第16練力學實驗1.(8分)(2024·湖南婁底市一模)某物理課外活動小組準備用單擺測量當地的重力加速度。(1)(2分)下列器材和操作最合理的是。

(2)(2分)某次測量小球直徑的結果如圖所示，則這次測量的讀數為mm。

(3)(2分)實驗中，測得擺球經過N次全振動的總時間為Δt。在測量單擺的擺長時，先用毫米刻度尺測得擺線長度為l，再用游標卡尺測量擺球的直徑為D。則重力加速度的表達式為g=(用題目中給出的字母表示)。

(4)(2分)如果測得的g值偏小，可能的原因是。

A.測擺長時，擺線拉得過緊B.擺線上端懸點未固定，振動中出現松動，使擺線長度增加了C.開始計時時，停表過遲按下D.實驗時誤將49次全振動記為50次2.(8分)(2024·浙江1月選考·16Ⅰ)如圖甲所示是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置。(1)(1分)該實驗中同時研究三個物理量間關系是很困難的，因此我們采用的研究方法是。

A.放大法 B.控制變量法C.補償法(2)(1分)該實驗過程中操作正確的是。

A.補償阻力時小車未連接紙帶B.先接通打點計時器電源，后釋放小車C.調節滑輪高度使細繩與水平桌面平行(3)(3分)在小車質量(選填“遠大于”或“遠小于”)槽碼質量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力。上述做法引起的誤差為(選填“偶然誤差”或“系統誤差”)。為減小此誤差，下列可行的方案是。

A.用氣墊導軌代替普通導軌，滑塊代替小車B.在小車上加裝遮光條，用光電計時系統代替打點計時器C.在小車與細繩之間加裝力傳感器，測出小車所受拉力大小(4)(3分)經正確操作后獲得一條如圖乙所示的紙帶，建立以計數點0為坐標原點的x軸，各計數點的位置坐標分別為0、x1、…、x6。已知打點計時器的打點周期為T，則打計數點5時小車速度的表達式v=；小車加速度的表達式是。

A.a=x6B.a=xC.a=x3.(8分)(2024·河北卷·11(2))圖甲為探究平拋運動特點的裝置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐標紙的背板處于豎直面內，鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出，落在傾斜的擋板上擠壓復寫紙，在坐標紙上留下印跡。某同學利用此裝置通過多次釋放鋼球，得到了如圖乙所示的印跡，坐標紙的y軸對應豎直方向，坐標原點對應平拋起點。(1)(2分)每次由靜止釋放鋼球時，鋼球在斜槽上的高度(填“相同”或“不同”)。

(2)(3分)在坐標紙中描繪出鋼球做平拋運動的軌跡。(3)(3分)根據軌跡，求得鋼球做平拋運動的初速度大小為m/s(當地重力加速度g為9.8m/s2，保留2位有效數字)。

4.(8分)(2024·湖北卷·12)某同學設計了一個測量重力加速度大小g的實驗方案，所用器材有：2g砝碼若干、托盤1個、輕質彈簧1根、米尺1把、光電門1個、數字計時器1臺等。具體步驟如下：①將彈簧豎直懸掛在固定支架上，彈簧下面掛上裝有遮光片的托盤，在托盤內放入一個砝碼，如圖(a)所示。②用米尺測量平衡時彈簧的長度l，并安裝光電門。③將彈簧在彈性限度內拉伸一定長度后釋放，使其在豎直方向振動。④用數字計時器記錄30次全振動所用時間t。⑤逐次增加托盤內砝碼的數量，重復②③④的操作。該同學將振動系統理想化為彈簧振子。已知彈簧振子的振動周期T=2πMk，其中k為彈簧的勁度系數，M(1)(2分)由步驟④，可知振動周期T=。

(2)(2分)設彈簧的原長為l0，則l與g、l0、T的關系式為l=。

(3)(2分)由實驗數據作出的l-T2圖線如圖(b)所示，可得g=m/s2(保留三位有效數字，π2取9.87)。

(4)(2分)本實驗的誤差來源包括(雙選，填標號)。

A.空氣阻力B.彈簧質量不為零C.光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置5.(8分)(2023·遼寧卷·11)某同學為了驗證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設計了如下實驗：用紙板搭建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中OA為水平段。選擇相同材質的一元硬幣和一角硬幣進行實驗。測量硬幣的質量，得到一元和一角硬幣的質量分別為m1和m2(m1>m2)。將硬幣甲放置在斜面某一位置，標記此位置為B。由靜止釋放甲，當甲停在水平面上某處時，測量甲從O點到停止處的滑行距離OP。將硬幣乙放置在O處，左側與O點重合，將甲放置于B點由靜止釋放。當兩枚硬幣發生碰撞后，分別測量甲乙從O點到停止處的滑行距離OM和ON。保持釋放位置不變，重復實驗若干次，得到OP、OM、ON的平均值分別為s0、s1、s2。(1)(2分)在本實驗中，甲選用的是(填“一元”或“一角”)硬幣；

(2)(2分)碰撞前，甲到O點時速度的大小可表示為(設硬幣與紙板間的動摩擦因數為μ，重力加速度為g)；

(3)(2分)若甲、乙碰撞過程中動量守恒，則s0-s1s2=(用m1和(4)(2分)由于存在某種系統或偶然誤差，計算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動量變化量大小的比值不是1，產生這種誤差可能的原因。

答案精析1.(1)D(2)10.020(3)2π2解析(1)根據單擺模型可知，為減小空氣阻力的影響，擺球應采用密度較大、體積較小的鐵球，為使單擺擺動時擺長不變，擺球應用不易變形的細絲線，懸點應用鐵夾來固定，故選D。(2)這次測量的讀數為10mm+2.0×0.01mm=10.020mm(3)根據單擺周期公式T=2πL其中L=l+D2，T=解得g=2(4)因為重力加速度的表達式為g=4π2LT2，測擺長時擺線拉得過緊，所測得的擺長偏大，則所測得的重力加速度偏大，故A錯誤；擺線上端懸點未固定，振動中出現松動，即實際中的擺線長度增加了，測得的擺長偏小，故所測得的重力加速度偏小，故B正確；開始計時時，停表過遲按下，所測得的周期偏小，則所測得的重力加速度偏大，故C錯誤；實驗中誤將492.(1)B(2)B(3)遠大于系統誤差C(4)x6-解析(1)該實驗中同時研究三個物理量間關系是很困難的，因此我們可以控制其中一個物理量不變，研究另外兩個物理量之間的關系，即采用了控制變量法，故B正確。(2)補償阻力時小車需要連接紙帶，通過紙帶上的點間距判斷小車是否在長木板上做勻速直線運動，故A錯誤；由于小車速度較快，且運動距離有限，打出的紙帶長度也有限，為了能在紙帶上盡可能多地獲取點，實驗時應先接通打點計時器電源，后釋放小車，故B正確；為使小車所受拉力與速度同向，應調節滑輪高度使細繩與長木板平行，故C錯誤。(3)設小車質量為M，槽碼質量為m。根據牛頓第二定律分別對小車和槽碼有F=Ma，mg-F=ma，聯立解得F=Mmgm+M，由上式可知在小車質量遠大于槽碼質量時，可以認為細繩拉力近似等于槽碼的重力；上述做法引起的誤差是由于實驗方法或原理不完善造成的，屬于系統誤差；該誤差是將細繩拉力用槽碼重力近似替代造成的，不是由于車與木板間存在阻力(實驗中已經補償了阻力)(4)相鄰兩計數點間的時間間隔為t=5T，打計數點5時小車速度的表達式為v=x6-x42t=x6-x3.(1)相同(2)見解析圖(3)0.70(0.68、0.69、0.71、0.72均可)解析(1)為保證鋼球每次平拋運動的初速度相同，必須讓鋼球在斜槽上同一位置靜止釋放，故釋放鋼球時高度相同。(2)描點連線用平滑曲線連接，鋼球做平拋運動的軌跡如圖所示(3)因為拋出點在坐標原點，為方便計算，在圖線上找到較遠的點，在圖線上找到y坐標為20.0cm的點為研究位置，該點坐標為14.1cm，根據平拋運動規律x=v0t，y=12gt解得v0≈0.70m/s。4.(1)t30(2)l0+gT24(4)AC解析(1)30次全振動所用時間t，則振動周期T=t(2)彈簧振子的振動周期T=2πM可得振子的質量M=k振子平衡時，根據平衡條件Mg=kΔl可得Δl=g則l與g、l0、T的關系式為l=l0+Δl=l0+g(3)根據l=l0+gTl=l0+g4π2則l-T2圖像斜率k=g4π2=0.542-0.474解得g≈9.59m/s2(4)空氣阻力的存在會影響彈簧振子的振動周期，是實驗的誤差來源之一，故A正確；彈簧質量不為零導致振子在平衡位置時彈簧的長度變化，不影響其他操作，根據(3)解析可知對實驗結果沒有影響，故B錯誤；根據實驗步驟可知光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置會影響振子周期的測量，是實驗的誤差來源之一，故C正確。5.(1)一元(2)2μgs0(4)見解析解析(1)根據題意可知，甲與乙碰撞后沒有反彈，可知甲的質量大于乙的質量，甲選用的是一元硬幣；(2)甲從O點到P點，根據動能定理-μm1gs0=0-12m1解得碰撞前，甲到O點時速度的大小v0=2(3)同理可得，碰撞后甲的速