(jù)單擺周期公式有可知，多次改變斜面傾角，只要得出就可以驗證該結(jié)論成立，故錯誤；．?dāng)[球自然懸垂時，通過力傳感器（圖中未畫出）測得擺線的拉力為，根據(jù)平衡條件有在圖2的測量過程中，擺球在位置有擺球在位置，根據(jù)牛頓第二定律有擺球從位置運動到位置，根據(jù)動能定理有解得故正確。故選：?！军c評】理解實驗原理是解題的前提與關(guān)鍵，能夠根據(jù)平衡條件求解等效重力，熟練掌握圓周運動向心力公式、動能定理和單擺周期公式。13．（2024?皇姑區(qū)校級模擬）在探究功與速度變化的關(guān)系的實驗中，下列說法中正確的是A．長木板要適當(dāng)傾斜，以平衡小車運動中受到的阻力 B．重復(fù)實驗時，雖然用到橡皮筋的條數(shù)不同，但每次應(yīng)使橡皮筋拉伸的長度相同 C．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最密集的部分進行計算 D．利用紙帶上的點計算小車的速度時，應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算【答案】【考點】探究功與物體速度變化的關(guān)系【專題】實驗題【分析】在利用橡皮筋探究功與速度變化關(guān)系的實驗時，應(yīng)選取幾條完全相同的橡皮筋，為使它們每次做的功相同，橡皮筋拉伸的長度必要保持一致；小車的運動是先加速后勻速，最后勻速的速度為最大速度，即為所求速度．實驗中小車和木板間存在摩擦，實驗前需要平衡摩擦力．【解答】解：、實驗中小車和木板間存在摩擦，實驗前需要平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是用一個小木塊墊高長木板的一端，故正確；、橡皮筋完全相同，通過增加橡皮筋的條數(shù)來使功倍增，故橡皮筋每次拉伸長度必須保持一致。故正確；、、當(dāng)橡皮筋恢復(fù)原長時，小車合外力為零，做勻速運動，此時速度最大，因此此時速度即為小車最終獲得的速度，所以應(yīng)選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算。故錯誤，正確。故選：。【點評】本題考查了探究功與速度變化的關(guān)系實驗的實驗原理、實驗操作規(guī)范、誤差來源，通過選取幾條完全相同的橡皮筋是功成倍增加來化解變力做功的測量難點．14．（2024?浦東新區(qū)校級模擬）航天員在空間站開展基礎(chǔ)物理實驗，為全國青少年進行太空授課。有同學(xué)設(shè)想在空間站利用下列裝置進行高中物理實驗，你認為可行的是A．探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律 B．用力傳感器研究作用力和反作用力的關(guān)系 C．研究平拋運動的規(guī)律 D．研究向心力的實驗 E．驗證機械能守恒定律 F．羽毛和金屬小球在玻璃管中下落【答案】【考點】牛頓第二定律求解向心力；探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律；探究平拋運動的特點；驗證機械能守恒定律【專題】定性思想；歸納法；平拋運動專題；勻速圓周運動專題；牛頓運動定律綜合專題；平行四邊形法則圖解法專題；機械能守恒定律應(yīng)用專題；理解能力【分析】空間站里面的物體處于完全失重狀態(tài)，因此凡是與重力相關(guān)的實驗都不能正常進行。本題只需要判斷下列實驗是否與重力相關(guān)即可?！窘獯稹拷猓嚎臻g站里面的物體處于完全失重狀態(tài)，凡是與重力相關(guān)的實驗都不能正常進行，研究平拋運動的規(guī)律、驗證機械能守恒定律、羽毛和金屬小球在玻璃管中下落都與重力有關(guān)，故正確，錯誤。故選：?！军c評】本題主要考查學(xué)生對完全失重狀態(tài)的應(yīng)用，在此狀態(tài)下，與重力有關(guān)的實驗都是不可以進行的。15．（2023?開封二模）某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置，探究滑塊上升的最大高度，忽略一切阻力及滑輪和細繩的質(zhì)量。起初物塊放在地面上，物塊距地面的高度為，細繩恰好繃直，現(xiàn)靜止釋放物塊，物塊碰地后不再反彈，測出物塊上升的最大高度，每次釋放物塊時，確保物塊在地面上，改變細繩長度及物塊距地面的高度，尋找多組，然后做出的圖像（如圖乙所示），測得圖像的斜率為，已知物塊、的質(zhì)量分別為、。則A．物塊、的質(zhì)量之比 B．物塊、的質(zhì)量之比 C．圖像的斜率的取值范圍是 D．圖像的斜率的取值范圍是【答案】【考點】功是能量轉(zhuǎn)化的過程和量度；機械能守恒定律的簡單應(yīng)用；驗證機械能守恒定律【專題】推理法；分析綜合能力；定量思想；功能關(guān)系能量守恒定律【分析】根據(jù)題意分析可知，物塊經(jīng)歷兩個運動過程，先對整體運用動能定理，再對物塊運用動能定理列式即可分析、質(zhì)量之比表達式；最后根據(jù)物塊上升，物塊下降列出表達式即可求解的取值范圍?！窘獯稹拷猓骸⑽飰K的上升過程分為兩個階段，第一階段為在物塊釋放后，在繩子拉力的作用下加速上升，與此同時物塊加速下降，物塊的速率與物塊相同，第二個階段為物塊落地后，物塊在自生重力的作用下減速上升直至最高點。則第一階段對整體由動能定理有，第二階段對物塊由動能定理有聯(lián)立可得，根據(jù)圖像斜率可知，整理表達式得，故錯誤，正確；、根據(jù)題意分析可知，若要將物塊拉起，則需要滿足，同理對物塊，則需要滿足，整理可得，因此有，即，故正確，錯誤。故選：?！军c評】該題考查連接體問題中動能定理的應(yīng)用，物塊經(jīng)歷兩個運動過程試分析該題時容易忽視的細節(jié)，需要強化對多過程問題訓(xùn)練，題目難度適中。三．填空題（共5小題）16．（2024?廣西）單擺可作為研究簡諧運動的理想模型。（1）制作單擺時，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式的目的是要保持擺動中擺長不變；（2）用游標卡尺測量擺球直徑，測得讀數(shù)如圖丙，則擺球直徑為；（3）若將一個周期為的單擺，從平衡位置拉開的角度釋放，忽略空氣阻力，擺球的振動可看為簡諧運動。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?，以釋放時刻作為計時起點，則擺球偏離平衡位置的位移與時間的關(guān)系為?！敬鸢浮浚?）擺長；（2）1.16；（3）。【考點】用單擺測定重力加速度【專題】實驗題；實驗探究題；定量思想；實驗分析法；單擺問題；實驗探究能力【分析】（1）根據(jù)實驗原理，單擺在擺動過程中，應(yīng)保持單擺的擺長不變，據(jù)此分析作答；（2）10分度游標卡尺的精確度為，根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則讀數(shù)；（3）根據(jù)單擺周期公式求擺長，根據(jù)數(shù)學(xué)知識求單擺的振幅，再求解單擺的振動方程?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)實驗原理，單擺在擺動過程中，應(yīng)保持單擺的擺長不變，圖甲擺線的懸點固定，圖乙中擺線的懸點不固定，因此為了保持擺動中擺長不變，應(yīng)該選擇圖甲的方式；（2）10分度游標卡尺的精確度為，擺球直徑；（3）根據(jù)單擺周期公式單擺的擺長根據(jù)數(shù)學(xué)知識，單擺的振幅將次單擺從最大位移處釋放，單擺的振動方程為故答案為：（1）擺長；（2）1.16；（3）?！军c評】本題主要考查了游標卡尺的讀數(shù)、單擺的周期公式和單擺做簡諧運動的規(guī)律；在求解擺球偏離平衡位置的位移與時間的關(guān)系時，要主要釋放擺球的初位置。17．（2024?德陽模擬）某同學(xué)利用打點計時器探究小車的運動規(guī)律，實驗時按規(guī)范操作得到的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起每5個點標記一個計數(shù)點，標出了連續(xù)的5個計數(shù)點、、、、，相鄰兩計數(shù)點之間都有4個點跡沒有標出，用刻度尺分別測量出、、的長度如圖所示，已知打點計時器的打點周期是，紙帶左端連接小車，根據(jù)數(shù)據(jù)可以推測該紙帶記錄的是小車做勻加速直線運動；打下點時小車的瞬時速度大小為，小車的加速度大小為（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮縿蚣铀伲?.0；2.0?！究键c】探究小車速度隨時間變化的規(guī)律【專題】定量思想；實驗分析法；直線運動規(guī)律專題；實驗?zāi)芰Α痉治觥扛鶕?jù)連續(xù)相等時間間隔位移變化分析小車運動情況，勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于平均速度，根據(jù)逐差法計算加速度?！窘獯稹拷猓杭俣ㄐ≤囎鰟蚣铀僦本€運動，由于△△。相等時間間隔位移差值恒定，故汽車做勻加速直線運動。根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于平均速度，可以求出打紙帶上點時小車的瞬時速度大小根據(jù)逐差法得：故答案為：勻加速；1.0；2.0?！军c評】本題主要考查學(xué)生對打點計時器紙帶數(shù)據(jù)的處理，需要牢固掌握逐差法計算加速度。18．（2024?鎮(zhèn)海區(qū)校級三模）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。某同學(xué)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軸和軸正方向，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，可得重垂線方向與軸間夾角的正切值為?！敬鸢浮俊究键c】探究平拋運動的特點【專題】平拋運動專題；推理法；定量思想；實驗?zāi)芰Α痉治觥繉⒅亓铀俣确謩e沿、軸方向分解，再根據(jù)勻變速運動的推論分析作答。【解答】解：如圖、分別表示水平和豎直方向，設(shè)重垂線方向與軸間的夾角為，建立坐標系存在兩種情況，如圖所示：當(dāng)建立的坐標系為、時，則軸方向做勻減速運動；根據(jù)逐差法計算加速度有軸方向有聯(lián)立解得當(dāng)建立的坐標系為、時，則軸方向做勻加速運動；根據(jù)逐差法計算加速度有軸方向有綜上所述，重垂線方向與軸間夾角的正切值為故答案為：【點評】本題考查了利用頻閃照相探究平拋運動的特點，本題的關(guān)鍵是理解實驗的原理；難點是根據(jù)圖中給出的信息，利用勻變速運動的推論分析求解重垂線方向與軸間夾角的正切值。19．（2024?北京模擬）某同學(xué)做“探究加速度與拉力的關(guān)系”實驗。保持小車的質(zhì)量不變，改變小車所受的拉力，得到拉力和加速度的數(shù)據(jù)，并在圖8坐標系中描出這些數(shù)據(jù)點。（1）請在圖中畫出圖像。（2）由該圖像可知，小車的加速度與它所受拉力成正比（選填“正比”或“反比”?！敬鸢浮浚?）見解析；（2）正比【考點】探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系【專題】定性思想；推理法；實驗?zāi)芰?；牛頓運動定律綜合專題【分析】（1）根據(jù)作圖原理作圖；（2）根據(jù)圖像分析結(jié)論?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)圖中點作圖，使更多的點在圖像上，不在圖像的點平均分布在圖像兩側(cè)，誤差太大的點舍去，如圖（2）由圖分析可知小車的加速度與它所受拉力成正比。故答案為：（1）見解析；（2）正比【點評】解決實驗問題首先要掌握該實驗原理，了解實驗的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項，然后熟練應(yīng)用物理規(guī)律來解決實驗問題．要學(xué)會應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習(xí)中要加強基礎(chǔ)知識的理解與應(yīng)用。20．（2024?北京模擬）某同學(xué)用如圖所示的裝置進行“探究影響滑動摩擦力大小因素”的實驗。把物塊放置在粗糙的水平長木板上，彈簧測力計的一端固定在墻上，另一端用細線拉住物塊。水平向左拉動木板，木板向左運動的過程中，物塊相對于地面保持靜止，測力計的示數(shù)為，則物塊受到的滑動摩擦力大小為2.2，方向水平向（選填“左”或“右”。【答案】2.2；左。【考點】探究影響滑動摩擦力的因素【專題】推理能力；推理法；定量思想；摩擦力專題【分析】對物體進行受力分析，由此得出摩擦力的大小，結(jié)合物體與木板的相對運動方向得出摩擦力的方向。【解答】解：物塊相對于地面保持靜止，物塊處于平衡狀態(tài)，則滑動摩擦力的大小等于測力計的示數(shù)，即，因為物塊相對于木板向右運動，所以受到的滑動摩擦力方向向左。故答案為：2.2；左?！军c評】本題主要考查了動摩擦力的相關(guān)應(yīng)用，熟悉物體的受力分析即可完成分析。四．解答題（共5小題）21．（2024?蘇州三模）某組同學(xué)設(shè)計了一個驗證機械能守恒的方案：用粗細均勻的細桿拼組成一矩形框，使其從某一高處豎直下落，下落的過程中，框擋住光源發(fā)出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時，再次擋光，計時器再次計時，測得先后兩段擋光時間分別為和。（1）對于矩形框的制作，甲同學(xué)選擇了一塑料細桿，乙同學(xué)選擇了一金屬細桿，從提高實驗精度的角度看，你認為乙（選填“甲”或“乙”的選擇較好；（2）某同學(xué)測量金屬桿的直徑，如圖乙所示，其值為；（3）該同學(xué)利用、，分別求出下、上邊框的經(jīng)過光電門時的速度，測出上下邊框兩桿中心之間的距離，在誤差范圍內(nèi)，若，可判斷機械能是否守恒。（4）本實驗在下面的操作中，你認為正確的是。．釋放時框的下沿必須與光電門在同一高度．釋放時框的下沿可以在光電門上方一定距離處．擋板下落時框如果沒有保持豎直狀態(tài)，對測量結(jié)果沒有影響（5）有同學(xué)提出細桿直徑較大可能會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，若本實驗忽略其他因素的影響，僅考慮直徑較大對本實驗的影響，本實驗得出的重力勢能的減小量和動能的增加量的關(guān)系為△△（選填“”“”或者“”?！敬鸢浮浚?）乙；（2）3.70；（3）；（4）；（5）【考點】驗證機械能守恒定律【專題】定量思想；實驗分析法；機械能守恒定律應(yīng)用專題；實驗?zāi)芰?；實驗題【分析】（1）金屬細桿與塑料細桿相比重力較大，下落過程中空氣阻力的影響較小，實驗誤差較小。（2）先確定螺旋測微器的精度值，螺旋測微器的讀數(shù)為固定刻度的讀數(shù)加上可動刻度的讀數(shù)。（3）確定重力勢能減少量與矩形框的動能增加量，兩者相等時可判斷機械能是守恒的。（4）釋放時框的下沿只要不在光電門下方即可；下落時框沒有保持豎直狀態(tài)，那么框的下、上邊經(jīng)過光電門的過程，框下落的高度小于上下邊框兩桿中心之間的距離。（5）根據(jù)光電門測速原理，根據(jù)勻變速直線運動推論：平均速度等于中間時刻的瞬時速度和位移中點的瞬時速度表達式。遇到光電門測出的兩個瞬時速度對應(yīng)的下落高度與實驗測出的上下邊框兩桿中心之間的距離的大小關(guān)系，由此可判斷本實驗得出的重力勢能的減小量和動能的增加量的大小關(guān)系?！窘獯稹拷猓海?）金屬細桿與塑料細桿相比重力較大，下落過程中空氣阻力的影響較小，實驗誤差較小，應(yīng)選擇金屬細桿做實驗，故乙同學(xué)的選擇較好。（2）螺旋測微器的精度值為，如圖乙所示螺旋測微器的讀數(shù)，即金屬桿的直徑的值為：。（3）下、上邊框的經(jīng)過光電門的過程，矩形框的重力勢能減少量為：△矩形框的動能增加量為：若機械能守恒，則有：△△聯(lián)立可得：，可判斷機械能是守恒的。（4）、根據(jù)以上分析，釋放時框的下沿只要不在光電門下方即可。釋放時框的下沿可以與光電門在同一高度，這樣初動能為零。故錯誤，正確；、下落時框沒有保持豎直狀態(tài)，那么框的下、上邊經(jīng)過光電門的過程，框下落的高度小于上下邊框兩桿中心之間的距離，對測量結(jié)果有影響，故錯誤。（5）利用光電門測量得到的速度是細桿通過光電門的平均速度，矩形框做勻變速直線運動，細桿通過光電門的平均速度等于該過程中間時刻的瞬時速度，而實驗測出的上下邊框兩桿中心之間的距離，此距離對應(yīng)的初末速度應(yīng)該是兩桿中心通過光電門的瞬時速度，即細桿通過光電門的過程中的位移中點的瞬時速度。根據(jù)勻變速直線運動推論可得：平均速度為：，位移中點的瞬時速度為：設(shè)邊框的下面的細桿通過光電門的初末速度分別為、，邊框的上面的細桿通過光電門的初末速度分別為、。由運動學(xué)公式得：整理可得：①②②式減去①式得：整理可得：由：，，，可得：，即，這說明光電門測出的兩個瞬時速度對應(yīng)的下落高度大于實驗測出的上下邊框兩桿中心之間的距離，故本實驗得出的重力勢能的減小量和動能的增加量的關(guān)系為△△。故答案為：（1）乙；（2）3.70；（3）；（4）；（5）【點評】本實驗采用了落體法進行機械能守恒的驗證，采用光電門測量速度。掌握光電門的測速原理，對于機械能守恒定律驗證實驗方法較多，需要多積累，多總結(jié)。22．（2024?馬鞍山三模）某實驗小組想利用水流在重力作用下的粗細變化估測重力加速度大小。如圖甲所示，水龍頭出口豎直向下，流出的水在重力作用下速度越來越大，水流的橫截面積會越來越小。水龍頭單位時間流出水的體積為，用游標卡尺在相距的兩處測出水流的橫截面直徑分別為和。（1）某次用游標卡尺測量水流的橫截面直徑時如圖乙所示，其讀數(shù)為1.04；（2）為提高該實驗的精度，避免因水龍頭出口不規(guī)則等一系列因素造成的影響，下列措施有效的是；水龍頭出口越細越好盡可能保證水流從水龍頭出口流出的初速度為零測量同一橫截面直徑時，應(yīng)從多個角度測量再求平均值（3）重力加速度。（用題中所給字母表示）【答案】（1）1.04；（2）；（3）【考點】刻度尺的使用與讀數(shù)；探究小車速度隨時間變化的規(guī)律【專題】定量思想；自由落體運動專題；推理法；實驗?zāi)芰Α痉治觥浚?）掌握游標卡尺讀數(shù)的方法，主尺讀數(shù)加上游標尺讀數(shù)，不需估讀；（2）根據(jù)實驗原理和注意事項分析有效實驗措施；（3）根據(jù)流速與流量的關(guān)系求出速度，然后由速度—位移公式求出加速度。【解答】解：（1）游標卡尺是10分度的，其精確度為，主尺讀數(shù)為，游標尺上第4個刻度和主尺上某一刻度對齊，則游標尺讀數(shù)為：，所以最終讀數(shù)為：（2）、水龍頭出口越細，水龍頭流出的水速度越大，導(dǎo)致橫截面積變小，不易測量，故錯誤；、水流從水龍頭出口流出的初速度為零時不易測量橫截面直徑，故錯誤；、為了減少偶然誤差，從多個角度測量同一截面直徑，再求平均值，故正確；故選：。（3）水龍頭單位時間流出水的體積為，則水流經(jīng)過處時，解得：同理水流經(jīng)過處時，速度根據(jù)運動學(xué)公式可知解得重力加速度故答案為：（1）1.04；（2）；（3）【點評】本題考查了測定重力加速度的實驗，解題的關(guān)鍵是明確實驗原理，注意相等時間內(nèi)流過的水體積是不變的。23．（2024?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，為彈簧的勁度系數(shù)，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，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0.230。（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，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)計算出圖線斜率為時，可計算出（用和表示）?！敬鸢浮浚?）0.230；（3）；（4）【考點】驗證機械能守恒定律；探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系【專題】機械能守恒定律應(yīng)用專題；實驗?zāi)芰?；定量思想；推理法【分析】?）根據(jù)游標卡尺的精確度讀數(shù)；（3）根據(jù)光電門原理解得速度；（4）根據(jù)機械能守恒定律結(jié)合圖像斜率解答。【解答】解：（1）游標卡尺的精確度為，主尺讀數(shù)為，游標卡尺第6條刻度線與主尺對齊，寬度為（3）鉤碼此時的速度為（4）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，可得解得故答案為：（1）0.230；（3）；（4）【點評】本題考查利用彈性勢能與動能的關(guān)系測量彈簧的勁度系數(shù)，解題關(guān)鍵掌握實驗原理。24．（2024?楊浦區(qū)二模）現(xiàn)代科技發(fā)展提供了很多測量物體運動速度的方法。我們教材介紹的門式結(jié)構(gòu)光電門傳感器如圖1所示，兩臂上有、兩孔，孔內(nèi)的發(fā)光管發(fā)射紅外線，孔內(nèi)的光電管接收紅外線。（1）如圖2所示，為了測量物體運動的速度，在物體上安裝擋光片。用光電門傳感器測量運動物體經(jīng)過光電門時的速度，需要測量的物理量有擋光片寬度和。（2）光電門傳感器是根據(jù)光電效應(yīng)，利用光電轉(zhuǎn)換元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的器件。如圖3所示為某種金屬在各種頻率單色光照射下反向遏止電壓與入射光頻率之間的關(guān)系。從圖中數(shù)據(jù)可知該金屬的極限頻率為（計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。已知紅外線的波長范圍約在，用紅外線照射該金屬（選填“能”或“不能”產(chǎn)生光電效應(yīng)。（普朗克常量，電子電量（3）圖4（a）中磁鐵安裝在半徑為的自行車前輪上，磁鐵到前輪圓心的距離為。磁鐵每次靠近霍爾傳感器，傳感器就輸出一個電壓信號到速度計上。①測得連續(xù)個電壓信號的時間間隔為，則在這段時間內(nèi)自行車前進的平均速度。②自行車做勻變速直線運動，某段時間內(nèi)測得電壓信號強度隨時間的變化如圖4（b）所示，則自行車的加速度（以車前進方向為正方向）。③如圖4（c）所示，電流從上往下通過霍爾元件（自由電荷為電子），當(dāng)磁鐵沿圖示方向運動經(jīng)過霍爾元件附近時，會有圖示方向的磁場穿過霍爾元件，在元件的左右兩面間能檢測到電勢差，則磁鐵經(jīng)過霍爾元件的過程中。（由空間磁場變化所激發(fā)的電場可忽略不計）磁鐵的極靠近元件且磁鐵的極靠近元件且磁鐵的極靠近元件且磁鐵的極靠近元件且（4）用微波傳感器測量飛行網(wǎng)球的速度，利用發(fā)送信號與接收信號的頻率差，通過公式計算出物體運動的速度。當(dāng)球遠離傳感器運動時，單位時間內(nèi)測得的信號數(shù)和波長。變多，變長變多，變短變少，變短變少，變長【答案】（1）擋光片寬度；擋光片通過光電門的擋光時間；（2）；能；（3）①；②；③；（4）。【考點】多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用；霍爾效應(yīng)與霍爾元件；愛因斯坦光電效應(yīng)方程；光電門測量物體速度【專題】定量思想；推理法；光電效應(yīng)專題；推理能力【分析】（1）根據(jù)光電門測速的原理可知需要測量的物理量；（2）根據(jù)遏止電壓的定義寫出反向遏止電壓與入射光頻率之間的關(guān)系圖像的表達式，根據(jù)題意代入數(shù)據(jù)解得該金屬的逸出功，再根據(jù)極限頻率的定義求解該金屬的極限頻率；根據(jù)頻率與波長關(guān)系求解該金屬的極限頻率的波長，根據(jù)光電效應(yīng)的條件判斷即可；（3）①先求解自行車在時間內(nèi)的位移，再根據(jù)運動學(xué)公式求解自行車的平均速度；②根據(jù)運動學(xué)公式求解子洗車的加速度；③根據(jù)磁場的方向判斷磁鐵靠近元件的磁極；根據(jù)左手定則判斷電子偏轉(zhuǎn)的方向，進一步判斷元件左、右兩側(cè)電勢的高低，即可判斷大于0還是小于0；（4）根據(jù)多普勒效應(yīng)判斷?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的速度等于平均速度有其中為擋光片的寬度，用游標卡尺測量，為擋光片通過光電門的擋光時間；（2）根據(jù)遏止電壓的定義有則反向遏止電壓與入射光頻率之間的關(guān)系圖像的表達式為代入，解得該金屬的逸出功為再根據(jù)極限頻率的定義有；根據(jù)頻率與波長的關(guān)系可知該金屬的極限頻率的波長為根據(jù)光電效應(yīng)發(fā)生的條件可知，當(dāng)選用的紅外線的波長小于極限頻率的波長時，能發(fā)生光電效應(yīng)；（3）①根據(jù)題意，時間內(nèi)自行車的位移為根據(jù)運動學(xué)公式有；②由圖可知，自行車做勻減速直線運動，根據(jù)運動學(xué)公式有解得；③根據(jù)磁場方向可知磁鐵的極靠近元件；根據(jù)左手定則可知，電子向元件的左側(cè)聚集，則元件的左側(cè)電勢低于右側(cè)電勢，即，故正確，錯誤。故選：；（4）根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，當(dāng)球遠離傳感器運動時，傳感器接收到的頻率會變小，波長則會變大，故正確，錯誤。故選：。故答案為：（1）擋光片寬度；擋光片通過光電門的擋光時間；（2）；能；（3）①；②；③；（4）?！军c評】本題考查愛因斯坦光電效應(yīng)方程、多普勒效應(yīng)及應(yīng)用、霍爾效應(yīng)、探究小車速度隨時間變化的規(guī)律等，要求學(xué)生熟練掌握這些基本的知識點及其應(yīng)用。25．（2023?廣東模擬）水平桌面上安裝有如圖甲所示的裝置，可以用來探究加速度與力的關(guān)系。繞過動滑輪的兩段輕繩均與桌面平行，光電門固定在豎直支架上。（1）用游標卡尺測量出遮光條的寬度，如圖乙所示，遮光條的寬度0.600。（2）按圖甲組裝好器材后，在盒內(nèi)放入重物，從靜止釋放物塊，在豎直支架上標記釋放時遮光片的中心位置，記錄物塊運動過程中力傳感器的示數(shù)以及遮光條通過光電門的遮光時間，測量位置到光電門的距離。（3）多次改變放入盒內(nèi)的重物質(zhì)量（不改變第一次放入的重物質(zhì)量），調(diào)整物塊位置使遮光條中心與支架上的點平齊，再次由靜止釋放物塊，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。（4）以為縱坐標、為橫坐標作出圖像，若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?，圖像的斜率為，圖像在縱軸上的截距為，則物塊的質(zhì)量，物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。（均用、、、、表示）【答案】（1）0.600；（4）；【考點】探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系【專題】推理法；定量思想；牛頓運動定律綜合專題；推理能力【分析】（1）根據(jù)游標卡尺的測量原理得出遮光條的寬度；（4）根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合圖像的物理意義得出物塊的質(zhì)量和的大小?！窘獯稹拷猓海?）遮光條的寬度．（4）盒子與重物經(jīng)過光電門時的速度大小，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律有，可得，物塊的加速度大小，對物塊，根據(jù)牛頓第二定律有，整理得，故、，解得，．故答案為：（1）0.600；（4）；【點評】本題考查牛頓第二定律，目的是考查學(xué)生的實驗?zāi)芰Α?/p>

考點卡片1．牛頓第二定律的簡單應(yīng)用【知識點的認識】牛頓第二定律的表達式是F＝ma，已知物體的受力和質(zhì)量，可以計算物體的加速度；已知物體的質(zhì)量和加速度，可以計算物體的合外力；已知物體的合外力和加速度，可以計算物體的質(zhì)量?！久}方向】一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為g，g為重力加速度。人對電梯底部的壓力為（）A、B、2mgC、mgD、分析：對人受力分析，受重力和電梯的支持力，加速度向上，根據(jù)牛頓第二定律列式求解即可。解答：對人受力分析，受重力和電梯的支持力，加速度向上，根據(jù)牛頓第二定律N﹣mg＝ma故N＝mg+ma＝mg根據(jù)牛頓第三定律，人對電梯的壓力等于電梯對人的支持力，故人對電梯的壓力等于mg；故選：A。點評：本題關(guān)鍵對人受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解?！窘忸}方法點撥】在應(yīng)用牛頓第二定律解決簡單問題時，要先明確物體的受力情況，然后列出牛頓第二定律的表達式，再根據(jù)需要求出相關(guān)物理量。2．牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問題【知識點的認識】圓周運動的過程符合牛頓第二定律，表達式Fn＝man＝mω2r＝m＝m也是牛頓第二定律的變形，因此可以將牛頓第二定律與向心力結(jié)合起來求解圓周運動的相關(guān)問題。【命題方向】我國著名體操運動員童飛，首次在單杠項目中完成了“單臂大回環(huán)”：用一只手抓住單杠，以單杠為軸做豎直面上的圓周運動．假設(shè)童飛的質(zhì)量為55kg，為完成這一動作，童飛在通過最低點時的向心加速度至少是4g，那么在完成“單臂大回環(huán)”的過程中，童飛的單臂至少要能夠承受多大的力．分析：運動員在最低點時處于超重狀態(tài)，由單杠對人拉力與重力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求解．解答：運動員在最低點時處于超重狀態(tài)，設(shè)運動員手臂的拉力為F，由牛頓第二定律可得：F心＝ma心則得：F心＝2200N又F心＝F﹣mg得：F＝F心+mg＝2200+55×10＝2750N答：童飛的單臂至少要能夠承受2750N的力．點評：解答本題的關(guān)鍵是分析向心力的來源，建立模型，運用牛頓第二定律求解．【解題思路點撥】圓周運動中的動力學(xué)問題分析（1）向心力的確定①確定圓周運動的軌道所在的平面及圓心的位置．②分析物體的受力情況，找出所有的力沿半徑方向指向圓心的合力，該力就是向心力．（2）向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是幾個力的合力或某個力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加向心力．（3）解決圓周運動問題步驟①審清題意，確定研究對象；②分析物體的運動情況，即物體的線速度、角速度、周期、軌道平面、圓心、半徑等；③分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力的來源；④根據(jù)牛頓運動定律及向心力公式列方程．3．萬有引力與重力的關(guān)系（黃金代換）【知識點的認識】對地球上的物體而言，受到的萬有引力要比地球自轉(zhuǎn)引起的物體做圓周運動所需的向心力大的多，所以通?？梢院雎缘厍蜃赞D(zhuǎn)帶來的影響，近似認為萬有引力完全等于重力。即化簡得到：GM＝gR2其中g(shù)是地球表面的重力加速度，R表示地球半徑，M表示地球的質(zhì)量，這個式子的應(yīng)用非常廣泛，被稱為黃金代換公式?！久}方向】火星探測器著陸器降落到火星表面上時，經(jīng)過多次彈跳才停下．假設(shè)著陸器最后一次彈跳過程，在最高點的速度方向是水平的，大小為v0，從最高點至著陸點之間的距離為s，下落的高度為h，如圖所示，不計一切阻力．（1）求火星表面的重力加速度g0．（2）已知萬有引力恒量為G，火星可視為半徑為R的均勻球體，忽略火星自轉(zhuǎn)的影響，求火星的質(zhì)量M．分析：根據(jù)平拋運動規(guī)律求出星球表面重力加速度．運用黃金代換式GM＝gR2求出問題．解答：（1）著陸器從最高點落至火星表面過程做平拋運動，由平拋規(guī)律得：水平方向上，有x＝v0t①豎直方向上，有h＝g0t2②著陸點與最高點之間的距離s滿足s2＝x2+h2③由上3式解得火星表面的重力加速度g0＝④（2）在火星表面的物體，重力等于火星對物體的萬有引力，得mg0＝G⑤把④代入⑤解得火星的質(zhì)量M＝答：（1）火星表面的重力加速度g0是．（2）火星的質(zhì)量M是．點評：重力加速度g是天體運動研究和天體表面宏觀物體運動研究聯(lián)系的物理量．把星球表面的物體運動和天體運動結(jié)合起來是考試中常見的問題．【解題思路點撥】1.黃金代換式不止適用于地球，也試用于其他一切天體，其中g(shù)表示天體表面的重力加速度、R表示天體半徑、M表示天體質(zhì)量。2.應(yīng)用黃金代換時要注意抓住如“忽略天體自轉(zhuǎn)”、“萬有引力近似等于重力”、“天體表面附近”等關(guān)鍵字。4．常見力做功與相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化【知識點的認識】1．內(nèi)容（1）功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。（2）做功的過程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，而且能量的轉(zhuǎn)化必通過做功來實現(xiàn)。2．高中物理中幾種常見的功能關(guān)系功能量的變化合外力做正功動能增加重力做正功重力勢能減少彈簧彈力做正功彈性勢能減少電場力做正功電勢能減少其他力（除重力、彈力）做正功機械能增加一對滑動摩擦力做的總功為負功系統(tǒng)的內(nèi)能增加【解題思路點撥】如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止在地面上，物體上面連著一個輕彈簧，用手拉住彈簧上端上移H，將物體緩緩提高h，拉力F做功WF，不計彈簧的質(zhì)量，則下列說法正確的是（）A、重力做功﹣mgh，重力勢能減少mghB、彈力做功﹣WF，彈性勢能增加WFC、重力勢能增加mgh，彈性勢能增加FHD、重力勢能增加mgh，彈性勢能增加WF﹣mgh分析：重力勢能的變化量等于負的重力所做的功，物體緩緩提高說明速度不變，拉力F做的功等于物體重力勢能的變化量與彈簧彈性勢能增加量之和．解答：重力勢能的變化量等于負的重力所做的功，即ΔEP＝﹣WG＝﹣（﹣mgh）＝mgh物體緩緩提高說明速度不變，所以物體動能不發(fā)生變化，ΔE彈＝WF+WG＝WF﹣mgh故選：D。點評：本題主要考查了重力勢能的變化量與重力做功的關(guān)系以及能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．【解題思路點撥】1.常見的功能關(guān)系：合力做功——動能變化；重力做功——重力勢能變化；彈力做功——彈性勢能變化；摩擦力做功——內(nèi)能變化；其他力做功——機械能變化。2.判斷和計算做功或能量變化時，可以反其道而行之，通過計算能量變化或做功多少來進行。5．機械能守恒定律的簡單應(yīng)用【知識點的認識】1.機械能守恒定律的內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。2.對三種表達式的理解（1）守恒式：Ek1+EP1＝Ek2+EP2，這里應(yīng)注意等式不是指某兩個特別的狀態(tài)，而是過程中的每一狀態(tài)機械能的總量都是守恒的，但我們解題時往往選擇與題目所述條件或所求結(jié)果相關(guān)的狀態(tài)建立方程式。另外，表達式中是相對的，建立方程時必須選擇合適的參考平面，且每一狀態(tài)的E都應(yīng)是對同一參考平面而言的。（2）轉(zhuǎn)化式：ΔEk＝﹣ΔEP，系統(tǒng)動能的增加量等于系統(tǒng)重力勢能的減少量，可以不選擇參考平面。（3）轉(zhuǎn)移式：ΔEA＝﹣ΔEB，將系統(tǒng)分為A、B兩部分，A部分機械能的增加量等于另一部分B的機械能的減少量，可以不選擇參考平面。3.運用機械能守恒定律的基本思路4.機械能守恒定律和動能定理的比較【命題方向】NBA籃球賽非常精彩，吸引了眾多觀眾.2012﹣2013賽季總決賽第六場中，雷阿倫在終場前5.2s的時候，把球投出且準確命中，把比賽拖入加時從而讓熱火獲得比賽的勝利．如果雷阿倫投籃過程中對籃球做功為W，出手高度為h1，籃筐距地面高度為h2，籃球的質(zhì)量為m，空氣阻力不計，則籃球進筐時的動能為（）A、W+mgh1﹣mgh2B、W+mgh2﹣mgh1C、mgh1+mgh2﹣WD、mgh2﹣mgh1﹣W分析：籃球在空中飛行時受到的空氣阻力忽略不計，只受重力，故機械能守恒，根據(jù)機械能守恒定律直接列式分析．解答：籃球機械能守恒，有mgh1+Ek1＝mgh2+Ek2解得Ek2＝Ek+mgh1一mgh2故選：A。點評：本題關(guān)鍵根據(jù)機械能守恒定律列式求解，守恒條件為只有重力做功；應(yīng)用機械能守恒定律解題不需要分析過程，只找出初末狀態(tài)即可．【解題方法點撥】1.應(yīng)用機械能守恒定律解題的基本思路（1）選取研究對象﹣﹣物體或系統(tǒng)。（2）根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒。（3）恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程的初、末態(tài)時的機械能。（4）選取方便的機械能守恒定律的方程形式（Ek1+Ep1＝Ek2+Ep2、△Ek＝﹣△Ep或△EA＝﹣△EB）進行求解。注：機械能守恒定律的應(yīng)用往往與曲線運動綜合起來，其聯(lián)系點主要在初末狀態(tài)的速度與圓周運動的動力學(xué)問題有關(guān)、與平拋運動的初速度有關(guān)。2.對于系統(tǒng)機械能守恒問題，應(yīng)抓住以下幾個關(guān)鍵：（1）分析清楚運動過程中各物體的能量變化；（2）哪幾個物體構(gòu)成的系統(tǒng)機械能守恒；（3）各物體的速度之間的聯(lián)系。3.動能定理與機械能守恒定律的選擇（1）能用機械能守恒定律解決的題一般都能用動能定理解決，而且省去了確定是否守恒和選定重力勢能參考平面的麻煩。（2）能用動能定理來解決的題卻不一定都能用機械能守恒定律來解決，在這個意義上講，動能定理比機械能守恒定律應(yīng)用更廣泛、更普遍。6．多普勒效應(yīng)及其應(yīng)用【知識點的認識】1．多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源與觀察者之間有相對運動時，觀察者會感到波的頻率發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)．2．接收到的頻率的變化情況：當(dāng)波源與觀察者相向運動時，觀察者接收到的頻率變大；當(dāng)波源與觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率變?。久}方向】?？碱}型：在學(xué)校運動場上50m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚聲器．兩個揚聲器連續(xù)發(fā)出波長為5m的聲波．一同學(xué)從該跑道的中點出發(fā)，向某一段點緩慢行進10m．在此過程中，他聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為（）A.2B.4C.6D.8【分析】當(dāng)同學(xué)到兩個聲源的間距為波長整數(shù)倍時，振動加強，聽到聲音是加強的；當(dāng)同學(xué)到兩個聲源的間距為半波長的奇數(shù)倍時，振動減弱，聽到聲音是減弱的．【解答】解：當(dāng)同學(xué)到兩個聲源的間距為波長整數(shù)倍時，振動加強，聽到聲音是加強的，故該同學(xué)從中間向一側(cè)移動0m、2.5m、5.0m、7.5m、10m時，聽到聲音變大；當(dāng)同學(xué)到兩個聲源的間距為半波長的奇數(shù)倍時，振動減弱，聽到聲音是減弱的，故該同學(xué)從中間向一側(cè)移動1.25m、3.75m、6.25m、8.75m時，聲音減弱；故該同學(xué)從中間向一側(cè)移動過程聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為4次；故選B．【點評】本題關(guān)鍵明確振動加強和振動減弱的條件，然后可以結(jié)合圖表分析，不難．【解題方法點撥】多普勒效應(yīng)的成因分析（1）接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)，當(dāng)波以速度v通過觀察者時，時間t內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為N＝，因而單位時內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)，即接收頻率．（2）當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率變?。?．霍爾效應(yīng)與霍爾元件【知識點的認識】一、霍爾效應(yīng)1．霍爾效應(yīng)：置于磁場中的載流體