2025年高考物理押题预测考前冲刺--力学实验（有解析）

2025年高考物理押题预测考前冲刺--力学实验
一．选择题（共8小题）
1．（2025 南通二模）某同学利用如图所示的双线摆来测量当地的重力加速度，两根细线长度相同，摆球垂直纸面来回摆动，实验时（　　）
A．可将双线上端绕在水平杆上
B．从摆角较大的位置释放摆球
C．摆长为球心到横杆的垂直距离
D．测量周期时从摆球到达最高点开始计时
2．（2025 重庆四模）如题图所示，两个小孩在玩跷跷板游戏，此时跷跷板静止并且恰好平衡，女孩到支点的距离大于男孩到支点的距离。当跷跷板转动时，这两个小孩做圆周运动的（　　）
A．周期不相等 B．线速度大小相等
C．加速度大小相等 D．向心力大小相等
3．（2024 上饶二模）某兴趣小组的两位同学分别用图甲装置探究平抛运动的特点。两位同学获得小球在白纸上留下的印迹分别如图乙、丙所示，两幅图中的O点均为准确的抛出点，两位同学中有一人因操作不当在获取A、B两点印迹时存在错误。已知乙、丙两图中每个小方格都是边长为1cm的正方形，当地重力加速度g＝9.8m/s2，忽略空气阻力，请选择乙、丙两图中正确的一幅并求出对应小球的水平方向速度大小为（　　）
A． B．
C． D．
4．（2024 江苏学业考试）如图所示是“探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中打出的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，则C点的速度可表示为（　　）
A． B． C． D．
5．（2024 赵县一模）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为不正确的是（　　）
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球时必须从同一位置静止开始释放
C．斜槽和小球的摩擦会增加实验误差，所以必须保证斜槽光滑
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
6．（2025 沈阳一模）在利用气垫导轨研究滑块碰撞的实验中，滑块A、B的质量分别为m、3m，两个滑块相互碰撞的端面装有弹性碰撞架，通过数字计时器测量滑块碰撞前后的速率。滑块A以速度v0向静止的B运动发生碰撞，则在碰撞过程中（　　）
A．滑块A将一直向右运动
B．当滑块A的速度vA＝0时，B的速度最大
C．当滑块A、B速度相同时，B的速度最大
D．滑块B的最大速度为0.5v0
7．（2025 建湖县校级三模）探究两个互成角度的力的合成规律，实验原理图如甲、乙图示，实验结果所画出的力的图示如图丙所示，下列说法正确的是（　　）
A．此实验的思想方法是控制变量法
B．甲、乙两图橡皮条的下端点可以不在同一点
C．根据甲、乙两图的钩码数量关系可得乙图角α与角β的关系为α+β＝90°
D．图丙中F是力F1和F2的实际测量值，F'是力F1和F2的理论值
8．（2025 萍乡一模）某同学用如图甲所示装置探究“加速度与小车受力、小车质量的关系”实验。小车后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑定滑轮与砝码相连。已知打点计时器的频率为50Hz，实验中打下的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间还有4个计时点没有画出。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．该实验不需要小车质量远大于砝码及砝码盘总质量
B．由乙图可知，小车做匀变速运动的加速度大小为0.64m/s2
C．实验中采用“控制变量法”且应先释放小车，再接通打点计时器
D．为了补偿阻力，每次改变小车或砝码质量时，都需重新调节长木板倾角
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025 上饶模拟）关于下列实验，说法正确的是（　　）
A．图甲实验装置既可以验证自由落体运动规律也可以验证机械能守恒定律
B．图乙“利用单摆测重力加速度”实验中，测周期时，将n次全振动误记为n﹣1次，则测出的g值偏大
C．图丙为“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验，如图所示情景，A、B都为质量相同的钢球，标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，则与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为2：1
D．图丁“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平
（多选）10．（2025 太原二模）如图所示，某同学用单摆测重力加速度，实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，画出l﹣T2图像，下列说法正确的是（　　）
A．测量重力加速度的表达式为
B．测量重力加速度的表达式为
C．利用此图像计算，可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的误差
D．利用此图像计算，不可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的误差
（多选）11．（2025 浙江模拟）如图甲、乙、丙、丁各图分别是“探究求合力的方法”、“探究加速度与力及质量的关系”、“探究向心力的关系”、“探究碰撞中的动量守恒”的实验装置。对相关实验的下列说法正确的是（　　）
A．图甲的实验中，测力计外壳与木板间不能接触
B．图乙实验中不需要补偿小车的摩擦力
C．图丙呈现的实验状态是正在进行“探究向心力与角速度的关系”实验
D．图丁实验中1、2两个小球的半径必须取相同
（多选）12．（2025 河南模拟）如图所示为某同学用单摆测量重力加速度的实验，他测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是（　　）
A．开始摆动时振幅较小
B．开始计时时，过早按下秒表
C．在测量完摆长之后悬挂点细线松动
D．测量周期时，误将摆球29次全振动的时间记为30次
三．填空题（共3小题）
13．（2025 银川校级一模）某校学习兴趣小组在“探索小车速度随时间变化的规律”实验中，所用电源的频率为50Hz，某次实验得出的纸带如图所示。舍去前面比较密集的点，从O点开始，依次测出连续的A、B、C各点与O点之间的距离为d1＝1.2cm，d2＝2.6cm，d3＝4.2cm，则小车运动的加速度a＝ 　 　 m/s2。（结果保留2位有效数字）
14．（2025 漳州三模）如图为某小区通道上的智能闸杆，闸杆上A、B、C、D四处各固定一个相同的螺栓，闸杆可绕转轴O转动。已知，则在抬起闸杆的过程中，A、B两处螺栓的线速度大小之比为 　 　 ，C、D两处螺栓的向心力大小之比为 　 　 。
15．（2024 陕西模拟）如图所示，某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，得到一条较为理想的纸带，从某点开始，在纸带上每隔0.1s取好一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为A、B、C、D，测出AB＝1.2cm，AC＝3.6cm，AD＝7.2cm，若打点计时器交流电源频率是50Hz，则打点周期是 　 　 s，B点的瞬时速度vB＝ 　 　 m/s。
四．实验题（共5小题）
16．（2025 安徽模拟）某同学设计如图甲所示装置，验证机械能守恒。已知物块a的质量为m0，物块b和挡光片的总质量也为m0，物块c的质量为m，且c距离地面足够高，重力加速度大小为g。
（1）实验前用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图乙所示，则挡光片的宽度d＝ 　 　 mm；
（2）用外力使物块b固定在某一位置，测出挡光片到光电门的高度h，撤去外力，让物块运动，测得挡光片通过光电门时的挡光时间为t0，则挡光片挡光时，物块c的速度大小为vc＝ 　 　 ；从物块开始运动到挡光片挡光的过程中，如果表达式 　 　 成立，说明在运动过程中，a、b、c三物块组成的系统机械能守恒（结果均用字母表示）。
17．（2025 汕头二模）学习小组利用手机和自行车探究圆周运动的相关知识。已知手机的加速度传感器可以测量x、y、z三个方向的加速度值（如图1），将自行车架起，手机固定在自行车后轮轮毂上（如图（2），轮胎厚度不计），转动踏板，后轮带动手机在竖直面内做圆周运动。
（1）若加速转动踏板，则手机可测到哪些方向的加速度值不为零 　 　 。
A．x、y方向的加速度值
B．x、z方向的加速度值
C．y、z方向的加速度值
（2）利用Phyphox软件可以直接作出向心加速度an与角速度ω的关系图像，为了直观判断它们的关系，应让软件作出an﹣　 　 （选填“ω”或“ω2”）图像。
（3）若由（2）所作图像测出斜率为k，已知自行车后轮半径为R，则手机的加速度传感器到轮胎边缘的距离为 　 　 （用题中符号表示），查阅相关资料得知该手机使用的加速度传感器质量为m，当后轮角速度为ω0时，则手机的加速度传感器做圆周运动的向心力Fn＝ 　 　 （用题中符号表示）。
18．（2025 南宁模拟）某实验小组为了验证小球所受向心力与角速度、半径的关系，设计了如图甲所示的实验装置，转轴MN由小电机带动，转速可调，固定在转轴上O点的力传感器通过轻绳连接一质量为m的小球，一根固定在转轴上的光滑水平直杆穿过小球，保证小球在水平面内转动，直杆最外边插一小遮光片p，小球每转一周遮光片p通过右边光电门时可记录遮光片最外端的遮光时间，某次实验操作如下：
（1）用螺旋测微器测量遮光片p的宽度d，测量结果如图乙所示，则d＝ 　 　 mm。
（2）如图甲所示，安装好实验装置，用刻度尺测量遮光片最外端到转轴O点的距离记为L1，测量小球球心到转轴O点的距离记为L2。
（3）开动电动机，让小球转动起来，测出每次遮光片通过光电门的遮光时间t，确定小球转动角速度。
（4）验证向心力与半径关系时，让电动机匀速转动，遮光片p每次通过光电门的遮光时间相同，调节小球球心到转轴O点的距离L2的长度，测出每一个L2的长度以及其对应的力传感器的读数F，得出多组数据，画出的F﹣L2关系图像应该为 　 　 。
（5）验证向心力与角速度关系时，让小球球心到转轴O点距离L2不变，调节电动机转速，遮光片P每次通过光电门的遮光时间不同，记录某次遮光时间t的同时记录力传感器的读数F，得出多组F与t的数据，为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系，利用实验测量量应画 　 　 （选填“F﹣t”、“F﹣t2”、“关系图。
19．（2025 红桥区二模）某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。
（1）如图乙所示，摆球的直径为d＝ 　 　 mm。
（2）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长度L0（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为d。则计算g的表达式为：g＝ 　 　 （用题中所给的字母来表示）。
（3）第二组同学经测量得到7组摆长L和对应的周期T，画出T2﹣L图线，坐标如图丙所示。若取π2＝9.8696，利用T2﹣L图线的斜率，求得当地重力加速度大小g＝ 　 　 （结果保留三位有效数字）m/s2。
20．（2025 朝阳区二模）（1）某小组同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。
在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图1所示。用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃的折射率n＝ 　 　 。
（2）如图2所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，先用两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力F1和F2的大小，此外还必须 　 　 。
A.记录小圆环的位置
B.记录F1和F2的方向
C.测量两细线的夹角
D.测量橡皮条的伸长量
（3）用半径相等的两个小球验证动量守恒定律，装置如图3所示。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
①对于上述实验操作，下列说法正确的是 　 　 ；
A.小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下
B.斜槽轨道末端必须水平
C.斜槽轨道必须光滑
②上述实验还需要测量的物理量有 　 　 。
A.点A、B间的高度差
B.点B离地面的高度
C.小球1和2的质量
D.小球1和2的半径
2025年高考物理押题预测考前冲刺--力学实验
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2025 南通二模）某同学利用如图所示的双线摆来测量当地的重力加速度，两根细线长度相同，摆球垂直纸面来回摆动，实验时（　　）
A．可将双线上端绕在水平杆上
B．从摆角较大的位置释放摆球
C．摆长为球心到横杆的垂直距离
D．测量周期时从摆球到达最高点开始计时
【分析】根据实验原理与实验注意事项分析答题。
【解答】解：A、如果摆线上端直接绕在水平杆上，这样摆球在摆动时，摆线的长度会产生变化，实验误差会增大，因此摆线的上端应固定在悬点上，故A错误；
B、单摆在小摆角，即摆角小于5°的情况下做简谐运动，单摆摆角不能过大，故B错误；
C、双线摆的摆长为球心到横杆的垂直距离，故C正确；
D、为减小实验误差，测量周期时应从摆球通过最低点开始计时，并记录多次全振动所用的总时间，故D错误。
故选：C。
【点评】理解实验原理、知道实验注意事项是解题的前提，根据题意应用根据基础知识即可解题。
2．（2025 重庆四模）如题图所示，两个小孩在玩跷跷板游戏，此时跷跷板静止并且恰好平衡，女孩到支点的距离大于男孩到支点的距离。当跷跷板转动时，这两个小孩做圆周运动的（　　）
A．周期不相等 B．线速度大小相等
C．加速度大小相等 D．向心力大小相等
【分析】根据绕同一支点转动分析判断；根据线速度、角速度关系式判断；根据向心加速度公式判断；根据杠杆平衡条件和向心力公式判断。
【解答】解：A．两个小孩绕同一支点转动，做圆周运动的角速度和周期均相同，故 A错误；
B．由于女孩的转动半径较大，由线速度、角速度关系式v＝rω可知，女孩的线速度较大，故 B错误；
C．由a＝rω2可知，女孩的向心加速度较大，故 C错误；
D．静止时由杠杆平衡条件有m女gr女＝m男gr男
转动时有
可知两个小孩的向心力大小相等，故D正确。
故选：D。
【点评】本题关键掌握绕同一支点转动的特点、线速度、角速度关系式、向心加速度公式和向心力公式。
3．（2024 上饶二模）某兴趣小组的两位同学分别用图甲装置探究平抛运动的特点。两位同学获得小球在白纸上留下的印迹分别如图乙、丙所示，两幅图中的O点均为准确的抛出点，两位同学中有一人因操作不当在获取A、B两点印迹时存在错误。已知乙、丙两图中每个小方格都是边长为1cm的正方形，当地重力加速度g＝9.8m/s2，忽略空气阻力，请选择乙、丙两图中正确的一幅并求出对应小球的水平方向速度大小为（　　）
A． B．
C． D．
【分析】平抛运动水平方向分运动是匀速直线运动，两幅图中的O点均为准确的抛出点，在相同时间内竖直方向的位移之比应该满足的规律是1：3：5：…，而图乙满足，结合匀变速直线运动的规律分析。
【解答】解：由于平抛运动水平方向分运动是匀速直线运动，故在相同时间内在水平方向的位移相同，图乙、丙都满足这一规律；
从O点算起，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，已知两幅图中的O点均为准确的抛出点，则在相同时间内竖直方向的位移之比应该满足的规律是1：3：5：…，而图乙满足、图丙不满足，故应该选择图乙进行计算；
每个小方格都是边长为L＝1cm，设对应小球的水平方向速度大小为v0，小球在白纸上留下相邻两个印迹所经历的时间为Δt，则有
2L＝v0Δt
2L＝g（Δt）2
联立以上两式解得
将代入上式可求得
，故A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】平抛运动可以看作是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。利用铅笔确定做平抛运动的小球运动时若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线上任一点的坐标x和y，利用公式x＝vt和ygt2就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。
4．（2024 江苏学业考试）如图所示是“探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中打出的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，则C点的速度可表示为（　　）
A． B． C． D．
【分析】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，从而即可求解C点的瞬时速度。
【解答】解：C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则vC，故ABD错误，C正确；
故选：C。
【点评】考查纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，理解瞬时速度等于平均速度的条件。
5．（2024 赵县一模）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为不正确的是（　　）
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球时必须从同一位置静止开始释放
C．斜槽和小球的摩擦会增加实验误差，所以必须保证斜槽光滑
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
【分析】保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线．
【解答】解：A、通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动。故A正确；
B、因要使小球每次做平抛运动的初速度相等，需要让小球从斜槽上同一位置由静止开始释放，斜槽不需要保持光滑。故B正确，C错误；
D、要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，多做几次实验。故D正确。
本题选不正确的，故选：C
【点评】解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项．在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解．
6．（2025 沈阳一模）在利用气垫导轨研究滑块碰撞的实验中，滑块A、B的质量分别为m、3m，两个滑块相互碰撞的端面装有弹性碰撞架，通过数字计时器测量滑块碰撞前后的速率。滑块A以速度v0向静止的B运动发生碰撞，则在碰撞过程中（　　）
A．滑块A将一直向右运动
B．当滑块A的速度vA＝0时，B的速度最大
C．当滑块A、B速度相同时，B的速度最大
D．滑块B的最大速度为0.5v0
【分析】两个滑块相互碰撞的端面装有弹性碰撞架，滑块AB发生弹性碰撞；根据动量守恒定律和能量守恒定律求解作答。
【解答】解：AD.取v0方向为正方向，设碰撞后A的速度为v1，B的速度为v2；
根据动量守恒定律mv0＝mv1+3mv2
根据能量守恒
代入数据联立解得A的速度v1＝﹣0.5m/s
B的最大速度v2＝0.5m/s
因此，滑块A先向右减速至零，然后向左加速，故A错误，D正确；
B.根据上述分析，当滑块A的速度v1＝﹣0.5m/s，B的速度最大，故B错误；
C.当滑块A、B共速时，根据动量守恒定律mv0＝（m+3m）v
解得
故C错误。
故选：D。
【点评】本题考查了利用气垫导轨研究滑块碰撞的实验，要明确实验原理，理解并掌握动量守恒定律和能量守恒定律的运用。
7．（2025 建湖县校级三模）探究两个互成角度的力的合成规律，实验原理图如甲、乙图示，实验结果所画出的力的图示如图丙所示，下列说法正确的是（　　）
A．此实验的思想方法是控制变量法
B．甲、乙两图橡皮条的下端点可以不在同一点
C．根据甲、乙两图的钩码数量关系可得乙图角α与角β的关系为α+β＝90°
D．图丙中F是力F1和F2的实际测量值，F'是力F1和F2的理论值
【分析】AB.本实验采用的是等效替代法，根据等效替代法的含义分析作答；
C.根据实验原理结合勾股定理分析作答；
D.本实验中，两个弹簧测力计共同作用，然后根据平行四边形定则作出的合力为理论值，单独用一个弹簧测力计测出的力为合力的实际值，据此分析作答。
【解答】解：AB．本实验中两个力的作用效果与一个力的作用效果相同，通过分析两个力与一个力的关系，来验证平行四边形定则，因此该实验的思想方法是等效替代法；甲、乙两图橡皮条的下端点必须在同一点，才能使力的效果相同，故AB错误；
C．图甲中橡皮条受到的拉力等于5mg，图乙中的两个拉力分别等于4mg和3mg，根据勾股定理可知，图乙中两条绳子之间的夹角为90°，所以α+β＝90°，故C正确；
D．图丙中的力F′、F1和F2的弹簧测力计的实际测量值；F是力F1和F2合力的理论值，F′是合力的实际值，故D错误。
故选：C。
【点评】本题主要考查了探究两个互成角度的力的合成规律的实验，要明确实验的原理，理解合力的理论值与实际值的含义。
8．（2025 萍乡一模）某同学用如图甲所示装置探究“加速度与小车受力、小车质量的关系”实验。小车后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑定滑轮与砝码相连。已知打点计时器的频率为50Hz，实验中打下的一条纸带如图乙所示，相邻计数点间还有4个计时点没有画出。关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．该实验不需要小车质量远大于砝码及砝码盘总质量
B．由乙图可知，小车做匀变速运动的加速度大小为0.64m/s2
C．实验中采用“控制变量法”且应先释放小车，再接通打点计时器
D．为了补偿阻力，每次改变小车或砝码质量时，都需重新调节长木板倾角
【分析】装置没有力传感器，需要把砝码及砝码盘的重力近似看作小车所受合力，根据逐差法计算加速度，根据实验原理及平衡摩擦力方法分析。
【解答】解：A．该装置没有力传感器，需要把砝码及砝码盘的重力近似看作小车所受合力，所以需要小车质量远大于砝码及砝码盘总质量，故A错误；
B．相邻计数点间时间t＝0.1s，根据逐差法得
故B正确；
C．实验时应先接通打点计时器，待其工作稳定后再释放小车，这样才能保证纸带上打下足够多的点且记录完整的运动过程，若先释放小车再接通打点计时器，会导致纸带上前面部分点记录不全，故C错误；
D．平衡摩擦力（补偿阻力）的方法是调节长木板倾角，使小车重力沿斜面向下的分力与摩擦力平衡，对小车有mgsinθ＝μmgcosθ
整理得μ＝tanθ（θ为长木板倾角，μ为动摩擦因数）
可知平衡摩擦与小车和砝码质量无关，所以不需要重新调节长木板倾角，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查探究牛顿第二定律的实验，解题关键在于理解实验原理与实验操作规范，注意小车的受力情况分析。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2025 上饶模拟）关于下列实验，说法正确的是（　　）
A．图甲实验装置既可以验证自由落体运动规律也可以验证机械能守恒定律
B．图乙“利用单摆测重力加速度”实验中，测周期时，将n次全振动误记为n﹣1次，则测出的g值偏大
C．图丙为“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验，如图所示情景，A、B都为质量相同的钢球，标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1：4，则与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为2：1
D．图丁“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平
【分析】根据实验装置的特点分析判断；根据单摆的周期公式分析判断；根据向心力公式和线速度与角速度的关系计算；根据“验证动量守恒定律”实验原理判断。
【解答】解：A．由图甲实验装置特点可知既可以验证自由落体运动规律也可以验证机械能守恒定律，故A正确；
B．把n次全振动的时间t误作为（n﹣1）次全振动的时间，测得周期偏大，由，可知测量的重力加速度偏小，故B错误；
C．由图可知两个小球所受向心力的比值为1：4，根据向心力公式F＝mω2r，则两小球的角速度之比
两塔轮之间通过皮带传动，根据线速度与角速度、半径的关系
v＝ω1R1＝ω2R2
塔轮半径之比
故C正确；
D．图丁“验证动量守恒定律”实验中，小球做平抛运动，根据做平抛运动的条件可知只要保证小球每次从同一位置静止释放即可，斜槽轨道没有必要必须光滑，但末端必须水平，故D错误。
故选：AC。
【点评】本题关键掌握各实验装置对应实验的原理和单摆周期公式。
（多选）10．（2025 太原二模）如图所示，某同学用单摆测重力加速度，实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，画出l﹣T2图像，下列说法正确的是（　　）
A．测量重力加速度的表达式为
B．测量重力加速度的表达式为
C．利用此图像计算，可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的误差
D．利用此图像计算，不可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的误差
【分析】根据单摆周期公式求出图像的函数解析式，根据图示图像分析答题。
【解答】解：根据单摆周期公式T＝2π可知lT2，
由图示图像可知，图像的斜率k，
解得g，应用图像法处理实验数据可以消除摆球质量分布不均匀造成的误差，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
【点评】理解实验原理是解题的前提，应用单摆周期公式求出图像的函数解析式，根据图示图像即可解题。
（多选）11．（2025 浙江模拟）如图甲、乙、丙、丁各图分别是“探究求合力的方法”、“探究加速度与力及质量的关系”、“探究向心力的关系”、“探究碰撞中的动量守恒”的实验装置。对相关实验的下列说法正确的是（　　）
A．图甲的实验中，测力计外壳与木板间不能接触
B．图乙实验中不需要补偿小车的摩擦力
C．图丙呈现的实验状态是正在进行“探究向心力与角速度的关系”实验
D．图丁实验中1、2两个小球的半径必须取相同
【分析】根据实验原理与实验注意事项分析答题。
【解答】解：A．图甲的实验中，为减小实验误差，避免摩擦力对实验造成影响，测力计外壳与木板间能接触，不影响测量结果，故A错误；
B、图乙实验中为了使细线拉力等于小车受到合力，需要补偿小车的摩擦力，故B错误；
C、图丙所示实验采用控制变量法，两小球的质量相等，做圆周运动半径相等，正在进行“探究向心力与角速度的关系”实验，故C正确；
D、图丁实验中，为了保证两小球对心正碰，1、2两个小球的半径必须取相同，故D正确。
故选：CD。
【点评】熟悉各实验，知道实验注意事项、理解实验原理是解题的前提，根据图示实验即可解题。
（多选）12．（2025 河南模拟）如图所示为某同学用单摆测量重力加速度的实验，他测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是（　　）
A．开始摆动时振幅较小
B．开始计时时，过早按下秒表
C．在测量完摆长之后悬挂点细线松动
D．测量周期时，误将摆球29次全振动的时间记为30次
【分析】根据单摆周期公式分析实验误差。
【解答】解：由单摆周期公式T＝2π得g
A、重力加速度的测量值与振幅无关，振幅大小不会影响g的测量值，故A错误；
B、开始计时时，过早按下秒表，所测周期T偏大，重力加速度g的测量值偏小，故B正确；
C、在测量完摆长之后悬挂点细线松动，所测摆长L偏小，导致g的测量值偏小，故C正确；
D、测量周期时，误将摆球29次全振动的时间记为30次，所测周期T偏小，导致g的测量值偏大，故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查了实验误差分析，理解实验原理，应用单摆周期公式即可解题。
三．填空题（共3小题）
13．（2025 银川校级一模）某校学习兴趣小组在“探索小车速度随时间变化的规律”实验中，所用电源的频率为50Hz，某次实验得出的纸带如图所示。舍去前面比较密集的点，从O点开始，依次测出连续的A、B、C各点与O点之间的距离为d1＝1.2cm，d2＝2.6cm，d3＝4.2cm，则小车运动的加速度a＝ 　5.0　 m/s2。（结果保留2位有效数字）
【分析】根据逐差法计算小车运动的加速度。
【解答】解：根据匀变速直线运动推论可得Δx＝aT2
可得小车运动的加速度为
故答案为：5.0。
【点评】本题关键掌握纸带数据的处理方法。
14．（2025 漳州三模）如图为某小区通道上的智能闸杆，闸杆上A、B、C、D四处各固定一个相同的螺栓，闸杆可绕转轴O转动。已知，则在抬起闸杆的过程中，A、B两处螺栓的线速度大小之比为 　1：2　 ，C、D两处螺栓的向心力大小之比为 　3：5　 。
【分析】根据线速度、角速度与半径的关系式计算；根据向心力公式计算。
【解答】解：在抬起闸杆的过程中，杆上各点做圆周运动的角速度ω相等，根据线速度、角速度与半径的关系式v＝ωr可得
根据
可得
故答案为：1：2；3：5。
【点评】本题关键掌握在抬起闸杆的过程中，杆上各点做圆周运动的角速度ω相等。
15．（2024 陕西模拟）如图所示，某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，得到一条较为理想的纸带，从某点开始，在纸带上每隔0.1s取好一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为A、B、C、D，测出AB＝1.2cm，AC＝3.6cm，AD＝7.2cm，若打点计时器交流电源频率是50Hz，则打点周期是 　0.02　 s，B点的瞬时速度vB＝ 　0.18　 m/s。
【分析】根据交流电的频率计算打点周期，结合匀变速直线运动瞬时速度和平均速度关系列式求解。
【解答】解：打点周期Ts＝0.02s，B点的瞬时速度等于AC段的平均速度，则vBm/s＝0.18m/s。
故答案为：0.02，0.18。
【点评】考查纸带的数据处理，会根据题意进行准确分析解答。
四．实验题（共5小题）
16．（2025 安徽模拟）某同学设计如图甲所示装置，验证机械能守恒。已知物块a的质量为m0，物块b和挡光片的总质量也为m0，物块c的质量为m，且c距离地面足够高，重力加速度大小为g。
（1）实验前用游标卡尺测量挡光片的宽度d，如图乙所示，则挡光片的宽度d＝ 　2.60　 mm；
（2）用外力使物块b固定在某一位置，测出挡光片到光电门的高度h，撤去外力，让物块运动，测得挡光片通过光电门时的挡光时间为t0，则挡光片挡光时，物块c的速度大小为vc＝ 　　 ；从物块开始运动到挡光片挡光的过程中，如果表达式 　　 成立，说明在运动过程中，a、b、c三物块组成的系统机械能守恒（结果均用字母表示）。
【分析】（1）根据游标卡尺读数规则分析求解；
（2）根据机械能守恒，结合a、b、c三物块的速度大小总是相等分析求解。
【解答】解：（1）20分度游标卡尺的精确值为0.05mm，由图可知挡光片的宽度为d＝2mm+12×0.05mm＝2.60mm
（2）挡光片挡光时，物块c的速度大小为
由于a、b、c三物块的速度大小总是相等，a、b、c三物块组成的系统根据机械能守恒可得
则如果表达式
成立，说明在运动过程中，a、b、c三物块组成的系统机械能守恒。
故答案为：（1）2.60；（2）； 。
【点评】本题考查了验证机械能守恒的实验，理解实验目的、步骤、数据处理以及误差分析是解决此类问题的关键。
17．（2025 汕头二模）学习小组利用手机和自行车探究圆周运动的相关知识。已知手机的加速度传感器可以测量x、y、z三个方向的加速度值（如图1），将自行车架起，手机固定在自行车后轮轮毂上（如图（2），轮胎厚度不计），转动踏板，后轮带动手机在竖直面内做圆周运动。
（1）若加速转动踏板，则手机可测到哪些方向的加速度值不为零 　A　 。
A．x、y方向的加速度值
B．x、z方向的加速度值
C．y、z方向的加速度值
（2）利用Phyphox软件可以直接作出向心加速度an与角速度ω的关系图像，为了直观判断它们的关系，应让软件作出an﹣　ω2　 （选填“ω”或“ω2”）图像。
（3）若由（2）所作图像测出斜率为k，已知自行车后轮半径为R，则手机的加速度传感器到轮胎边缘的距离为 　R﹣k　 （用题中符号表示），查阅相关资料得知该手机使用的加速度传感器质量为m，当后轮角速度为ω0时，则手机的加速度传感器做圆周运动的向心力Fn＝ 　mω2k　 （用题中符号表示）。
【分析】（1）根据题目得出向心加速度的方向，结合选项分析出可能的情况；
（2）熟悉刻度尺的读数规则并得出对应的示数，结合图像的物理意义得出对应的长度；
（3）根据向心力的计算公式即可完成分析。
【解答】解：（1）后轮带动手机在竖直面内做圆周运动，加速度在竖直平面内，故x、y方向的加速度值不为零，z方向的加速度值为零，故BCD错误，A正确；
故选：A。
（2）根据向心加速度公式：an＝ω2R，由此可知，an ω2图像为直线，an ω为曲线，应让软件作出an ω2图像能直观地判断它们的关系。
（3）若由（2）所作图像测出斜率为k等于手机到后轮圆心的距离，故手机的加速度传感器到轮胎边缘的距离为（R k）；
若由（2）所作图像测出斜率为k等于手机到后轮圆心的距离，即手机做圆周运动的半径，则手机的加速度传感器做圆周运动的向心力：Fn＝mω2k。
故答案为：（1）A；（2）ω2；（3）（R k ）、mω2k。
【点评】本题主要考查了圆周运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合向心力的计算公式即可完成分析。
18．（2025 南宁模拟）某实验小组为了验证小球所受向心力与角速度、半径的关系，设计了如图甲所示的实验装置，转轴MN由小电机带动，转速可调，固定在转轴上O点的力传感器通过轻绳连接一质量为m的小球，一根固定在转轴上的光滑水平直杆穿过小球，保证小球在水平面内转动，直杆最外边插一小遮光片p，小球每转一周遮光片p通过右边光电门时可记录遮光片最外端的遮光时间，某次实验操作如下：
（1）用螺旋测微器测量遮光片p的宽度d，测量结果如图乙所示，则d＝ 　1.880　 mm。
（2）如图甲所示，安装好实验装置，用刻度尺测量遮光片最外端到转轴O点的距离记为L1，测量小球球心到转轴O点的距离记为L2。
（3）开动电动机，让小球转动起来，测出每次遮光片通过光电门的遮光时间t，确定小球转动角速度。
（4）验证向心力与半径关系时，让电动机匀速转动，遮光片p每次通过光电门的遮光时间相同，调节小球球心到转轴O点的距离L2的长度，测出每一个L2的长度以及其对应的力传感器的读数F，得出多组数据，画出的F﹣L2关系图像应该为 　A　 。
（5）验证向心力与角速度关系时，让小球球心到转轴O点距离L2不变，调节电动机转速，遮光片P每次通过光电门的遮光时间不同，记录某次遮光时间t的同时记录力传感器的读数F，得出多组F与t的数据，为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系，利用实验测量量应画 　F　 （选填“F﹣t”、“F﹣t2”、“关系图。
【分析】（1）螺旋测微器的读数等于固定刻度与可动刻度读数之和，需要估读一位；
（4）利用向心力公式F＝mω2L2分析图像的形状；
（5）根据v求出遮光条的线速度，由ω求出遮光条的角速度，根据向心力公式分析。
【解答】解：（1）螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为d＝1.5mm+38.0×0.01mm＝1.880mm
（4）遮光片P每次通过光电门的时间相同，L1、d不变，则ω不变，由F＝mω2L2可知F﹣L2的关系图像为过原点的倾斜直线，故A正确，BC错误。
故选：A。
（5）遮光片通过光电门时光电门计时为t，则此时遮光条的线速度为v
小球此时的角速度等于遮光条的角速度，为ω
根据向心力公式有F＝mL2ω2
为了准确验证小球所受向心力F与角速度ω的关系，利用实验测量量应画F关系图。
故答案为：（1）1.880；（4）A；（5）F
【点评】本题考查用传感器探究向心力与角速度的关系，解题关键是掌握向心力公式，掌握螺旋测微器的读数方法：固定刻度与可动刻度读数之和，需要估读一位。
19．（2025 红桥区二模）某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。
（1）如图乙所示，摆球的直径为d＝ 　5.980　 mm。
（2）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长度L0（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为d。则计算g的表达式为：g＝ 　　 （用题中所给的字母来表示）。
（3）第二组同学经测量得到7组摆长L和对应的周期T，画出T2﹣L图线，坐标如图丙所示。若取π2＝9.8696，利用T2﹣L图线的斜率，求得当地重力加速度大小g＝ 　9.87　 （结果保留三位有效数字）m/s2。
【分析】（1）螺旋测微器固定刻度与可动刻度读数的和是螺旋测微器读数。
（2）根据单摆周期公式求解。
（3）求出图像的函数解析式，根据图示图像求解。
【解答】解：（1）由图示螺旋测微器可知，摆球的直径d＝5.5mm+48.0×0.01mm＝5.980mm。
（2）单摆周期T
单摆摆长L＝L0
由单摆周期公式T＝2π，解得g。
（3）根据单摆周期公式T＝2π，整理得T2L，
根据图丙所示图像可知，斜率k
代入数据解得g≈9.87m/s2。
故答案为：（1）5.980；（2）；（3）9.87。
【点评】要掌握常用器材的使用方法与读数方法；理解实验原理，根据题意应用单摆周期公式即可解题。
20．（2025 朝阳区二模）（1）某小组同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。
在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图1所示。用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃的折射率n＝ 　　 。
（2）如图2所示，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，先用两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力F1和F2的大小，此外还必须 　AB　 。
A.记录小圆环的位置
B.记录F1和F2的方向
C.测量两细线的夹角
D.测量橡皮条的伸长量
（3）用半径相等的两个小球验证动量守恒定律，装置如图3所示。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
①对于上述实验操作，下列说法正确的是 　AB　 ；
A.小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下
B.斜槽轨道末端必须水平
C.斜槽轨道必须光滑
②上述实验还需要测量的物理量有 　C　 。
A.点A、B间的高度差
B.点B离地面的高度
C.小球1和2的质量
D.小球1和2的半径
【分析】（1）根据折射率公式结合相应的几何关系进行推导；
（2）根据探究力的合成的实验原理和注意事项进行分析解答；
（3）根据利用平抛运动验证动量守恒定律的实验原理和注意事项进行分析解答。
【解答】解：（1）根据折射率公式n，其中θ＝∠AOB，β＝∠COD，设圆的半径为R，而sinθ，sinβ，联立得n；
（2）小圆环静止时，由两个测力计的示数得到拉力F1和F2的大小，此外还必须记录小圆环的位置，记录F1和F2的方向，不需要测量两细线的夹角
和橡皮条的伸长量，故AB正确，CD错误。
故选：AB。
（3）①实验原理和注意事项可知，小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下，才能保证平抛初速度相等，斜槽轨道末端必须水平，才能保证做平抛运动，不需要轨道必须光滑，故AB正确，C错误。
故选：AB。
②根据利用平抛运动验证动量守恒的实验原理和注意事项可知，必须测量两个小球的质量大小，不需要相应高度和小球半径，故C正确，ABD错误。
故选：C。
故答案为：（1）；（2）AB；（3）①AB；②C。
【点评】考查折射率的测定，平行四边形定则和动量守恒定律的应用，会根据题意进行准确的分析解答。
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