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1、专题六实验及拓展创新第1课时力学、热学和光学实验专题复习定位解决问题本专题主要复习力学、热学和光学实验的基本原理和方法，并借助基本实验分析拓展创新实验。高考重点主要考查长度的测量和读数；对力的研究；“纸带类”实验；验证动量守恒定律；力学拓展创新实验；探究气体压强与体积的关系；测量玻璃的折射率；用双缝干涉实验测量光的波长；用单摆测量重力加速度的大小等。题型难度通常作为第一个实验题，考查实验的基本原理和方法，难度一般较小。高考题型1对力的研究【例1】 (2021广东省普通高中学业水平选择性考试，11)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。缓冲装置如图1所示，固定在斜面上的透明有机玻璃管与水平面
2、夹角为30，弹簧固定在有机玻璃管底端。实验过程如下：先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为200 g 的钢球(直径略小于玻璃管内径)逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数n和弹簧上端对应的刻度尺示数Ln，数据如表1所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹簧压缩量，进而计算其劲度系数。图1表1n123456Ln/cm8.0410.0312.0514.0716.1118.09(1)利用LiLi3Li(i1，2，3)计算弹簧的压缩量：L16.03 cm，L26.08 cm，L3_cm，压缩量的平均值_cm；(2)上述是管中增加_个钢球时产生的弹簧平均压
3、缩量；(3)忽略摩擦，重力加速度g取9.80 m/s2，该弹簧的劲度系数为_N/m(结果保留3位有效数字)。答案(1)6.046.05(2)3(3)48.6解析(1)L3L6L318.09 cm12.05 cm6.04 cm，压缩量的平均值6.05 cm。(2)根据(1)问可知，为增加3个钢球时产生的平均压缩量。(3)根据胡克定律的推论可知，3mgsin k，代入数值解得k48.6 N/m。【例2】 (2021湖北省高考模拟)在验证力的平行四边形定则的实验中，某兴趣小组使用传统的木板、图钉、白纸、橡皮条、细绳和弹簧测力计等工具，把木板平放在水平桌面上来做实验。(1)下列不必要的实验要求是_。A
4、.弹簧测力计应在使用前校零B.拉绳方向应与木板平面平行C.为了更方便地验证力的平行四边形定则，最好使两个力F1、F2间的夹角为90D.改变拉力，进行多组实验，每次都要使结点静止在同一位置(2)下列实验操作合理的是_。A.记录结点的位置时，应该在结点正下方描一个清晰且尽量大的点B.记录细绳方向时，应该在细绳正下方相距较远的位置上点两个较小的点C.为了方便操作和作图，可将其中一个弹簧测力计中拉力的方向固定下来，改变另一个弹簧测力计的示数和拉力的方向D.为了减小实验误差，在不超出量程的情况下，应该使弹簧测力计的示数尽量大些(3)兴趣小组在水平放置的木板上很快做完了实验，想尝试在倾斜木板上做实验，_(
5、填“能”或“不能”)有效验证力的平行四边形定则。答案(1)CD(2)BCD(3)能解析(1)根据仪器使用常识可知，弹簧测力计在使用前需校零，A项是必要的；实验中力必须与木板在同一平面内，B项也是必要的；要验证平行四边形定则，夹角不应该选取特殊角度，C项不必要；在同一组实验中，要使两次拉力的作用效果相同，结点的位置必须相同，但在不是同一组实验验证时，结点的位置可以不同，所以不需要固定结点位置，D项不必要。(2)实验中记录描点时，点描得越小，带来的实验误差会越小，故描点要尽量小且清晰，A项操作是不合理的；两个点相距较远，有利于作图时把力的方向作准确，B项操作是合理的；为了方便作图，可将其中一个弹簧
6、测力计中拉力的方向固定下来，改变另一个弹簧测力计的示数和拉力的方向，只要将结点拉至与一个弹簧测力计拉橡皮条时结点相同的位置即可，不影响实验的有效性，故C项操作是合理的；为了减小实验误差，在不超出弹簧测力计量程的情况下，弹簧测力计的示数越大，读数误差越小，故D项是合理的。(3)无论在哪个平面做实验，只要满足在该平面内两次力的作用效果相同，在操作无误的情况下，即可验证力的平行四边形定则，因此在倾斜的木板上做实验，也能够有效验证力的平行四边形定则。高考题型2“纸带类”实验【例3】 (2021湖南省普通高中学业水平选择性考试，11)某实验小组利用图2(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。主要
7、实验步骤如下：(a)(b)(1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h_ cm；(2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； (3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度；(4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a；(5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表：n123456a/(ms2)0.0870.1800.2600.4250.519根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线。(c)图2如果表中缺少的第4组数据是正确的，其应该是_m/s2(保留3位有效数字)。答案(1)1.02(5)如图所示0.345解析(1)
8、根据游标卡尺读数规则可知h10 mm20.1 mm1.02 cm。(2)根据题表中数据描点连线，绘制图线如图所示，由图可知第4组数据中的加速度a为0.345 m/s2。【例4】 (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 0.34，cos 0.94)，小铜块可在斜面上加速下滑，如图3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3s1s2s3s4s55.87 c
9、m7.58 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解析利用匀变速直线运动规律的推论xat2，得a m/s20.43 m/s2；由牛顿第二定律有mgsin mgcos ma，解得0.32。【例5】 (2021湘豫名校4月联考)某同学设计了如图4甲所示的装置验证动量守恒定律：图4(1)小车a的前端粘有质量不计的橡皮泥，在小车a后连着纸带，纸带通过电磁打点计时器，长木板下垫着小木块，开始时未放小车b，移动长木板下的
10、小木块，轻推小车a，直到纸带上打下的点迹_(填“均匀”或“不均匀”)；(2)在小车a的前方放置一个与a材料相同的静止小车b，推动小车a使之运动，后与小车b相碰并粘合成一体，若已测得打点的纸带如图乙所示，O为运动的起点，x1、x2、x3、x4分别为OA、AB、BC、CD的长度，则应选_段来计算a碰撞前的速度，应选_段来计算a和b碰后的共同速度(以上两空均选填“x1”“x2”“x3”或“x4”)；(3)设a的质量为ma、b的质量为mb，要验证碰撞中的动量守恒定律，要验证的关系为_(选ma、mb、x1、x2、x3、x4来表示)。答案(1)均匀(2)x2x4(3)max2(mamb)x4解析(1)当小
11、车a所受的摩擦力和重力沿斜面向下的分力平衡时，小车a做匀速运动，即打下的点迹均匀。(2)推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故AB段为匀速运动的阶段，故选AB段计算碰前的速度，即选x2；碰撞过程是一个变速运动的过程，而a和b碰后共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选CD段来计算碰后共同的速度，即选x4。(3)设打点计时器的打点频率为f，两相邻计数点的时间为t，则碰前小车a的速度va碰后小车的共同速度为v需要验证的关系为ma(mamb)即为max2(mamb)x4。高考题型3其他力学实验【例6】 (2021
12、1月广东学业水平选择考适应性测试，11)为了验证小球在竖直平面内摆动过程的机械能是否守恒，利用如图5(a)装置，不可伸长的轻绳一端系住一小球，另一端连接力传感器，小球质量为m，球心到悬挂点的距离为L，小球释放的位置到最低点的高度差为h，实验记录轻绳拉力大小随时间的变化如图(b)，其中Fm是实验中测得的最大拉力值，重力加速度为g，请回答以下问题：图5(1)小球第一次运动至最低点的过程，重力势能的减少量Ep_，动能的增加量Ek_。(均用题中所给字母表示)(2)观察图(b)中拉力峰值随时间变化规律，试分析造成这一结果的主要原因：_。(3)为减小实验误差，实验时应选用密度_(选填“较大”或“较小”)的
13、小球。答案(1)mgh(2)空气阻力做负功，机械能有损失(3)较大解析(1)小球第一次摆动至最低点的过程，重心下降了h，则重力势能的减少量为Epmgh。小球第一次摆动至最低点，初速度为零，最低点速度为vm，由牛顿第二定律有Fmmgm而动能的增加量为Ekmv0联立解得Ek。(2)根据Ft图像可知小球做周期性的摆动每次经过最低点时拉力最大，而最大拉力逐渐变小，说明经过最低点的最大速度逐渐变小，则主要原因空气阻力做负功，导致机械能有损失。(3)为了减小因空气阻力带来的误差，应选择密度大体积小的球进行实验。【例7】 (2021贵州毕节市4月第二次诊断)毕节市著名风景区韭菜坪，最高峰海拔2 900.6
14、m，素有“贵州屋脊”之称，大韭菜坪为世界上最大面积的野韭菜花带，小韭菜坪石林景观俊奇独特。某高中学校的同学到小韭菜坪观赏石林，被独特奇秀的石林景观震撼，同学们突然想知道小韭菜坪的重力加速度是多少，于是他们结合所学物理知识，利用“单摆”实验测定山顶的重力加速度，同学们进行了以下操作，请完成以下填空： (1)如图6所示，用直尺测出摆线的长度为l1和小球最低端到悬点的距离为l2，则摆长l_(用l1和l2表示)图6(2)若摆球在竖直平面内做小角度摆动时，可视为简谐运动，为了记录振动次数和测量振动周期，同学们从某一次经过最低点时开始计时并计数1次，测出经过最低点n次(约60100次)的时间为t，则该单摆
15、的振动周期为T_；(3)同学们根据测量的实验数据，计算出小韭菜坪的重力加速度，则表达式为g_(用l1、l2、n、t表示)。答案(1)(2)(3)解析(1)单摆摆长为悬点到球心间的距离，则摆长ll1。(2)单摆的振动周期为T。(3)由单摆周期公式T2得g。高考题型4新高考增加的力学实验【例8】 (2021江苏苏州市震川中学第一次统测)如图7(a)所示为探究向心力与质量、半径、角速度关系的实验装置。金属块放置在转台凹槽中，电动机带动转台做圆周运动，可通过改变电动机的电压来控制转台的角速度。光电计时器可以采集转台转动时间的信息。已知金属块被约束在转台的径向凹槽中，只能沿半径方向移动，且可以忽略其与凹
16、槽之间的摩擦力。图7(1)某同学保持金属块质量和转动半径不变，仅改变转台的角速度，探究向心力与角速度的关系。不同角速度对应的向心力可由力传感器读出。若光电计时器记录转台每转50周的时间为T，则金属块转动的角速度_。(2)上述实验中，该同学多次改变角速度后，记录了一组角速度与对应的向心力F的数据，见下表。请根据表中数据在图(b)给出的坐标纸中作出F与2的关系图像。由图像可知，当金属块质量和转动半径一定时，F与2呈_关系(选填“线性”或“非线性”)。次数12345F/N0.701.351.902.423.102/(102 rads1)22.34.66.68.310.7(3)为了探究向心力与半径、质
17、量的关系，还需要用到的实验器材：_、_。答案(1)(2)图见解析线性(3)刻度尺天平解析(1)由题意可知，周期为T0根据角速度和周期的关系可得角速度。(2)根据描点法在坐标纸中作出F2的关系图像如图所示由图像可知，F与2呈线性关系。(3)根据向心力Fnmr2可知，为了探究向心力跟半径、质量的关系，还需要用刻度尺测半径和天平测量金属块的质量。【例9】 (2021全国乙卷，22)某同学利用图8(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景
18、是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。图8完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)(1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为_m/s，竖直分量大小为_m/s；(2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为_m/s2。答案(1)1.02.0(2)9.7解析(1)小球在水平方向上做匀速直线运动，小球运动到A点时，由题图(b)可知，其速度的水平分量vx m/s1.0 m/s，小球在竖直方向上做匀加速直线运动，根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可知，小球运动到
19、A点时，其速度的竖直分量vy m/s2.0 m/s。(2)在竖直方向上，根据ygT2，解得当地的重力加速度g m/s29.7 m/s2。高考题型5热学和光学实验【例10】 (2021山东德州市高三期末)某实验小组用注射器和压强传感器探究一定质量的气体发生等温变化时遵循的规律，实验装置如图9所示。用活塞和注射器外筒封闭一定的气体，其压强可由左侧的压强传感器测得。图9(1)关于该实验，下列说法正确的是_。A.该实验用控制变量法研究气体的变化规律B.实验时注射器必须水平放置C.注射器内部的橫截面积没必要测量D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位(2)进行实验操作时，不能推拉活塞过快
20、，其原因是_。(3)该实验小组首先在甲实验室进行了实验，下表为记录的实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，记录错误的是_(填错误数据对应的实验序号)。实验序号12345封闭气柱长度L(cm)12.0011.0010.009.008.00封闭气柱压强p(105 Pa)1.011.091.191.331.90 (4)该实验小组又利用同一装置对同一封闭气体在另一温度稍高的乙实验室进行了实验，根据甲、乙实验室记录的数据用正确的方法画出的p图像如图10所示，根据乙实验室记录数据画出的图像应为_(填图线代号)。图10答案(1)ACD(2)防止封闭气体温度发生改变(3)5(4)解析(1)该实验过程中控制气
21、体的温度不变，即运用了控制变量法，故A正确；实验时注射器如何放置对实验结果没有影响，故B错误；实验中要探究的是压强与体积之间的比例关系，所以不需要测量气体的体积，注射器内部的橫截面积没有必要测量，故C正确；注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，便于等量的改变体积，可以不标注单位，故D正确。(2)如果活塞推拉的过快，气体的温度将产生显著的变化，实验误差将增大。(3)由实验数据可知气柱长度与气柱压强的乘积基本恒定，前四组数据符合的很好，乘积在11.912.0之间，第5组数据的乘积较大，为15.2，说明第5组数据记录错误。(4)气体压强与气体的温度有关，一定量的气体，在相同体积下，温度越高，压强越大
22、，故图像是在温度稍高的乙实验室中测量获得的。【例11】 (2021北京海淀区一模)如图11所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是()图11A.大头针P4须挡住P3及P1、P2的像B.入射角越大，折射率的测量越准确C.利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率nD.如果误将玻璃砖的边PQ画到PQ，折射率的测量值将偏大答案A解析确定P4大头针的位置的方法是大头针
23、P4能挡住P3和P1、P2的像，故A正确；入射角适当大一些，能使折射率的测量准确，故B错误；利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率n，故C错误；如果误将玻璃砖的边PQ画到PQ，则折射角i2将偏大，折射率的测量值将偏小，故D错误。【例12】 (2021湖南省高考模拟一)如图12甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d0.20 mm的双缝屏。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L700 mm。然后，接通电源使光源正常工作。图12(1)已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺(游标尺)上有20分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使
24、分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示，此示数为_mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹B中心对齐，测得A到B条纹间的距离为8.40 mm。利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长_m(保留2位有效数字)。(2)另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好。若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加。以下改动可能实现这个效果的是_。A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间B.仅将单缝远离双缝移动少许C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片答案(1)0
25、.254.8107(2)D解析(1)图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为：0 mm50.05 mm0.25 mm，A到B条纹间的距离为8.40 mm，由图可知A到B条纹间的距离为5个条纹间距离，则x mm1.68 mm根据公式x得 mm4.8107 m。(2)由题意可知各条纹的宽度减小，根据x，仅将滤光片移至单缝和双缝之间，、L与d都不变，则x不变，故A错误；仅将单缝远离双缝移动少许，、L与d都不变，则x不变，故B错误；仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，故C错误；仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，减小，L与d都不变，则x减小，故D正确。专题限时训练(
26、限时：40分钟)1.(2021辽宁省高考模拟)如图1所示，双缝干涉实验装置中，屏上一点P到双缝的距离之差为2.1 m，若用单色光A照射双缝时，发现P点正好是从屏中间O算起的第四条暗条纹，换用单色光B照射双缝时，发现P点正好是从屏中间O算起的第三条亮条纹，则下列说法正确的是()图1A.单色光B的频率大于单色光A的频率B.单色光B的波长小于单色光A的波长C.单色光B的相邻亮条纹间的距离小于单色光A的相邻亮条纹间的距离D.用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射答案D解析由题意可知，单色光B的相邻亮条纹间距小于单色光A的相邻亮条纹间距，根据x可知单色
27、光B的波长较大，频率较小，选项A、B、C错误；因单色光B的波长较大，则用单色光A和B在同一单缝衍射的装置上做实验，在缝宽不变的情况下，单色光B更容易发生明显衍射，选项D正确。2.(2021江西五市九校协作体第一次联考)某同学用如图2所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。图2(1)下列的实验要求中不必要的是_；A.细线AO与BO之间的夹角应尽可能大于90B.改变拉力的大小与方向，进行多次
28、实验，每次都要使O点静止在同一位置C.细线应尽可能长一些D.应测量重物M所受的重力(2)图3的示数为_N；图3(3)图4是在白纸上根据实验结果画出的力的图示，下列说法正确的是_。图4A.图中的F是力F1和F2合力的理论值B.图中的F是力F1和F2合力的理论值C.F是力F1和F2合力的实际测量值D.本实验将细线都换成橡皮条，同样能达到实验目的答案(1)AB(2)3.80(3)ACD解析(1)细线AO与BO之间的夹角适当大一点，不一定需要大于90，A错误；当结点O位置确定时，弹簧测力计A的示数也确定，由于重物的重力已确定，两力大小与方向均一定，因此弹簧测力计B的大小与方向也一定，所以不需要改变拉力
29、多次实验，B错误；细线应尽可能长一些，能更加准确的记录力的方向，C正确；实验通过做出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，D正确。(2)弹簧测力计读数，每1 N被分成10格，则1格就等于0.1 N。图指针落在3 N到4 N的第8格处，所以示数为3.80 N。(3)F1与F2的合力的实际测量值等于下面悬挂重物的重力大小，方向与重力方向相反；而理论值是通过平行四边形定则得到的值。所以F是F1和F2的合力的实际值，F是F1和F2的合力的测量值，B错误，A、C正确；本实验将细线都换成橡皮条，同样能达到实验目的，D正确。3.(2021湖北八市3月联考)某同学设计如图5甲所
30、示实验装置探究质量一定时，加速度和力的关系。将一端带有定滑轮的长木板放在水平实验桌面上，长木板左端固定的位移传感器，可以测得滑块的位移，通过电脑将数据转换成滑块的位移时间图线。滑块通过细线跨过定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出细线中拉力大小，传感器下方悬挂钩码。图5(1)下列说法正确的是_；A.细线必须与长木板平行B.细线的拉力就是滑块受到的合外力C.滑块的质量必须远大于钩码的质量(2)某次实验得到滑块的位移时间图像如图乙所示，则滑块的加速度大小为_m/s2(结果保留2位有效数字)；(3)该同学在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验，得到了两条aF图线，如图丙所示，取重力加速度g10
31、m/s2，则滑块的质量为_kg，滑块与长木板之间的动摩擦因数_(结果均保留2位有效数字)。答案(1)A(2)0.50(3)1.00.20解析(1)为了保证滑块做匀加速直线运动，细线必须与长木板平行，A正确；因为没有平衡摩擦力，所以细线拉力不等于合外力，B错误；因为有拉力传感器，所以不需要满足滑块的质量必须远大于钩码的质量，C错误。(2)滑块做初速度为零的匀加速直线运动，有xat2代图乙数据解得a0.50 m/s2。(3)将轨道倾斜，有Fmgsin mgcos ma解得m kg1.0 kg轨道水平，有Fmgma将F2 N，a0代入得0.20。4.(2021广东惠州市第三次调研)图6(a)是测量木
32、块与木板间动摩擦因数的实验装置。接通电源，开启打点计时器，从斜面上某点释放木块，木块沿木板滑下，多次重复后选择点迹清晰的一条纸带如图(b)所示。图中04是选取的五个计数点，相邻两计数点的时间间隔为T，如图(b)所示，测出了两个计数点的间距x1和x4，重力加速度为g，完成下列填空：图6(1)木块下滑的加速度大小为_(用符号T、x1、x4表示)；(2)下列物理量中，还需测量的是_；A.木块的质量m B.木板的质量MC.木块下滑的时间t D.木板的倾角(3)木块与木板间的动摩擦因数为_(用以上测量物理量的符号表示)；(4)实验中发现动摩擦因数的测量值大于实际值，可能的一个原因是_。答案(1)(2)D
33、(3)tan (4)木块受到纸带阻力作用解析(1)根据逐差法有x4x13aT2解得木块下滑的加速度大小为a。(2)根据牛顿第二定律mgsin mgcos ma可得tan 则要测量动摩擦因数还需要测量木板的倾角，故选D。(3)木块与木板间的动摩擦因数为tan tan 。(4)实验中发现动摩擦因数的测量值大于实际值，可能的一个原因是木块受到纸带阻力作用。5.(2021辽宁葫芦岛市期末)图7甲为在气垫导轨上验证机械能守恒定律的实验装置，将导轨调至水平，滑块装有宽度为d的遮光条，滑块包括遮光条总质量为M。细绳下端挂砝码，钩码的质量为m。滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电
34、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7(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)增加绳子下端砝码的个数，滑块每次都从同一位置由静止释放，作出图像，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)mgx(Mm)(vv)(3)解析(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d0.6 cm120.05 mm0.660 cm。(2)系统重力势能减小量为Epmgx动能增加量为Ek(
35、Mm)(vv)则要验证的关系式为mgx(Mm)(vv)。(3)由表达式mgx(Mm)(vv)可得则图像的斜率为k。6.(2021广东省百师联盟一轮复习联考)探究小组的同学在某星球模拟实验舱内的地面上，利用如图8甲所示的装置对平抛运动进行探究。悬点O正下方P点处设有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能被瞬间熔断，由于惯性，小球将做平抛运动。利用频闪数码照相机对小球的运动连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球做平抛运动过程的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。已知a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，照相机连续拍照时间间隔是0.10 s，坐标纸方格实际尺寸如图乙中的坐标所示，2.24
36、，则：图8(1)该星球模拟实验舱内的重力加速度大小为_m/s2(结果保留2位有效数字)；(2)小球经过a位置时的速度大小为_m/s(结果保留3位有效数字)。答案(1)4.0(2)0.448解析(1)一格长度为L，竖直方向上有yLgT2得g m/s24.0 m/s2。(2)平抛运动水平方向的初速度为v0 m/s0.4 m/sb点竖直方向的速度为vby m/s0.6 m/s则a点竖直方向的速度为vayvbygT(0.64.00.1) m/s0.20 m/s则a点的速度为va0.448 m/s。7.(2021辽宁葫芦岛市高考一模)为了验证动量守恒定律，某同学使用如图9甲所示的气垫导轨装置进行实验。其
37、中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当两个刚性滑行器通过G1、G2光电门时，光束被滑行器上的挡光片遮挡的时间称为光电门的挡光时间。预先测得两滑行器连同挡光片的总质量分别为M、m(Mm)，两挡光片宽度为D(两挡光片宽度相同)。该同学想在水平的气垫导轨上，只利用以上仪器验证动量守恒定律，请回答下列问题：(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺母，使气垫导轨水平。在不增加其他测量器材的情况下，调水平的步骤是：接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，若滑行器M放在气垫导轨上的任意位置都能保持静止，或者轻推滑行器M，M分别通过光电门G1、G2的时间_，则导轨水平。,图9)(2)用游标卡尺测
38、量两挡光片的宽度如图乙所示，则D_mm。(3)将滑行器M静置于两光电门之间，将滑行器m置于光电门G1右侧，用手推动m，使m获得水平向左的速度经过光电门G1并与M发生碰撞且被弹回，再次经过光电门G1。光电门G1先后记录的挡光时间为t11、t12，光电门G2记录的挡光时间为t2。在本次实验中，若表达式_(用M、m、t11、t12、t2表示)在误差允许的范围内成立，则动量守恒定律成立。答案(1)相等(2)5.75(3)mM解析(1)实验开始，在不挂重物的情况下轻推滑行器，若滑行器做匀速直线运动，滑行器通过光电门速度相等，则光电门的挡光时间相等，证明气垫导轨已经水平。(2)两挡光片的宽度为5 mm15
39、0.05 mm5.75 mm。(3)滑行器m两次经过光电门G1的速度近似等于滑行器经过光电门时的平均速度，分别为v1，v1滑行器M经过光电门G2的速度v2根据动量守恒mv1Mv2mv1整理得mM。8.(2021湖北省黄冈市模拟)某研究性学习小组利用气垫导轨验证牛顿第二定律，实验装置如图10甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器将采集到的数据传送给计算机。滑块在细线的牵引下向左做加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到电压U随时间t变化的图像，如图乙所示。图10(1)实验前，
40、接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2(选填“”“”或“”)时，说明气垫导轨已经水平。(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d_ mm。(3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为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，若t1、t2和d已知，要对滑块和钩码组成的系统验证牛顿第二定律，还应测出两光电门间距离L和_(写出物理量的名称及符号)。(4)若上述物理量间满足关系式_，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统满足牛顿第二定律。答案(1)(2)8.473(在8.4728.474之间均算对)(3)滑块
41、P和遮光条的总质量M(4)mg(Mm)(Mm)解析(1)检验气垫导轨水平的方法是轻推滑块，看滑块是否做匀速直线运动，故应该选择t1t2；(2)本题中固定刻度的读数为8 mm(半毫米刻度线未露出)，可动刻度上与固定刻度水平线所对的读数为47.3(要估读一位)，所以遮光条的宽度d8.473 mm。(3)对滑块和钩码组成的系统，由牛顿第二定律得mg(mM)a，根据公式vv2aL，结合题中t1、t2、d、L已知，可以测量加速度，故还需要测量滑块P和遮光条的总质量M；(4)对钩码Q，由牛顿第二定律得mgFma，对滑块，由牛顿第二定律得FMa，两式联立得mg(mM)a，其中加速度为a，即只需要证明mg(Mm)(Mm)。