1．(2024·廣東卷)下列是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中列出的三個必做實(shí)驗(yàn)的部分步驟，請完成實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算。
(1)圖甲是“探究加速度與物體受力、物體質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中木板右端墊高的目的是____________________________________________ ________________________。
圖乙是實(shí)驗(yàn)得到紙帶的一部分，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)未畫出。相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距已在圖中給出。打點(diǎn)計(jì)時器電源頻率為50 Hz，則小車的加速度大小為 m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。
甲
乙
(2)在“長度的測量及其測量工具的選用”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用50分度的游標(biāo)卡尺測量一圓柱體的長度，示數(shù)如圖丙所示，圖丁為局部放大圖，讀數(shù)為________cm。
丙
丁
(3)在“用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量光的波長”實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)過程中，在光具座上安裝光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可調(diào)節(jié)，打開并調(diào)節(jié)________，使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮。取下光屏，裝上單縫、雙縫和測量頭。調(diào)節(jié)測量頭，并緩慢調(diào)節(jié)單縫的角度直到目鏡中觀察到________。
解析：(1)小車的加速度大小
a＝eq \f(?16.29＋13.43＋10.59－7.72－4.88－2.01?×10－2,9×0.12) m/s2
≈2.86 m/s2。
(2)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為
4．1 cm＋5×0.02 mm＝4.110 cm。
(3)在“用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量光的波長”實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)過程中，在光具座上安裝光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可調(diào)節(jié)，打開并調(diào)節(jié)光源，使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮。取下光屏，裝上單縫、雙縫和測量頭，調(diào)節(jié)測量頭，并緩慢調(diào)節(jié)單縫的角度直到目鏡中觀察到干涉條紋。
答案：(1)平衡摩擦力 2.86 (2)4.110 (3)光源 干涉條紋
2．(2024·荊州模擬)要探究加速度與合力關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置，其中長木板放在水平桌面上，小車的質(zhì)量為m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間(不計(jì)紙帶運(yùn)動中受到的阻力)。
甲
(1)調(diào)節(jié)沙桶中沙的質(zhì)量，調(diào)節(jié)定滑輪的高度，使連接小車的細(xì)線與長木板平行，小車靠近打點(diǎn)計(jì)時器，接通電源，輕推小車，結(jié)果打點(diǎn)計(jì)時器打出的點(diǎn)間隔均勻，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為F0，則小車受到的阻力大小等于________。
(2)不懸掛沙桶，將長木板沒有定滑輪的一端適當(dāng)墊高，當(dāng)木板與水平面的夾角為θ，且tan θ＝________時，接通電源，輕推小車，則打點(diǎn)計(jì)時器在紙帶上打出的點(diǎn)間隔均勻。
(3)平衡阻力后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，某次實(shí)驗(yàn)打出的紙帶如圖乙所示，O、A、B、C、D為計(jì)數(shù)點(diǎn)，打相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.1 s，根據(jù)紙帶求得小車運(yùn)動的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
乙
(4)平衡阻力后，保持小車的質(zhì)量m不變，多次改變沙桶中沙的質(zhì)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到多組小車的加速度a和彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，作出a-F圖像，則可能的是________(選填“丙”或“丁”)。
丙
丁
解析：(1)根據(jù)力的平衡，小車受到的阻力大小等于F0。
(2)由(1)可知，μmg＝F0，μ＝eq \f(F0,mg)，平衡阻力時，當(dāng)tan θ＝μ＝eq \f(F0,mg)時，阻力平衡。
(3)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，小車運(yùn)動的加速度為a＝eq \f(xBD－xOB,4T2)＝eq \f(0.1505－0.0674－0.0674,4×?0.1?2) m/s2≈0.39 m/s2。
(4)由于小車受到的合力等于彈簧測力計(jì)的示數(shù)F，F(xiàn)＝ma，因此作出的a-F圖像就是過原點(diǎn)的一條直的斜線，丙正確。
答案：(1)F0 (2)eq \f(F0,mg) (3)0.39 (4)丙
3．(2023·全國乙卷)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中使用的器材有木板、白紙、兩個標(biāo)準(zhǔn)彈簧測力計(jì)、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細(xì)線和圖釘若干。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。
(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計(jì)。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計(jì)，小圓環(huán)停止時由兩個測力計(jì)的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，并 。
A. 用刻度尺量出橡皮條的長度
B. 用刻度尺量出兩細(xì)線的長度
C. 用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置
D. 用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向
(3)撤掉一個測力計(jì)，用另一個測力計(jì)把小圓環(huán)拉到 ，由測力計(jì)的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時F的方向。
(4)選擇合適標(biāo)度，由步驟(2)的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標(biāo)度在白紙上畫出力F的圖示。
(5)比較F′和F的________，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
解析：(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上；將兩細(xì)線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計(jì)；用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當(dāng)?shù)牧瓌觾蓚€測力計(jì)，小圓環(huán)停止時由兩個測力計(jì)的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，還需要用鉛筆在白紙上標(biāo)記出小圓環(huán)的位置以及用鉛筆在白紙上標(biāo)記出兩細(xì)線的方向，故選C、D。
(3)撤掉一個測力計(jì)，用另一個測力計(jì)把小圓環(huán)拉到標(biāo)記的位置，由測力計(jì)的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細(xì)線標(biāo)記此時F的方向。
(5)比較F′和F的大小和方向，從而判斷本次實(shí)驗(yàn)是否驗(yàn)證了力的平行四邊形定則。
答案：(2)CD (3)標(biāo)記的位置 (5)大小和方向
4．(2022·福建卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時，先將斜槽固定在貼有復(fù)寫紙和白紙的木板邊緣，調(diào)節(jié)槽口水平并使木板豎直；把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點(diǎn)O，建立Oxy坐標(biāo)系，然后從斜槽上固定的位置釋放小球，小球落到擋板上并在白紙上留下印跡；上下調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測量各印跡中心點(diǎn)O1、O2、O3、…的坐標(biāo)，并填入表格中，計(jì)算對應(yīng)的x2值。
甲
乙
(1)根據(jù)上表數(shù)據(jù)，在圖乙給出的坐標(biāo)紙上補(bǔ)上O4數(shù)據(jù)點(diǎn)，并繪制y-x2圖線。
(2)由y-x2圖線可知，小球下落的高度y與水平距離的平方x2成 (選填“線性”或“非線性”)關(guān)系，由此判斷小球下落的軌跡是拋物線。
(3)由y-x2圖線求得斜率k，小球平拋運(yùn)動的初速度表達(dá)式為v0＝________(用斜率k和重力加速度g表示)。
(4)該實(shí)驗(yàn)得到的y-x2圖線常不經(jīng)過原點(diǎn)，可能的原因是 。
解析：(1)根據(jù)題表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出O4數(shù)據(jù)點(diǎn)，并繪制y-x2圖線如圖所示。
(2)由y-x2圖線為一條傾斜的直線可知，小球下落的高度y與水平距離的平方x2成線性關(guān)系。
(3)根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律可得x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2，聯(lián)立可得y＝eq \f(1,2)geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,v0)))2＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2，可知y-x2圖線的斜率為k＝eq \f(g,2v\\al(2,0))，解得小球平拋運(yùn)動的初速度為v0＝eq \r(\f(g,2k))。
(4)y-x2圖線是一條直線，但常不經(jīng)過原點(diǎn)，說明實(shí)驗(yàn)中測量的y值偏大或偏小，這是實(shí)驗(yàn)中所取的小球的水平射出點(diǎn)未與O點(diǎn)重合造成的。
答案：(1)見解析圖 (2)線性 (3)eq \r(\f(g,2k)) (4)水平射出點(diǎn)未與O點(diǎn)重合
5．物理社團(tuán)的同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室提供的傳感器設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，用以探究加速度與力的關(guān)系，以及驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。他們將附有刻度尺的氣墊導(dǎo)軌調(diào)整水平，在導(dǎo)軌左側(cè)P2處固定一光電門，將輕繩一端固定在P1點(diǎn)，另一端與滑塊相連，滑塊上安裝遮光條和加速度傳感器，并且可以增加砝碼以改變其質(zhì)量，在輕繩上通過不計(jì)質(zhì)量的動滑輪懸掛一個重物。打開氣泵，將滑塊從導(dǎo)軌右側(cè)P3處由靜止釋放，記錄加速度傳感器的數(shù)值、遮光條通過光電門的時間以及P2和P3之間的距離。已知重物的質(zhì)量為m，遮光條的寬度為d，重力加速度為g，滑塊、遮光條、加速度傳感器以及砝碼的總質(zhì)量用m總表示，遮光條通過光電門的時間用t表示，加速度傳感器的示數(shù)用a表示，P2和P3之間的距離用L表示。
甲
乙
(1)若某次實(shí)驗(yàn)中遮光條擋光時間為t1，則此時滑塊的速度為________，重物的速度為________。
(2)該社團(tuán)同學(xué)首先保持L不變，改變m總，進(jìn)行了若干次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，其縱軸為加速度a，經(jīng)測量其斜率恰為重力加速度g，則該圖線的橫軸為________(用所給的字母表示)。
(3)接下來他們欲驗(yàn)證該過程中系統(tǒng)機(jī)械能守恒，使滑塊總質(zhì)量保持為m0不變，改變L進(jìn)行若干次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的L-eq \f(1,t2)圖線也是一條過原點(diǎn)的直線，若圖線斜率為k，則需滿足k＝ (用所給的字母表示)。
解析：(1)滑塊的速度為v1＝eq \f(d,t1)，重物的速度為v2＝eq \f(\f(1,2)d,t1)＝eq \f(d,2t1)。
(2)由題意知滑塊加速度為a，則重物的加速度為eq \f(a,2)；由牛頓第二定律可得mg－2m總a＝eq \f(1,2)ma，整理得a＝eq \f(2m,m＋4m總)g；如題圖乙所示的一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，其縱軸為加速度a，經(jīng)測量其斜率恰為重力加速度g，則該圖線的橫軸為eq \f(2m,m＋4m總)。
(3)由機(jī)械能守恒定律可得mgeq \f(L,2)＝eq \f(1,2)m0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t)))2＋eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2t)))2，整理可得L＝eq \f(4m0d2＋md2,4mg)·eq \f(1,t2)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的L-eq \f(1,t2)圖線也是一條過原點(diǎn)的直線，若圖線斜率為k，則k＝eq \f(4m0d2＋md2,4mg)。
答案：(1)eq \f(d,t1) eq \f(d,2t1) (2)eq \f(2m,m＋4m總) (3)eq \f(4m0d2＋md2,4mg)
6．A和B兩位同學(xué)約定周末在家里各自找器材測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br>(1)A同學(xué)用手機(jī)拍攝小球自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。他從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度尺如圖乙所示。已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時間間隔為eq \f(1,6) s，刻度尺的分度值是1 mm，他將測量小球位置時的數(shù)據(jù)記錄在下表中，請幫助他完成表格。
甲
乙
(2)A同學(xué)測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮開_______m/s2(結(jié)果保留2位小數(shù))。
(3)B同學(xué)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丙所示的單擺，具體操作如下：用刻度尺測量O、N間細(xì)線的長度L，將掛件拉開一個比較小的角度(角度小于5°)，然后由靜止釋放，從掛件擺至最低處開始用手機(jī)計(jì)時，測出多次全振動的總時間并計(jì)算出單擺的周期T。該同學(xué)改變O、N間細(xì)線的長度先后做了兩次實(shí)驗(yàn)，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(已知L1小于L2)，由此測得的重力加速度為________(用L1、L2、T1、T2表示)。
丙
解析：(1)由表格中圖(a)和圖(b)的數(shù)據(jù)可知，A同學(xué)記錄了圖中小球頂端的位置，則由題圖(c)及刻度尺的分度值為1 mm可知，此時的數(shù)據(jù)應(yīng)為76.70 cm，由于可能存在誤差，則76.69～76.71 cm均可。
(2)根據(jù)逐差法求解加速度的方法，可得g＝eq \f(?0.767 0－0.259 0?－?0.259 0－0.020 0?,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,6)))2) m/s2≈9.68 m/s2，由于可能存在誤差，則9.69 m/s2也正確。
(3)設(shè)擺長與細(xì)線長度之間的差值為x，根據(jù)單擺周期公式可得T1＝2πeq \r(\f(L1＋x,g))，T2＝2πeq \r(\f(L2＋x,g))，聯(lián)立方程得g＝eq \f(4π2?L2－L1?,T\\al(2,2)－T\\al(2,1))。
答案：(1)76.70(76.69～76.71均可) (2)9.68(9.69也正確) (3)eq \f(4π2?L2－L1?,T\\al(2,2)－T\\al(2,1))
7．某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，在動滑輪的下方懸掛重物A、定滑輪的右側(cè)懸掛重物B，重物B上固定一遮光條，遮光條的寬度為d，已知A、B的質(zhì)量相等，懸掛滑輪的輕質(zhì)細(xì)線始終保持豎直，滑輪的質(zhì)量忽略不計(jì)。
甲
(1)開始時，繩繃直，重物A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)。釋放后，A、B開始運(yùn)動，測出遮光條通過光電門的時間t，則重物B經(jīng)過光電門時的速度為v＝ (用題中所給的字母表示)。
(2)用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________cm。
乙
(3)調(diào)整B開始釋放的位置到光電門之間的高度H，得到多組時間t。如果系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，應(yīng)滿足的關(guān)系式為 (已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮間，用實(shí)驗(yàn)中所測得的物理量的字母表示)。
解析：(1)根據(jù)速度公式，重物B經(jīng)過光電門時的速度為v＝eq \f(d,t)。
(2)遮光條的寬度為1.0 cm＋0.005 cm×4＝1.020 cm。
(3)設(shè)A、B重物的質(zhì)量為m，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有mgH－eq \f(mgH,2)＝eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t)))2＋eq \f(1,2)meq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,2t)))2，化簡得gH＝eq \f(5d2,4t2)。
答案：(1)eq \f(d,t) (2)1.020 (3)gH＝eq \f(5d2,4t2)
8．(2024·新課標(biāo)卷)某同學(xué)用如圖所示的裝置驗(yàn)證動量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平桌面上，軌道末段水平，右側(cè)端點(diǎn)在水平木板上的垂直投影為O，木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實(shí)驗(yàn)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，測出落點(diǎn)的平均位置P與O點(diǎn)的距離x，將與a半徑相等的小球b置于軌道右側(cè)端點(diǎn)，再將小球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兩球落點(diǎn)的平均位置M、N與O點(diǎn)的距離xM、xN。
完成下列填空：
(1)記a、b兩球的質(zhì)量分別為ma、mb，實(shí)驗(yàn)中須滿足條件ma________(選填“>”或“mb。
(2)兩球離開斜槽后做平拋運(yùn)動，由于拋出點(diǎn)的高度相等，它們做平拋運(yùn)動的時間t相等，碰撞前a球的速度大小v0＝eq \f(xP,t)
碰撞后a球的速度大小va＝eq \f(xM,t)
碰撞后b球的速度大小vb＝eq \f(xN,t)
如果碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，則碰撞前后系統(tǒng)動量相等，則mav0＝mava＋mbvb
整理得maxP＝maxM＋mbxN
小球離開斜槽末端后做平拋運(yùn)動，豎直方向高度相同，故下落時間相同，水平方向做勻速直線運(yùn)動，小球水平飛出時的速度與平拋運(yùn)動的水平位移成正比。
答案：(1)> (2)maxP＝maxM＋mbxN 小球水平飛出時的速度與平拋運(yùn)動的水平位移成正比。
O1
O2
O3
O4
O5
O6
y/cm
2.95
6.52
9.27
13.20
16.61
19.90
x/cm
5.95
8.81
10.74
12.49
14.05
15.28
x2/cm2
35.4
77.6
115.3
156.0
197.4
233.5
小球的位置
圖(a)
圖(b)
圖(c)
刻度尺的讀數(shù)/cm
2.00
25.90

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