2025年高二物理人教版寒假銜接講練 提升練-13 力學(xué)實驗綜合練（教師版）

13力學(xué)實驗綜合練內(nèi)容早知道?第一層鞏固提升練（3大題型）題型1驗證動量守恒定律題型2利用現(xiàn)代方法驗證動量守恒定律題型3用單擺測量重力加速度的大小?第二層能力提升練?第三層拓展突破練驗證動量守恒定律1．（23-24高一下·福建福州·期末）在“驗證動量守恒定律”的實驗中，先讓質(zhì)量為m1的鋼球A從斜槽軌道上某一固定位置S由靜止開始滾下，從軌道末端水平拋出，落到位于水平地面的復(fù)寫紙上，在復(fù)寫紙下面的白紙上留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡。再把質(zhì)量為m2的空心鋼球B放在斜槽軌道末端，讓A球仍從位置S由靜止?jié)L下，與B球碰撞后，分別在白紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)操作10次。M、P、N為三個落點的平均位置，O點是軌道末端在白紙上的豎直投影點，如圖1所示。(1)為了盡量減小實驗誤差，兩個小球的質(zhì)量應(yīng)滿足m1>m2，若滿足關(guān)系式則可以認(rèn)為兩小球碰撞前后總動量守恒；(2)某同學(xué)記錄小球三個落點的平均位置時發(fā)現(xiàn)M和N偏離了OP方向，如圖2所示。下列相關(guān)說法正確的是___________。A．造成M和N偏離了OP方向的原因是兩小球的碰撞不是對心正碰B．兩球在碰撞過程中動量不守恒【答案】(1)m1·OP=m1·OM+m2·ON(2)A【詳解】（1）設(shè)碰撞前瞬間鋼球A的速度為，碰撞后瞬間A、B的速度分別為、，根據(jù)動量守恒可得由于兩球在空中運動的時間相等，則有可得若滿足關(guān)系式m1·OP=m1·OM+m2·ON則可以認(rèn)為兩小球碰撞前后總動量守恒。（2）造成M和N偏離了OP方向的原因是兩小球碰撞過程中沒有對心碰撞，導(dǎo)致速度方向不沿碰前速度方向。故選A。2．（23-24高二下·浙江臺州·期中）如圖為“研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒”實驗裝置。(1)有關(guān)本實驗裝置或操作要求，下列說法正確的是。（多選）A．斜槽軌道必須光滑B．斜槽軌道的末端切線必須保持水平C．入射球A和被碰球B的質(zhì)量必須相等D．入射球A每次必須從斜槽軌道的同一位置由靜止釋放E．實驗中必須測量釋放位置到拋出點的高度h和拋出點離地的高度H，才能算出小球碰撞前后的速度(2)若兩球碰撞前后的動量守恒，則驗證兩小球碰撞過程中動量守恒的表達(dá)式為（用mA、mB、OM、OP、ON表示）?！敬鸢浮?1)BD(2)【詳解】（1）A．斜槽軌道是否光滑，不影響入射小球每次與被碰小球碰撞前瞬間速度是否相同，故斜槽軌道不需要光滑，A錯誤；B．為了保證小球拋出后做平拋運動，斜槽軌道的末端切線需要保持水平，B正確；C．為了保證碰撞后，入射球不反彈，入射球質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，C錯誤；D．為了保證入射球每次與被碰球碰撞前瞬間速度相同，入射球每次必須從斜槽軌道的同一位置由靜止釋放，D正確；E．可以根據(jù)平拋運動規(guī)律推出拋出的速度與水平位移的關(guān)系，不需要測量拋出點的高度h和拋出點離地的高度H，故E錯誤。故選BD。（2）小球在空中做平拋運動下落的高度相同，則小球做平拋運動的時間相同，設(shè)入射球碰前瞬間速度為，碰后瞬間入射球速度為，被碰球速度為，根據(jù)動量守恒可得則有可得3．（2024·湖南邵陽·二模）某同學(xué)為了驗證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設(shè)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(jìn)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m1和m2（m1>m2）。將硬幣a放置在斜面上某一位置，標(biāo)記此位置為B。由靜止釋放a，當(dāng)a停在水平面上某處時，測量a從O點到停止處的滑行距離OP。將硬幣b放置在O處，左側(cè)與O點重合，將a放置于B點由靜止釋放。當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測量a、b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(fù)實驗若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為s0、s1、s2。(1)在本實驗中，b選用的是（選填“一元”或“一角”）硬幣；(2)碰撞后，b在O點時速度的大小可表示為（設(shè)硬幣與紙板間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g）；(3)若a、b發(fā)生彈性碰撞，則?！敬鸢浮?1)一角(2)(3)1【詳解】（1）根據(jù)圖乙可知，a碰撞b后，a的速度方向仍然向右，沒有發(fā)生反彈，可知a的質(zhì)量大一些，即在本實驗中，a選用的是一元硬幣，b選用的是一角硬幣。（2）碰撞前，b從O點運動到N點減速至0，設(shè)b在O點的速度大小為，根據(jù)動能定理有解得（3）設(shè)a碰撞前到O點是速度大小為，根據(jù)動能定理有解得a碰撞后到O點是速度大小為，根據(jù)動能定理有解得若a、b發(fā)生彈性碰撞，則碰撞時動量守恒，能量守恒以上各式聯(lián)立，解得4．（23-24高三下·重慶南岸·開學(xué)考試）用圖甲實驗裝置驗證動量守恒定律。主要步驟為：①將斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平；②讓質(zhì)量為的入射球多次從斜槽上S位置靜止釋放，記錄其平均落地點位置；③把質(zhì)量為的被碰球靜置于槽的末端，再將入射球從斜槽上S位置靜止釋放，與被碰球相碰，并多次重復(fù)，記錄兩小球的平均落地點位置；④記錄小球拋出點在地面上的垂直投影點O，測出碰撞前后兩小球的平均落地點的位置M、P、N與O的距離分別為，如圖乙，分析數(shù)據(jù)：（1）入射球直徑和被碰球直徑應(yīng)滿足關(guān)系（選填“>”、“=”或“<”）（2）關(guān)于該實驗，下列說法正確的有A．斜槽軌道必須是光滑的B．鉛垂線的作用是檢驗斜槽末端是否水平C．實驗中必須測量出小球拋出點的離地高度HD．入射球必須從斜槽軌道的同一位置由靜止釋放（3）若兩球碰撞時的動量守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為A．

B．C．

D．【答案】=DA【詳解】（1）[1]要使兩球動量守恒，要求兩球正碰，故入射球直徑等于被碰球直徑。（2）[2]AD．每次保證入射小球從同一位置靜止釋放，可以使小球獲得相同的初速度，斜槽軌道無需光滑，故A錯誤，D正確；B．鉛垂線的作用是確定點的位置，不是用于檢驗斜槽是否水平，故B錯誤；C．小球從斜槽末端飛出后，做平拋運動，由于高度相同，小球在空中運動時間相同，可用水平位移表示速度，故實驗中不需要測量出小球拋出點的離地高度，故C錯誤。故選D。（3）[3]設(shè)小球在空中運動時間為，若兩球碰撞時的動量守恒，有整理可得故選A。利用現(xiàn)代方法驗證動量守恒定律5．（2024·山東菏澤·模擬預(yù)測）曉宇同學(xué)利用如圖所示的裝置驗證碰撞過程中動量守恒，實驗時完成了如下的操作：（1）將擋光片固定在滑塊A上，擋光片的寬度為d，用天平測量滑塊A與擋光片的總質(zhì)量為，將兩光電門1、2固定在長木板上；（2）將長木板的右端適當(dāng)調(diào)高，輕推滑塊，直到滑塊A沿長木板勻速下滑，此時滑塊經(jīng)過光電門1、2的擋光時間分別為、，則（填“”“”或“”）；（3）保持（2）中長木板的傾角不變，現(xiàn)將與A相同材料制成的滑塊B放在兩光電門之間，滑塊B的質(zhì)量為，使滑塊A從光電門1的上方以一定的初速度下滑，滑塊A經(jīng)過光電門1的擋光時間為，兩滑塊碰后粘合在一起，經(jīng)過光電門2時的擋光時間為，滑塊A經(jīng)過光電門1的速度為，若兩滑塊碰撞過程中動量守恒，則關(guān)系式成立?！敬鸢浮俊驹斀狻縖1]根據(jù)可知滑塊經(jīng)過光電門的速度為當(dāng)勻速下滑時速度不變，即所以[2]滑塊A經(jīng)過光電門1的速度為[3]兩滑塊碰后經(jīng)過光電門2的速度為若兩滑塊碰撞過程中動量守恒，則需滿足解得6．（2024·廣東·模擬預(yù)測）某同學(xué)用如圖甲所示的裝置“驗證動量守恒定律”，氣墊導(dǎo)軌上放置著帶有遮光條的滑塊P、Q。（1）若實驗中用螺旋測微器測量其中一個遮光條的寬度如圖乙所示，其讀數(shù)為mm；（2）測得的質(zhì)量（含遮光條）分別為和，左、右遮光條的寬度分別為和。實驗中，用細(xì)線將兩個滑塊連接使輕彈簧壓縮且靜止，然后燒斷細(xì)線，輕彈簧將兩個滑塊彈開，測得它們通過光電門的時間分別為。用題中測得的物理量表示動量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為（用、、、、、表示）?！敬鸢浮?.860/6.858/6.859/6.861【詳解】（1）[1]螺旋測微器的讀數(shù)為（2）[2]實驗時把小滑塊經(jīng)過擋光片時的平均速度作為小滑塊的瞬時速度，故滑塊P通過左邊光電門的瞬時速度為滑塊Q通過右邊光電門的瞬時速度為由動量守恒定律可知故7．（2024·遼寧·一模）某同學(xué)利用圖（a）所示的裝置驗證碰撞過程中的動量守恒定律。A、B兩滑塊均帶有彈簧片和寬度相同的遮光片，測得滑塊A、B（包含彈簧片和遮光片）的質(zhì)量分別為和。將兩滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上，氣墊導(dǎo)軌右側(cè)兩支點高度固定，左側(cè)支點高度可調(diào)。（1）實驗前，該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d，結(jié)果如圖（b）所示，則mm。（2）該同學(xué)在調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時，開啟充氣泵，將一個滑塊輕放在導(dǎo)軌中部后，發(fā)現(xiàn)它向右加速運動。此時，應(yīng)調(diào)節(jié)左支點使其高度（填“升高”或“降低”）。（3）將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平后，給滑塊A一向右的初速度，使它與滑塊B發(fā)生正碰。碰前滑塊A通過光電門1的遮光時間為，A、B碰后分別通過光電門1和光電門2，遮光時間分別為和，則該同學(xué)所要驗證的動量守恒定律的表達(dá)式為（用、、、和表示）?！敬鸢浮拷档汀驹斀狻浚?）[1]由圖（b）可知，遮光條的寬度為（2）[2]開啟充氣泵，將一個滑塊輕放在導(dǎo)軌中部后，發(fā)現(xiàn)它向右加速運動，說明左高右低，則應(yīng)調(diào)節(jié)左支點使其高度降低。（3）[3]根據(jù)滑塊經(jīng)過光電門的瞬時速度近似等于平均速度可得，滑塊A碰前通過光電門1時的速度大小為方向水平向右，同理可得，滑塊A碰后通過光電門1時的速度大小為方向水平向左，滑塊B碰后通過光電門2時的速度大小為方向水平向右，若碰撞過程動量守恒，取向右為正方向，則有整理可得8．（24-25高三上·陜西西安·期中）某實驗小組用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。在固定的水平氣墊導(dǎo)軌上安裝兩個光電門，帶有遮光片的A、B兩滑塊放置在氣墊導(dǎo)軌上，兩遮光片的寬度相等，A放置在光電門1的左側(cè)，B放置在兩光電門之間，實驗開始，讓導(dǎo)軌的氣源充上氣，給A一個水平方向的初速度，兩滑塊碰撞前A通過光電門的時間為，碰撞后A、B通過光電門的時間分別為、。(1)若A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，則碰撞后A通過光電門1；若A的質(zhì)量等于B的質(zhì)量，則等于。（均填“可能”或“不可能”）(2)若碰撞后A、B的運動方向相反，，且A、B發(fā)生的是彈性碰撞，則A、B的質(zhì)量之比為。【答案】(1)不可能可能(2)1:3【詳解】（1）[1]若A的質(zhì)量大于B的質(zhì)量，則碰撞后A滑塊不反彈，即碰撞后A不可能通過光電門1；[2]若A的質(zhì)量等于B的質(zhì)量，且若發(fā)生彈性碰撞，則速度發(fā)生交換，故則可能等于。（2）若碰撞后A、B的運動方向相反，，則碰后兩滑塊的速度大小相等，由動量守恒定律且A、B發(fā)生的是彈性碰撞，根據(jù)機械能守恒定律聯(lián)立解得用單擺測量重力加速度的大小9．（23-24高二下·云南曲靖·期末）實驗小組的同學(xué)們用圖甲所示的裝置做“用單擺測定重力加速度”的實驗。(1)在這個實驗中，應(yīng)該選用下列哪兩組材料構(gòu)成單擺______（填選項前的字母）。A．長約的細(xì)線 B．長約的橡皮繩C．直徑約的均勻鐵球 D．直徑約的塑料球(2)將單擺正確懸掛后進(jìn)行如下操作，其中正確的是______（填選項前的字母）。A．測出擺線長作為單擺的擺長B．把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度釋放，使之在豎直平面內(nèi)做簡諧運動C．用停表測量單擺完成1次全振動所用時間并作為單擺的周期(3)用L表示單擺的擺長，用T表示單擺的周期，則重力加速度（用L、T表示）。【答案】(1)AC(2)B(3)【詳解】（1）AB．構(gòu)成單擺的擺線彈性小，長度比擺球的直徑大得多，應(yīng)該選擇長約的細(xì)線，故A正確，B錯誤；CD．為了減小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)選擇質(zhì)量大體積小，即選擇密度大的均勻鐵球，故C正確，D錯誤。故選AC。（2）A．實驗中應(yīng)測出擺線長與擺球的直徑，將擺線與擺球半徑之和作為單擺的擺長，故A錯誤；B．實驗中當(dāng)擺角小于5°時，擺球的運動才近似是簡諧運動，可知，實驗中，需要把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度釋放，才能夠使之在豎直平面內(nèi)做簡諧運動，故B正確；C．為了減小周期測量的誤差，實驗中，應(yīng)使用停表測量單擺完成30~50次全振動所用時間來間接求出單擺的周期，故D錯誤。故B。（3）根據(jù)單擺周期公式有解得10．（23-24高一下·四川成都·期末）某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得單擺小球的直徑為cm；同學(xué)用秒表記錄的時間如圖所示，則秒表的示數(shù)為s；(2)該同學(xué)又想出另一個辦法測重力加速度，他測出多組擺線長L與周期T的數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出了的關(guān)系圖像，如圖所示，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，重力加速度為m/s2（取，結(jié)果保留三位有效數(shù)字）(3)如果該同學(xué)測得的g值偏大，可能的原因是___________A．測擺線長時擺線拉得過緊B．開始計時時，秒表按下稍晚C．實驗中將51次全振動誤記為50次D．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了【答案】(1)1.07096.8(2)9.86(3)AB【詳解】（1）[1]該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得單擺小球的直徑為[2]秒表的示數(shù)為（2）根據(jù)單擺周期公式可得所以，斜率為解得（3）AD．根據(jù)單擺周期公式可得g值偏大的原因可能是測擺線長時擺線拉得過緊，擺長測量值偏大，故A正確，D錯誤；BC．設(shè)測量時間為t，全振動次數(shù)為n，則有g(shù)值偏大的原因可能是開始計時時，秒表過遲按表或多記錄了全振動次數(shù)，故B正確，C錯誤。故選AB。11．（2024·江西吉安·模擬預(yù)測）要測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，實驗小組的同學(xué)們找來一塊外形不規(guī)則的小金屬塊，用長為l的細(xì)線懸掛于O點。(1)王同學(xué)實驗時，讓小金屬塊拉開一個小的角度，由靜止釋放，用手機的秒表功能測出金屬塊做簡諧運動的周期T。改變擺線的長，多次實驗，測得多組l、T，用l作為擺長L，作圖像，作出的圖像應(yīng)是圖乙中的（選填“A”或“B”）圖像，由圖像得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮椋ㄓ脠D中所標(biāo)物理量的值表示）。(2)李同學(xué)用同樣的裝置做實驗，測出懸點到金屬塊最低點的距離作為擺長L，改變擺線的長多次實驗，同樣測出多組L、T，在圖乙坐標(biāo)系中作出另一個圖像，比較兩個圖像可知，金屬塊最高點和最低點間的距離為（用圖中所標(biāo)物理量的值表示）?！敬鸢浮?1)B(2)【詳解】（1）[1]設(shè)金屬塊的重心到金屬塊最上端的高度為，則解得由此可知圖像應(yīng)是B；[2]則解得（2）設(shè)金屬塊的重心到金屬塊最下端的高度為，則解得圖像為A，則則金屬塊最高點和最低點間的距離為12．（2024·浙江·一模）在“用單擺測量重力加速度”實驗中，根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范描點和作圖，得到的圖像，如圖所示。(1)圖線不過原點的原因可能為______A．l為擺線長 B．l為擺長C．l為擺線長與擺球直徑之和(2)數(shù)據(jù)處理時，（選填“能”或“不能”）利用圖線的斜率來計算重力加速度。【答案】(1)A(2)能【詳解】（1）根據(jù)單擺的周期公式可得A.設(shè)擺球的直徑為D，若l為擺線長，則公式變?yōu)椴贿^原點，縱截距為滿足題意，A正確；B．若l為擺長，則公式變?yōu)槿匀贿^原點，不滿足題意，B錯誤；C．若l為擺線長與擺球直徑之和，則公式變?yōu)椴贿^原點，縱截距為不滿足題意，C錯誤。故選A。（2）由題意可知，圖像的斜率為可得重力加速度為所以在處理數(shù)據(jù)時，能利用圖線的斜率來計算重力加速度。13．（23-24高一下·廣西南寧·期末）某同學(xué)用如圖所示裝置驗證碰撞中的動量守恒定律。圖中O點是小球拋出點在水平地面上的垂直投影點。(1)關(guān)于本實驗，下列說法正確的是（）A．斜槽軌道必須光滑且末端必須水平B．入射小球的質(zhì)量m1必須大于被碰小球的質(zhì)量m2且兩者半徑相等C．同一組實驗中，入射小球每次必須從同一位置由靜止釋放(2)M、P、N為三個落點的平均位置，若實驗中測得OM=15.50cm，OP=28.50cm，ON=45.00cm，若碰撞過程動量守恒，則m1與m2之比為；(3)為了減少實驗誤差，本實驗需要找P、M、N各點的平均位置，請你寫出找平均位置的方法：?！敬鸢浮?1)BC(2)(3)見解析【詳解】（1）AC．只要從同一高度釋放，兩次摩擦力做的負(fù)功相同，小球到達(dá)軌道末端速度相同，所以軌道不需要光滑，但軌道末端必須水平，以保證小球做平拋運動，故A錯誤，C正確；B．為了避免入射小球反彈，要保證入射球質(zhì)量m1大于被碰球質(zhì)量m2，且兩者半徑相等，發(fā)生對心碰撞，故B正確。故選BC。（2）若兩小球碰撞過程動量守恒，則小球均從相同高度平拋，則所以代入數(shù)據(jù)可得（3）為了減少實驗誤差，需要確定P、M、N各點的平均落點位置，方法為用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有小球落點圈在里面，該圓的圓心即為小球落點的平均位置。14．（23-24高一下·河北·期末）某同學(xué)用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平桌面上，軌道末端水平，右側(cè)端點在水平木板上的投影為O，木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實驗時先將小球a從斜槽軌道上Q處由靜止釋放，a從軌道右端水平飛出后落在木板上；重復(fù)多次，測出a落點的平均位置P與O點的距離，將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點，再將a從Q處由靜止釋放，兩球碰撞后均落在木板上；重復(fù)多次，分別測出a、b落點的平均位置M、N與O點的距離、。已測得a的質(zhì)量是b的質(zhì)量的倍。(1)斜槽是否光滑對實驗結(jié)果（填“有”或“無”）影響。(2)實驗中，用小球落點與O點的距離來代替小球水平飛出時的速度，依據(jù)是。(3)若在實驗誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式（用、、和k表示），則驗證了兩小球在碰撞中滿足動量守恒定律?！敬鸢浮?1)無(2)小球離開斜槽末端后做平拋運動，下落的高度相同，下落時間相同，水平方向做勻速直線運動，因此小球水平飛出時的速度與其平拋運動的水平位移成正比(3)【詳解】（1）斜槽是否光滑對實驗結(jié)果無影響，只要小球到達(dá)底端時速度相同即可。（2）小球離開斜槽末端后做平拋運動，下落的高度相同，則下落時間相同，水平方向做勻速直線運動，因此小球水平飛出時的速度與其平拋運動的水平位移成正比，則可以用小球落點與O點的距離來代替小球水平飛出時的速度。（3）要驗證的關(guān)系式兩邊乘以t可得即因可得15．（23-24高一下·吉林·期末）如圖甲，長木板的一端墊有小木塊，可以微調(diào)木板的傾斜程度，以平衡摩擦力，使小車能在木板上做勻速直線運動。小車A前端貼有橡皮泥，后端連一打點計時器紙帶，接通打點計時器電源后，讓小車A以某速度做勻速直線運動，與置于木板上靜止的小車B相碰并粘在一起，繼續(xù)做勻速直線運動。打點計時器電源頻率為50Hz，得到的紙帶如圖乙所示，已將各計數(shù)點之間的距離標(biāo)在圖上。(1)圖中的數(shù)據(jù)有AB、BC、CD、DE四段，根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)計算小車A碰撞前的速度大小為；計算兩車碰撞后的速度大小為m/s。(2)若小車A的質(zhì)量為0.4kg，小車B的質(zhì)量為0.2kg，根據(jù)紙帶數(shù)據(jù)，碰撞前兩小車的總動量是；碰后兩小車的總動量是。（結(jié)果均保留四位有效數(shù)字）【答案】(1)1.7121.140(2)0.68480.6840【詳解】（1）[1][2]由紙帶可知，在BC段和DE段點跡分布均勻，說明小車做勻速運動；因BC段平均速度較大，則計算小車A碰撞前的速度大小應(yīng)選BC段，計算小車A碰撞后的速度大小應(yīng)選DE段，由紙帶數(shù)據(jù)可知，碰前小車的速度為碰后小車的速度為故填1.712，1.140。（2）[1]碰前兩小車的總動量為故填；[2]碰后兩小車的總動量為故填。16．（23-24高二下·湖南·期末）某實驗小組利用如圖甲所示的裝置驗證碰撞過程中的動量守恒。(1)利用托盤天平測出半徑相等的甲、乙兩小球的質(zhì)量分別為、，測得，則應(yīng)選（填“甲”或“乙”）小球作為入射小球。(2)安裝好實驗儀器后，將鉛垂線在白紙上的投影點記為O點。不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽上同一位置由靜止釋放，重復(fù)10次，然后確定10次實驗中小球落點的平均位置P。把被撞小球放在斜槽末端，每次讓入射小球從斜槽上的同一位置由靜止釋放，兩球發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次。確定10次實驗入射小球和被撞小球落點的平均位置M、N。則確定小球落點的平均位置時需要用的實驗器材是。(3)測量出三個落點的平均位置與O點的距離OM、OP、ON分別為、、，若符合關(guān)系式（用所測物理量的字母表示），則驗證了兩小球碰撞前后的總動量守恒?！敬鸢浮?1)甲(2)圓規(guī)(3)【詳解】（1）為防止入射小球反彈，入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被撞小球的質(zhì)量，則應(yīng)選甲小球作為入射小球。（2）確定10次落點的平均位置時，應(yīng)用圓規(guī)畫一盡可能小的圓，將落點圈在圓內(nèi)，圓心即為落點的平均位置。（3）兩小球從斜槽末端飛出后做平拋運動，豎直方向有可得兩小球在空中的時間為根據(jù)動量守恒定律可得即解得兩小球碰撞只要滿足則可以認(rèn)為兩小球碰撞前后的總動量守恒。17．（23-24高一下·遼寧沈陽·期末）甲、乙兩同學(xué)用光電門和氣墊導(dǎo)軌做“驗證動量守恒定律”的實驗。(1)實驗時，他們先接通氣源，然后在導(dǎo)軌上放一個裝有遮光條的滑塊，如圖甲所示。將滑塊向左彈出，使滑塊向左運動，調(diào)節(jié)P或Q，直至滑塊通過光電門1的時間等于通過光電門2的時間，則說明導(dǎo)軌已水平。導(dǎo)軌調(diào)平后，將滑塊A、B放置在圖乙所示的位置，A、B均靜止。給滑塊A一瞬時沖量，滑塊A經(jīng)過光電門1后與滑塊B發(fā)生碰撞且被彈回，再次經(jīng)過光電門1。光電門1先后記錄滑塊A上遮光條的擋光時間為、，光電門2記錄滑塊B向左運動時遮光條的擋光時間為。實驗中為確保碰撞后滑塊A被反彈，則mA、mB應(yīng)滿足的關(guān)系是mAmB（選填“>”“=”或“<”）。(2)甲同學(xué)認(rèn)為，若有關(guān)系式成立（用字母mA、mB、、、表示），則兩滑塊碰撞過程總動量守恒。(3)乙同學(xué)認(rèn)為，若有關(guān)系式成立（用字母mA、mB表示），則兩滑塊碰撞過程為完全彈性碰撞?！敬鸢浮?1)<(2)(3)【詳解】（1）實驗中為確保碰撞后滑塊A被反彈，則mA、mB應(yīng)滿足的關(guān)系是mA<mB（2）根據(jù)光電門測速原理可知，A碰撞前后的速度大小分別為，B碰撞后的速度大小為根據(jù)動量守恒定律有解得（3）若兩滑塊碰撞過程為完全彈性碰撞，根據(jù)機械能守恒定律有結(jié)合上述動量守恒定律解得18．（23-24高一下·遼寧本溪·期末）某同學(xué)用光電門和氣墊導(dǎo)軌做“驗證動量守恒定律”的實驗。(1)實驗時，先接通氣源，然后在導(dǎo)軌上放一個裝有遮光條的滑塊，如圖甲所示。將滑塊向左彈出，使滑塊向左運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間，則應(yīng)調(diào)高（選填“P”或“Q”），直至滑塊通過光電門1的時間與通過光電門2的時間相等。(2)將滑塊A、B放置在圖乙所示的位置，A、B均靜止。給滑塊A一瞬間沖量，使滑塊A運動并與靜止的滑塊B發(fā)生碰撞，碰后兩滑塊不粘連。與光電門1相連的計時器顯示的遮光時間為t1，與光電門2相連的計時器先、后顯示兩次遮光時間分別為t2和t3。若已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為km、m（含遮光條），遮光條寬度均為d（很窄）。滑塊A剛開始運動時受到的沖量大小為，滑塊A、B碰撞過程中滿足表達(dá)式，則說明A和B碰撞過程中動量守恒。（用題中已知和測量的物理量表示）。(3)若兩滑塊發(fā)生的是彈性碰撞，則下列等式成立的是。A．B．C．D．【答案】(1)Q(2)(3)B【詳解】（1）滑塊向左運動，發(fā)現(xiàn)滑塊通過光電門1的時間小于通過光電門2的時間，表明滑塊做減速運動，滑塊上坡，則應(yīng)調(diào)高Q至導(dǎo)軌水平，直至滑塊通過光電門1的時間與通過光電門2的時間相等。（2）[1]滑塊A剛開始運動時受到的沖量大小為解得[2]滑塊A、B碰撞過程中滿足表達(dá)式解得（3）根據(jù)動量守恒定律得根據(jù)機械能守恒定律得解得19．（23-24高一下·廣東江門·期末）用如圖甲所示的裝置“驗證動量守恒定律”。水平放置的氣墊導(dǎo)軌上有、兩個滑塊，開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連接，如圖甲所示。氣墊導(dǎo)軌正常工作后，將繩子燒斷，兩個滑塊向相反方向運動，同時開始頻閃拍攝，得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片，如圖乙所示。已知頻閃的頻率為，滑塊、的質(zhì)量分別為、。(1)由圖可知，A、B離開彈簧后，應(yīng)該做運動，根據(jù)照片記錄的信息，從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實不相符合的地方是；(2)若不計此失誤，分開后，A的動量大小為，的動量的大小為；(3)本實驗中得出“在實驗誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒”這一結(jié)論的依據(jù)是。【答案】(1)勻速直線A、B兩滑塊的第一個間隔(2)0.0180.018(3)A、B兩滑塊作用前后總動量相等，均為0【詳解】（1）[1]A、B離開彈簧后，不受彈力，氣墊導(dǎo)軌沒有摩擦，則兩滑塊均做勻速直線運動；[2]燒斷細(xì)線后，在彈簧恢復(fù)原長的過程中，應(yīng)先做加速運動，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長后，滑塊做勻速直線運動，由圖中閃光照片可知，滑塊直接做勻速直線運動，沒有加速過程，實際上A、B兩滑塊的第一個間隔都應(yīng)該比后面勻速時相鄰間隔的長度小，故A、B兩滑塊的第一個間隔與事實不符。（2）[1][2]頻閃照相的時間間隔為滑塊A的速度為滑塊B的速度為A的動量為B的動量為（3）由此可見A、B的動量大小相等、方向相反，系統(tǒng)的總動量為0，與釋放前的動量相等，因此系統(tǒng)動量守恒。20．（23-24高一下·四川遂寧·期末）利用圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與穿過打點計時器（圖中未畫出）的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器（未完全畫出）可以記錄遮光片通過光電門的時間。實驗測得滑塊A質(zhì)量m1＝0.3kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.1kg，遮光片的寬度d用游標(biāo)卡尺測量，如圖丙所示；打點計時器所用的交流電的頻率f＝50Hz。將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰；碰后光電計時器顯示的時間tB＝2.86×10-3s，碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示。(1)遮光片的寬度d＝mm。(2)計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為，兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）?！敬鸢浮?1)8.30(2)0.600.58【詳解】（1）根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可知，遮光片的寬度為（2）[1]相鄰兩計時點的時間間隔為由圖乙可知，滑塊A碰前的速度為兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量為[2]由圖可知，滑塊A碰后的速度為滑塊B碰后的速度為兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為21．（2024·湖北·模擬預(yù)測）小明在實驗室做完實驗“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”后意猶未盡，他在家里找到了一塊外形不規(guī)則的小金屬掛件代替擺球做了一個如圖所示的單擺，來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。具體操作如下：（1）用刻度尺測量ON間細(xì)線的長度l，將掛件拉開一個略小于α=5°的角度。（2）由靜止釋放小掛件，從掛件擺至最低處開始用手機計時，當(dāng)掛件第N次（開始計時時記為第1次）通過最低處時，停止計時，顯示時間為t，則周期T=。（3）實驗時小明測得的g值偏小，可能是因為（單選）A．?dāng)[動過程中，小掛件實際上形成了圓錐擺B．掛件不規(guī)則C．測出n次全振動時間為t，誤作為（）次全振動時間進(jìn)行計算（4）改變ON間細(xì)線的長度先后做兩次實驗，記錄細(xì)線的長度及單擺對應(yīng)的周期分別為l1、T1和l2、T2，則重力加速度為（用l1、T1、l2、T2表示）（5）小明未測量金屬掛件的重心位置，這對第（4）問實驗結(jié)果（填“有”或“無”）影響?！敬鸢浮緾無【詳解】（2）[1]一個周期經(jīng)過最低點兩次，則解得（3）[2]根據(jù)單擺周期公式可得A.測量時形成了圓錐擺，擺球在水平面內(nèi)做圓錐擺運動，等效擺長比實際的擺長短，擺長的測量值偏大，則重力加速度的測量值偏大，故A錯誤；B.掛件不規(guī)則不影響測量重力加速度的結(jié)果，故B錯誤；C.測出n次全振動時間為t，誤作為（）次全振動時間進(jìn)行計算，周期測量值偏大，所以重力加速度的測量值偏小，故C正確。故選C。（4）[3]設(shè)細(xì)線末端到小金屬掛件重心的距離為r，根據(jù)單擺周期公式可得，聯(lián)立解得（5）[4]由（4）可知，未測量金屬擺件的重心位置，這對實驗結(jié)果重力加速度的測量無影響。22．（2024·浙江溫州·一模）(1)在下列實驗中，需要用到打點計時器的有______。A．用單擺測量重力加速度的大小B．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系C．探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律D．探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系(2)某實驗小組利用光電門和鏤空鋼尺來探究鋼尺速度隨時間的變化規(guī)律。在鋼尺中間裁出6個形狀相同的長方形空隙，空隙間形成了一系列“同尺寸、等間距”的遮光條，相鄰兩遮光條中心線之間的距離。①用螺旋測微器測量某遮光條上下兩邊之間的寬度如圖1，則遮光條的寬度為。②在光電門上方懸掛鋼尺如圖2，由靜止釋放鋼尺，光電門記錄遮光條擋光時間，結(jié)合遮光條寬度可計算出遮光條通過光電門的平均速度v（可視為遮光條到達(dá)光電門時的瞬時速度）。如下表所示，求序號3對應(yīng)的速度大小約為。（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）序號123456擋光時間6.674.463.573.092.772.52速度0.751.121.621.811.98③已知鋼尺速度為v時，下落距離為h。若以2h為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，繪制圖像，其斜率可能為。A．

B．

C．(3)該實驗小組利用鏤空鋼尺繼續(xù)探究鋼尺的加速度與受力關(guān)系。如圖3所示，可利用光電門的測量數(shù)據(jù)求得鋼尺的加速度，利用鋼尺的重力和力傳感器的讀數(shù)求得鋼尺的合外力（不計滑輪的阻力和質(zhì)量），通過在小車上加配重改變鋼尺運動的加速度，多次測量加速度與合外力。實驗操作前，（選填“必須”或“不必”）墊高軌道以補償阻力；（選填“必須”或“不必”）滿足鋼尺質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車、傳感器和配重的總質(zhì)量?！敬鸢浮?1)B(2)5.0001.40B(3)不必不必【詳解】（1）A．打點計時器是一種計時儀器，用單擺測量重力加速度的大小實驗中利用秒表計時，不需要用打點計時器，故A錯誤；B．探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，需要利用紙帶分析求出加速度，實驗中需要用打點計時器，故B正確；C．探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律不需要計時，則實驗中不需要用打點計時器，故C錯誤；D．探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系，實驗不需要利用紙帶分析，即不需要用打點計時器，故D錯誤。故選B。（2）[1]根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)律，該讀數(shù)為[2]序號3對應(yīng)的速度大小約為[3]根據(jù)速度與位移的關(guān)系有可知，圖像斜率表示重力加速度9.8m/s2，由于存在空氣阻力影響，實際的加速度比重力加速度稍微小一些，可知，其斜率可能為（3）[1]由于實驗中利用鋼尺的重力和力傳感器的讀數(shù)求得鋼尺的合外力，則實驗中不必排除小車摩擦力的影響，即實驗操作前，不必墊高軌道以補償阻力。[2]由于實驗中利用力傳感器直接測量出細(xì)繩的拉力，則不必滿足鋼尺質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車、傳感器和配重的總質(zhì)量。23．（23-24高二下·江蘇常州·期末）某學(xué)習(xí)小組“利用單擺測定重力加速度”的實驗裝置如圖1所示，請在橫線上完成相應(yīng)內(nèi)容。(1)若該同學(xué)測得的重力加速度值偏大，其原因可能是______。A．單擺的懸點未固定緊，擺動中出現(xiàn)松動，使擺線增長了B．把50次擺動的時間誤記為49次擺動的時間C．開始計時，秒表過早按下D．測擺線長時擺線拉得過緊(2)若實驗過程中沒有游標(biāo)卡尺，無法測小球的直徑d，實驗中將懸點到小球最低點的距離作為擺長l，測得多組周期T和l的數(shù)據(jù)，作出T2—l圖像，如圖2所示。①實驗得到的T2—l圖像是（選填：“a”、“b”或“c”）；②小球的直徑是cm；③實驗測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮∈莔/s2；（取三位有效數(shù)字）。④為了減小誤差，應(yīng)從最（選填：“高”或“低”）點開始計時。【答案】(1)D(2)c1.09.86低【詳解】（1）A．根據(jù)單擺周期公式有解得若單擺的懸點未固定緊，擺動過程中出現(xiàn)松動，使實際擺線增長了，而擺長的測量值偏小，導(dǎo)致重力加速度的測量值偏小，故A錯誤；B．把50次擺動的時間誤記為49次擺動的時間，根據(jù)可知，周期測量值偏大，導(dǎo)致重力加速度的測量值偏小，故B錯誤；C．開始計時，秒表過早按下，時間測量值偏大，結(jié)合上述可知，周期測量值偏大，導(dǎo)致重力加速度的測量值偏小，故C錯誤；D．測擺線長時擺線拉得過緊，實際擺長變短了，即擺長的測量值偏大，導(dǎo)致重力加速度的測量值偏大，故D正確。故選D。（2）[1]實驗中將懸點到小球最低點的距離作為擺長l，則實際擺長由于解得可知，實驗得到的T2—l圖像是c；[2][3]結(jié)合上述，根據(jù)圖2有，解得，[4]小球通過最低點的速度最大，且最低點位置有鐵架臺的豎直金屬桿作為參考，即最低點位置便于確定，可知，為了減小誤差，應(yīng)從最低點開始計時。24．（2024·廣東江門·模擬預(yù)測）在利用單擺實驗測量重力加速度時，某同學(xué)想改變傳統(tǒng)秒表計時的方式，改為使用霍爾元件和單片機進(jìn)行計時。按圖乙方式將霍爾元件置于磁性擺球靜止時的正下方，當(dāng)小球做單擺運動經(jīng)過最低點時，霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號并發(fā)送給單片機，單片機接收信號并計時，并將數(shù)據(jù)傳輸給電腦和手機，實時顯示測量結(jié)果并分析處理和存儲數(shù)據(jù)。(1)實驗前，再用刻度尺測出繩長為L，用游標(biāo)尺上有20個小格的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑，結(jié)果如圖甲所示，可讀出擺球的直徑d=cm；(2)電腦將單片機傳輸?shù)挠嫊r數(shù)據(jù)處理后得到電壓的脈沖信號隨時間t的變化圖線如圖丙所示，則該單擺的周期為；(3)最后根據(jù)測量得到單擺的擺長和運動周期，計算出重力加速度，其表達(dá)式為g=。（用本題中涉及的符號表示）(4)若某次實驗找不到磁性小球，只有一個不規(guī)則的小磁鐵，將小磁鐵用細(xì)線懸掛起來做成單擺，取不同擺長、……進(jìn)行n次測量，得周期、……，以測量的繩長L為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，作出圖線，如圖丁所示，應(yīng)為圖線（填“a”“b”或“c”）。使用圖像法處理數(shù)據(jù)測重力加速度，不規(guī)則小磁鐵的重心不確定，這對測量結(jié)果是否有影響？（填“是”或“否”）【答案】(1)0.810(2)(3)(4)a否【詳解】（1）由圖甲可讀出擺球的直徑是（2）由題意可知，當(dāng)小球做單擺運動經(jīng)過最低點時，霍爾傳感器產(chǎn)生脈沖信號，因此由圖丙可知相鄰兩個電壓脈沖之間的時間間隔為半個周期，則該單擺的周期為。（3）可知繩長為L，擺球的直徑為，則有擺長為由單擺的周期公式可得（4）[1]以測量的繩長L為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，設(shè)小磁鐵的重心到固定小磁鐵懸線的距離為，可知單擺的擺長為，由單擺的周期公式可得可知圖線應(yīng)為圖線a。[2]使用圖像法處理數(shù)據(jù)測重力加速度，不規(guī)則小磁鐵的重心不確定，由可知圖線的斜率不變，則測量值不變，因此這對測量結(jié)果沒有影響，即否。（新情境）25．（23-24高二上·江蘇南通·期末）某同學(xué)用如圖甲所示裝置做“用單擺測量重力加速度”的實驗。（1）實驗中優(yōu)先選用的擺球是。A．鋼球

B．塑料球

C．橡膠球（2）該同學(xué)用毫米刻度尺測得擺線長度為l，再用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑，結(jié)果如圖乙所示，則擺球的直徑d=mm，擺長L=（用字母l、d表達(dá)）。（3）該同學(xué)通過多次實驗得出數(shù)據(jù)畫出擺長L和周期T2圖像，如圖丙，根據(jù)圖像求出重力加速度g=m/s2（取結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（4）圖丙中P點不在圖線上，導(dǎo)致該點偏離圖線的原因可能是。A．實驗中將40次全振動記為41次B．實驗中將39次全振動記為40次C．實驗中將擺線長作為擺長D．實驗中將擺線長與擺球直徑之和作為擺長（5）在實驗過程中，為便于調(diào)節(jié)擺線長度，甲同學(xué)將擺線穿過一塊軟海綿來調(diào)節(jié)擺線長度，如圖丁所示：乙同學(xué)將擺線穿過一小段水筆芯來調(diào)節(jié)擺線長度，如圖戊所示。對兩位同學(xué)這樣的實驗設(shè)計進(jìn)行評價。【答案】A12.09.68ABD兩位同學(xué)的操作方法都存在問題。甲同學(xué)以海綿的下表面與線的接觸點為懸點，乙同學(xué)以細(xì)管的下端為懸點，這兩種情況均存在擺動過程中懸點不固定的弊端【詳解】（1）[1]實驗中優(yōu)先選用的擺球是鋼球，因為鋼球密度大，空氣阻力影響較小。故選A。（2）[2]游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為主尺讀數(shù)與游標(biāo)尺讀數(shù)之和，所以小球直徑為[3]擺長應(yīng)等于線長與小球半徑之和，即（3）[4]根據(jù)單擺周期公式可得結(jié)合圖像可得解得（4）[5]實驗中導(dǎo)致該點偏離圖線，可能是全振動次數(shù)記錯，即將40次全振動記為41次，將39次全振動記為40次，或者將擺線長與擺球直徑之和作為擺長。故選ABD。（5）[6]兩位同學(xué)的操作方法都存在問題，甲同學(xué)以海綿的下表面與線的接觸點為懸點，乙同學(xué)以細(xì)管的下端為懸點，這兩種情況均存在擺動過程中懸點不固定的弊端。（新應(yīng)用）26．（2024·廣西柳州·三模）小晨同學(xué)用如圖甲所示的實驗裝置驗證動量定理，其步驟如下：A．測出小車質(zhì)量M，合理調(diào)整木板傾角，讓小車能沿木板加速下滑。用輕繩通過滑輪將拉力傳感器和小車連接，小車連接紙帶，并記錄傳感器的示數(shù)F；B．取下輕繩，讓小車由靜止釋放，打出的紙帶如圖乙所示，將打下的第一點記為計數(shù)點0（之后每五個點取一個計數(shù)點）。已知打點計時器的打點頻率為；C．用刻度尺測量出第4個計數(shù)點和第5個計數(shù)點之間的距離3、第5個計數(shù)點和第6