【高考押题卷】2025年高考物理高频易错考前冲刺 力学实验（含解析）

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高考物理考前冲刺押题预测 力学实验
一．选择题（共8小题）
1．（2024秋 丰台区期末）实验小组利用力的传感器测定鞋与木板间的动摩擦因数，如图所示安装实验装置。实验台上固定一个力传感器，传感器用鞋带拉住鞋，鞋放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板，传感器记录的F﹣t图像如图所示。已知鞋的重力为4.20N。下列说法正确的是（　　）
A．实验中必须让长木板保持匀速运动
B．图中曲线可以反映长木板所受拉力随时间的变化
C．鞋与木板间的动摩擦因数约为0.40
D．鞋与木板间的动摩擦因数约为0.30
2．（2024秋 鼓楼区校级期末）如图是用相同质量小球探究向心力的大小F与角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图（左右塔轮三层半径比分别为1：2、1：1和2：1，长槽与短槽半径比为2：1）。下列说法中正确的是（　　）
A．转动手柄的快慢不会影响露出标尺的多少
B．把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，改变转动手柄的快慢可以探究向心力大小和角速度的关系
C．把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究线速度一定时向心力大小和半径的关系
D．把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究角速度一定时向心力大小和半径的关系
3．（2024秋 南京期末）某同学在用如图甲所示的装置完成“探究两个互成角度的力的合成规律”时，在白纸上留下了代表四个力的4根有向线段，如图乙所示，则与弹性绳OA共线的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
4．（2024秋 盐城期末）如图所示是用单摆测定重力加速度的实验装置，测量多组摆长L和周期T，通过T2﹣L图像即能够测出g。关于该实验中的下列四个说法中正确的是（　　）
A．在摆球放手的同时要启动停表进行计时
B．为便于观测，单摆摆动时的最大摆角越大越好
C．测量摆长时未计入小球半径，会导致测量值偏小
D．单摆摆动时应保持摆线在同一竖直平面内
5．（2024秋 无锡期末）在用单摆测量重力加速度的实验中，下列说法中不正确的是（　　）
A．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些
B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C．释放摆球，应从摆球经过平衡位置开始计时
D．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大
6．（2024秋 扬州期末）在“用单摆测量重力加速度的大小”实验中，制作单摆的最佳方案是（　　）
A．10cm长的细线和直径2cm的钢球
B．10cm长的细线和直径4cm的乒乓球
C．1m长的细线和直径2cm的钢球
D．1m长的细线和直径4cm的乒乓球
7．（2024秋 南京期末）某同学用单摆测重力加速度大小，在实验过程中有如下说法，其中正确的是（　　）
A．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球到最低点时开始计时
B．实验中选用密度较大的小钢球作为摆球，测得的重力加速度值误差较小
C．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为
D．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏小
8．（2024秋 石景山区期末）在“研究平抛物体的运动”的实验中，验证实验得到的轨迹是否准确可以有这样一种方法：以曲线上一点为起点，画三段连续等长的水平线段，再在该水平线等间距处对应作三条竖直线与曲线交于三点，相应得到三段沿竖直方向的线段，其长分别为y1、y2、y3，如图所示。若轨迹准确，则（　　）
A．y3＝3y2﹣3y1 B．y3＝2y2﹣y1
C． D．y2＝y3﹣y1
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 宁波期末）在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法与思想。以下说法正确的是（　　）
A．用质点来代替物体的方法应用了理想模型的思想
B．利用速度—时间图像的面积得到匀变速直线运动公式运用了微元的思想
C．伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验法
D．在“探究加速度与力和质量关系”时用了等效替代法
（多选）10．（2024秋 黄浦区校级期末）在“探究平抛运动的特点”实验中，为减小实验误差，需要（　　）
A．斜槽尽量光滑
B．小球每次应从斜槽上同一高度释放
C．将斜槽的末端切线调成水平
D．将斜槽末端槽口的位置O，作为坐标系的原点
（多选）11．（2024秋 滨海新区期末）某实验小组利用如图甲所示的装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”，多次实验，记录数据描绘出弹簧弹力F与弹簧长度L的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．本实验说明弹簧弹力与弹簧长度成正比
B．弹簧的原长为10cm
C．弹簧的劲度系数为50N/m
D．弹簧下端悬挂的钩码越多越好
（多选）12．（2024秋 南开区校级期末）在“探究求合力的方法”的实验中，下列操作正确的是（　　）
A．在使用弹簧秤时，使弹簧秤与木板平面平行
B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可
D．描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 顺义区期末）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图所示的一条纸带（每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来），纸带下方的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50Hz。根据图中的数据，计算打下C点时小车的瞬时速度大小vC＝ 　 　m/s，该小车运动的加速度大小a＝ 　 　m/s2。
14．（2024秋 顺义区期末）某同学采用控制变量的方法探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图甲所示。在探究加速度与力的关系时，需要保持小车 　 　（选填“质量”或“所受作用力”）不变。他正确操作实验和处理数据，得到如图乙所示的图像。由图像可知，小车的加速度a与小车所受作用力F成 　 　（选填“正比”或“反比”）。
15．（2024秋 黄浦区校级期末）如图，某小组同学为了研究平抛运动的规律，描绘平抛运动的轨迹，某次实验记录了O、A、B三点，图中每一小格长度为L，则可判断O点 　 　抛出点位置（选填“是”或“不是”）；小球经过A点的速度vA为 　 　。（已知重力加速度大小为g）
16．（2023秋 城中区校级期末）图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图，图中砝码和小桶的质量为m，打点计时器所接电源的频率为50Hz。某小组同学保持木块质量M不变，探究加速度a与合力F的关系。某次实验的纸带如图乙所示，每5个点取一个计数点，则木块的加速度a＝ 　 　m/s2。但该组同学由于疏忽没有平衡摩擦力f（带滑轮的长木板水平），得到a﹣F图象如图丙所示。则木块与木板间的动摩擦因数μ＝ 　 　，图象后段出现弯曲的原因是 　 　。（g＝10m/s2，计算结果均保留2位小数）
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 江苏期末）如图所示，在水平气垫导轨上安装了两个光电门，配有数字计时器，滑块上固定宽度为d的遮光条。一根不可伸长的轻绳跨过光滑轻质定滑轮，两端分别与滑块和钩码相连接，滑块和滑轮间的轻绳与导轨平行。现将滑块从静止释放，测得遮光条先后通过两个光电门的时间分别为t1和t2，两光电门间的距离为L（L d）。求：
（1）滑块的加速度大小a；
（2）轻绳中的拉力大小F（用滑块与遮光条的总质量M、钩码质量m、重力加速度g表示）。
18．（2024秋 杨浦区校级期末）游乐圈中有一些圆周运动项目，比如过山车、快乐飞机。这些游戏项目，可以让人们体验到刺激、挑战、快乐和放松，是一种非常受欢迎的娱乐方式。
（1）如图1所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，重力加速度大小为g。乘客在最低点时对座位的压力 　 　。
A.等于mg
B.小于mg
C.大于mg
（2）如图2甲所示，游乐场有一种叫作“快乐飞机“的游乐项目，模型如图2乙所示，已知模型飞机质量为m，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为θ，当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，不计空气阻力，则旋臂对模型飞机的作用力方向 　 　（选填：A。一定与旋臂垂直，B.可能与悬臂不垂直）；若仅夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力 　 　（选填：A.变大，B.变小，C.不变）。
（3）模型飞机做的是匀速圆周运动，做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小与半径、角速度质量都有关，我们可用如图3所示的实验装置进行探究，该实验的研究方法是 　 　法。为了探究向心力大小和角速度的关系，我们处理实验数据的方法是：根据实验数据作出F﹣ω2图像，而不是F﹣ω图像，这样做的理由是：　 　。
19．（2024秋 徐州期末）某实验小组利用图示装置探究斜抛运动的规律，使水流从A点射出，调节水流射出时与水平方向的夹角θ和速度大小，在带有方格的竖直放置的平板上，得到图中所示的水流轨迹。已知方格每格边长为L，重力加速度为g。
（1）求水流从射出至最高点的时间。
（2）求θ的正切值。
（3）若保持水流射出时的速度大小不变，将θ调整为45°，求水流到达与A点等高位置时的水平位移大小。
20．（2024秋 静安区校级期末）物理学是基于实验的科学，实验可以让物理现象集中、突出的呈现在同学们的面前，通过进行实验的过程也提升了我们的科学探究能力。我们在本学期的学习中就完成了一系列实验，包括：在“用DIS探究加速度a与小车质量M的关系”的实验中，装置如图（a）所示。
（1）如图（a）所示，是“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置。
①小车上安装的是位移传感器的 　 　部分（选填“接收器”或“发射器”）。通过位移传感器测得小车的v﹣t图像，通过图像的 　 　（填“斜率”或“纵坐标轴截距”或“横坐标轴截距”）得到小车的加速度。
②实验中，多次改变 　 　的总质量，获得多组小车运动的加速度a和所受拉力F的数据。某同学根据数据绘出的图像如图（b）所示，图线没有通过坐标原点，经检查分析，是由于小车与轨道间存在摩擦所致，则该小车与轨道间的摩擦力大小为 　 　N，在检查分析前，还能推测出的误差可能为 　 　。
③实验中小车在拉力作用下向右加速运动。请判断钩码受到的合力方向，并进一步判断小车受到的拉力是否等于砝码的重力 　 　。
A．砝码受到合力向上，拉力大于砝码重力
B．砝码受到合力向上，拉力小于砝码重力
C．砝码受到合力向下，拉力大于砝码重力
D．砝码受到合力向下，拉力小于砝码重力
④另外4位同学均得到一条几乎通过坐标原点的直线。现将这4位同学的a﹣F图像画在同一个坐标系内，得到如图（c）所示的4条图线，这4位同学记录的小车总质量分别为：m1＝0.50kg、m2＝0.75kg、m3＝1.00kg、m4＝1.20kg。由图（c）及4位同学记录的小车总质量，推断出小车加速度与小车总质量的定性关系是：　 　。
（2）①我们还通过实验对平抛运动进行研究，平抛运动是 　 　。
A．变加速曲线运动
B．匀加速曲线运动
C．所受合外力为变力
D．加速度垂直速度方向
②“探究平抛运动特点”实验，我们可以用频闪照片记录小球运动位置。如图（d）所示为一小球做平抛运动频闪照片的一部分，图中背景格的边长为5.0cm。通过计算分析，可求得物体做平抛运动的初速度大小为 　 　m/s，B点的速度大小为 　 　m/s。（g取10m/s2）
③在做平抛运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画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。将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：　 　。
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
④某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图（e）所示物体的运动轨迹，A、B、C三点的位置在运动轨迹上已标出，则：（g取10m/s2）；
ⅰ.小球平抛的初速度v＝ 　 　m/s，vB＝ 　 　m/s。
ⅱ.小球开始做平抛运动的位置坐标x＝ 　 　cm，y＝ 　 　cm。
高考物理考前冲刺押题预测 力学实验
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题）
1．（2024秋 丰台区期末）实验小组利用力的传感器测定鞋与木板间的动摩擦因数，如图所示安装实验装置。实验台上固定一个力传感器，传感器用鞋带拉住鞋，鞋放置在粗糙的长木板上。水平向左拉长木板，传感器记录的F﹣t图像如图所示。已知鞋的重力为4.20N。下列说法正确的是（　　）
A．实验中必须让长木板保持匀速运动
B．图中曲线可以反映长木板所受拉力随时间的变化
C．鞋与木板间的动摩擦因数约为0.40
D．鞋与木板间的动摩擦因数约为0.30
【考点】探究影响滑动摩擦力的因素．
【专题】定量思想；推理法；摩擦力专题；推理论证能力．
【答案】D
【分析】以鞋为研究对象，鞋静止。由图乙可知，开始鞋带拉力F从0增大，一直与木板给的静摩擦力平衡，一直到峰值1.7N左右；之后鞋与长木板相对滑动，鞋受动摩擦力和鞋带拉力平衡，由图乙知动摩擦力大小为1.2N左右。
【解答】解：A、本实验原理是通过受力平衡研究摩擦力的变化，因此只需要保证鞋静止即可，不需要长木板保持匀速，故A错误；
B、图线反映的是鞋右端鞋带的拉力随时间的变化曲线，也可以表示鞋所受摩擦力随时间的变化曲线，实验只需保持鞋静止即可，长木板的拉力可以一直增大，故图像不能反映长木板的拉力随时间的变化，故B错误。
CD、由图可知最大静摩擦力约为1.7N，滑动摩擦力约为1.2N，已知鞋的重力为4.20N，根据滑动摩擦力公式f＝μFN＝μmg可知，鞋与木板间的动摩擦因数μ约为0.30，故C错误，D正确；
故选：D。
【点评】题选择研究对象很重要，要注意传感器表示哪个力，知道最大静摩擦力和滑动摩擦力的求法。
2．（2024秋 鼓楼区校级期末）如图是用相同质量小球探究向心力的大小F与角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图（左右塔轮三层半径比分别为1：2、1：1和2：1，长槽与短槽半径比为2：1）。下列说法中正确的是（　　）
A．转动手柄的快慢不会影响露出标尺的多少
B．把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，改变转动手柄的快慢可以探究向心力大小和角速度的关系
C．把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究线速度一定时向心力大小和半径的关系
D．把皮带套在左右两边塔轮的不同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究角速度一定时向心力大小和半径的关系
【考点】探究圆周运动的相关参数问题．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；匀速圆周运动专题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】根据控制变量法结合向心力的不同表达式，利用变速塔轮的工作原理进行分析解答。
【解答】解：A.标尺上露出的格数显示了向心力的大小，根据向心力公式F＝mrω2可知，转速越大，角速度越大，向心力越大，露出的标尺格数越多，因此转动手柄的快慢会影响露出标尺的多少，故A错误；
B.塔轮之间是通过皮带传动，把皮带套在左右两边塔轮的不相同半径圆盘上，根据角速度与线速度的关系可知，改变转动手柄的快慢可以探究向心力大小和角速度的关系，故B正确；
C.把皮带套在左右两边塔轮的相同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究角线速度一定时向心力大小和半径的关系，故C错误；
D.把皮带套在左右两边塔轮的同半径圆盘上，若将两小球同时分别放在长槽和短槽内，可以探究角速度一定时向心力大小和半径的关系，故D错误。
故选：B。
【点评】考查向心力的不同表达式，领会控制变量法的物理思想，会根据题意进行准确分析解答。
3．（2024秋 南京期末）某同学在用如图甲所示的装置完成“探究两个互成角度的力的合成规律”时，在白纸上留下了代表四个力的4根有向线段，如图乙所示，则与弹性绳OA共线的是（　　）
A．F1 B．F2 C．F3 D．F4
【考点】探究两个互成角度的力的合成规律．
【专题】定性思想；等效替代法；平行四边形法则图解法专题；实验探究能力．
【答案】B
【分析】根据实验原理与实验操作分析判断理论值与实际值的区别。
【解答】解：根据题图作图，如图
图中F3是分力F1、F4根据平行四边形定则作出的理论值，F2为实际值，由于实验有误差F2与弹性绳OA共线，F3与弹性绳OA不共线，故ACD错误，B正确；
故选：B。
【点评】本题考查了探究两个互成角度的力的合成规律的实验，要明确实验原理，掌握实验的正确操作，掌握理论值与实际值的区别。
4．（2024秋 盐城期末）如图所示是用单摆测定重力加速度的实验装置，测量多组摆长L和周期T，通过T2﹣L图像即能够测出g。关于该实验中的下列四个说法中正确的是（　　）
A．在摆球放手的同时要启动停表进行计时
B．为便于观测，单摆摆动时的最大摆角越大越好
C．测量摆长时未计入小球半径，会导致测量值偏小
D．单摆摆动时应保持摆线在同一竖直平面内
【考点】用单摆测定重力加速度．
【专题】定量思想；推理法；单摆问题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】从摆球到达最低点时启动停表进行计时；单摆的摆角摆角不能超过5°；根据单摆的周期公式得到图线的函数表达式，从斜率上分析；根据单摆运动的特点分析D。
【解答】解：A．为了减小实验误差，因为摆球在最低点速率最大，所以从摆球到达最低点时启动停表进行计时，这样时间误差最小，故A错误；
B．为便于观测，单摆摆动时的最大摆角适当大点好，若摆角超过5°，小球不再做单摆运动，故B错误；
C．设小球的摆长为L，小球半径为r，根据单摆周期公式有T＝2
整理得T2L
图象斜率为k
测量摆长时未计入小球半径有T＝2
整理得T2Lr
图象斜率为k'k
可知测量摆长时未计入小球半径，T2﹣L图象斜率不变，测量值不变，故C错误；
D．根据单摆运动的特点可知，单摆摆动时应保持摆线在同一竖直平面内，故D正确。
故选：D。
【点评】要知道单摆做简谐运动的条件以及单摆的周期公式，能根据图像斜率分析。
5．（2024秋 无锡期末）在用单摆测量重力加速度的实验中，下列说法中不正确的是（　　）
A．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些
B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C．释放摆球，应从摆球经过平衡位置开始计时
D．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大
【考点】用单摆测定重力加速度．
【专题】定性思想；推理法；单摆问题；实验探究能力．
【答案】D
【分析】根据实验原理及实验操作规范分析判断。
【解答】解：A．实验中摆线的质量不计，并要测量长度，为了减小实验误差，摆线要选择细些的，则质量较小；伸缩性小些的，在摆动过程中细线的长度变化小，并且适当长一些，便于摆动时时间的测量，故A正确；
B．摆球尽量选择质量大些，这样忽略摆线的质量相对影响较小；体积小些的，可减小空气阻力，故B正确；
C．为了方便记录时间，应从小球摆到平衡位置时开始计时，故C正确；
D．单摆的周期与摆角无关，且要求摆球的摆角要小于5°，只有在单摆摆角很小的条件下振动为简谐振动，故D错误。
本题选择错误选项；
故选：D。
【点评】掌握实验原理及器材选择是解题的关键，需知道单摆的运动规律。
6．（2024秋 扬州期末）在“用单摆测量重力加速度的大小”实验中，制作单摆的最佳方案是（　　）
A．10cm长的细线和直径2cm的钢球
B．10cm长的细线和直径4cm的乒乓球
C．1m长的细线和直径2cm的钢球
D．1m长的细线和直径4cm的乒乓球
【考点】用单摆测定重力加速度．
【专题】定性思想；推理法；单摆问题；实验探究能力．
【答案】C
【分析】根据实验原理选择适合的器材。
【解答】解：为减小实验误差，应选用长约1m的不可伸长细绳，为减小空气阻力的影响应选择质量大而体积小的球做摆球，即用直径2cm的钢球，故C正确，ABD错误。
故选：C。
【点评】本题考查利用单摆测定重力加速度，要求掌握实验原理、实验装置的选择。
7．（2024秋 南京期末）某同学用单摆测重力加速度大小，在实验过程中有如下说法，其中正确的是（　　）
A．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球到最低点时开始计时
B．实验中选用密度较大的小钢球作为摆球，测得的重力加速度值误差较小
C．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为
D．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏小
【考点】用单摆测定重力加速度．
【专题】定量思想；推理法；单摆问题；推理论证能力．
【答案】B
【分析】单摆在小摆角情况下的运动是简谐运动；根据单摆周期公式结合减小实验误差的方法进行分析。
【解答】解：A、单摆在小摆角情况下的运动是简谐运动，单摆的最大摆角应小于5°，故A错误；
B、为减小实验误差因，应选择密度较大的摆球，故B正确；
C、一个周期的时间内，摆球通过最低点2次，所以测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为T，故C错误；
D、由单摆的周期公式：T＝2π可得：g，用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，摆长偏大，则代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大，故D错误。
故选：B。
【点评】本题关键明确实验原理，然后从实验原理出发选择有利于减小误差的器材，判断误差情况。
8．（2024秋 石景山区期末）在“研究平抛物体的运动”的实验中，验证实验得到的轨迹是否准确可以有这样一种方法：以曲线上一点为起点，画三段连续等长的水平线段，再在该水平线等间距处对应作三条竖直线与曲线交于三点，相应得到三段沿竖直方向的线段，其长分别为y1、y2、y3，如图所示。若轨迹准确，则（　　）
A．y3＝3y2﹣3y1 B．y3＝2y2﹣y1
C． D．y2＝y3﹣y1
【考点】探究平抛运动的特点．
【专题】定量思想；推理法；平抛运动专题；推理论证能力．
【答案】A
【分析】研究平抛运动时，把运动分解到水平和竖直方向研究，水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据平抛运动的特点即可求解。
【解答】解：平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，这三段水平位移相等，所以时间相等，在竖直方向上做匀变速直线运动，相邻的相等时间内的位移之差是个定值，
则有：（y2﹣y1）﹣y1＝（y3﹣y2）﹣（y2﹣y1）
解得：y3＝3y2﹣3y1
故A正确，BCD错误；
故选：A。
【点评】解决本题的关键掌握研究平抛运动实验的步骤以及注意事项，知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。
二．多选题（共4小题）
（多选）9．（2024秋 宁波期末）在物理学的探索和发现过程中，科学家们运用了许多研究方法与思想。以下说法正确的是（　　）
A．用质点来代替物体的方法应用了理想模型的思想
B．利用速度—时间图像的面积得到匀变速直线运动公式运用了微元的思想
C．伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验法
D．在“探究加速度与力和质量关系”时用了等效替代法
【考点】探究加速度与力、质量之间的关系；理想化模型法；等效替代法；微小量放大法．
【专题】定性思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】ABC
【分析】根据理想模型法、微元法、理想实验法和控制变量法等思维方法结合对应的实例进行分析解答。
【解答】解：A．用质点来代替物体的方法应用了理想模型的思想，故A正确；
B．利用速度—时间图像的面积得到匀变速直线运动公式运用了微元的思想，故B正确；
C．伽利略在研究自由落体运动时采用了理想实验法，故C正确；
D．在“探究加速度与力和质量关系”时用了控制变量法，故D错误。
故选：ABC。
【点评】考查理想模型法、微元法、理想实验法和控制变量法等思维方法，会根据题意进行准确分析解答。
（多选）10．（2024秋 黄浦区校级期末）在“探究平抛运动的特点”实验中，为减小实验误差，需要（　　）
A．斜槽尽量光滑
B．小球每次应从斜槽上同一高度释放
C．将斜槽的末端切线调成水平
D．将斜槽末端槽口的位置O，作为坐标系的原点
【考点】探究平抛运动的特点．
【专题】定性思想；推理法；平抛运动专题；实验探究能力．
【答案】BC
【分析】根据实验原理掌握正确的实验操作，斜面是否有摩擦对实验结果无影响。
【解答】解：ABC．无论斜槽是否光滑，只要让小球每次都从同一高度由静止开始滚下，保证使小球水平抛出时具有相同的初速度即可，斜槽末端的切线保持水平，是为了保证小球抛出时做平抛运动，从而减小误差，故A错误，BC正确；
D．应将小球球心的位置作为坐标系的原点，故D错误；
故选：BC。
【点评】本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式即可完成分析。
（多选）11．（2024秋 滨海新区期末）某实验小组利用如图甲所示的装置“探究弹簧弹力与形变量的关系”，多次实验，记录数据描绘出弹簧弹力F与弹簧长度L的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．本实验说明弹簧弹力与弹簧长度成正比
B．弹簧的原长为10cm
C．弹簧的劲度系数为50N/m
D．弹簧下端悬挂的钩码越多越好
【考点】探究弹簧弹力与形变量的关系．
【专题】定量思想；推理法；弹力的存在及方向的判定专题；推理论证能力．
【答案】BC
【分析】弹簧弹力与弹簧的形变量成正比；根据图像可得弹簧的原长以及弹簧的劲度系数；对弹簧的拉力不能超过弹簧的弹性限度。
【解答】解：A、本实验说明弹簧弹力与弹簧的形变量成正比，故A错误；
B、根据图像可知弹簧的原长为10cm，故B正确；
C、F﹣l图像的斜率表示弹簧的劲度系数，即弹簧的劲度系数为k，故C正确；
D、弹簧下端悬挂的钩码不能超过弹簧的弹性限度，所以不是悬挂的越多越好，故D错误。
故选：BC。
【点评】掌握胡克定律是解题的基础，知道对弹簧的拉力不能超过弹簧的弹性限度。
（多选）12．（2024秋 南开区校级期末）在“探究求合力的方法”的实验中，下列操作正确的是（　　）
A．在使用弹簧秤时，使弹簧秤与木板平面平行
B．橡皮筋应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C．每次拉伸橡皮筋时，只要使橡皮筋伸长量相同即可
D．描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些
【考点】探究两个互成角度的力的合成规律．
【专题】实验题；实验探究题；定性思想；实验分析法；平行四边形法则图解法专题；实验探究能力．
【答案】见试题解答内容
【分析】本实验的目的是验证力的平行四边形定则，研究合力与分力的关系，而合力与分力是等效的，本实验采用作合力与分力图示的方法来验证，根据实验原理和方法来选择。
【解答】解：A、本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大，故A正确；
B、实验中，两个分力的大小不一定相同，故合力不一定在其角平分线上，故B错误；
C、为保证拉力的作用效果相同，每一次拉伸橡皮筋时橡皮筋的结点应到达同一位置，不能只是确保橡皮筋伸长量相同，故C错误；
D、描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些，以减小测量拉力方向时的误差，故D正确。
故选：AD。
【点评】解决本题的关键是知道“探究求合力的方法”的实验原理和注意事项，难度不大，属于基础题。
三．填空题（共4小题）
13．（2024秋 顺义区期末）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图所示的一条纸带（每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来），纸带下方的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50Hz。根据图中的数据，计算打下C点时小车的瞬时速度大小vC＝ 　0.76　m/s，该小车运动的加速度大小a＝ 　2.0　m/s2。
【考点】探究小车速度随时间变化的规律．
【专题】定量思想；推理法；直线运动规律专题；推理论证能力．
【答案】0.76，2.0。
【分析】根据匀变速直线运动瞬时速度和平均速度关系结合逐差法求解加速度公式代入数据求解。
【解答】解：相邻两计数点的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s，打下C点的瞬时速度vC，代入数据解得vC＝0.76m/s，根据逐差法求解加速度公式a，代入数据解得a＝2.0m/s2。
故答案为：0.76，2.0。
【点评】考查匀变速直线运动瞬时速度和平均速度关系结合逐差法求解加速度公式，会根据题意进行准确解答。
14．（2024秋 顺义区期末）某同学采用控制变量的方法探究加速度与力、质量的关系，实验装置如图甲所示。在探究加速度与力的关系时，需要保持小车 　质量　（选填“质量”或“所受作用力”）不变。他正确操作实验和处理数据，得到如图乙所示的图像。由图像可知，小车的加速度a与小车所受作用力F成 　正比　（选填“正比”或“反比”）。
【考点】探究加速度与力、质量之间的关系．
【专题】定性思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】质量，正比。
【分析】在影响加速度大小的因素有物体质量、物体所受的合外力，本实验采用了控制变量法，据此分析作答；根据图像特征分析作答。
【解答】解：在影响加速度大小的因素有物体质量、物体所受的合外力，探究加速度与力的关系时，采用了控制变量法，需要保持小车质量不变；由图像可知为一条倾斜直线，则小车的加速度a与它所受所用力F成正比。
故答案为：质量，正比。
【点评】该题考查实验原理的理解以及实验数据的处理方法，基础题。
15．（2024秋 黄浦区校级期末）如图，某小组同学为了研究平抛运动的规律，描绘平抛运动的轨迹，某次实验记录了O、A、B三点，图中每一小格长度为L，则可判断O点 　不是　抛出点位置（选填“是”或“不是”）；小球经过A点的速度vA为 　　。（已知重力加速度大小为g）
【考点】探究平抛运动的特点．
【专题】定量思想；推理法；平抛运动专题；实验探究能力．
【答案】不是；
【分析】根据匀变速直线运动的规律分析O是否为抛出点，应用平抛运动规律求出初速度，应用匀变速运动的推论求出A点竖直方向的速度，从而计算A点的速度。
【解答】解：平抛运动竖直方向是自由落体运动，若O为抛出点，则相邻两点竖直距离的比为1：3，由图可知，故O点不是抛出点；
由匀变速直线运动的规律得：竖直方向：2L﹣L＝gT2，水平方向：2L＝v0T
联立解得v0＝2L
由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度得A的竖直速度vAy
解得vAy
则小球经过A点的速度vA
解得vA
故答案为：不是；
【点评】本题考查探究平抛运动的规律实验，要求掌握实验原理、数据处理。
16．（2023秋 城中区校级期末）图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图，图中砝码和小桶的质量为m，打点计时器所接电源的频率为50Hz。某小组同学保持木块质量M不变，探究加速度a与合力F的关系。某次实验的纸带如图乙所示，每5个点取一个计数点，则木块的加速度a＝ 　0.42　m/s2。但该组同学由于疏忽没有平衡摩擦力f（带滑轮的长木板水平），得到a﹣F图象如图丙所示。则木块与木板间的动摩擦因数μ＝ 　0.10　，图象后段出现弯曲的原因是 　随着m的增大，不再满足砝码桶和砝码总质量m M　。（g＝10m/s2，计算结果均保留2位小数）
【考点】探究加速度与力、质量之间的关系．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】0.42，0.10，随着m的增大，不再满足砝码桶和砝码总质量m M。
【分析】根据逐差法公式求解加速度，结合牛顿第二定律以及图像的截距的物理意义，砝码桶和砝码重力充当合外力的条件进行分析判断。
【解答】解：相邻两计数点间的时间间隔为T＝0.02s×5＝0.1s，根据逐差法求解加速度公式a，代入数据解得a＝0.42m/s2；对木块，根据牛顿第二定律有
F﹣μMg＝Ma，得a F﹣μg，根据a﹣F图像的纵轴截距的物理意义有b＝﹣1m/s2＝﹣μg，得μ＝0.10，图像的后段出现弯曲的原因是随着m的增大，不再满足砝码桶和砝码总质量m M。
故答案为：0.42，0.10，随着m的增大，不再满足砝码桶和砝码总质量m M。
【点评】考查逐差法公式求解加速度，结合牛顿第二定律以及图像的截距的物理意义，会根据题意进行准确分析解答。
四．解答题（共4小题）
17．（2024秋 江苏期末）如图所示，在水平气垫导轨上安装了两个光电门，配有数字计时器，滑块上固定宽度为d的遮光条。一根不可伸长的轻绳跨过光滑轻质定滑轮，两端分别与滑块和钩码相连接，滑块和滑轮间的轻绳与导轨平行。现将滑块从静止释放，测得遮光条先后通过两个光电门的时间分别为t1和t2，两光电门间的距离为L（L d）。求：
（1）滑块的加速度大小a；
（2）轻绳中的拉力大小F（用滑块与遮光条的总质量M、钩码质量m、重力加速度g表示）。
【考点】探究加速度与力、质量之间的关系．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】（1）滑块的加速度大小为；
（2）轻绳中的拉力大小为。
【分析】（1）对滑块根据运动学公式得出加速度的大小；
（2）分别对滑块和悬挂物，根据牛顿第二定律联立等式解答。
【解答】解：（1）对滑块，根据运动学公式可得：2aL
其中v2，v1
解得a
（2）根据牛顿第二定律有
F＝Ma
mg﹣F＝ma
解得
F
答：（1）滑块的加速度大小为；
（2）轻绳中的拉力大小为。
【点评】本题主要考查了牛顿第二定律的相关应用，熟悉物体的运动特点，结合运动学公式和牛顿第二定律即可完成分析。
18．（2024秋 杨浦区校级期末）游乐圈中有一些圆周运动项目，比如过山车、快乐飞机。这些游戏项目，可以让人们体验到刺激、挑战、快乐和放松，是一种非常受欢迎的娱乐方式。
（1）如图1所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，重力加速度大小为g。乘客在最低点时对座位的压力 　C　。
A.等于mg
B.小于mg
C.大于mg
（2）如图2甲所示，游乐场有一种叫作“快乐飞机“的游乐项目，模型如图2乙所示，已知模型飞机质量为m，固定在长为L的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为θ，当模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，不计空气阻力，则旋臂对模型飞机的作用力方向 　B　（选填：A。一定与旋臂垂直，B.可能与悬臂不垂直）；若仅夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力 　A　（选填：A.变大，B.变小，C.不变）。
（3）模型飞机做的是匀速圆周运动，做匀速圆周运动的物体所受向心力的大小与半径、角速度质量都有关，我们可用如图3所示的实验装置进行探究，该实验的研究方法是 　控制变量　法。为了探究向心力大小和角速度的关系，我们处理实验数据的方法是：根据实验数据作出F﹣ω2图像，而不是F﹣ω图像，这样做的理由是：　作F﹣ω2的图像可描出一条近似直线的图形，便于计算并得出结论；而若作F﹣ω图像，则是一条曲线，较难得出结论　。
【考点】探究圆周运动的相关参数问题；牛顿第三定律的理解与应用；牛顿第二定律与向心力结合解决问题；物体在环形竖直轨道内的圆周运动．
【专题】定量思想；推理法；牛顿运动定律综合专题；推理论证能力．
【答案】（1）C；（2）B，A；（3）控制变量，作F﹣ω2的图像可描出一条近似直线的图形，便于计算并得出结论；而若作F﹣ω图像，则是一条曲线，较难得出结论。
【分析】（1）根据牛顿第二定律和牛顿第三定律进行列式分析判断；
（2）根据受力分析结合向心力的大小变化情况进行分析解答；
（3）根据控制变量法进行分析解答，结合向心力相应的表达式，图像的直线和曲线性质进行解答。
【解答】解：（1）乘客在最低点时，根据牛顿第二定律有F﹣mg＝ma，结合牛顿第三定律可知对座位的压力为F压＝F＝mg+ma＞mg，故C正确，AB错误。
故选：C。
（2）模型飞机以角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动，则旋臂对模型飞机的作用力与重力的合力提供向心力，则旋臂对模型飞机的作用力方向可能与悬臂不垂直。故B正确，A错误。故选：B；根据牛顿第二定律有，解得，若仅夹角θ增大，则旋臂对模型飞机的作用力变大。故A正确，BC错误。
故选：A。
（3）该实验的研究方法是控制变量法；根据向心力公式F＝mω2r，可知F与ω2成正比，与ω不成正比，故作F﹣ω2的图像可描出一条近似直线的图形，便于计算并得出结论；而若作F﹣ω图像，则是一条曲线，较难得出结论。
故答案为：（1）C；（2）B，A；（3）控制变量，作F﹣ω2的图像可描出一条近似直线的图形，便于计算并得出结论；而若作F﹣ω图像，则是一条曲线，较难得出结论。
【点评】考查圆周运动向心力和牛顿运动定律，图像的认识和理解，会根据题意进行准确分析解答。
19．（2024秋 徐州期末）某实验小组利用图示装置探究斜抛运动的规律，使水流从A点射出，调节水流射出时与水平方向的夹角θ和速度大小，在带有方格的竖直放置的平板上，得到图中所示的水流轨迹。已知方格每格边长为L，重力加速度为g。
（1）求水流从射出至最高点的时间。
（2）求θ的正切值。
（3）若保持水流射出时的速度大小不变，将θ调整为45°，求水流到达与A点等高位置时的水平位移大小。
【考点】探究平抛运动的特点．
【专题】计算题；信息给予题；定量思想；实验分析法；平抛运动专题；分析综合能力．
【答案】（1）水流从射出至最高点的时间为；
（2）θ的正切值为2；
（3）水流到达与A点等高位置时的水平位移大小为22.5L。
【分析】（1）斜抛运动的上升过程可以看作平抛运动的逆运动，根据平抛运动规律求解作答；
（2）根据斜抛运动的规律，结合运动学公式求解作答；
（3）根据上述（2），结合运动学公式求解斜抛运动的初速度；根据斜抛运动的规律求解水平位移。
【解答】解：（1）斜抛运动的上升过程可以看作平抛运动的逆运动，根据平抛运动规律
水流从射出至最高点的时间
（2）斜抛运动，水平方向做匀速直线运动，则9L＝vtcosθ
竖直方向
θ的正切值
代入数据解得tanθ＝2
（3）根据上述（2）tanθ＝2
根据数学知识sin2θ+cos2θ＝1
根据运动学公式（vsinθ）2＝2g×9L＝18gL
解得
保持水流射出时的速度大小不变，将θ调整为45°，水流运动的总时间
水平位移
联立解得x＝22.5L。
答：（1）水流从射出至最高点的时间为；
（2）θ的正切值为2；
（3）水流到达与A点等高位置时的水平位移大小为22.5L。
【点评】本题考查了斜抛运动的规律，知道斜抛运动可以分解为竖直方向的竖直上抛运动和水平方向的匀速直线运动，掌握斜抛运动的规律是解题的关键。
20．（2024秋 静安区校级期末）物理学是基于实验的科学，实验可以让物理现象集中、突出的呈现在同学们的面前，通过进行实验的过程也提升了我们的科学探究能力。我们在本学期的学习中就完成了一系列实验，包括：在“用DIS探究加速度a与小车质量M的关系”的实验中，装置如图（a）所示。
（1）如图（a）所示，是“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置。
①小车上安装的是位移传感器的 　发射器　部分（选填“接收器”或“发射器”）。通过位移传感器测得小车的v﹣t图像，通过图像的 　斜率　（填“斜率”或“纵坐标轴截距”或“横坐标轴截距”）得到小车的加速度。
②实验中，多次改变 　钩码　的总质量，获得多组小车运动的加速度a和所受拉力F的数据。某同学根据数据绘出的图像如图（b）所示，图线没有通过坐标原点，经检查分析，是由于小车与轨道间存在摩擦所致，则该小车与轨道间的摩擦力大小为 　0.5　N，在检查分析前，还能推测出的误差可能为 　轨道倾斜，右端偏高　。
③实验中小车在拉力作用下向右加速运动。请判断钩码受到的合力方向，并进一步判断小车受到的拉力是否等于砝码的重力 　D　。
A．砝码受到合力向上，拉力大于砝码重力
B．砝码受到合力向上，拉力小于砝码重力
C．砝码受到合力向下，拉力大于砝码重力
D．砝码受到合力向下，拉力小于砝码重力
④另外4位同学均得到一条几乎通过坐标原点的直线。现将这4位同学的a﹣F图像画在同一个坐标系内，得到如图（c）所示的4条图线，这4位同学记录的小车总质量分别为：m1＝0.50kg、m2＝0.75kg、m3＝1.00kg、m4＝1.20kg。由图（c）及4位同学记录的小车总质量，推断出小车加速度与小车总质量的定性关系是：　拉力大小相等时，小车总质量越大，加速度越小　。
（2）①我们还通过实验对平抛运动进行研究，平抛运动是 　B　。
A．变加速曲线运动
B．匀加速曲线运动
C．所受合外力为变力
D．加速度垂直速度方向
②“探究平抛运动特点”实验，我们可以用频闪照片记录小球运动位置。如图（d）所示为一小球做平抛运动频闪照片的一部分，图中背景格的边长为5.0cm。通过计算分析，可求得物体做平抛运动的初速度大小为 　1.5　m/s，B点的速度大小为 　2.5　m/s。（g取10m/s2）
③在做平抛运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画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。将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：　ACE　。
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
④某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如图（e）所示物体的运动轨迹，A、B、C三点的位置在运动轨迹上已标出，则：（g取10m/s2）；
ⅰ.小球平抛的初速度v＝ 　2　m/s，vB＝ 　2.5　m/s。
ⅱ.小球开始做平抛运动的位置坐标x＝ 　﹣10　cm，y＝ 　﹣1.25　cm。
【考点】探究平抛运动的特点；探究加速度与力、质量之间的关系．
【专题】定量思想；推理法；平抛运动专题；牛顿运动定律综合专题；实验探究能力．
【答案】（1）发射器；斜率；钩码；0.5；轨道倾斜，右端偏高；D；拉力大小相等时，小车总质量越大，加速度越小； （2）B；1.5；2.5；ACE；2；2.5；﹣10；﹣1.25
【分析】（1）按照传感器的使用方法，确定接收部分与发射部分的安装；根据牛顿第二定律和图象的横、纵截距来求小车的质量和动摩擦因数，再求出小车受到的摩擦力；根据a﹣F图象的特点结合牛顿第二定律求解；
（2）斜槽的末端必须水平，目的是保证小球的初速度水平；根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，从而得出周期；根据水平位移和时间间隔求出小球运动的水平分速度；根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的竖直分速度，结合平行四边形定则求出B点的速度，根据位移公式计算抛出点坐标。
【解答】（1）①小车上安装的是位移传感器的发射器部分；通过位移传感器测得小车的v﹣t图像，通过图像的斜率得到小车的加速度。
②根据实验原理可知，实验中，多次改变钩码的总质量，获得多组小车运动的加速度a和所受拉力F的数据
根据牛顿第二定律有F﹣f＝ma
解得a
根据图像中（0.5，0）坐标点，代入解得
f＝0.5N
由于F≠0时，a＝0，可知误差可能为轨道倾斜，右端偏高。
③实验中小车在拉力作用下向右加速运动，则钩码受到的合力方向向下，根据牛顿第二定律有
mg﹣T＝ma
可知拉力小于砝码重力，故ABC错误，D正确；
故选：D。
④由图可知，拉力大小相等时，小车总质量越大，加速度越小。
（2）①平抛运动只受重力，加速度恒定不变，是匀加速曲线运动，故B正确，ACD错误。
故选：B。
②竖直方向根据逐差法可知Δy＝5L﹣3L＝gT2
则T＝0.1s
根据v0
解得v0＝1.5m/s
B点竖直方向的速度为vBy0.01m/s＝2m/s
则B点的速度大小为vB
解得vB＝2.5m/s
③A．为保证初速度水平，则需通过调节使斜槽的末端保持水平，故A正确；
B．为保证初速度相同，每次由静止释放小球，释放小球的位置必须相同，故B错误，C正确；
D．用铅笔记录小球位置时，无需等距离下降，故D错误；
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触，避免摩擦产生影响，故E正确；
F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑曲线连接各点，故F错误；
故选：ACE。
④i竖直方向根据逐差法可知Δy＝gT2
则Ts＝0.1s
根据vm/s＝2m/s
B点竖直方向的速度为vBym/s＝1.5m/s
则B点的速度大小为vB
解得vB＝2.5m/s
ii初始点到达B点的时间为vBy＝gt
解得t＝0.15s
水平位移为x'＝vt＝2×0.15m＝30cm
竖直位移为y'
解得y'＝11.25cm
则初始点的坐标为x'O＝xB﹣x'＝20cm﹣30cm＝﹣10cm
y'O＝yB﹣y'＝10cm﹣11.25cm＝﹣1.25cm
故答案为：（1）发射器；斜率；钩码；0.5；轨道倾斜，右端偏高；D；拉力大小相等时，小车总质量越大，加速度越小； （2）B；1.5；2.5；ACE；2；2.5；﹣10；﹣1.25
【点评】对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等，同时要清楚每一项操作存在的理由，只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目，所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练。
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