上海2023年高考真题和模拟题物理分项汇编17.力学实验

这是一份上海2023年高考真题和模拟题物理分项汇编17.力学实验，共22页。试卷主要包含了78 ②等内容，欢迎下载使用。
1. （2023全国乙卷）在“验证力的平行四边形定则”的实验中使用的器材有：木板、白纸、两个标准弹簧测力计、橡皮条、轻质小圆环、刻度尺、铅笔、细线和图钉若干。完成下列实验步骤：
①用图钉将白纸固定在水平木板上。
②将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力和的大小，并___________。（多选，填正确答案标号）
A.用刻度尺量出橡皮条的长度
B.用刻度尺量出两细线的长度
C.用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置
D.用铅笔在白纸上标记出两细线的方向
③撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到_________，由测力计的示数得到拉力的大小，沿细线标记此时的方向。
④选择合适标度，由步骤②的结果在白纸上根据力的平行四边形定则作和的合成图，得出合力的大小和方向；按同一标度在白纸上画出力的图示。
⑤比较和的________，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
【答案】 ①. CD##DC ②. 相同位置 ③. 大小和方向
【解析】②[1]将橡皮条的一端固定在木板上，另一端系在轻质小圆环上。将两细线也系在小圆环上，它们的另一端均挂上测力计。用互成一定角度、方向平行于木板、大小适当的力拉动两个测力计，小圆环停止时由两个测力计的示数得到两拉力和的大小，还需要用铅笔在白纸上标记出小圆环的位置以及用铅笔在白纸上标记出两细线的方向。
故选CD。
③[2]撤掉一个测力计，用另一个测力计把小圆环拉到相同位置，由测力计的示数得到拉力的大小，沿细线标记此时的方向；
⑤[3]比较和的大小和方向，从而判断本次实验是否验证了力的平行四边形定则。
2. （2023浙江6月卷）在“探究平抛运动的特点”实验中
（1）用图1装置进行探究，下列说法正确的是________。
A. 只能探究平抛运动水平分运动的特点
B. 需改变小锤击打的力度，多次重复实验
C. 能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
（2）用图2装置进行实验，下列说法正确的是________。
A. 斜槽轨道M必须光滑且其末端水平
B. 上下调节挡板N时必须每次等间距移动
C. 小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下
（3）用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为________。
A. B. C. D.
【答案】 ①. B ②. C ③. D
【解析】（1）[1]AC．用如图1所示的实验装置，只能探究平抛运动竖直分运动的特点，故AC错误；
B．在实验过程中，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，故B正确。
故选B。
（2）[2]AC．为了保证小球做平抛运动，需要斜槽末端水平，为了保证小球抛出时速度相等，每一次小球需要静止从同一位置释放，斜槽不需要光滑，故A错误，C正确；
B．上下调节挡板N时不必每次等间距移动，故B错误。
故选C。
（3）[3]A．竖直方向，根据
水平方向
联立可得
故A错误；
B．竖直方向，根据
水平方向
联立可得
故B错误；
CD．竖直方向根据
水平方向
联立可得
故D正确，C错误。
故选D。
3. （2023浙江6月卷）如图所示，某同学把A、B两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究A、B弹簧弹力与伸长量的关系。在B弹簧下端依次挂上质量为m的钩码，静止时指针所指刻度、的数据如表。
钩码个数为2时，弹簧A的伸长量________cm，弹簧B的伸长量________cm，两根弹簧弹性势能的增加量________（选填“=”、“”）。
【答案】 ①. 0.78 ②. 1.29 ③. >
【解析】[1]钩码个数为2时，弹簧A的伸长量
[2]弹簧B的伸长量
[3]根据系统机械能守恒定律可知两根弹簧的重力势能减少量和钩码减少的重力势能等于弹簧增加的弹性势能
4. （2023新课标卷）一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
（1）用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图（a）所示，该示数为___________mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图（b）所示，该示数为___________mm，则摆球的直径为___________mm。
（2）单摆实验的装置示意图如图（c）所示，其中角度盘需要固定在杆上的确定点O处，摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小。若将角度盘固定在O点上方，则摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角___________5°（填“大于”或“小于”）。
（3）某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm，则摆长为___________cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为54.60s，则此单摆周期为___________s，该小组测得的重力加速度大小为___________m/s2.（结果均保留3位有效数字，π2取9.870）
【答案】 ①. 0.006##0.007##0.008 ②. 20.034##20.033##20.035##20.032 ③. 20.027##20.028##20.029 ④. 大于 ⑤. 82.5 ⑥. 1.82 ⑦. 9.83
【解析】（1）[1]测量前测微螺杆与和测砧相触时，图（a）的示数为
[2]螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5mm的整数倍)加可动刻度（0.5mm以下的小数）读数，图中读数为
[3]则摆球的直径为
（2）[4]角度盘的大小一定，即在规定的位置安装角度盘，测量的摆角准确，但将角度盘固定在规定位置上方，即角度盘到悬挂点的距离变短，同样的角度，摆线在刻度盘上扫过的弧长变短，故摆线在角度盘上所指的示数为5°时，实际摆角大于5°；
（3）[5]单摆的摆线长度为81.50 cm，则摆长为
结果保留三位有效数字，得摆长为82.5cm；
[6]一次全振动单摆经过最低点两次，故此单摆的周期为
[7]由单摆的周期表达式得，重力加速度
5. （2023湖南卷）某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图（a）所示，轻质弹簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下：
（1）测出钩码和小磁铁的总质量;
（2）在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件，此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期；
（3）某次采集到的磁感应强度的大小随时间变化的图像如图（b）所示，从图中可以算出弹簧振子振动周期______（用“”表示）；
（4）改变钩码质量，重复上述步骤；
（5）实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是______（填“线性的”或“非线性的”）；
（6）设弹簧的劲度系数为，根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧振子振动周期的表达式可能是______（填正确答案标号）；
A． B． C． D．
（7）除偶然误差外，写出一条本实验中可能产生误差原因：____________．
【答案】 ①. ②. 线性的 ③. A ④. 空气阻力
【解析】（3）[1]从图中可以算出弹簧振子振动周期
（5）[2]分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的比值接近于常量3.95，则弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是线性的；
（6）[3]因的单位为
因为s（秒）为周期的单位，则其它各项单位都不是周期的单位，故选A。
（7）[4]除偶然误差外，钩码振动过程中受空气阻力的影响可能会使本实验产生误差。
6.（2023湖北卷）某同学利用测质量的小型家用电子秤，设计了测量木块和木板间动摩擦因数的实验。
如图（a）所示，木板和木块A放在水平桌面上，电子秤放在水平地面上，木块A和放在电子秤上的重物B通过跨过定滑轮的轻绳相连。调节滑轮，使其与木块A间的轻绳水平，与重物B间的轻绳竖直。在木块A上放置n（）个砝码（电子秤称得每个砝码的质量为），向左拉动木板的同时，记录电子秤的对应示数m。
（1）实验中，拉动木板时__________（填“必须”或“不必”）保持匀速。
（2）用和分别表示木块A和重物B的质量，则m和所满足的关系式为__________。
（3）根据测量数据在坐标纸上绘制出图像，如图（b）所示，可得木块A和木板间的动摩擦因数_________（保留2位有效数字）。
【答案】①. 不必②. ③. 0.40
【解析】
（1）[1]木块与木板间的滑动摩擦力与两者之间的相对速度无关，则实验拉动木板时不必保持匀速；
（2）[2]对木块、砝码以及重物B分析可知
解得
（3）[3]根据
结合图像可知
则μ=0.40
7.（2023浙江1月卷）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示．
①需要的实验操作有__________（多选）；
A．调节滑轮使细线与轨道平行
B．倾斜轨道以补偿阻力
C．小车靠近打点计时器静止释放
D．先接通电源再释放小车
②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为__________。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打计数点2时小车的速度大小为：__________（结果保留3位有效数字）。
【答案】 ①. ACD ②. 2.75 1.48
【解析】①实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B错误；为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确；先接通电源再释放小车，选项D正确。
②根据刻度尺读数规则，计数点1的读数为2.75。已知打点计时器所用交流电源的频率为，则打点周期T=0.02s，则打计数点2时小车的速度大小为
8.（2023浙江1月卷）“探究向心力大小的表达式”实验装置如图3所示．
①采用的实验方法是__________
A．控制变量法 B．等效法 C．模拟法
②在小球质量和转动半径相同的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动．此时左右标尺露出的红白相间等分标记的比值等于两小球的________之比（选填“线速度大小”、“角速度平方”或“周期平方”）；在加速转动手柄过程中，左右标尺露出红白相何等分标记的比值__________（选填“不变”、“变大”或“变小”）．
【答案】①A ② 角速度平方 不变
【解析】①本实验先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，采用的实验方法是控制变量法；
②标尺上露出的红白相间的等分格数之比为两个小球所受向心力的比值，根据
可知比值等于两小球的角速度平方之比。
小球质量和转动半径相同的情况下，由于两球线速度相同，根据
可知两球角速度相同；又根据
可知向心力之比为1：1，逐渐加大手柄的转速，左右标尺露出的格数之比不变。
9.（2023辽宁卷）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为和()。将硬币甲放置在斜面一某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为、、。
（1）在本实验中，甲选用的是____（填“一元”或“一角”）硬币；
（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为_____（设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；
（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则_____（用和表示），然后通过测得具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；
（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因____。
【答案】 ①. 一元 ②. ③. ④. 见解析
【解析】（1）[1]根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，甲选用的是一元硬币；
（2）[2]甲从点到点，根据动能定理
解得碰撞前，甲到O点时速度的大小
（3）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为
若动量守恒，则满足
整理可得
（4）[4]由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原因有：
1.测量误差，因为无论是再精良的仪器总是会有误差的，不可能做到绝对准确；
2.碰撞过程中，我们认为内力远大于外力，动量守恒，实际上碰撞过程中，两个硬币组成的系统合外力不为零。
10. （2023全国甲卷）某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。
（1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s．以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移填到表中，小车发生应位移所用时间和平均速度分别为和，表中________cm，________。
（2）根据表中数据得到小车平均速度随时间的变化关系，如图（c）所示。题卡上的图中补全实验点_____。
（3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中________，________cm/s。（结果均保留3位有效数字）
（4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小________，小车的加速度大小________。（结果用字母k、b表示）
【答案】 ①. 24.00 ②. 80 ③. ④. 70.0 ⑤. 59.0 ⑥. b ⑦. 2k
【解析】
【详解】（1）[1]根据纸带的数据可得
[2]平均速度为：
（2）[3]根据第（1）小题结果补充表格和补全实验点图像得
（3）[4][5]从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，图像为
此直线用方程表示，由图像可知其中
，
（4）[6][7]小球做匀变速直线运动，由位移公式，整理得
即
故根据图像斜率和截距可得
，
2023年高考模拟题
1. （2023·广东江门一模）某同学做“用单摆测重力加速度”的实验，实验装置如图甲所示，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数。
（1）下列说法中正确的是___________
A．测出摆球做一次全振动的时间作为周期的测量值
B．质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球
C．可将摆球从平衡位置拉开一个任意角度然后释放摆球
D．可以选择有弹性细绳作为摆线
（2）在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺测得从悬点至摆球顶端的长度为L，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图乙所示，则摆球直径d=___________cm；
（3）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球通过平衡位置时从1开始计数，同时开始计时，当摆球第n次（为大于3的奇数）通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此单摆的周期T=___________（用t、n表示），重力加速度的大小为___________（用L、d和T表示）；
（4）实验中该同学测得的重力加速度值经查证明显大于当地的重力加速度值，下列原因可能的是___________。
A．摆线上端未牢固地系于悬点，实验过程中出现松动，使摆线长度增加了
B．计算时用作为单摆的摆长
C．摆球的振幅偏小
D．把n当作单摆全振动的次数
【答案】 ①. B ②. 1.07 ③. ④. ⑤. BD##DB
【解析】（1）[1]A．为了减小实验误差应测多次全振动的时间，再求出一次全振动的时间作为周期，根据公式计算重力加速度会增大实验误差，故A错误；
B．为减小实验误差，提高测量精度，相同质量下应选择体积小的铁球做为摆球，故B正确；
C．单摆在摆角小于5°时的振动才是简谐振动，因此单摆的摆角不能过大，故C错误；
D．根据单摆的周期公式
可知，单摆的周期跟摆线与摆球半径之和有关，若使用弹性绳，在摆球下降或是上升的过程中，式中的会不断发生变化，从而导致重力加速度测量不准确，故D错误。故选B。
（2）[2]该游标游标卡尺的游标尺为10分度值，因此最小精度为0.1mm，则读数可得
（3）[3][4]由题意可知在时间内摆球全振动的次数为，则可得小球做简谐振动的周期为
由单摆的周期公式其中
可得
（4）[5]A．摆线上端未牢固地系于悬点，实验过程中出现松动，使摆线长度增加了，则实际所测摆线长度偏小，所测重力加速度将偏小，故A不符合题意；
B．若计算重力加速度时用作为单摆的摆长，则摆长比实际偏大，因此计算的得到的重力加速度值比实际偏大，故B符合题意；
C．摆球的振幅偏小不影响重力加速度的测量，故C不符合题意；
D．若把n当作单摆全振动的次数，则会导致测量周期偏小，从而导致所测重力加速度偏大，故D符合题意。
故选BD。
2. （2023·福建莆田二模）某实验小组利用如图甲装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。在铁架台上端用摆线悬挂一摆球，铁架台下端固定一个激光源，发出的激光方向与水平面平行，在摆球的右边与摆球中心等高的位置固定一智能手机，使得激光的中心与摆球的中心以及智能手机的光线接收口在同一水平直线上。利用手机光线传感器接收到的光照强度随时间变化情况，测出摆球的周期。
（1）实验主要过程如下：
①按图甲安装实验装置，下列有关器材的选择和安装最合理的是________；
A． B． C． D．
②如图乙，用游标卡尺测出摆球的直径d=________cm；用刻度尺测出摆线长度l，算出摆长L；
③打开激光光源和手机传感器，运行软件；
④让单摆做简谐运动，采集数据；
⑤改变摆线长度l，重复步骤④；
⑥导出数据获得单摆振动周期T，从而得到对应的与L的数据如下表：
⑦根据表中数据在坐标纸上描点，如图丙：
⑧请在图丙中绘出图线______，并根据图像求出当地的重力加速度g＝_______。（取9.87，结果保留三位有效数字）
（2）下列关于本实验的误差中，属于系统误差的有_______。
A．测量摆长引起的误差 B．描绘图线引起的误差
C．摆线具有伸缩性引起的误差 D．利用手机测量周期引起的误差
【答案】 ① B ②. 1.14 ③. ④. 9.72 ⑤. CD##DC
【解析】（1）①[1]摆线悬点应固定，摆线应选择质量小、不易伸长的细丝线，摆球应选择体积小、质量大的铁球。故选B。
②[2]摆球直径为
⑧[3][4]根据数据绘出图线
由得
图线斜率为得
（2）[5]AB．测量摆长引起的误差和描绘图线引起的误差是由于不稳定随机因素造成，属于偶然误差，AB错误；
CD．摆线具有伸缩性和手机测量周期引起的误差是由于仪器不完善、测量方法不准确等因素造成，属于系统误差，CD正确。
故选CD。
3.（2023·辽宁省教研联盟一模）某物理兴趣小组通过自由落体运动测量重力加速度。该小组利用“手机物理工坊”软件中的声学秒表功能记录物体的运动时间。该小组在铁架台上固定一个铁圈，充入空气的气球下方悬挂一个物体，放在铁圈上，如图甲所示。用针刺破气球时发出爆破音，手机上的传感器接收到声音信号开始计时，物体同时做自由下落。物体落地后发出声音，传感器再次接收到信号停止计时，记录了物体下落的时间t，如图乙所示。
（1）要想计算重力加速度，还需要测量的物理量是_____________；
（2）重力加速度的表达式为_________（用测量的物理量表达）；
（3）为减少实验误差，改变铁圈的固定位置，多次测量。以为横坐标，_________为纵坐标建立坐标系，图线的斜率为重力加速度。
【答案】 ①. 物体下端距地面的高度 ②. ③.
【解析】（1）[1]根据可知要计算重力加速度，还需要测量物体下端距地面的高度；
（2）[2]根据可得
（3）[3]根据整理可得
可知为减少实验误差，改变铁圈的固定位置，多次测量。以为横坐标，为纵坐标建立坐标系，图线的斜率为重力加速度。
4. （2023·广东惠州三模）某学习小组尝试探究弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系。
（1）通过多次实验，记录实验数据，描绘出如图甲所示的F-L图像。则弹簧原长 =___________cm，弹簧的劲度系数 k =___________N/ m （计算结果保留三位有效数字）。
（2）如图乙所示，若将该弹簧左端固定在中间带有小圆孔的竖直挡板上，弹簧右端连接细线，细线穿过圆孔，通过光滑的滑轮与钩码相连，竖直挡板固定在刻度尺0刻线处，已知每个钩码重为1.0N。当水平弹簧压缩稳定后，指针指示如图乙所示。由此可推测所挂钩码的个数为___________个。
【答案】 ①. 3.0 ②. 200 ③. 3
【解析】（1）[1]当弹簧弹力为零，弹簧处于自然状态，由图可知，弹簧的原长为
[2]由胡克定律可知
（3）[3]由图可知，该刻度尺的读数为
由胡克定律可知
由题可知每个钩码重，由此可推测所挂钩码的个数为
5. （2023·广东汕头一模）物理创新实验研究小组用步进电机、圆盘、小物块、手机等制作了圆周运动综合探究平台，探究圆周运动中向心力、向心加速度等各个物理量之间的关系：
（1）手机内部自带加速度传感器，可测量向心加速度大小与方向，规定、、三个方向的正方向如图所示。某同学站在转台上将手水平伸直，以不同朝向拿着手机，如图以自己身体为轴旋转，某段时间内测得y轴方向加速度—时间图像如图，、轴方向加速度为零，则她可以是______（填选项前的字母）
A.将手机竖起，手机屏幕正对自己旋转
B.手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边对着自己旋转
C.手机平放在手掌上，屏幕朝上，让侧边对着自己旋转
（2）为了测加速度传感器在手机中位置，该同学如图将手机沿径向平放固定在圆盘上，底边正对圆盘转轴，让步进电机带动圆盘旋转，手机的加速度、角速度等值可通过手机app phyphx读取，由的图像获得斜率为k（使用国际单位），再用刻度尺测量手机底边到转轴的长度d，如图，则______m。手机内部加速度传感器到手机底边的长度为______（用题目所给的物理量表示）。
（3）手机中有光照传感器，用手电筒在圆盘固定位置打光，手机旋转时记录光照强度周期性变化如图所示，则手机旋转的周期为______s（保留2位小数）。测得手机的质量m，周期为T，手机视为质点，手机到转轴的距离为r，可求得向心力______（用题目所给的物理量表述）。
【答案】 ①. B ②. 0.1016##0.1017##0.1018 ③. ④. 2.03 ⑤.
【解析】（1）[1]根据图像可知旋转时有沿轴负方向的加速度，向心加速度指向圆周运动的圆心，可能是手机平放在手掌上，屏幕朝上，让底边对着自己旋转。故选B。
（2）[2]根据刻度尺的度数规则及图像可知d=101.6mm=0.1016m
[3]根据公式即旋转半径为k，手机内部加速度传感器到手机底边的长度为k-d。
（3）[4]在时间t=20.288006s的时间内总共有10个闪光周期，即
[5]根据题意得
6. （2023·河北石家庄二模）某同学用如图甲所示装置做探究向心力大小与角速度大小关系的实验。水平直杆随竖直转轴一起转动，滑块套在水平直杆上，用细线将滑块与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细绳处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，拉力的大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感器测得。
（1）滑块和角速度传感器的总质量为20g，保持滑块到竖直转轴的距离不变，多次仅改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F及角速度传感器的示数，根据实验数据得到的图像如图乙所示，图像没有过坐标原点的原因是___________，滑块到竖直转轴的距离为___________m。（计算结果保留三位有效数字）
（2）若去掉细线，仍保持滑块到竖直转轴的距离不变，则转轴转动的最大角速度为___________。
【答案】 ①. 水平杆不光滑 ②. 0.257 ③. 5
【解析】（1）[1]若水平杆不光滑，则滑块转动过程中当角速度较小时只有静摩擦力提供向心力，随着角速度增大摩擦力逐渐增大，当摩擦力达到最大值时继续增大转速绳子开始出现拉力，则有
则有图像不过坐标原点。
[2]由图像可知斜率为：
解得
（2）[3]由图像可知，当时，，则转轴转动的最大角速度为
解得
7. （2023·辽宁丹东二模）某实验小组做“测量滑块与长木板之间的动摩擦因数”实验时，实验装置如图甲所示。在水平桌面上固定放置一端有定滑轮长木板，靠近定滑轮的B处有一个光电门。在A处有一上端带遮光条的滑块，A、B之间的距离保持不变。不计滑轮质量及其与绳子之间的摩擦。
（1）实验过程中用游标卡尺测量遮光条的宽度d，游标卡尺读数如图乙所示，读出遮光条的宽度为___________。
（2）实验时，将滑块从A处静止释放，若光电门显示遮光时间为，此时力传感器示数为，从而可以得到一组、数据，多次改变所挂重物的质量进行实验，可得到多组数据。根据这些数据，作出的关系图像如图丙所示，则滑块与遮光条的总质量为___________，滑块与长木板之间的动摩擦因数为___________（用L、a、b、d和g表示）。
【答案】 ①. 2.25 ②. ③.
【解析】（1）[1]遮光条的宽度为：
（2）[2] 光电门显示遮光时间为，则滑块到B处的速度为
滑块从A点运动到B点，由运动学公式得
滑块从A点运动到B点，由牛顿第二定律得
解得
由图丙可知图像的斜率为
则
解得滑块与遮光条的总质量为
[3] 由图丙可知图像与纵轴的交点为b，则
解得滑块与长木板之间的动摩擦因数为
8. （2023·福建南平三模）某学习小组利用如图甲实验装置探究小车的加速度与力的关系。
（1）要用钩码所受的重力作为小车受到的合力，则应先平衡摩擦力，同时使钩码的质量________（选填“远小于”、“等于”或“远大于”）小车的质量；
（2）保持小车质量不变，改变钩码（质量均为m）的个数n，测出小车对应的加速度a；
（3）作出图线如图乙所示，则说明在小车质量一定时，加速度与合力成正比：
（4）若该图线斜率为k，当地重力加速度为g，则小车的质量________，测量值________（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值
【答案】 ①. 远小于 ②. ③. 大于
【解析】（1）[1]根据牛顿第二定律，对钩码和小车整体
对小车
整理得
要用钩码所受的重力作为小车受到的合力，则使钩码的质量远小于小车的质量；
（2）[2] 用钩码所受的重力作为小车受到的合力，根据牛顿第二定律
整理得
结合图像可得
[3]实际上，钩码本身也有加速度，则
整理得
结合图像可得小车的质量真实值
即测量值大于真实值。
9. （2023·辽宁大连二模）某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B相连，实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度、（）。打开手机软件，烧断一侧细绳，记录下小球与地面两次碰撞声的时间图像。（两小球落地后均不反弹）
（1）烧断细线前，用分度值为1cm的刻度尺测量，刻度尺的0刻度线与地面齐平，小球A的位置如图乙所示，则___________cm；
（2）实验时烧断物块左侧的细绳，若算得A下落时间为，由图丙可知，物块加速运动的时间为___________；若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量结果会___________；（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（3）仅改变小球B实验前离地高度，测量不同高度下物块加速运动时间，作出图像如图丁所示，由图像可求得斜率为，若小球B的质量为，物块质量为，重力加速度大小为，则物块与木板间的动摩擦因数___________。（用字母表示）
【答案】 ①. ##78.4##78.6 ②. ③. 偏大 ④.
【解析】（1）[1]测量时间是通过小球落地计算，小球的底端先落地，所以应测量到小球底端距离，而不是小球的球心。那么图乙刻度尺读数为
（2）[2]由图丙可知，A、B两球落地时间差为，A球先下落，时间短，则B球下落时间为
即物块加速运动的时间为。
[3]若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量时间为A、B落地时间差和B落地后声音传过来时间之和，故测量结果偏大。
（3）物块和小球B一起做匀加速直线运动，由匀变速直线运动位移时间关系有
由牛顿第二定律有
整理可得
结合图像可得
解得
10.（2023·辽宁丹东一模）某实验小组为验证系统机械能守恒，设计了如图所示的装置，实验过程如下：
（1）用螺旋测微器测量砝码上端固定的遮光片厚度时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝____________mm，测得砝码和遮光片总质量；
（2）按图甲安装实验器材并调试，确保砝码竖直上下振动时，遮光片运动最高点高于光电门1的激光孔，运动最低点低于光电门2的激光孔；
（3）实验时，利用计算机记录弹簧拉伸量x及力传感器的读数F，画出F-x图像，如图丙所示；
（4）测量遮光片经过光电门1的挡光时间，弹簧的拉伸量，经过光电门2的挡光时间，弹簧的拉伸量，以及两个光电门激光孔之间的距离；
（5）遮光片从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的增加量____________J，系统动能的减少量____________J（结果保留三位有效数字，），实验表明在误差允许范围内系统机械能守恒。
【答案】 ①. 2.040 ②. ③.
【解析】（1）[1]螺旋测微器的分度值为0.01mm，则遮光片厚度为
d=2mm+4.0×0.01mm=2.040mm
（5）[2][3]遮光片从光电门1运动到光电门2的过程中， 弹性势能增加量
重力势能减小量
系统势能的增加量
通过光电门的速度
系统动能的减少量
钩码个数
1
2
…
xA/cm
7.75
8.53
9.30
…
xB/cm
16.45
18.52
20.60
…
0.015
2.43
0.243
0.059
0.025
3.14
0.314
0.099
0.035
3.72
0.372
0.138
0.045
4.22
0.422
0.178
0.055
4.66
0.466
0.217
位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
6.60
14.60
34.90
47.30
66.0
73.0
87.3
94.6
次数
数据
1
2
3
4
5
6
L/cm
38.00
48.00
58.00
68.00
78.00
88.00
T/s
1.24
1.39
1.53
1.66
1.78
1.89
/
1.54
1.93
2.34
2.76
3.17
3.57