2025年高考物理解密之力學實驗

一.選擇題（共10小題）

1.（2024?天心區校級模擬）長郡中學物理學習小組欲用單擺測量當地的重力加速度。如圖（a）所示，把

輕質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〃=50次全振動所用時間f。改變鋼球高度，測量多組〃與f的值。在坐標紙上描點連

線作圖，畫出」-/7圖如圖（b）所示。萬取3.14。則（）

圖(a)圖(b)

A.根據圖像可求得當地重力加速度約為9.78m/一

B.根據圖像可求得當地重力加速度約為9.80帆/S2

C.根據圖像可求得天花板到地面的高度為4Qw

D.根據圖像可求得天花板到地面的高度為35”

2.（2024?西城區校級模擬）用如圖所示的實驗裝置探究”質量一定時，物體加速度與所受合外力的關系”,

小車的質量為托盤和祛碼的總質量為機，平衡摩擦力后進行實驗（）

打點計時器

B.小車所受的合外力等于2〃zg

C.釋放小車后立即接通打點計時器

D.在托盤中增加祛碼，重復實驗

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：質量

為500g的大鋼球A靜止懸浮在空中，宇航員用手推出質量為100g的小鋼球3,使它以一定的初速度水平

向左撞向大鋼球A,撞后小鋼球3水平向右運動，大鋼球A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10cm,為了驗證兩球組成的系統在碰撞中動量守恒，除了以上給出的實驗數據外，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3推力的沖量

D.兩鋼球碰撞前后各自運動的距離和對應時間

4.（2024?甲卷）如圖，一輕繩跨過光滑定滑輪，繩的一端系物塊P,P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（質量可忽略），盤中放置祛碼。改變盤中祛碼總質量機，并測量尸的加速

度大小a,得到圖像。重力加速度大小為g。在下列圖像中，可能正確的是（）

2

5.（2024?鹽都區校級三模）某同學利用如圖所示的裝置做《驗證動量守恒定律的實驗》，已知兩球的質量

分別為嗎、機2（且仍>“），關于實驗下列說法正確的（）（填選項前的字母）

垂

線

O'OMPN

A.如果M是飛的落點，則該同學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〃<0/>=%。加+町?次

D.實驗需要秒表、天平、圓規等器材

6.（2024?甘肅）小杰想在離地表一定高度的天宮實驗室內，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.用彈簧秤測出己知質量的祛碼所受的重力

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?通州區一模）如圖所示，某物理興趣小組設計了驗證“向心力與線速度大小關系”的實驗裝置。

測得小鋼球的直徑為d,細線長為L,當地的重力加速度為g。小鋼球懸掛靜止不動時，恰好位于光電門

中央，力的傳感器示數為尸一現將小鋼球拉到適當高度處且細線拉直，由靜止釋放小鋼球，光電門記錄小

鋼球遮光時間乙力的傳感器示數最大值為F2,由此可知（）

3

令II力的傳感器

3-----向光電門

A

II

.I

n

A.F2<FX

B.小鋼球經過光電門時的速度為《

2t

C.小鋼球經過光電門時所需向心力為力的傳感器示數

D.在誤差允許的范圍內，本實驗需要驗證小鋼球經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，測定當地的重力加速度。下列說法中正

確的是（）

0

A.將擺錘擺動到最高點時作為計時起點

B.擺錘擺動到最低點時其加速度為零

C.擺線可以選長度約為1加的不可伸長的細線

D.擺錘擺角越大，實驗誤差越小

9.（2024?蘇州三模）用圖示器材探究質量、角速度一定時向心力與半徑之間的關系，兩小球放置的位置

以及皮帶連接的兩塔輪半徑關系分別是（）

4

A.擋板A與3前，塔輪半徑相同B.擋板A與C前，塔輪半徑不同

C.擋板A與C前，塔輪半徑相同D.擋板3與C前，塔輪半徑相同

10.（2024?無錫一模）某同學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

C.水平槽距紙面的高度

D.A球釋放位置G距水平槽的高度

多選題（共5小題）

11.（2024?新鄭市校級三模）某同學用單擺測量學校的重力加速度大小，他通過改變擺長L,測出幾組對

應的周期T,并作出乙圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

A.應選用質量小、體積也小的小球做實驗

B.應從擺球經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

5

D.通過作出T2-L圖像處理數據來求得重力加速度，可消除因擺球質量分布不均勻而導致的系統誤差

12.（2024?曲靖一模）惠更斯發現“單擺做簡諧運動的周期T與重力加速度的二次方根成反比”。為了通

過實驗驗證這一結論，某同學創設了“重力加速度”可以人為調節的實驗環境。如圖1所示，在水平地面

上固定一傾角?？烧{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A點，靜

止釋放后，擺球在ABC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

得擺線的拉力為月，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系如圖2所示，其中巴、

工、7；均己知。當地的重力加速度為g。下列選項正確的是（）

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，氏

C.多次改變擺角a,只要得出Toe一==就可以驗證該結論成立

Vsincr

D.在圖2的測量過程中，滿足舄=34-2鳥的關系

13.（2024?皇姑區校級模擬）在探究功與速度變化的關系的實驗中，下列說法中正確的是（）

A.長木板要適當傾斜，以平衡小車運動中受到的阻力

B.重復實驗時，雖然用到橡皮筋的條數不同，但每次應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，應選用紙帶上打點最稀疏的部分進行計算

14.（2024?浦東新區校級模擬）航天員在空間站開展基礎物理實驗，為全國青少年進行太空授課。有同學

設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（）

橡皮筋

圖釘圖畫板

細繩套白紙

單簧測力計

6

力傳感器

定位板

一高槽

C.研究平拋運動的規律

①懸壁

②無線力傳感蕭

③趾碼

④水平連桿

⑤無線光電門傳感器

⑥擋光片

⑦電動機控制器

⑧電動機

研究向心力的實驗

座

②①底

柱

②立

定

⑥固

裝

③置

接

在

勘

桿

錘

?⑤擺

片

光

⑥擋

E.■驗證機械能守恒定律

羽毛和金屬小球在玻璃管中下落

7

15.（2023?開封二模）某同學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

和細繩的質量。起初物塊。放在地面上，物塊6距地面的高度為力，細繩恰好繃直，現靜止釋放物塊6,

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b時，確保物塊。在地面上，改變

細繩長度及物塊b距地面的高度〃，尋找多組（”,//）,然后做出久的圖像（如圖乙所示），測得圖像的

斜率為左，已知物塊。、6的質量分別為㈣、機2。貝I」（）

A.物塊。、6的質量之比生=工-1

叫k

B.物塊。、。的質量之比色=2-1

gk

C.圖像的斜率左的取值范圍是1＜左＜2

D.圖像的斜率左的取值范圍是0＜左＜1

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，測得讀數如圖丙，則擺球直徑為—cm；

（3）若將一個周期為T的單擺，從平衡位置拉開5。的角度釋放，忽略空氣阻力，擺球的振動可看為簡諧

運動。當地重力加速度為g,以釋放時刻作為計時起點，則擺球偏離平衡位置的位移x與時間/的關系

為—o

圖乙

17.（2024?德陽模擬）某同學利用打點計時器探究小車的運動規律，實驗時按規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個點標記一個計數點，標出了連續的5個計數點A、B、C、D、E,

相鄰兩計數點之間都有4個點跡沒有標出，用刻度尺分別測量出AC、BD、CE的長度如圖所示，已知打

8

點計時器的打點周期是0.02s,紙帶左端連接小車，根據數據可以推測該紙帶記錄的是小車做一直線運

動；打下3點時小車的瞬時速度大小為%="Ms，小車的加速度大小為。=mis2（結果均保留

兩位有效數字）。

24.00

ABCDE單位：cm

/左

20.00'28.00

18.（2024?鎮海區校級三模）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（西，%）、

（%,%），如圖所示。根據平拋運動規律，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

x

%...。

y

19.（2024?北京模擬）某同學做“探究加速度。與拉力尸的關系”實驗。保持小車的質量不變，改變小車

所受的拉力，得到拉力廠和加速度。的數據，并在圖8坐標系中描出這些數據點。

（1）請在圖中畫出a—E圖像。

（2）由該圖像可知，小車的加速度。與它所受拉力F成—（選填“正比”或“反比”）o

20.（2024?北京模擬）某同學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A

9

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A相對于地面保持靜止，測力計的示數為2.2N,則物塊A受到的滑動摩擦

力大小為N,方向水平向（選填“左”或“右”）o

測力計

木板

四.解答題（共5小題）

21.（2024?蘇州三模）某組同學設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4和勻。

（1）對于矩形框的制作，甲同學選擇了一塑料細桿，乙同學選擇了一金屬細桿，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）某同學測量金屬桿的直徑4,如圖乙所示，其值為—mm；

（3）該同學利用匕=4、匕=4,分別求出下、上邊框的經過光電門時的速度，測出上下邊框兩桿中心

之間的距離&，在誤差范圍內，若gd?=—,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—o

A.釋放時框的下沿必須與光電門在同一高度

B.釋放時框的下沿可以在光電門上方一定距離處

C.擋板下落時框如果沒有保持豎直狀態，對測量結果沒有影響

（5）有同學提出細桿直徑較大可能會對實驗結果產生影響，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系為△%—△與（選填“>”

“〈”或者“=”）。

一

三25

一

二

>20

IIII

IIII一

。1

一5

一

三-

(R=?........?(D

圖甲圖乙

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

10

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4和4。

（1）某次用游標卡尺測量水流的橫截面直徑時如圖乙所示，其讀數為—cm；

（2）為提高該實驗的精度，避免因水龍頭出口不規則等一系列因素造成的影響，下列措施有效的是

A水龍頭出口越細越好

R盡可能保證水流從水龍頭出口流出的初速度為零

C測量同一橫截面直徑1時，應從多個角度測量再求平均值

（3）重力加速度g=—。（用題中所給字母表示）

23.（2024?臨沂二模）某物理小組的同學查閱資料得知，彈簧彈性勢能表達式為紇履"左為彈簧的勁

度系數，x為彈簧形變量。他們設計了圖甲所示裝置來測量重力加速度g,操作步驟如下：

位置指針

光電門ELD國遮光條

鐵架臺

甲

（1）該同學首先利用游標卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，寬度為d=—cm.

（2）按圖甲豎直懸掛好輕質彈簧，將輕質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，用輕質細線在彈簧下方掛上鉤碼，

測量出平衡時彈簧的長度尤，并按圖甲所示將光電門的中心線調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，記下遮光條經過光電門的時間△/,則鉤碼此時的速度v=—（用題中所給

字母表示）。

（4）多次改變鉤碼個數，重復步驟（2）（3）,得到多組數據，作出（尤-無。）——、圖像如圖丙所示；根據

數據計算出圖線斜率為。時，可計算出8=—（用d和b表示）。

11

24.(2024?楊浦區二模)現代科技發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構光

電門傳感器如圖1所示，兩臂上有A、5兩孔，A孔內的發光管發射紅外線，B孔內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光電效應，利用光電轉換元件將光信號轉換成電信號的器件。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Ue與入射光頻率v之間的關系。從圖中數據可知該金屬的極

限頻率為—Hz(計算結果保留2位有效數字)。已知紅外線的波長范圍約在7xl(r7~卜10-3〃7,用紅

外線照射該金屬—(選填“能”或“不能”)產生光電效應。(普朗克常量/?=6.626X1CF34J.S,電子

電量0=1.6x10"C)

(3)圖4(a)中磁鐵安裝在半徑為R的自行車前輪上，磁鐵到前輪圓心的距離為廣。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N個電壓信號的時間間隔為f,則在這段時間內自行車前進的平均速度v=—o

②自行車做勻變速直線運動，某段時間內測得電壓信號強度/隨時間f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A(自由電荷為電子)，當磁鐵C沿圖示方向運動經過霍

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。忌，則磁鐵經

過霍爾元件的過程中―o(由空間磁場變化所激發的電場可忽略不計)

A磁鐵C的N極靠近元件且Uab>0

R磁鐵C的S極靠近元件且UQO

12

C.磁鐵C的N極靠近元件且Uab<0

D.磁鐵C的S極靠近元件且Uab<0

（4）用微波傳感器測量飛行網球的速度，利用發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。當球遠離傳感器運動時，單位時間內測得的信號數和波長―o

A變多，變長

8.變多，變短

C.變少，變短

D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。

q力傳感器

~~I

遮光條方案口012cm

子11川出

01020

光電門

甲乙

（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d=—cm。

（2）按圖甲組裝好器材后，在盒內放入重物，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（9,記錄物塊運動過程中力傳感器的示數F以及遮光條通過光電門的遮光時間f,測量位置O到光電

門的距離X。（3）多次改變放入盒內的重物質量（不改變第一次放入的重物質量），調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，記錄相關數據。

（4）以尸為縱坐標、g為橫坐標作出廠-/圖像，若當地的重力加速度大小為g,圖像的斜率為左，圖

像在縱軸上的截距為6,則物塊的質量/=—,物塊與桌面間的動摩擦因數〃=—。（均用左、b、d、

X、g表示）

13

2025年高考物理解密之力學實驗

參考答案與試題解析

選擇題（共10小題）

1.（2024?天心區校級模擬）長郡中學物理學習小組欲用單擺測量當地的重力加速度。如圖（a）所示，把

輕質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，測量九=50次全振動所用時間f。改變鋼球高度，測量多組/z與f的值。在坐標紙上描點連

線作圖，畫出產-/?圖如圖（b）所示。萬取3.14。貝1」（）

圖（a）圖（b）

A.根據圖像可求得當地重力加速度約為9.78根/S2

B.根據圖像可求得當地重力加速度約為9.80m/S2

C.根據圖像可求得天花板到地面的高度為

D.根據圖像可求得天花板到地面的高度為3.5加

【答案】C

【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】A8利用單擺的周期公式導出『一〃的表達式，再根據圖線的斜率求解重力加速度；

CD根據圖像中/?=0時，產的值求解天花板到地面的高度。

【解答】解：AB.根據單擺周期公式T=2巴匕,得到L=《,根據,得到

yg4%n

產=里”2乙=包匕竺一場小，則產-/7圖象的斜率表示史"，根據圖象可知，圖線的斜率

gggg

k=—―3-5）xl0//一=]*]04$2,gp=1X10452/m,解得g士9.86m/s?,故AS錯誤；

0.5g

14

24

CD.根據/z=0時，Z=4.0X10r,則天花板到地面的高度為乙=/==-6x4"0：機”4.0/77,

4/47r4X3.142X50-

故C正確，。錯誤。

故選：Co

【點評】本題考查了單擺的周期公式和圖象的應用，利用產-力圖象的斜率上表示a*是解題的關鍵。

g

2.（2024?西城區校級模擬）用如圖所示的實驗裝置探究”質量一定時，物體加速度與所受合外力的關系”，

小車的質量為托盤和祛碼的總質量為加，平衡摩擦力后進行實驗（）

B.小車所受的合外力等于2〃zg

C.釋放小車后立即接通打點計時器

D.在托盤中增加祛碼，重復實驗

【答案】D

【考點】探究加速度與力、質量之間的關系

【專題】牛頓運動定律綜合專題；實驗分析法；實驗能力；比較思想

【分析】實驗中，傳感器測量小車的合外力的一半，不需要機遠小于M。根據牛頓第二定律分析小車所

受的合外力與2〃取的關系。實驗時，應先接通電源，再釋放小車。在托盤中增加祛碼，改變小車的合外力，

重復實驗。

【解答】解：A、探究“質量一定時，物體加速度與所受合外力的關系”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2%g代替小車的合外力，所以無需機遠小于故A錯誤；

B、對托盤和祛碼，根據牛頓第二定律得：-T=7"。

所以T<mg

則小車所受的合外力/=2T<2mg,故3錯誤；

C、為提高紙帶利用率，實驗時，先接通電源，再釋放小車，故C錯誤；

D,探究“質量一定時，物體加速度與所受合外力的關系”時，保持小車質量不變，在托盤中增加祛碼,

改變小車的合外力，重復實驗，故。正確。

故選：Do

15

【點評】解答本題的關鍵要理解實驗原理，搞懂教材上保證機遠小于M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：質量

為500g的大鋼球A靜止懸浮在空中，宇航員用手推出質量為100g的小鋼球3,使它以一定的初速度水平

向左撞向大鋼球A,撞后小鋼球3水平向右運動，大鋼球A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10cm，為了驗證兩球組成的系統在碰撞中動量守恒，除了以上給出的實驗數據外，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3推力的沖量

D.兩鋼球碰撞前后各自運動的距離和對應時間

【答案】D

【考點】驗證動量守恒定律

【專題】實驗能力；方程法；動量與動能定理或能的轉化與守恒定律綜合；定量思想

【分析】小球在空間站內處于完全失重狀態，碰撞前后做勻速運動；根據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。

【解答】解：小球在空間站內處于完全失重狀態，碰撞前后做勻速直線運動；根據動量守恒定律可知，需

要驗證的表達式為mv0=mvx+MV2

因此除了以上給出的實驗數據外，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的速度，故ACD錯

誤，￡）正確。

故選：Do

16

【點評】該題考查了完全失重狀態下的動量守恒定律，小球在空間站內處于完全失重狀態，可以根據勻速

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P,P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（質量可忽略），盤中放置祛碼。改變盤中祛碼總質量機，并測量尸的加速

度大小a,得到圖像。重力加速度大小為g。在下列圖像中，可能正確的是（）

【答案】D

【考點】探究加速度與力、質量之間的關系

【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，可得出有一定質量時，加速度才是存在，再根據牛頓第二定律列式求解。

【解答】解：P在水平桌面上，且與桌面有摩擦，故添加祛碼直到其重力等于物塊尸的最大靜摩擦力，后

繼續添加祛碼，P開始運動，對整體，根據牛頓第二定律可知

mg—于=（m+M）a

解得：a=i——」

M+mM+m

當滿足:小加時，圖像近似為不過原點的傾斜直線，機較大，不滿足m.M時圖像會彎曲，故。正確，

ABC錯誤。

故選：Do

【點評】本題考查探究加速度與力、質量的關系實驗，掌握實驗原理和注意事項。

5.（2024?鹽都區校級三模）某同學利用如圖所示的裝置做《驗證動量守恒定律的實驗》，已知兩球的質量

分別為機I、叱；（且町A”），關于實驗下列說法正確的（）（填選項前的字母）

17

一

?、Ir''：'；'、、、

r\、、、、、、

；/重\'、、、、、

一垂

：線\\\

??'

_________________I____!_____!_

O'OMPN

A.如果M是外的落點，則該同學實驗過程中必有錯誤

B.斜槽軌道必須很光滑

C.實驗需要驗證的是人。尸二咫?！?犯ON

D.實驗需要秒表、天平、圓規等器材

【答案】A

【考點】驗證動量守恒定律

【專題】實驗能力；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。球的質量叫大于b球的質量冽”為了保證

每次小球運動的情況相同，故應該讓入射小球。每次從同一位置滾下。本題要驗證動量守恒定律定律即

町%=m1Vl+m2V,，故需驗證叫■OP=ZH,-OM+“h-ON。

【解答】解：A、入射球要比靶球質量大，因此質量為叫的為入射小球，其碰前落地點為P,碰后落地點

為M,故A正確；

3、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3錯誤；

C、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，圖中尸是入射小球不發生碰撞時飛出

的落地點；N是被碰小球飛出的落地點；M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：

m[-OP=ml-OM+m,-ON,故C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：A。

【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中把本來需要測量的速度改為測量平拋過程當中水平方向發生的位移，

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，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（）

18

A.用彈簧秤測出已知質量的祛碼所受的重力

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】D

【考點】用單擺測定重力加速度；萬有引力與重力的關系（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的物體均處于完全

失重狀態。據此解答ABC選項；根據萬有引力等于重力，以及萬有引力提供向心力分析。選項。

【解答】解：ABC,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的物體

均處于完全失重狀態。用彈簧秤不能測出己知質量的祛碼所受的重力；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ABC錯誤；

。、測量天宮實驗室繞地球做勻速圓周運動的周期T和軌道半徑，根據萬有引力等于重力，以及萬有引

力提供向心力可得：

小Mm

G——=mg=r

4萬2

解得軌道處的重力加速度為：g=^r,故此方法可行，故。正確。

故選：D=

【點評】本題考查了萬有引力在天體運動中的應用，以及超失重現象。掌握物體環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?通州區一模）如圖所示，某物理興趣小組設計了驗證“向心力與線速度大小關系”的實驗裝置。

測得小鋼球的直徑為d,細線長為L,當地的重力加速度為g。小鋼球懸掛靜止不動時，恰好位于光電門

中央，力的傳感器示數為尸一現將小鋼球拉到適當高度處且細線拉直，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最大值為F2,由此可知（）

19

A.F2<Fx

B.小鋼球經過光電門時的速度為4

It

C.小鋼球經過光電門時所需向心力為力的傳感器示數

D.在誤差允許的范圍內，本實驗需要驗證小鋼球經過光電門時所受合力和所需向心力相等，即

片片

（L+：）g?

【答案】D

【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參數問題

【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用

【分析】根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度，求出鋼球經過光電門的線速度V。鋼球做圓周運動的

半徑為L+”,由向心力公式求向心力。鋼球經過光電門時所受合力是重力和細線拉力的合力。

2

【解答】解：小球靜止不動時，有

Fi=mg

小球做圓周運動，設在最低點時（即通過光電門）速度為v,有

v=—d

t

由牛頓第二定律有

Av2

r2-mg=m-----

聯立得

故AB錯誤，。正確；

C.由牛頓第二定律有小鋼球經過光電門時所需向心力為

Fn=F2-mg

故C錯誤。

故選：D=

【點評】本題探究向心力大小與線速度的關系，對于實驗問題明確實驗原理是首要任務，知道小球做圓周

運動的向心力來源是解答此題的關鍵。

20

8.（2024?蘇州三模）如圖所示，小明在家嘗試用掛鎖作為擺錘，測定當地的重力加速度。下列說法中正

確的是（）

0

A.將擺錘擺動到最高點時作為計時起點

B.擺錘擺動到最低點時其加速度為零

C.擺線可以選長度約為Lw的不可伸長的細線

D.擺錘擺角越大，實驗誤差越小

【答案】C

【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；可選長度約為血的不可伸長的細線作為擺線；當擺角很小時，擺錘的振動才可看成簡諧運動。

【解答】解：A、擺錘經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

A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，故區錯

、口

慶；

C、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加的不可伸長的細線，故C正確；

D、如圖所示。

O

當擺角。很小時，sin0^0=-

L

單擺的回復力為P=fgsin。。-等x,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：C。

【點評】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。

21

9.（2024?蘇州三模）用圖示器材探究質量、角速度一定時向心力與半徑之間的關系，兩小球放置的位置

以及皮帶連接的兩塔輪半徑關系分別是（）

A.擋板A與8前，塔輪半徑相同B.擋板A與C前，塔輪半徑不同

C.擋板A與C前，塔輪半徑相同D.擋板3與C前，塔輪半徑相同

【答案】D

【考點】探究圓周運動的相關參數問題;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

應用

【專題】實驗分析法；比較思想；實驗能力；牛頓第二定律在圓周運動中的應用

【分析】左右塔輪邊緣的線速度相等，結合。=上可知角速度的比值，這是探究加速度和角速度關系時，

r

角速度大小的分析方法。

【解答】解：探究向心力大小與半徑的關系時，要保證兩球質量、角速度相等，左右塔輪邊緣的線速度相

等，結合。=上可得兩小球所放位置對應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，

r

所以兩小球需放在擋板3和擋板C前，故ABC錯誤，。正確。

故選：Do

【點評】解決本題的關鍵是明確實驗原理，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

22

A.A、3球的直徑

B.A、JB球的質量

C.水平槽距紙面的高度

D.A球釋放位置G距水平槽的高度

【答案】B

【考點】驗證動量守恒定律

【專題】推理能力；推理法；動量定理應用專題；定性思想

【分析】根據動量守恒定律列式，表達式兩邊同時乘以時間，結合運動學公式得到最終要驗證的表達式，

根據表達式判斷即可。

【解答】解：本實驗利用平拋運動的水平位移驗證動量守恒定律，設水平槽末端在白紙上的投影為。點，

不放3球時多次將A球由同一位置靜止釋放，在白紙上的平均落點為P,放上3球，次將A球由同一位置

靜止釋放，A、3碰后各自在白紙上的平均的落點為V、N,根據動量守恒定律有

mAVO=mAVA+mBVB

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

mAvot=mAvAt+mBvBt

根據運動學公式知

OP=vor

OM=vAt

ON=vBt

則有

mAOP=mAOM+mBON

根據表達式可知，除小球的水平位移外，還必須測量的物理量有A、3兩球的質量，故8正確，ACD錯

誤。

故選：B。

【點評】本題考查驗證動量守恒定律，要求學生熟練掌握實驗原理、實驗器材、數據處理和誤差分析。

二.多選題（共5小題）

11.（2024?新鄭市校級三模）某同學用單擺測量學校的重力加速度大小，他通過改變擺長L,測出幾組對

應的周期T,并作出尸-L圖像如圖所示。下列說法正確的是（）

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A.應選用質量小、體積也小的小球做實驗

B.應從擺球經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〃一乙圖像處理數據來求得重力加速度，可消除因擺球質量分布不均勻而導致的系統誤差

【答案】BD

【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】4從減小阻力的角度分析如何選擇擺球；

R擺球經過最低點時速度最大，可以減小計時誤差；

C.根據單擺周期公式求解〃函數，結合圖像分析作答；

D.根據求得的L-乙函數，結合圖像的斜率分析質量分布不均造成的影響。

【解答】解：A.為了減小空氣阻力的影響，擺球應選用質量大、體積小的小球做實驗，故A錯誤；

3.擺球經過平衡位置的速度最大，擺球停留時間短，為了減小誤差，應從擺球經過最低點開始計時，故

3正確；

C.設擺線長度為L,小球半徑為r,根據單擺公式T=2%Fp

47r24萬2

化簡可得〃

gg

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C錯誤；

。.根據上述分析，T2-L圖像的斜率為左=的

§

通過作出〃一入圖像處理數據來求得重力加速度，可消除因擺球質量分布不均勻而導致的系統誤差，故。

正確。

故選：BDo

【點評】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、數據處理和誤差

分析。

12.（2024?曲靖一模）惠更斯發現“單擺做簡諧運動的周期T與重力加速度的二次方根成反比”。為了通

過實驗驗證這一結論，某同學創設了“重力加速度”可以人為調節的實驗環境。如圖1所示，在水平地面

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上固定一傾角?？烧{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A點，靜

止釋放后，擺球在ABC之間做簡諧運動，擺角為夕。擺球自然懸垂時，通過力傳感器（圖中未畫出）測

得擺線的拉力為兄，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系如圖2所示，其中巴、

4、7；均已知。當地的重力加速度為g。下列選項正確的是（）

A.多次改變圖1中6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“品

C.多次改變擺角只要得出Toe十二就可以驗證該結論成立

y/sina

D.在圖2的測量過程中，滿足舄=3耳-2耳的關系

【答案】AD

【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】根據題意求出等效重力加速度。根據圖2求周期，根據單擺周期和全振動時間的關系求解作答;

根據單擺周期公式分析作答；擺球自然懸垂時，根據平衡條件細線的拉力；在A、C位置，求拉力F?與月

的關系；在最低處3點，根據向心力公式求速度；小球從A到3,根據動能定理求速度，然后聯立求解作

答。

【解答】解：A.令等效重力加速度為g。，則有

mgsin0=mg0

解得

go=gsin6

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A正確；

B.單擺在運動過程中，A、C兩位置擺線的拉力最小，根據圖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

t=nT=2nTQ

25

故3錯誤；

C.根據單擺周期公式有

r=2^J—

ygsin0

可知，多次改變斜面傾角e,只要得出roc就可以驗證該結論成立，故c錯誤；

Jsin6

。.擺球自然懸垂時，通過力傳感器（圖中未畫出）測得擺線的拉力為耳，根據平衡條件有

耳=mgsin0

在圖2的測量過程中，擺球在A位置有

F2=sincoser

擺球在3位置，根據牛頓第二定律有

F3-mgsin3=^~

擺球從A位置運動到3位置，根據動能定理有

1,

mgsin3（L-Lcosa）=-mv

解得

F3=3F1-2F2

故。正確。

故選：AD