【备考2022 高考物理二轮专题复习】 力学实验题专练2 加速度 重力加速度 （含解析 ）

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【备考2022 高考物理二轮专题复习】 力学实验题专练2 加速度 重力加速度 （含解析 ）
1．某实验兴趣小组中利用光电门传感器研究自由落体运动。如图甲所示，用铁架台固定竖直长木板，光电门A、B分别固定在长木板上。AB相距s＝41cm；现从光电门A上方某高度静止释放一个小球，小球通过A、B的时间分别为Δt1＝1.50×10-2s、Δt2＝5.00×10-3s，小球直径用游标卡尺测得，如图乙所示。回答下列问题：

（1）小球直径测量结果d=________________mm。
（2）小球通过光电门A时的瞬时速度为____________（结果取三位有效数字）。
（3）物体的加速度a＝____________m/s（结果取三位有效数字）。
2．某实验小组用如图甲所示的装置研究物体做匀变速直线运动的规律。

（1）将木板水平固定在桌面上，在木板上装有两个光电门1、2，测得两光电门间的距离，用游标卡尺测出遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度___________。
（2）绕过木板左端定滑轮的细线的一端连在装有遮光片的物块上，另一端吊着装有砂的砂桶，将物块先固定在木板右侧；调节定滑轮高度，使连接物块的细线与木板平行。
（3）释放物块，物块上的遮光片通过光电门1、2时的遮光时间分别为、，则遮光片通过光电门1的速度大小为____________；物块运动的加速度大小为___________。（结果均保留两位有效数字）
3．一个小球沿斜面向下运动，用每隔 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为s ，测得小球在几个连续相等时间内位移数据见下表。
x1（cm）
x2（cm）
x3（cm）
x4（cm）
8.20
9.31
10.43
11.53

（1）第3个小球像的速度为___________ m/s，小球运动的加速度为___________m/s2（结果均保留位有效数字）；
（2）在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是___________误差。（填“偶然”或“系统”）

4．（1）①某兴趣小组的同学们要利用光电门测量速度。如图甲所示装置，实验中将铁架台竖直放置，上端固定电磁铁M，在电磁铁下方固定一个位置可调节的光电门A。
先用游标卡尺测量小球的直径d，测量结果如图乙所示，则d=_________mm。

②接通电磁铁M的开关S，吸住小球；测出小球与光电门间的高度差；断开开关S，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间。若，则小球通过光电门时的速度大小____________（保留三位有效数值）。
（2）兴趣小组改用打点计时器测速度，让重锤自由下落，打出的一条纸带如图所示，图中直尺的单位为，点为纸带上记录到的第一点，点、、、……，依次表示点以后连续打出的各点，已知打点计时器每隔s打一个点．

①纸带的______（填“左端”或“右端”）与重锤相连；
②分别测量、之间的距离，用、表示，则重力加速度的表达式为_____.（用、、T表示）
③如果当时交变电流的频是，而计算时仍按处理，那么加速度的测量值将______（填“偏大”“偏小”或“相等”）。
5．打点计时器和数字计时器是高中物理研究物体运动中重要的实验仪器，图（甲）、（乙）两种打点计时器是高中物理实验中常用的打点计时器，图（丙）为连接光电门的数字计时器。请回答下面的问题：

(1)图（乙）是___________（选填“电磁打点”或“电火花”）计时器，电源采用的是___________（选填“交流8 V”“交流220 V”或“六节干电池”）。
(2)图（丙）中，若已知物体挡光宽度为d，物体经过光电门用时t，则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为v=___________。
6．如图甲，某同学利用滑块在气垫导轨上的运动测量当地的重力加速度，所用器材有：水平桌面上的气垫导轨、上方安装有遮光片的滑块、数字计时器、安装在气垫导轨上的两个光电门A、B等。实验步骤如下：

（1）实验前需将气垫导轨调节水平。调节时，开动气泵，将滑块置于导轨上，轻推滑块，若________，则可确定气垫导轨水平。
（2）用游标卡尺测量遮光片的宽度d，如图乙所示，d=________mm。
（3）测得水平导轨下方左、右两支点间的距离为l，在导轨左支点下加一高度为h的垫块，让滑块从导轨顶端滑下，记录遮光片经过A、B两光电门的时间Δt1、Δt2及遮光片从A运动到B所用的时间t12，可求出重力加速度g=________。（用题中给出的物理量符号表示）
7．某实验小组用如图甲所示装置测当地的重力加速度。光电门1、2固定在铁架台上，两光电门分别与数字计时器连接。

（1）用螺旋测微器测量小球的直径d，示数如图乙所示，则小球直径为________mm。
（2）已知小球重心和两光电门在同一竖直线上，且两光电门间距为h，保持h不变，将小球从光电门1正上方静止释放，测得通过光电门1和光电门2的挡光时间t1、t2，改变小球的释放位置重复实验多次，作图像，图线与纵轴的交点为（0，b），则当地重力加速度g=_______。（用题目中相关物理量的字母、符号表示）。
8．现用光电计时器来研究小车的匀变速运动。如图1，固定在小车上有一宽度为d的挡光片，小车从斜面顶端由静止释放。离斜面顶端距离为S的地方固定有一光电计时器，可以记录小车挡光片经过的时间，移动光电计时器的位置，记录挡光片经过的时间t。
（1）小车到达光电计时器位置的瞬时速度v=________。
（2）图2是根据实验绘出的图线，斜率表示为k，则小车的加速度可表示为a=_______。

（3）取g=10m/s2，如果斜面光滑，由图2可知斜面倾角_______。
9．如图甲所示是某同学探究小车的速度和加速度的实验装置，它将光电门固定在水平轨道上的B点，A、B两点间的距离为12.50 cm。用重物通过细线拉小车，让小车做直线运动。


①若用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图乙所示，则d=___________cm。
②实验时将小车从图中位置A由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间 =2.28×10-2s，则小车经过光电门时的速度为___________m/s，小车的加速度为___________m/s2（保留两位有效数字）。
10．某同学利用光电门研究物体运动规律，求物体运动加速度，实验装置如图甲所示。

（1）他利用米尺测量出两光电门之间的距离，如图乙所示，则米尺的读数x为______cm。
（2）组装好实验器材后，将滑块由静止释放，在重锤的牵引下沿长木板做加速运动，经测量可知滑块通过两光电门A、B时，遮光条的挡光时间分别为、，从光电门A到B的时间是2s，已知遮光条的宽度d为0.50cm，由以上可求得该滑块经过光电门A时的速度为______，经过光电门B时的速度为______，滑块匀加速直线运动时的加速度大小为______。（结果均保留两位有效数字）
（3）为提高光电门的测量精度，正确的措施是______。
A．用滑块自身的宽度替换遮光条
B．使滑块的释放点更靠近光电门
C．抬高木板的右侧，使木板和桌面之间形成一定的夹角
11．实验小组用如图甲所示的装置，来测量物体的加速度，并验证动量定理。气垫导轨与细线都是水平的，气垫导轨下端水平放置一刻度尺，可以测出光电门1、2之间的距离L。遮光片通过光电门1、2的时间分别为t1、t2，可通过数字计时器读出，同时计时器也可以测出滑块从光电门1到光电门2的时间t（tt1，tt2）。细线上的拉力F可以通过槽码上端的拉力传感器读出。已知遮光条和滑块的总质量为M，打开气垫导轨，让滑块在槽码的重力作用下做匀加速直线运动，遮光条的宽度d可由游标卡尺进行测量，示数如图乙所示，根据上述实验步骤回答下列问题。

（1）遮光片的宽度d=________mm。
（2）滑块的加速度a=________mm。（用t1、t2、t、d来表示），滑块的加速度a=________mm（用t1、t2、d、L来表示）。
（3）验证动量定理的表达式为________（用F、t1、t2、t、d、M来表示）。
12．利用如图甲所示的装置可以测出滑块经过光电门位置时的瞬时速度。在滑块上安装宽度为d的遮光片，滑块在钩码牵引力作用下做直线运动，通过光电门时，配套的数字毫秒计可以记录遮光片通过光电门的时间Δt，则：

（1）滑块通过光电门的速度可以表示为v=___________（用相应物理量的符号表示）。
（2）用毫米刻度尺测得遮光片宽度d如图乙所示，读数为d = ___________cm
（3）若滑块通过光电门的时间为Δt=0.20s，v= ___________m/s （结果保留两位有效数字）
（4） 实验中实际是利用了遮光片过光电门这段时间的平均速度近似代表滑块通过光电门这一位置时的瞬时速度。为使平均速度更接近瞬时速度，下列做法正确的是___________。（填选项代号）
A．换用宽度更宽的遮光条     B．换用宽度更窄的遮光条
C．增大滑块的质量               D．增大光电门与滑块间的距离
13．某同学利用气垫导轨测量当地的重力加速度的装置如图甲所示。数字计时器可以测出遮光条经过光电门1和光电门2的挡光时间。

（1）实验前，利用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d=_______mm；
（2）调节气垫导轨水平后，挂上槽码，连接滑块与槽码的细线与气垫导轨平行，开动气泵，释放槽码和滑块，数字计时器记录遮光条经过光电门1、2的挡光时间为t1、t2，测出光电门1和2之间的距离为s，则滑块运动的加速度a=_______。（用d、t1、t2、s表示）；
（3）若测得滑块和遮光条的质量为M，槽码的质量为m，则当地重力加速度g=______。（用m、M、a表示）
14．某物理兴趣小组采用图甲所示实验装置测定合肥市滨湖新区的重力加速度g。实验中，先测出两光电门之间的距离h，然后断开电磁铁电源，使小钢球自由下落。钢球通过光电门1时计时装置开始计时、通过光电门2时计时装置终止计时，由此测出小钢球通过两光电门之间所经历的时间t。实验中，保持光电门2的位置不动，多次移动光电门1的位置，测得多组h和t。并将得到的、t数据用黑“▪”表示在图乙所示的一t图像上。

（1）根据实验数据所描出的黑“▪”作出-t图像；_______
（2）由-t图像可以求得重力加速度g=_______ m/s2，小钢球释放处与光电门2之间的距离为H=________m（计算结果取两位有效数字）。
15．某兴趣小组利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度。一个四边都为d的等宽“口”字型铁片、一个光电门和游标卡尺等器材。

（1）如图乙，用游标卡尺测得“口”字型铁片遮光宽度d=3.30mm，该读数是游标尺中第6格刻度线与主尺第___________mm刻度线对齐得到的；
（2）测出铁片上下两边中线间距离L（L≫d）；
（3）用丝线将铁片悬挂于光电门正上方，让铁片平面与光电门发射接收方向垂直，烧断悬线，铁片自由下落；
（4）读出铁片通过光电门时第一次挡光时间Δt1和第二次挡光时间Δt2；
（5）“口”形铁片下边通过光电门的速度近似为v=___________（用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示）
（6）由此可测得当地的重力加速度g=___________（用L、d、Δt1、Δt2中的字母表示）。
16．图甲所示为某实验小组测量、两个箱子质量的装置图，其中为铁架台，为固定在铁架台上的轻质定滑轮质量和摩擦可忽略为光电门，为固定在箱子上、宽度为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）和刻度尺等，请在以下实验步骤中按要求作答：

（1）在铁架台上标记一位置，并测得该位置与光电门之间的高度差为。
（2）取出质量为的砝码放在箱子中，剩余砝码都放在箱子中，让箱子从位置处由静止开始下落。
（3）记录下细遮光条通过光电门的时间，根据所测数据计算出箱子下落到处的速率___________，下落过程中的加速度大小___________。
（4）改变，重复（2）（3）步骤，得到多组及的数据，作出___________填“”或“”）图像，如图乙所示图中横、纵坐标物理量的单位均采用国际单位制单位。
（5）由图乙图像可得，的质量=___________kg，的质量=___________kg（结果保留位有效数字，重力加速度取10 m/s2）。
17．某研究性学习小组用图甲装置来测定当地重力加速度，主要操作如下：
(1)安装实验器材，调节试管夹（小铁球）、光电门和纸杯在同一竖直线上；
(2)打开试管夹，由静止释放小铁球，用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t，并用刻度尺（图上未画出）测量出两个光电门之间的高度h，计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v；
(3)保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，重复②的操作，测出多组（h，t），计算出对应的平均速度v；
(4)画出v-t图象；


请根据实验，回答如下问题：
①设小铁球到达光电门1时的速度为v0，当地的重力加速度为g。则小铁球通过两光电门间平均速度v的表达式为_______。（用v0、g和t表示）
②实验测得的数据如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
6
h（cm）
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
t（s）
0.069
0.119
0.159
0.195
0.226
0.255
v（m·s－1）
1.45
1.68
1.89
2.05
2.21
2.36

请在乙坐标纸上画出v-t图象；______
③根据v-t图象，可以求得当地重力加速度g=______ m/s2，根据测出重力加速度数据，计算小球初始位置到光电门1的距离约为______ cm。（以上结果均保留两位有效数字）
④如改用直径相等的木球做实验，从理论上分析，测量值与真实值相比，测量值______真实值。（填“大于”、“等于”、“小于”）。
18．（1） 在“用单摆测定重力加速度”的实验中，采用了以下几种不同的测量摆长的方法，其中正确的是( )
A．装好单摆，用力拉紧摆线，用米尺测量摆线长度，然后加上摆球半径
B．用手托住摆球使其静止，用米尺直接测出悬点到球心的距离
C．让单摆自然下垂，用米尺测出摆线长度，然后加上摆球的半径
D．把单摆取下并放于桌面上，用米尺测出摆线长，然后加上摆球的半径
（2）某同学在用单摆做测重力加速度的实验中，用了一不规则小铁块代替小球，因而无法测量摆长的确切值。他第一次用长l1的悬线，测得周期T1；第二次用长l2的悬线，测得周期T2。则g值应为________。
19．在用单摆测重力加速度的实验中，测得单摆摆角很小时，完成n次全振动时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为l，用螺旋测微器测得摆球直径为d。


（1）测得重力加速度的表达式为g＝________
（2）螺旋测微器的读数如图所示，摆球直径d＝________mm
（3）实验中某学生所测g值偏大，其原因可能是______。
A．实验室海拔太高
B．摆球太重
C．测出n次全振动时间为t，误作为（n＋1）次全振动时间进行计算
D．以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算
20．林品凡同学做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
（1）下列最合理的装置是_________；


（2）安装好实验装置后，先用刻度尺测量摆线长L，再用游标卡尺测量摆球直径d，其示数如图1所示，则d=_________mm；
（3）释放摆球，摆动稳定后，从最低点开始计时，此后摆球每次经过最低点依次计数，当数到第60次时停表。此时秒表如图2所示，则该单摆的周期为T=________s；
（4）该同学根据实验数据，利用计算机拟合得到的单摆周期T与摆长l的方程为：T2=4.03l+0.05。由此可以得出当地重力加速度g=______m/s2（π取3.14，保留3位有效数字）。
21．遂宁中学某实验兴趣小组在实验室用单摆做了测定重力加速度的实验，实验装置如图甲所示。

（1）用游标卡尺测量摆球的直径，测量结果如图乙所示，则该摆球的直径为______________cm。
（2）关于本实验，下列说法正确的是____________。
A．需要用天平称出小球的质量
B．摆球应选用体积较小、质量较大的小球
C．为了方便测量，摆球摆动的幅度越大越好
D．测量周期时，应从摆球到达最低点时开始计时
（3）若实验中某同学发现他测出的重力加速度值总是偏大，其原因可能是____________。
A．实验室处在高山上，离海平面太高
B．单摆所用的摆球太重
C．测出n次全振动的时间为t，误作为（n＋1）次全振动的时间进行计算
D．以摆球直径和摆线之和作为摆长来计算
（4）实验测出单摆完成n次全振动的时间为t，摆长为L，则计算重力加速度的表达式为g=____________。
22．如图（a）所示是某物理兴趣小组设计的实验装置，能够测量当地的重力加速度并验证机械能守恒定律。先将力传感器固定在天花板上，再用一条细线一端系在传感器上，另一端系住一个小球，传感器可以显示出拉力的大小。


（1）实验开始前，用游标卡尺测出小球的直径，示数如图（b）所示，则小球的直径D=___________mm。让小球处于自然悬挂状态，此时传感器显示的拉力大小为，测出悬线的长为；
（2）将小球拉离平衡位置使细线与竖直方向成一定的张角（未知但很小），由静止释放小球，使小球在竖直面内做往复运动，力传感器测出悬线的拉力随时间变化的关系如图（c）所示，其中拉力的最小值与最大值分别为、，拉力变化周期为，则当地的重力加速度g=___________（用已知和测量的物理量符号表示）；
（3）验证机械能守恒定律成立的表达式___________（用、、表示）。
23．如图所示，某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度g。

（1）以下说法正确的是__________。
A．实验所用小球的密度不要太大
B．测量周期时只需测得小球做一次周期性运动的时间即可
C．实验时小球的摆动幅度应大些
D．悬挂小球的细绳的质量要尽可能小些
（2）用游标卡尺测量小球直径d，如图所示，读数为_________cm；
（3）悬挂后，用米尺测量得悬点到小球上端摆线的长度L；将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时，并计数为1，此后小球每摆到平衡位置时，计数一次，依次计数为2、3……，当数到n时，停止计时，测得时间为t，根据上述实验操作，测得当地重力加速度的表达式为g=__________（用测出的物理量对应的字母表示）。
24．在“用单摆测定重力加速度”的实验中，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长为L，再用游标卡尺测量摆球的直径为D，某次测量游标卡尺的示数如图2所示。


回答下列问题：
（1）从图2可知，摆球的直径为D＝________ mm；
（2）某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为Δt，则该单摆的周期为______________；
（3）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出几组对应的l和T的数值，以l为横坐标、T2为纵坐标作出T2­l图像，但同学们不小心每次计算摆长都把小球半径忘记加入了，由此得到的T2­l图像是图3中的______（选填①、②、③），由图像可得当地重力加速度g＝________；由此得到的g值______。（选填“偏小”“不变”“偏大”）
25．（1）在形形色色的计量器具家族中，游标卡尺作为一种被广泛使用的高精度测量工具，它是刻线直尺的延伸和拓展，据史料记载：其思想最早起源于中国。如图所示，游标卡尺的读数为__________cm；


（2）某学习小组用小球和细线做成单摆，采用不同方案测量当地的重力加速度g，该学习小组采用方案一，利用如图所示的器材进行实验，测得的重力加速度g值偏大，可能原因有__________；


A．将摆线长当成摆长
B．摆球的质量偏大
C．摆球做圆锥摆运动
D．开始计时时，秒表过迟按下
该学习小组采用方案二，利用如图所示力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量，接着测量了摆线的长度为l0，小球的直径d，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，则重力加速度的表达式g=________（用题目中的物理量d、l0、t0表示）。

26．用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。

（1）组装单摆时，应在下列器材中选用_____
A．长度为1m左右的细线
B．长度为10cm左右的橡皮绳
C．直径为1.5cm左右的塑料球
D．直径为1.5cm左右的铁球
（2）下面测定单摆振动周期的方法正确的是_____。
A．把摆球从平衡位置拉开到某一位置，然后由静止释放摆球，在释放摆球的同时启动秒表开始计时，当摆球再次回到原来位置时，按停秒表停止计时
B．以单摆在最大位移处为计时基准位置，用秒表测出摆球第n次回到基准位置的时间t，则
C．以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每经过最低位置，记数一次，用秒表记录摆球n次经过最低位置的时间t，则
D．以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每从同一方向经过摆球的最低位置记数一次，用秒表记录摆球从同一方向n次经过摆球的最低位置时的时间t，则
（3）为了提高实验精度，在实验中可改变摆长l并测出相应的周期T，再以T2为纵坐标、l为横坐标将所得数据连成直线，如图乙所示，并求得该直线的斜率k。则重力加速度g=_____（用k表示）。

（4）甲同学正确完成实验操作后，整理器材时突然发现：实验中，他一直将摆线长度作为摆长l，利用T2-l图像能否消除摆长不准对实验结果的影响？请分析说明理由_____。
27．某同学为了测当地的重力加速度，测出了多组摆长和运动周期，根据实验数据，作出T2-L的关系图像如图所示。

（1）在实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材为_______；
A．长约为1m的细线
B．长约为1m的橡皮绳
C．直径约为1cm的铁球
D．直径约为10cm的木球
（2）甲图秒表的读数为__________；
（3）做出右图的图像不过坐标原点，原因可能是________（“多测”或“漏测”）了小球的半径；
（4）由图像可求得当地的重力加速度为________m/s2（结果保留三位有效数字）

（5）如果该同学测得的g值偏大，可能的原因是______；
A．测摆线长时摆线拉得过紧
B．开始计时，秒表过早按下
C．实验中误将49次全振动数为50次
D．摆线上端悬点未固定，摆动过程中出现松动，摆线长度增加了
28．某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验时，在已知摆球半径约为的情况下，通过改变摆线的长度L，测量其对应的周期T，得到多组数据，然后利用这些数据在坐标纸上作出的图线如图所示。请回答下列两个问题：

（1）从图像上求得重力加速度大小为________（结果保留两位有效数字）。
（2）上图摆长没有考虑摆球半径而利用斜率求得的g值将________（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
29．某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作：
（1）在正确完成摆长测量后，该同学准备测量单摆的周期。图甲中的振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的三种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像（略去中间部分）。已知sin5°＝0.087，sin15°＝0.26。这三种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_______。

（2）用秒表测量单摆的周期。单摆完成n＝30次全振动时秒表的示数如图乙所示，则该单摆的周期T＝_______s（结果保留三位有效数字）。

（3）测量出多组摆长l、周期T数值后，画出T2−l图像如图丙，此图线斜率的物理意义是( )

A．G       B．       C．       D．
（4）与重力加速度的真实值比较，发现测量结果偏大，分析原因可能是( )
A．振幅偏小
B．在单摆未悬挂之前平放在桌面上测定其摆长
C．将摆线长当成了摆长
D．开始计时误记为n＝1
（5）该小组的另一同学没有用游标卡尺测量摆球直径，也测出了重力加速度。他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1，然后把摆线缩短适当的长度△l，再测出其振动周期T2。用该同学测出的物理量表示重力加速度为g＝_______。
30．（1）实验小组的同学们做“用单摆测定重力加速度”的实验，若测得悬挂摆球的细线长度为l，摆球的直径为d，则单摆的摆长为______（用已知量的字母表示），若测得摆球的周期为T，则计算得到的重力加速度的值为______（用已知量的字母表示）。
（2）小明在实验室利用如图1所示的装置来验证机械能守恒定律。倾角为的气垫导轨固定在水平桌面上，光电门1、光电门2分别与数字计时器（未画出）连接，带有挡光片的滑块放置于气垫导轨上。


①用螺旋测微器测盘出挡光片的宽度d，示数如图2所示。则挡光片的宽度d=______mm。


②让滑块从光电门1左上方杲位置由静止释放。通过光电门1和光电门2时，测得挡光时间分别为、。
③保持两光电门间距离不变。改变滑块在光电门I左上方释放的位置，重复实验多次，测得多组通过光电门1和光电门2的挡光时间、，根据测得的多组数据作的图像，得到一条倾斜的直线。要验证机械能守恒定律，还需要测量的是______（填需要测量的物理量及其字母）。当直线在纵轴的截距为______时（用g、θ、d和前一空中的字母表示），即可验证机械能守恒定律成立。
31．某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度。实验步骤如下：

A．按装置图安装好实验装置；
B．用游标卡尺测量小球的直径d；
C．用米尺测量悬线的长度L；
D．让小球在竖直平面内小角度摆动，当小球经过最低点时开始计时，并计数为0，此后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3、…，当数到20时，停止计时，测得时间为t；
E．多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；
F．计算出每个悬线长度对应的t2；
G．以t2为纵坐标、L为横坐标，作出t2-L图线。
结合上述实验，回答下列问题：
（1）用10分度的游标卡尺测量小球直径，某次测量示数如图所示，读出小球直径d为______ cm。

（2）该同学根据实验数据，利用计算机作出t2-L图线如图所示。根据图线拟合得到方程t2=404.0L+3.0（s2），由此可以得出当地的重力加速度g=______m/s2。（取π2=9.86，结果保留3位有效数字）

（3）从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是______。
A．不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点时开始计时
B．开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数
C．不应作t2-L图线，而应作t-L图线
D．不应作t2-L图线，而应作t2-（L+d）图线
32．为了丰富校园课后服务内容，学校为物理兴趣小组提供了一批新的实验器材。某同学为了测定气垫导轨上滑块的加速度，设置了如图所示的实验装置。他在滑块上安装了宽度为的遮光条，然后他利用气垫导轨和数字计时器记录了遮光条通过光电门1所用的时间，通过光电门2所用的时间，遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间为．根据上面得到的实验数据，可知滑块通过光电门1的速度为______，通过光电门2的速度为______，滑块的加速度大小为______m/s。（结果都保留两位小数）

33．测定滑块的加速度，滑块从倾斜气垫导轨上端滑下，先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝100 ms，通过第二个光电门的时间为Δt2＝20 ms，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt＝0.5 s。滑块上安装了宽度为1.0 cm的遮光板：
（1）滑块的加速度为__________；
（2）两个光电门之间的距离是__________。

34．“DIS”实验即“数字化信息系统”实验，以下四幅照片中“用DIS测变速直线运动瞬时速度”的实验装置图是___________；“用DIS测定加速度”的实验装置图是___________。（选填照片下对应的字母）


参考答案：
1．     15.00     1.00     9.76
【解析】
【详解】
（1）[1]由乙图可知，小球直径测量结果为

（2）[2]小球通过光电门A时的瞬时速度为

（3）[3]小球通过光电门B时的瞬时速度为

由运动学公式可得小球加速度为

2．     5.4     0.25     1.9
【解析】
【详解】
（1）[1]游标卡尺读数即遮光片的宽度为

（3）[2][3]遮光片通过光电门1的速度大小为

遮光片通过光电门2的速度大小为

根据运动学公式

解得

3．     0.876     1.11     偶然
【解析】
【详解】
（1）[1][2]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度得第3个小球像的速度为

由逐差法得加速度

（2）[3]在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是偶然误差。
4．          5.70     左端          偏大
【解析】
【详解】
（1）①[1]游标卡尺读数为

②[2]由于小球经过光电门的时间极短，用经过光电门的平均速度代替瞬时速度为

（2）①[3]由纸带上的点可知，从左向右相等时间内的位移越来越大，则加速度向左，所以纸带的左端与重锤相连；
②[4]根据

可得

③[5]由题意可知，实际的交流电频率较小，则打点的周期较大，根据

可知实际值小于测量值，即加速度的测量值偏大。
5．     电火花     交流220V    
【解析】
【详解】
(1)[1][2]图（乙）是电火花打点计时器，电源采用的是交流220 V。 
(2)[3]图（丙）中，若已知物体挡光宽度为d，物体经过光电门用时t，则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为

6．     遮光片经过光电门A、B的时间相等     6.20    
【解析】
【详解】
（1）[1]若调节气垫导水平，轻推滑块能做匀速直线运动，则遮光片经过两光电门的时间相等，故当遮光片经过光电门A、B的时间相等时，可确定气垫导轨水平；
（2）[2]20分度的游标卡尺精确值为，则遮光片的宽度

（3）[3]滑块经过光电门的时间较短，其平均速度可认为是经过两光电门位置的瞬时速度，有
，
滑块做匀加速直线运动，有

对滑块由牛顿第二定律

联立解得重力加速度

7．     2.836~2.838    
【解析】
【详解】
（1）[1]螺旋测微器的读数：固定刻度的读数+可动刻度的读数，即
d=2.5mm+33.6=2.836mm
（2）[2]通过光电门1和光电门2的瞬时速度为

根据自由落体规律有

联立可得

根据图像可得

解得

8．              
【解析】
【详解】
（1）[1]固定在小车上有一宽度为d的挡光片，挡光片经过的时间t，小车到达光电计时器位置的瞬时速度


（2）[2]由位移和速度的公式可知

即

故

（3）[3]斜面光滑，即


故

9．     1.140     0.50     1.0
【解析】
【详解】
①[1]游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标尺的读数（mm的小数位），由图可读出:游标卡尺的主尺读数为11mm，游标读数为8×0.05mm=0.40mm，所以最终读数为
11 mm＋0.40mm=11.40 mm=1.140cm；
②[2]数字计时器记录通过光电门的时间，由位移公式计算出物体通过光电门的平均速度，用该平均速度代替物体的瞬时速度，故在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为
v==0.50m/s
[3]小车的加速度
a==1.0m/s2
10．     20.0     0.20     0.40     0.30     C
【解析】
【详解】
（1）[1]米尺的分度值为1cm，由米尺读数规则可知，需要估读一位，该x的读数为20.0cm；
（2）[2]由于挡光时间极短，因此可以利用其平均速度来代替瞬时速度，故有滑块经过光电门A时的速度为

[3] 经过光电门B时的速度为

[4]由运动学公式

可得

（3）[5] A．光电门的测量计算可得平均速度，代替作为瞬时速度，故遮光条越窄，应该平均速度越接近瞬时速度，不能直接用滑块自身的宽度代替遮光条，故A错误；
BC．在遮光条的宽度用米尺已测量，若使滑块经过两个位置的速度越大，则挡住光的时间较小，其平均速度更接近瞬时速度，故使滑块的释放点更靠近光电门运动较慢不符合要求，而抬高木板的右侧，使木板和桌面之间形成一定的夹角，加速度较大，符合要求，故B错误，C正确；
故选C。
11．     1.7              
【解析】
【详解】
（1）[1]游标卡尺精确值为，图中第7格正对

（2）[2]滑块经过光电门1、2的速度分别为


根据加速度的定义可知

[3]两个光电门之间的距离为，根据匀变速运动公式可得

解得

（3）[4]合外力的冲量等于动量的变化量

即

12．          2.00cm     0.10m/s     B
【解析】
【详解】
（1）[1] 根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出滑块通过光电门的瞬时速度

（2）[2] 毫米刻度尺的精度为1mm，所以遮光片的宽度
d=2.00cm
（3）[3] 若滑块通过光电门的时间为Δt=0.20s，则

（4）[4] 利用平均速度等效替代瞬时速度；故只能尽量减小计算平均速度的位移，即换用宽度更窄的遮光条，滑块的质量和光电门与滑块间的距离对滑块的速度大小的测定没有影响，故选B。
13．     3.04         
【解析】
【详解】
（1）[1]游标卡尺的读数为

（2）[2]滑块运动到光电门2时的速度大小为

运动到光电门1时的速度大小为

根据匀变速直线运动的速度公式可知

（3）[3]根据牛顿第二定律有

得到

14．     见解析     9.7     0.80
【解析】
【详解】
（1）[1]作出-t图像

（2）[2][3]采用逆向思维方法，设钢球结果光电门2时的速率为，由竖直上抛运动可得

即

由图乙坐标点作出图线，由图像截距可知

由图线“斜率”可以求得


再由

15．     9         
【解析】
【详解】
（1）[1]因为游标尺精确度为0.05mm，每个小格实际长度为，所以可得游标尺中第6格刻度线与主尺对齐刻度线为

（5）[2]由题意铁片下边的挡光时间分别为，铁片遮光宽度d。则通过光电门的速度近似为

（6）[3]研究铁片上下两边依次通过光电门的运动过程，根据公式有

解得

16．                        
【解析】
【详解】
（3）[1]根据题意可知，箱子下落到处的速率

[2]根据匀变速直线运动位移与速度公式

解得

（4）[3]由牛顿第二定律可知，设绳子的弹力为，对于箱子

对于箱子

联系解得

可知，应作出图像。
（5）[4][5]由图乙可得
，
联立解得
，
17．               9.7(±0.1)     6.5(±0.2)     小于
【解析】
【详解】
①[1]根据匀变速直线运动的规律：一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得

②[2]描点画图，如图所示；


③[3]根据得

根据图像得

[4]图像与纵轴的截距为小球经过光电门1时的速度v0

根据

解得

④[5]设小球所受阻力为f，根据牛顿第二定律


解得

测量值小于真实值。
18．     C    
【解析】
【详解】
（1）[1]A．装好单摆，小球自然下垂，不能用力拉紧摆线，因为用力会使摆线有微小伸长，A错误；
B．小球自然下垂，不能用手托住摆球使其静止，用米尺测出摆线长度，再用游标卡尺测出摆球直径，摆长等于摆线长度加上摆球半径，B错误；
C．让单摆自然下垂，用米尺测出摆线长度，然后加上摆球的半径，C正确；
D．测摆长时，小球自然下垂，D错误。
故选C。
（2）[2]设小铁块的重心到绳子的连接点的距离为，根据单摆周期公式


联立求得

19．          7.327     CD
【解析】
【详解】
（1）[1]单摆的周期公式为

其中
，
联立解得

（2）[2]摆球的直径为

（3）[3]A．实验室海拔越高，重力加速度越小，A错误；
B．单摆的周期与摆球质量无关，故不会影响重力加速度的测量，
C．测出n次全振动时间为t，误作为（n＋1）次全振动时间进行计算，使周期值偏小，测得g值偏大，C正确；
D．以摆线长与摆球直径之和作为摆长来计算，使摆长值偏大，测得g值偏大，D正确。
故选CD。
20．     D              
【解析】
【详解】
（1）[1] 为减小实验误差，单摆摆长应保持不变，应选择弹性小的细线作为摆线，摆线上端应固定不动，为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大而体积小即密度大的球作为摆球，由图示可知。
故选D。
（2）[2] 摆球直径

（3）[3] 秒表如图所示，其读数为

则单摆的周期为

（4）[4] 根据单摆周期公式


由题意可知

则有

代入数据解得

21．     0.97     BD     CD    
【解析】
【详解】
（1）[1] 游标卡尺的读数即摆球的直径为
=0.97cm
（2）[2] A．用单摆做测定重力加速度的实验与小球的质量无关，故A错误；
B．为了减小误差，摆球应用质量大、体积小的球，故B正确；
C．单摆在摆角小于的情况下是简谐振动，所以摆球摆动的幅度不能太大，不是越大越好，故C错误；
D．为了减小测量周期的误差，测量周期时，应取摆球通过最低点作为计时的起终点位置，故D正确。
故选BD。
（3）[3]
A．实验室处在高山上，离海平面太高, 测出的重力加速度值会偏小，A错误；
B．单摆所用的摆球太重，不会影响实验结果。B错误；
C D．根据单摆周期

得

测出n次全振动的时间为t，误作为（n＋1）次全振动的时间进行计算，单摆周期计算值比实际值偏小，测出的重力加速度值总是偏大，C正确；摆长应为摆球半径和摆线之和，以摆球直径和摆线之和作为摆长来计算，摆长计算值比实际值偏大，测出的重力加速度值总是偏大，D正确。
故选CD。
（4）[4] 实验测出单摆完成n次全振动的时间为t，单摆周期

又

得

22．     9.7         
【解析】
【详解】
（1）[1]游标卡尺的读数为
（2）[2]单摆周期为，摆长

根据单摆周期公式

可得

（3）[3]由机械能守恒定律得

又因为



联立得

或

23．     D     2.135    
【解析】
【详解】
（1）[1] A．实验所用小球应质量大，体积小，即密度大的，较少因空气阻力的误差，故A错误；
B．为了减少误差，测量周期时需要测量至少30次全振动的时间，然后计算周期的平均值，故B错误；
C．实验时的摆动幅度不大于，故C错误；
D．为了减少误差，悬挂小球的细绳的质量要尽可能小些，故D正确。
故选D。
（2）[2]由图2可知，游标卡尺为20分度，且第7个小格与主尺对齐，则小球直径

（3）[3]根据题意可知，小球的周期为

小球做单摆运动的摆长为

根据单摆的周期公式可得，重力加速度为

整理得

24．     17.6          ③          不变
【解析】
【详解】
（1）[1]摆球的直径为

（2）[2]该单摆的周期为

（3）[3]小球半径忘记加入，则单摆的实际周期公式为

当
l=0
时，图像交于纵轴正半轴，所以应该是图线③。
[4]由周期公式可得

斜率为

当地重力加速度为

[5]图线斜率不受影响，故由此得到的g值不变。
25．     10.110     CD##DC    
【解析】
【详解】
（1）[1]由图可知，游标卡尺为20分度的，且第2个小格与主尺对齐，则读数为

（2）[2]根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度

A．将摆线长当成摆长，使摆长的测量值偏小，则重力加速度的测量结果偏小，故A错误；
B．摆球的质量偏大，可以减少空气阻力对实验结果的影响，则测量的重力加速度更接近准确值，故B错误；
C．摆球做圆锥摆运动，设摆线与竖直方向的夹角为，则有

可得

由此可知，测得的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故C正确；
D．开始计时时，秒表过迟按下，测得的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故D正确；
故选CD。
[3]根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度

根据题意可知，单摆的摆长为

由图乙可知，单摆的周期为

则当地的重力加速度

26．     AD     D          能
【解析】
【详解】
（1）[1]为减小实验误差应选择长度约1m的细线做摆线；为减小空气阻力对实验的影响应选择质量大而体积小的球作摆球。
故选AD。
（2）[2]AB．在测量周期时，应在摆球经过最低点开始计时，测量多次全振动的周期，AB错误；
CD．测周期时，应该以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每从同一方向经过摆球的最低位置记数一次，用秒表记录摆球从同一方向次经过摆球的最低位置时的时间，则

C错误D正确。
故选D。
（3）[3] 根据

整理得

则斜率

解得

（4）[4]设摆线长为l，由单摆的周期公式

则

则做出的T2-l图像的斜率不变，则重力加速度的测量值不变，能消除摆长不准对实验结果的影响。
27．     AC##CA     95.1     漏测     9.86     AC##CA
【解析】
【详解】
（1）[1]AB．为了减小实验误差，摆线应适当长些，且长度不变（忽略伸长量），故选长约为1m的细线；
CD．为了减小空气阻力对实验的影响，摆线的长度应远大于摆球的直径，所以应选择质量大，体积小的铁球作为摆球；
故选AC。
（2）[2]秒表的读数为

（3）[3]图像不过坐标原点，将图像向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，故可能是测摆长时，仅测了摆线长度而漏测了小球半径等。
（4）[4]由单摆周期公式可得

图像斜率

结合图像数据得到

则求得

（5）[5]根据可得

A．测摆线长时摆线拉得过紧，使摆线长度偏大，导致g测量值偏大，A正确；
B．开始计时，秒表过早按下，使T测量值偏大，导致g值偏小，B错误；
C．由

误将49次全振动数为50次，使得T值偏小，导致g测量值偏大，故C正确；
D．摆线上端悬点未固定，摆动过程中出现松动，L测量值偏小，T测量值偏大，导致g值偏小，D错误。
故选AC。
28．     9.5     等于
【解析】
【详解】
（1）[1]根据单摆的周期公式

得

图线的斜率

图线的斜率

则

（2）[2]由

得

图线的斜率

则

若测量摆长L时未包括摆球的半径，求得的g值将等于包含摆球半径的情况下求得的g值。
29．     A     2.25     C     D    
【解析】
【详解】
（1）[1]根据单摆周期公式

且
m
s
振幅
cm
且从平衡计时开始，故A正确，BC错误；
（2）[2]由图示秒表可知，秒表示数为
s
单摆的周期
s
（3）[3]由单摆周期公式

可得

则图像的斜率

故C正确，ABD错误；
（4）[4]A．由单摆周期公式

可得

重力加速度与单摆的振幅无关，振幅偏小不会影响重力加速度的测量值，故A错误；
B．在单摆未悬挂之前平放在桌面上测定其摆长，所测摆长偏小，由

可知，所测重力加速度偏小，故B错误；
C．将摆线长当成了摆长，所测摆长偏小，由

可知，所测重力加速度偏小，故C错误；
D．开始计时误记为，所测周期T偏小，由

可知，所测重力加速度偏大，故D正确。
故选D。
（5）[5]先测出一摆线较长的单摆的振动周期

然后把摆线缩短适当的长度，再测出振动周期

解得

30．               3.340     两个光电门之问的距离x    
【解析】
【详解】
（1）[1]摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长，摆长为

[2]由单摆周期公式

解得

（2）①[3]螺旋测微器的读数为
d=3mm+34.0×0.01mm=3.340mm
③[4][5]用挡光片通过光电门的平均速度来代替瞬时速度有


光电门1到光电门2，根据能量守恒有

整理可得

得到一条倾斜直线，截距为

时，说明机械能守恒，因此需要测量两个光电门之问的距离x。
31．     1.51     9.76     D
【解析】
【详解】
（1）[1]如题图所示游标卡尺主尺的示数是1.5 cm=15 mm，游标尺示数是1×0.1 mm=0.1 mm，小球的直径为
d=15 mm+0.1mm=15.1mm=1.51cm
（2）[2]据单摆周期公式为

可得

即

故t2-L图线的斜率表示的大小，由题意知斜率为
k=404.0 s2·m-1
则

代入数据可得
g≈9.76 m/s2
（3）[3]单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和，把摆线长度当作单摆摆长时，摆长小于实际摆长，故t2-L图线不过坐标原点，纵轴截距不为零，若作t2-（L+d）图线，则图线过坐标原点，ABC错误，D正确。
选D。
32．     1.00     2.00     1.00
【解析】
【详解】
[1]遮光条通过光电门1的速度为

[2]遮光条通过光电门2的速度为

[3]滑块的加速度大小为

33．     0.8m/s2     0.15m
【解析】
【详解】
（1）[1]滑块先后经过两个光电门时的速度大小分别为


滑块的加速度为

（2）[2]根据运动学公式可得两个光电门之间的距离是

34．     D     C
【解析】
【详解】
[1]“用DIS测变速直线运动瞬时速度”的实验装置图是D，挡光片通过光电门平均速度代替滑块通过光电门的瞬时速度；
[2] “用DIS测定加速度”的实验装置图是C，本实验采用了位移传感器，代替了打点计时器，用DIS可以测小车的加速度。