高考物理专题突破讲义专题7第22课时力学实验(1)——纸带类和光电门类实验.pdf

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1、第第 22 课时力学实验课时力学实验(1)纸带类和光电门类实验纸带类和光电门类实验命题角度(1)探究小车速度随时间变化的规律；(2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系；(3)验证机械能守恒定律；(4)验证动量守恒定律知识储备一、纸带的分析和数据处理光电门的应用1两个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的说法是等效的，当打点计时器所用交流电源的频率为 50 Hz 时，两相邻计数点间的时间间隔 T50.02 s0.10 s.(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时

2、器的电源，待打点稳定后，再释放纸带2记录的信息纸带可以记录物体运动的时间和物体运动的位移(频闪照相和纸带记录的物理量相同)与光电门相连的数字计时器记录时间3求速度和加速度测瞬时速度做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度如图所示，求打某一点时物体的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔 T 的两段位移 xn和 xn1，则打 n 点时的速度 vnxnxn12T.纸带测加速度用“逐差法”求加速度如图所示ax4x5x6x1x2x39T2.作出 vt 图像，通过图像的斜率求物体运动的加速度，avt.测速度光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为 d，挡板

3、遮住光电门光线的时间为 t，则小车通过光电门的速度 vdt.光电门测加速度若已知两个光电门之间的距离为 x，小车通过两个光电门时的速度分别为 v1、v2，则 av2 2v2 12x.二、使用打点计时器实验操作中的注意事项：1平行：纸带、细绳要和长木板平行2靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置3两先两后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带4防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地或小车与滑轮碰撞5减小误差：小车另一端挂的槽码质量要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小，使纸带上打的点过于密集高考题型高考题型 1探究小车速度随

4、时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律例 1(2019全国卷22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图 1 所示已知打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有 4 个打出的点未画出在 A、B、C、D、E 五个点中，打点计时器最先打出的是_点在打出 C 点时物块的速度大小为_ m/s(保留 3 位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_ m/s2(保留 2 位有效数字)图 1答案A0.2330.75解析根据题述，物块加速下滑，在 A、B、C、D、E 五个点中，打点计时器最先打出的是 A点根据刻度尺读

5、数规则可读出，B 点对应的刻度为 1.20 cm，C 点对应的刻度为 3.15 cm，D点对应的刻度为5.85 cm，E点对应的刻度为9.30 cm，AB1.20 cm，BC1.95 cm，CD2.70 cm，DE3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间间隔 T5150 s0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度可得，打出 C 点时物块的速度大小为 vCBCCD2T0.233 m/s.由逐差法可得 aCDDEABBC4T2，解得 a0.75 m/s2.例 2(2020江苏卷11)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究用手机拍摄物

6、体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图 2 所示图 2(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_(2)下列主要操作步骤的正确顺序是_(填写各步骤前的序号)把刻度尺竖直固定在墙上捏住小球，从刻度尺旁静止释放手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置打开手机摄像功能，开始摄像(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图 3 所示已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为16 s，刻度尺的分度值是 1 mm，由此测得重力加速度为_ m/s2.图 3(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落

7、时偏离了竖直方向从该视频中截取图片，_(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度答案(1)小钢球(2)(3)9.6(9.59.7 均可)(4)仍能解析(1)小钢球受到的空气阻力相对最小，可近似认为做自由落体运动(2)安装好器材后，先打开手机摄像功能，再由静止释放小球这类似于使用打点计时器时先接通电源，再释放纸带，故顺序是.(3)由题图读得 x12.50 cm，x226.50 cm，x377.20 cm，由(x3x2)(x2x1)gT2，T16 s，解得 g9.6 m/s2.(4)释放时手抖动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直分运动仍然是加速度为重力加速

8、度 g 的运动，故仍能用(3)问的方法测出重力加速度高考题型高考题型 2探究加速度与物体受力、物体质量的关系探究加速度与物体受力、物体质量的关系例 3(2020浙江 7 月选考17(1)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，图 4 甲是教材中的实验方案；图乙是拓展方案，其实验操作步骤如下：图 4()挂上托盘和砝码，改变木板的倾角，使质量为 M 的小车拖着纸带沿木板匀速下滑；()取下托盘和砝码，测出其总质量为 m，让小车沿木板下滑，测出加速度 a；()改变砝码质量和木板倾角，多次测量，通过作图可得到 aF 的关系(1)实验获得如图 5 所示的纸带，计数点 a、b、c、d、e、f 间均有四个点未

9、画出，则在打 d 点时小车的速度大小 vd_ m/s(保留两位有效数字，打点计时器的工作频率为 50 Hz)；图 5(2)需要满足条件 Mm 的方案是_(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)；在作 aF 图像时，把 mg 作为 F 值的是_(选填“甲”“乙”或“甲和乙”)答案(1)0.19(0.180.19 均可)(2)甲甲和乙解析(1)由题意知小车做匀加速直线运动，故 vdxce2T，将 xce(361.0324.0)mm37.0 mm，T0.1 s代入得 vd0.19 m/s(2)甲实验方案中：绳的拉力 F 满足：FMa，且 mgFma，则 Fmg1mM，只有当 mM 时，F 才近似等于 mg，

10、故以托盘与砝码的总重力表示小车的合外力，需满足 mM.乙实验方案中：小车沿木板匀速下滑，小车受绳的拉力及其他力的合力为零，且绳的拉力大小等于托盘与砝码的重力大小，取下托盘及砝码，小车所受的合外力大小等于托盘与砝码的重力大小 mg，不需要满足 mM.两个实验方案都可把 mg 作为 F 值例 4(2021福建厦门市一模)在“探究质量一定时，加速度与物体所受合力的关系”的实验中，实验装置如图 6 甲所示，两滑轮间的轻绳始终与长木板平行，打点计时器所接的交流电的频率为 50 Hz.图 6(1)对该实验，下列必要且正确的操作有_；A取下砂桶，抬起长木板右端，使小车沿长木板做匀速运动B测量砂桶和砂的质量C

11、实验时需要先释放小车，再接通电源(2)若在实验中得到一条纸带如图乙所示，0、1、2、3、4 为五个相邻的计数点，每相邻的两个计数点之间还有四个计时点未画出根据纸带数据，可求出小车的加速度大小 a_ m/s2(结果保留两位有效数字)；(3)该实验中，砂和砂桶的总质量 m_(选填“需要”或“不需要”)远小于小车的质量 M；(4)以力传感器的示数 F 为横坐标，通过纸带计算出的加速度 a 为纵坐标，画出 aF 图像如图丙所示，则小车的质量 M_ kg(结果保留两位有效数字)答案(1)A(2)0.80(3)不需要(4)0.33解析(1)此实验需要平衡小车所受摩擦力，平衡时需要取下砂桶，故 A 正确；由

12、力传感器可以测出拉力的大小，不需要测量砂桶和砂的质量，故 B 错误；实验时需要先接通电源，再释放小车，故 C 错误(2)根据匀变速直线运动规律可得，小车的加速度大小为a6.615.805.014.20 1024 0.12 m/s20.80 m/s2(3)由于拉力可以通过力传感器直接测出，所以不需要满足砂和砂桶的总质量 m 远小于小车的质量 M.(4)对小车，根据牛顿第二定律可得 2FMa，结合 aF 图像斜率有 k2M4.50.75 kg1，解得，小车质量为 M0.33 kg.高考题型高考题型 3验证机械能守恒定律验证机械能守恒定律例 5(2021浙江 6 月选考17(1)在“验证机械能守恒定

13、律”实验中，小王用如图 7 所示的装置，让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图 8 所示O 点是打下的第一个点，A、B、C 和 D 为另外 4 个连续打下的点图 7图 8(1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是_(2)已知交流电频率为 50 Hz，重物质量为 200 g，当地重力加速度 g9.80 m/s2，则从 O 点到C 点，重物的重力势能变化量的绝对值|Ep|_ J、C 点的动能 EkC_ J(计算结果均保留 3 位有效数字)比较 EkC与|Ep|的大小，出现这一结果的原因可能是_A工作电压偏高B存在空气阻力和摩擦力C接通电源前释放了纸

14、带答案(1)阻力与重力之比更小(或其他合理解释)(2)0.5470.588C解析(1)在“验证机械能守恒定律”实验中，阻力越小越好，体积和形状相同的重物，密度大的阻力与重力之比更小(2)由题图可知 OC 之间的距离为 xOC27.90 cm，因此重力势能的减少量为|Ep|mgxOC0.29.800.279 0 J0.547 J匀变速直线运动中，时间中点的速度等于这段时间的平均速度，因此vCxBD2T0.3300.2332 0.02 m/s2.425 m/s因此动能的增加量为EkC12mvC2120.22.4252.425 J0.588 J工作电压偏高不会影响实验的误差，存在空气阻力和摩擦力会使

15、重力势能的减少量大于动能的增加量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势能的减少量例 6(2021河南南阳市高三期末)某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图 9 甲所示在气垫导轨上相隔一定距离的两个位置安装光电传感器 A、B，滑块 P 上固定一遮光条，光线被遮光条遮挡时，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据输入计算机滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器 A、B 时，计算机上形成如图乙所示的电压 U 随时间 t 变化的图像图 9(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙

16、中的t1_t2(选填“大于”“等于”或“小于”)时，说明气垫导轨已调水平(2)用螺旋测微器测量遮光条的宽度 d，测量结果如图丙所示，则 d_ mm.(3)细线绕过气垫导轨左端的定滑轮，一端与滑块 P 相连，另一端与质量为 m 的钩码 Q 相连将滑块 P 由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，t1、t2、m、g 和d 已知，已测出滑块的质量为 M，两光电传感器间的距离为 L.若上述物理量间满足关系式 mgL_，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒答案(1)等于(2)8.475(8.4728.478 之间均可)(3)12(Mm)(dt2)212(Mm)(dt1)2解析(

17、1)当气垫导轨调水平时，轻推滑块后，滑块做匀速直线运动，滑块通过光电传感器的时间一样，所以 t1等于 t2.(2)螺旋测微器读数固定刻度可动刻度 0.01 mm(注意估读)，则 d8.475 mm(8.4728.478 mm 之间均可)(3)滑块 P 通过光电传感器 A 的速度为 vAdt1，通过光电传感器 B 的速度为 vBdt2，由机械能守恒定律有 mgL12(Mm)vB212(Mm)vA2则 mgL12(Mm)(dt2)212(Mm)(dt1)2高考题型高考题型 4验证动量守恒定律验证动量守恒定律注意事项：(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”(2)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导

18、轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平(3)若利用摆球进行验证，两摆球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将摆球拉起后，两摆线应在同一竖直面内(4)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力(5)若利用平抛运动规律进行验证，安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平，且选质量较大的小球为入射小球例 7(2021天津市南开区高三期末)某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图 10 所示，由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成图 10(1)下面是实验的主要步骤：a安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；b向气垫导轨通入压缩空气；c接通数字计时器(光电门

19、)；d把滑块 2 静止放在气垫导轨的中间；e滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；f释放滑块 1，滑块 1 通过光电门 1 后与左侧固定弹簧的滑块 2 碰撞，碰后滑块 1 和滑块 2依次通过光电门 2，两滑块通过光电门后依次被制动；g读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1 通过光电门1 的挡光时间t110.01 ms，通过光电门2 的挡光时间t249.99 ms，滑块2 通过光电门2 的挡光时间t38.35 ms；h测出挡光片的宽度 d5 mm，测得滑块 1(包括撞针)的质量为 m1300 g，滑块 2(包括弹簧)的质量为 m2200 g；(2)实验中气垫导轨的作用是：A._；B._

20、.(3)碰撞前滑块 1 的速度 v1为_ m/s；碰撞后两滑块组成的系统的总动量 p2_ kgms1.(结果均保留两位有效数字)答案(2)大大减小了滑块和导轨之间的摩擦力，从而减小了实验误差保证两个滑块碰撞前后的速度都在同一条直线上(3)0.500.15解析(2)实验中气垫导轨的作用有两个，一是大大减小了滑块和导轨之间的摩擦力，从而减小了实验误差，二是保证两个滑块碰撞前后的速度都在同一条直线上；(3)碰撞前滑块 1 的速度为 v1dt15 10310.01 103 m/s0.50 m/s，碰撞后滑块 1 的速度为 v2dt25 10349.99 103 m/s0.10 m/s，滑块 2 的速度

21、 v3dt35 1038.35 103 m/s0.60 m/s，碰撞后系统的总动量 p2m1v2m2v30.30.10 kgm/s0.20.60 kgm/s0.15 kgm/s.1(2021广西北海市高三一模)如图 11 所示为某实验小组研究小车做匀变速直线运动规律打出的纸带，已知打点计时器使用的交流电源频率为 50 Hz,0、1、2、3、4、5、6 为纸带上选取的计数点，相邻两计数点间还有 4 个打点未画出从纸带上测出 x11.05 cm，x21.81 cm，x54.06 cm，x64.80 cm，则打出 1 点时小车速度为_m/s，小车加速度大小 a_ m/s2.(结果均保留三位有效数字)

22、图 11答案0.1430.750解析交流电源频率为 50 Hz，相邻两计数点间还有 4 个打点未画出，则相邻计数点间的时间间隔 T50.02 s0.1 s则打出 1 点时小车速度为 vx1x22T0.143 m/s由匀变速直线运动规律可得 x46x022a(2T)2即 ax5x6x1x222T24.064.801.051.818 0.12102 m/s20.750 m/s22(2021山东泰安市高三期末)某同学用图 12 甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数光电门固定在水平直轨道上的 O 点，拉力传感器固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连，遮光条的宽度为 d，滑块初

23、始位置 A 点到 O 点的距离为 L，重力加速度为 g.实验步骤如下：图 12A将滑块从 A 点由静止释放，传感器显示滑块所受拉力为 F，光电门记录遮光条通过光电门的时间为 t；B改变钩码的个数重复步骤 A；C.正确记录每一组 F 与 t 对应的数据，作出 F1t2的关系图像如图乙所示(图中 b、c 为已知量)(1)根据步骤 A 中测出的物理量可知，滑块的加速度 a_；(2)滑块与桌面间的动摩擦因数 _；(3)增加滑块的质量重新进行实验，得到的 F1t2图像与两坐标轴交点坐标的绝对值 b、c 的变化情况是：b_，c_.(均填“变大”“变小”或“不变”)答案(1)d22t2L(2)cd22gL(

24、3)变大不变解析(1)滑块滑到光电门处的速度为 vdt根据位移速度公式得，滑块的加速度为 av22L，解得 ad22t2L(2)对滑块，根据牛顿第二定律得 Fmgma代入加速度得 Fmgmd22t2L根据 F1t2图像得 bmg，c2gLd2滑块与桌面间的动摩擦因数为 cd22gL(3)根据(2)可知，b 变大，c 不变3(2021辽宁葫芦岛市高三期末)图 13 甲为在气垫导轨上验证机械能守恒定律的实验装置，将气垫导轨调至水平，滑块装有宽度为 d 的遮光条，滑块包括遮光条的总质量为 M.细绳下端挂钩码，钩码的质量为 m.由静止释放滑块，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用数字计时器记录遮光条

25、通过光电门 1 和 2 各自的时间，可以计算出滑块通过光电门的速度 v1和 v2，用刻度尺测出两个光电门之间的距离 x，重力加速度为 g.图 13(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度 d，示数如图乙，则 d_ cm.(2)写出滑块从光电门 1 运动到光电门 2 的过程中，验证机械能守恒定律的表达式_(用题中给出的物理量表示)(3)增加绳子下端钩码的个数，滑块每次都从同一位置由静止释放，作出1v22v121m图像，如图丙所示，其斜率为 k_(用题中给出的物理量表示)答案(1)0.660(2)mgx12(Mm)(v22v12)(3)M2gx解析(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度 d6 mm0.05 mm

26、126.60 mm0.660 cm；(2)系统重力势能减小量为Epmgx动能增加量为Ek12(Mm)(v22v12)则要验证的表达式为mgx12(Mm)(v22v12)(3)由表达式 mgx12(Mm)(v22v12)可得1v22v12M2gx1m12gx 则1v22v121m图像的斜率为 kM2gx.4.(2021华大新高考联盟 1 月联考)如图 14 所示，在水平桌面的左端固定一个圆弧槽滑道，滑道的末端与水平桌面相切桌面的右端附近固定一个光电门直径为 d、质量为 m1的小球 1从圆弧槽上某处静止释放，下滑到水平桌面向右运动通过光电门与静止在桌面右边缘的质量为 m2的小球 2 发生正碰，碰后

27、小球 1 向左弹回，小球 2 离开桌面做平抛运动实验中测出小球 1 连续两次通过光电门的时间分别为 t1、t2，桌面离水平地面高度为 h，小球2 碰后做平抛运动的水平距离为 x.图 14(1)若两球的碰撞为弹性碰撞，则两球的质量大小关系应满足 m2_m1(填“”“”或“”)(2)改变小球 1 在圆弧槽上静止释放的位置，重复实验，实验中测出多组 t1、t2与 x 的数据若要验证两小球在碰撞过程中动量守恒，以 x 为横轴，以_为纵轴，作出的图像为线性图像已知重力加速度为 g，若线性图像(直线)的斜率 k_，则可验证两小球在碰撞过程中动量守恒答案(1)(2)1t11t2m2m1d g2h解析(1)选

28、向右为正方向，设小球 1 碰前的速度为 v0，若两小球发生弹性碰撞，则有m1v0m1v1m2v2，12m1v0212m1v1212m2v22解得 v1(m1m2)v0m1m2，碰后球 1 反弹，则 v1m1；(2)若两球在碰撞过程中动量守恒，则有m1v0m1v1m2v2其中 v0dt1，v1dt2，h12gt2，xv2t可得1t11t2m2m1d g2hx故(1t11t2)x 图像(直线)的斜率 km2m1d g2h.专题强化练专题强化练保分基础练1.(2021全国甲卷22)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上，形成一倾角为 的斜面(已知 sin 0

29、.34，cos 0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图 1 所示该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程，然后解析视频记录的图像，获得 5 个连续相等时间间隔(每个时间间隔 T0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离 si(i1,2,3,4,5)，如下表所示图 1s1s2s3s4s55.87 cm7.58 cm9.31 cm11.02 cm12.74 cm由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为_ m/s2，小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为_(结果均保留 2 位有效数字，重力加速度大小取 9.80 m/s2)答案0.430.32解析根据逐差法有 as5s4s2s16T2代入数据可得小铜块沿斜面

30、下滑的加速度大小a0.43 m/s2对小铜块受力分析，根据牛顿第二定律有mgsin mgcos ma代入数据解得 0.32.2(2021河北张家口市高三期末)某同学设计了如图 2 甲所示的实验装置来“验证机械能守恒定律”，通过电磁铁控制的小铁球从 A 处自由下落，光电门连接计时器可记录下小铁球的直径经过光电门B 时的挡光时间t.小铁球的质量m4103 kg、直径为d，重力加速度g9.8 m/s2.图 2(1)用游标卡尺测量小铁球的直径，如图乙所示，其直径 d_ mm；(2)当光电门 B 与 A 间距为 0.22 m 时，挡光时间 t5103 s，则小铁球过光电门 B 时的动能Ek_ J，小铁球

31、由 A 到 B 减少的重力势能 Ep_ J，在误差允许范围内，小铁球机械能守恒(计算结果均保留三位有效数字)答案(1)10.15(2)8.241038.62103解析(1)由题图乙所示游标卡尺可知，游标尺为 20 分度，故精确度为 0.05 mm，主尺读数为10 mm，游标尺读数为 0.053 mm0.15 mm其示数为 10 mm0.15 mm10.15 mm(2)小铁球过光电门 B 时的动能为 Ek12mv B212m(dt)2124103(10.15 1035 103)2 J8.24103J，小铁球由A 到B 减少的重力势能为Epmgh41039.80.22 J8.62103 J.3(2

32、020湖南 3 月模拟)某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，同时测量弹簧的弹性势能，实验装置如图 3 甲所示，两滑块 A、B 上各固定一相同挡光片部分实验步骤如下：图 3.用螺旋测微器测量挡光片的宽度 d；.将气垫导轨调成水平；.A、B 之间用细线相连，在 A、B 间放入一个被压缩的水平轻小弹簧；.烧断细线，记录 A、B 上的挡光片分别通过光电门 C、D 的挡光时间 t1、t2.(1)若测量挡光片的宽度 d 时，螺旋测微器的示数如图乙所示，则 d_ mm.(2)实验中，还应测量的物理量是_A滑块 A 的质量 m1以及滑块 B 的质量 m2B烧断细线后滑块 A、B 运动到光电门 C、D 的时间

33、tA、tBC烧断细线后滑块 A、B 运动到光电门 C、D 的路程 x1、x2(3)验证动量守恒定律的表达式是_；烧断细线前弹簧的弹性势能 Ep_.(均用题中相关物理量的字母表示)答案(1)4.800(2)A(3)m1t1m2t2m1d22t12m2d22t22解析(1)由题图乙螺旋测微器可知，其示数为：4.5 mm30.00.01 mm4.800 mm.(2)滑块 A、B 经过光电门时的速度分别为：v1dt1，v2dt2，烧断细线后系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：m1v1m2v20，整理得：m1t1m2t2，验证动量守恒定律需要测量 m1、m2、t1、t2，故选 A；(3)由(

34、2)可知，验证动量守恒定律的表达式是：m1t1m2t2；烧断细线后弹簧弹性势能转化为滑块的动能，由能量守恒定律可知，烧断细线前弹簧的弹性势能：Ep12m1v1212m2v22m1d22t12m2d22t22.争分提能练4(2021山东青岛市一模)某研究小组利用图 4 甲所示装置测定重力加速度 实验器材由带有刻度尺的竖直杆、小球释放器、小球、光电门 A 和 B 及数字计时器和网兜等组成实验时，按图装配好实验器材，小球、两个光电门和网兜在同一竖直线上利用刻度尺读出两个光电门的距离 h，打开计时器后释放小球，记录下计时器显示的小球从光电门 A 到光电门 B 所用时间 t；保持光电门 A 的位置不变，

35、改变光电门 B 的位置，重复实验，多次读出两个光电门间的距离 h 和小球经过两个光电门所用时间 t，在坐标纸上作出htt 图线如图乙所示图 4(1)为了提高实验精度，下列说法正确的是_A两光电门间的距离适当大一些B小球的直径越小，实验精度越高C应该选用材质密度较大的小球(2)乙图中，图线与纵轴交点坐标为 b，若图线斜率为 k，则当地的重力加速度值为_，小球释放点距光电门 A 的高度为_(用题目给出的已知量表示)答案(1)AC(2)2kb24k解析(1)两光电门间的距离适当大一些，可以减小距离及时间测量的误差，还可以减小小球大小对实验误差的影响，A 正确；小球的直径小且质量大，实验精度才高，B

36、错误；选用材质密度较大的小球，可以减小空气阻力的影响，C 正确(2)根据匀变速直线运动的公式得 hvAt12gt2变形为htvA12gt，对照题图乙，有 vAb，k12g重力加速度为 g2k小球释放点距光电门 A 的高度为 svA22gb24k5 用如图 5 所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有定滑轮的长木板放在实验桌上，小车的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有托盘和砝码，通过垫块调节木板左端高度平衡摩擦力图 5(1)下列实验操作中正确的有_A先释放小车后接通电源B调整定滑轮使细线与长木板平行C平衡摩擦力时必须移去纸带D平衡摩擦力时必须移去托盘和砝码(2)某

37、次实验打出的一条纸带如图乙所示，测得计数点 1、2、3、4 与 0 计数点间的距离分别为 x13.60 cm、x29.61 cm、x318.01 cm、x428.81 cm.已知打点计时器打点周期为 0.02 s，相邻计数点间有四个打点未画出，则小车的加速度 a_m/s2(结果保留三位有效数字)(3)实验中保持托盘和砝码的总质量不变，改变小车和车内沙子的总质量 M，进行实验打出纸带，算出相应的加速度 a，数据如下表所示，请在图丙中根据描出的点作出 a1M图象；由图象可得出的结论是_托盘和砝码总质量为 20 ga/(ms2)2.401.991.431.251.110.770.620.480.24

38、M/kg0.060.080.120.140.160.240.300.400.801M/(kg1)16.6712.508.337.146.254.173.332.501.25(4)某小组在实验中作出1aM 图象如图丁所示，图象斜率的物理意义是_；若图象纵截距为 b，斜率为 k，则托盘和砝码的总质量 m_(用字母 b、k 表示)答案(1)BD(2)2.40(3)见解析图合力一定时，当托盘和砝码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量 M 时，小车和车内沙子的加速度 a 与质量 M 成反比(4)托盘和砝码的总重力的倒数bk解析(1)应先接通电源再释放小车，A 错误；调整定滑轮使细线与长木板平行，以保证小

39、车在运动过程中所受合力不变，B 正确；平衡摩擦力时必须连接纸带，C 错误；平衡摩擦力时必须移去托盘和砝码，用小车重力的分力来平衡摩擦力，D 正确(2)小车的加速度 ax42x20.222.40 m/s2(3)图象如图所示合力一定时，当托盘和砝码的总质量远小于小车和车内沙子的总质量 M 时，小车和车内沙子的加速度 a 与质量 M 成反比(4)根据牛顿第二定律可知，图象斜率的物理意义是托盘和砝码的总重力的倒数对系统，由牛顿第二定律得 mg(Mm)a，解得1a1mgM1g，则 b1g，又 k1mg联立解得 mbk.6(2021广东高三模拟)某实验小组组装了如图 6 所示的实验装置来完成验证动量守恒定

40、律的实验在小车 A 的前端粘有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器所接电源频率为 50 Hz.图 6(1)下列操作正确的是_；A本实验无需平衡摩擦力B先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源C先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车(2)若已测得打点纸带如图 7 所示，并测得各计数点间距(已标在图上)A 为运动起始的第一点，则应选_段来计算 A 的碰前速度，应选_段来计算 A 和 B 碰后的共同速度；(以上两空均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)图 7(3)已测得小车 A 的质

41、量 m1400 g，小车 B 的质量 m2500 g，由以上测量结果可得碰前总动量为_ kgm/s，碰后总动量为_ kgm/s.实验结论：_(计算结果均保留三位有效数字)答案(1)C(2)BCDE(3)1.061.05在误差允许的范围内，系统的动量守恒解析(1)本实验要保证系统动量守恒，因此要平衡摩擦力，同时按照正确操作步骤应该先接通打点计时器的电源后释放拖动纸带的小车，故 C 正确(2)由纸带可知，BC 段小车才匀速运动，而碰撞后 DE 段才开始匀速运动，故应选 BC 段来计算 A 的碰前速度，应选 DE 段来计算 A 和 B 碰后的共同速度；(3)碰前 A 的速度 v1BCT0.2650.

42、1 m/s2.65 m/s则碰前的动量 p1m1v11.06 kgm/s碰后 A、B 一起运动的速度v2DET0.1170.1 m/s1.17 m/s碰后的动量 p2(m1m2)v21.05 kgm/s因此在误差允许的范围内，系统动量守恒7(2021山东菏泽市高三期末)图 8 甲所示为某实验小组测量 A、B 两个箱子质量的装置图，其中 D 为铁架台，E 为固定在铁架台上的轻质定滑轮(质量和摩擦可忽略)，F 为光电门，C为固定在 A 上、宽度为 d 的细遮光条(质量不计)此外该实验小组还准备了砝码一套(总质量m01 kg)和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答图 8(1)在铁架台上标记一位置

43、O，并测得该位置与光电门之间的高度差 h.(2)取出质量为 m 的砝码放在 A 中，剩余砝码都放在 B 中，让 A 从位置 O 由静止开始下降(3)记录下遮光条通过光电门的时间 t，根据所测数据计算出 A 下落到 F 处的速率 v_；下落过程中的加速度大小 a_.(4)改变 m，重复(2)(3)步骤，得到多组 m 及 a 的数据，作出 am 图像如图乙所示(5)由图像可得，A 的质量 mA_ kg，B 的质量 mB_kg.(结果均保留两位有效数字，重力加速度大小 g 取 10 m/s2)答案(3)dtd22ht2(5)3.01.0解析(3)A 下落到 F 处的速率为 vdt，由速度位移公式得 av22hd22ht2；(5)对整体有(mAm)g(mBm0m)g(m0mAmB)a，解得 a2gm0mAmBmmBm0mAm0mAmBg，由题图可知 k42gm0mAmB，2mBm0mAm0mAmBg，解得 mA3.0 kg，mB1.0 kg.