专题力学实验-2024年高考真题和模拟题物理分类汇编（教师卷）

专题 17 力学实验1.（2024 年新课标考题）9. 某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为 O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球 a 从斜槽轨道上 Q 处由静止释放，a 从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置 P 与 O 点的距离 x，将与 a 半径相等的小球 b 置于轨道右侧端点，再将小球 a 从 Q 处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出 a、b 两球落点的平均位置 M、N 与 O 点的距离、。 完成下列填空：（1）记 a、b 两球的质量分别为、，实验中须满足条件______（填“>”或“<”）；（2）如果测得的、、、和在实验误差范围内满足关系式______，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中，用小球落点与 O 点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是______。【答案】（1）> （2） ①. ②. 小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向高度相同故下落时间相同，水平方向匀速运动直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。【解析】（1）为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求；（2）[1]两球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们做平抛运动的时间 t 相等，碰撞前 a 球的速度大小 碰撞后 a 的速度大小 碰撞后 b 球的速度大小 如果碰撞过程系统动量守恒，则碰撞前后系统动量相等，则 整理得 [2]小球离开斜槽末端后做平抛运动，竖直方向高度相同故下落时间相同，水平方向匀速运动直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。2.(2024 浙江 1 月考题)16. 如图 1 所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置。 （1）该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们采用的研究方法是_____；A.放大法 B.控制变量法 C.补偿法（2）该实验过程中操作正确的是____；A.补偿阻力时小车未连接纸带B.先接通打点计时器电源，后释放小车C.调节滑轮高度使细绳与水平桌面平行（3）在小车质量___（选填“远大于”或“远小于”）槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。上述做法引起的误差为___（选填“偶然误差”或“系统误差”）。为减小此误差，下列可行的方案是___；A.用气垫导轨代替普通导轨，滑块代替小车B.在小车上加装遮光条，用光电计时系统代替打点计时器C.在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小（4）经正确操作后获得一条如图 2 所示的纸带，建立以计数点 0 为坐标原点的 x 轴，各计数点的位置坐标分别为 0、、、。已知打点计时器的打点周期为 T，则打计数点 5 时小车速度的表达式___；小车加速度的表达式是___。A. B. C.【答案】 ①. B ②. B ③. 远大于 ④. 系统误差 ⑤. C ⑥. ⑦. A【解析】（1）[1]该实验中同时研究三个物理量间关系是很困难的，因此我们可以控制其中一个物理量不变，研究另外两个物理量之间的关系，即采用了控制变量法。故选 B。（2）[2]A．补偿阻力时小车需要连接纸带，一方面是需要连同纸带所受的阻力一并平衡，另外一方面是通过纸带上的点间距判断小车是否在长木板上做匀速直线运动，故 A 错误；B．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车，故 B 正确；C．为使小车所受拉力与速度同向，应调节滑轮高度使细绳与长木板平行，故 C 错误。故选 B。（3）[3]设小车质量为 M，槽码质量为 m。对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有 联立解得 由上式可知在小车质量远大于槽码质量时，可以认为细绳拉力近似等于槽码的重力。[4]上述做法引起的误差是由于实验方法或原理不完善造成的，属于系统误差。[5]该误差是将细绳拉力用槽码重力近似替代所引入的，不是由于车与木板间存在阻力（实验中已经补偿了阻力）或是速度测量精度低造成的，为减小此误差，可在小车与细绳之间加装力传感器，测出小车所受拉力大小。故选 C。（4）[6]相...