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2025届高考第三轮复习专题：物理创新实验分类分层专练
一、创新实验—测量动摩擦因数（本大题共8小题）
1．用如图甲所示的实验装置测某两种新型材料表面之间的动摩擦因数。把两种材料分别安装在水平放置木板的上表面和物块的下表面，安装后测出物块的总质量为M。重力加速度为g。
(1)利用传感器测量物块所受细绳拉力的大小，本实验 （选填“需要”或“不需要”）测量力传感器的质量m。
(2)在实验中得到一条如图乙所示的纸带，用毫米刻度尺测量并在纸带上标出了部分段长度。已知相邻计数点间的时间间隔T=0.1s，由图中数据可求得打下D点时纸带的速度大小为 m/s，纸带的加速度大小为 m/s2（结果均保留3位有效数字）。
(3)改变所加砝码的质量，多次进行实验，测出多组拉力F和对应加速度a，作a-F图像如图丙所示，图线与纵轴的截距大小为b，可得μ= 。
2．某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示．打点计时器电源的须率为（不计空气阻力，）
（1）通过分析纸带数据，可判断重物在两相邻计数点 和 之间某时刻落地.
（2）计数点5对应的速度大小 （保留三位有效数字）
（3）物块减速运动过程中加速度的大小为 .（保留三位有效数字）
（4）物块与桌面的动摩擦因数为
3．为了测量木块与木板间动摩擦因数μ，某实验小组使用位移传感器设计了如图所示的实验装置 ，让木块从倾斜木板上A点由静止释放 ，位移传感器可以测出木块到传感器的距离。位移传感器连接计算机 ，描绘出滑块与传感器的距离s随时间t变化规律 ，取 g=10m/s2，如图所示:（以下结果均保留三位有效数字）
（1）根据上述图线 ，计算可得木块在 0.4s时的速度大小v= ______m/s。
（2）根据上述图线 ，计算可得木块的加速度大小a= ______m/s2。
（3）现测得斜面倾角为30°，则μ=______。（）
4．某实验小组对水平面内的圆周运动进行探究，装置如图甲所示。滑块套在水平杆上，随水平杆一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通过一细绳连接滑块，用来测量细绳拉力F的大小，滑块上固定一遮光片，宽度为d，遮光片与固定在铁架台上的光电门可测量滑块的角速度，滑块旋转半径为r，滑块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
(1)若测得遮光片经过光电门时的遮光时间为，则角速度 ；
(2)为了提高实验精度，挡光条的宽度应适当 （填“小”或“大”）些；
(3)改变水平杆转动的角速度，测得多组数据，以为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸中描出数据点，请在图乙中作出的图像；
(4)若图像的斜率为，纵截距为，重力加速度为，则滑块的质量 ，滑块与水平杆间的动摩擦因数 。（用题中物理量、、、、表示）
5．足力健是一款专门为老年人设计的防滑运动鞋，一上市就受到广大老年朋友的喜爱。某物理兴趣小组为测量该鞋鞋底与地面间动摩擦因数，进行了如下实验：
（1）在足力健防滑鞋内装上质量为M的铁块，放在质地均匀的水平水泥地面上，然后用弹簧测力计水平拉动鞋子，当其匀速运动时，弹簧测力计的示数为F，如图所示。已知重力加速度为g，则为完成实验，还应测量的物理量有 ，鞋与水泥地面间的动摩擦因数μ= （用已知量和测量量表示）；
（2）该小组用人造假肢模拟老人走路时，发现当假肢与水平地面间的夹角θ大于某个值θ0时，无论施加多大的力，鞋子与地面间都不会发生相对滑动，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则鞋子与地面间的动摩擦因数μ与夹角θ0应满足的条件为 。
6．如图所示，某同学在实验室做“测动摩擦因数”的实验，细线连接钢球和滑块跨在木板上端的定滑轮上处于静止状态，烧断细线钢球落地和滑块撞击挡板的时间相同．
（1）写出滑块下滑的加速度a与图中x、H、重力加速度g的关系式（用字母表示） ；用刻度尺测量出H=2.5 m，x=0.50 m，计算出滑块下滑的加速度的值为 ．
（2）以滑块为研究对象，利用牛顿第二定律，用H、h、x这三个物理量表示出动摩擦因数的数学表达式，表达式是（用字母表示） ．
（3）再用刻度尺测量出h=0.30 m，代入相关数据，可得出滑块与木板间的动摩擦因数μ= ．（g取10 m/s2）
7．图甲为测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置示意图。木板固定在水平桌面上，打点计时器连接的电源的频率为50Hz。开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速直线运动，在纸带上打出一系列点：
(1)图乙是实验中获取的一条纸带的一部分，相邻两计数点间还有一个计时点未标出。用刻度尺测量计数点间的距离如图乙所示，则打点计时器打计数点C时纸带的速度大小v= m/s；打该纸带的过程中滑块的加速度大小a= m/s2；（结果均保留两位有效数字）
(2)若已知滑块的质量为m1，木板的质量为m2，托盘和砝码的总质量为m3，重力加速度为g，则滑块与木板间的动摩擦因数 。（用相应的字母符号表示）
8．如图所示的实验装置可以测量小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ．弹簧左端固定，右端顶住小滑块（滑块与弹簧不连接，小滑块上固定有挡光条），开始时使弹簧处于压缩状态，O点是小滑块开始运动的初始位置．某时刻释放小滑块，小滑块在水平面上运动经过A处的光电门最后停在B处．已知当地重力加速度大小为g．
（1）为了测量动摩擦因数，需要测量小滑块上的遮光条宽度d及与光电门相连数字计时器显示的时间Δt，还需要测量的物理量及其符号是 ．
（2）利用测量的量表示动摩擦因数μ= ．
（3）为了减小误差，OA之间的距离不能小于 ．
二、以机械能守恒定律为基础的创新实验（本大题共7小题）
9．某物理小组利用如图甲所示实验装置验证机械能守恒定律，实验步骤如下：
①测量并记录遮光片的宽度、滑块及遮光片的质量、重物质量；
②在水平桌面上安装气垫导轨并调水平，在气垫导轨上放置滑块，安装光电门1、光电门2，测量并记录两光电门之间的距离；
③调节细绳与气垫导轨平行，在光电门1的左边由静止释放滑块，记录遮光片通过光电门1、光电门2的遮光时间、；
④重复实验，并进行数据处理。
(1)实验中测量遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片宽度 m。
(2)已知重力加速度为，若 （用题中的字母表示），则机械能守恒定律得以验证。
(3)实验过程中 （选填“需要”或“不需要”）满足远大于。
10．某校科技节中，一实验小组从实验室借来光电门和数字计时器（图中未画），设计了如图所示装置来测当地重力加速度。图中P为电磁开关，光电门与P处在同一条竖直线上，三者之间高度差为h，光电门位置可上下移动，当打开电磁开关释放小球P，数字计时器立即开始计时，当P通过光电门时停止计时。该小组测出P与光电门之间的高度差h和P对应下落时间t，然后计算出对应的，改变光电门与P之间的高度差，重复操作得出多组数据。然后作出图像如图，图线斜率为k，则：
(1)小球自由下落的加速度g= 。
(2)考虑到空气阻力的影响，实验测量值 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
(3)若小组还想验证小球下落过程是否满足机械能守恒，测得小球直径为d，当光电门与数字计时器P高度差为H时，记录小球通过光电门时间为，查得当地重力加速度准确值，则比较与 大小，就可判断是否机械能守恒。
11．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图所示．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，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像．
（1）实验前，接通电源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1 Δt2(选填“>”“=”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平．
（2）用仪器测遮光条宽度d．
（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Δt1、Δt2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出 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机械能守恒．
12．用如图甲所示的实验装置验证、组成的系统机械能守恒。从高处由静止开始下落，拉着纸带向上运动，打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械守恒定律。如图乙所示是实验中获取的一条纸带；O点是打下的第一个点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离已标注，打点计时器所接电源频率为50Hz。已知、，则（计算结果均保留三位有效数字）
(1)在打下O点到打下B点的过程中系统动能的增量 J，系统势能的减少量 J。（取重力加速度）
(2)在某次实验中系统动能的增加量小于系统重力势能的减少量，造成该实验结果的可能原因是 。
(3)若上升高度为h时对应的速度大小为v，请写出计算重力加速度g的表达式 （用、、v、h表示）；若某同学作出图像如图丙所示，计算重力加速度 。
13．某物理兴趣小组同学为了探究竖直平面内圆周运动的规律,设计了如图所示的实验装置。细线一端拴一个小球,另一端连在固定在天花板上的拉力传感器上,传感器可记录球在摆动过程中细线拉力大小T,用量角器量出释放球时细线与竖直方向的夹角θ,用天平测出小球的质量m。由静止释放小球,已知重力加速度为g。
(1)在探究小球在圆周运动最低点的拉力与哪些因素有关时,下列操作错误的是　　　　。
A．实验中尽量要选择伸缩性小的细线
B．实验中尽量要选择密度较大的金属球
C．实验中必须测出细线的长度
D．小球必须在同一竖直面内摆动
(2)在一次实验中,小球在最低点受到的拉力应选取这次实验中拉力传感器记录数据中的　　　　(填“最大值”或“最小值”)。
(3)该小组的同学改变释放小球时细线与竖直方向的夹角θ,重复以上实验步骤,若忽略空气阻力,则小球摆动到最低点时的细线拉力T与θ之间的等量关系为　　　　。
14．图甲为某实验小组同时测量A、B两个箱子质量的装置图，其中D为铁架台，E为固定在铁架台上的轻质定滑轮（质量和摩擦可忽略不计），F为光电门，C为固定在A上、宽度为d的细遮光条（质量不计），此外，该实验小组还准备了一套砝码（总质量为kg）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O，并测得该位置与光电门F之间的高度差h。
（2）取出质量为m的砝码放在A箱子中，剩余砝码都放在B箱子中，让A从位置O由静止开始下降，则A下落到F处的过程中，其机械能是 的（填增加、减少或守恒）。
（3）记录下遮光条通过光电门的时间t，根据所测数据可计算出A下落到F处的速度 ，下落过程中的加速度大小 （用d、t、h表示）。
（4）改变m重复（2）（3）步骤，得到多组m与a的数据，作出a-m图像如图乙所示。可得A的质量 kg，B的质量 kg（重力加速度大小g取）。
15．某实验兴趣小组用如图甲所示实验装置来验证机械能守恒定律并求出当地重力加速度。倾斜气垫导轨倾角为30°，导轨上端与水平桌面相接并安装有速度传感器可以直接测出小物块经过上端时的速度，气垫导轨和水平桌面上均有刻度值可读出长度。导轨下端有一固定挡板，轻质弹簧下端与挡板相连，测出不放小物块时弹簧上端与传感器之间的长度为L。气垫导轨开始工作后把质量为m的小物块轻放在弹簧上端，用外力向下缓慢推动小物块到不同位置后撤去外力，小物块从静止开始向上运动，经过一段时间后落在水平桌面上。
（1）通过实验，该小组测出了多组不同的速度v和对应的落点到导轨上的长度x，画出了如图乙所示的图象，已知该图象为一过原点的直线、直线斜率为k，则通过该象可求出当地重力加速度g的值为 ，考虑到空气阻力，该小组测出的值 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2）通过事先对轻弹簧的测定，、研究得出弹簧的弹性势能与压缩量的关系为。若每次释放小物块时弹簧的压缩量均为L的n倍，为了验证小物块和轻弹簧系统的机械能守恒，该小组需要验证的表达式为 （用x、n、L表示）。
三、以动量守恒为基础的创新实验（本大题共8小题）
16．某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其实验步骤如下：
A．用天平测出滑块A、B的质量、；
B．用细线将滑块A、B连接，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态；
C．剪断细线，滑块A、B离开弹簧后，均沿光滑操作台的台面运动，最后都滑落台面，记录A、B滑块的落地点、；
D．用刻度尺测出水平地面的落地点、距操作台边缘的水平距离、；
E.用刻度尺测出操作台面距水平地面的高度；
F.查找当地的重力加速度大小为。
根据其实验步骤，回答下列问题：
（1）如果滑块A、B组成的系统水平方向动量守恒，须满足的关系是 （用测量量表示）；
（2）如果滑块A、B组成的系统水平动量守恒，则在步骤D中，若测量出，那么A、B的质量关系 （选填“”“”或“”）；
（3）该装置也可以验证机械能守恒定律。已知剪断细线前，弹簧的弹性势能为。如果滑块A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，须满足的关系是 （用测量量表示）。
17．气垫是常用的一种实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在轨道上，滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦；我们可以用带光电门1和光电门2的气垫轨道以及带有遮光片的滑块和滑块来验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示（两遮光片完全相同），采用的实验步骤如下：
a．调整气垫导轨，使导轨水平；
b．在滑块和间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
c．按下电钮放开卡销，光电门1和光电门2连接的数字计时器会分别记录下滑块、上遮光片的遮光时间。
（1）实验时用游标卡尺测遮光片的宽度，结果如图乙所示，则遮光片的宽度。
（2）实验时测得含遮光片的滑块的质量分别为，若等式成立，则说明滑块构成的系统动量守恒。放开卡销前弹簧的弹性势能（均用给定的物理量符号表示）。
（3）实验时若滑块、与弹簧分离前就已经通过光电门，则滑块、构成的系统动量（填“守恒”或“不守恒”）。
18．某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行验证动量守恒定律的实验。光滑的水平平台上的A点放置一个光电门。实验步骤如下：
A．在小滑块a上固定一个宽度为d的窄挡光片；
B．用天平分别测得小滑块a(含挡光片)和小球b的质量为m1、m2；
C．将a和b间用细线连接，中间夹一被压缩了的水平轻短弹簧，静止放置在平台上；
D．细线烧断后，a、b被弹开，向相反方向运动；
E．记录滑块a离开弹簧后通过光电门时挡光片的遮光时间t；
F.小球b离开弹簧后从平台边缘飞出，落在水平地面的B点，测出平台距水平地面的高度h及B点与平台边缘铅垂线之间的水平距离x0；
G．改变弹簧压缩量，进行多次实验。
(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，则挡光片的宽度是________mm；
(2)若在误差允许范围内，满足m1＝______，则a、b与弹簧作用过程中系统动量守恒(用上述实验所涉及物理量的字母表示，重力加速度为g)。
19．如图甲所示，在水平气垫导轨上放置两个滑块a和b，两滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，相撞后能粘在一起运动。在a上固定传感器的发射器，轨道上A点处固定传感器的接收器，某次实验中，让a开始运动，位移传感器记录的a的图像如图乙所示。测得，，回答下列问题：
（1）碰撞前，滑块a的动量 （计算结果保留三位有效数字）；
（2）碰撞后，滑块a、b的总动量为 （计算结果保留三位有效数字）；
（3）定义实验的相对误差，本次实验中 %，在误差允许的范围内，可认为碰撞前后a、b组成的系统动量守恒（计算结果保留一位有效数字）。
20．甲同学用如图1所示的装置。来验证碰撞过程中的动量守恒。图中PQ是斜槽。QR为水平槽，O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。A、B两球的质量之比先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P，重复10次，得到10个点。再把B球放在水平槽上的末端R处。让A球仍从同一高度处由静止释放，与B球碰撞。碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次。A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如图2所示，其中刻度尺的零点与O点对齐。
（1）若A球的半径为，B球的半径为，实验要求 （填“＞，＜，＝”）
（2）碰撞后A球的水平射程应取 cm；
（3）乙同学利用图3装置验证动量守恒定律。水平气垫导轨（轨道与滑块间摩擦力忽略不计）上装有两个光电计时装置C和D，可记录遮光片的遮光时间，滑块A、B静止放在导轨上，乙同学按如下步骤进行实验：
a．测量滑块A的质量，滑块B的质量；
b．测量滑块A的遮光片的宽度．滑块B的遮光片的宽度；
c．给滑块A一个向右的瞬时冲量，让滑块A与静止的滑块B发生碰撞后，B、A依次通过光电计时装置D；
d．待B、A完全通过光电计时装置D后用手分别按住；
e．记录光电计时装置C显示的时间和装置D显示的时间、；
①完成上述实验步骤需要的测量器材有 ；
②按照乙同学的操作，若两滑块相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 ；
21．用如图所示的装置验证动量守恒定律。足够光滑的玻璃水平桌面上两根长为的细线拴接大小相同、质量分别为和小钢球，细线与固定钉子的拴接处安装拉力传感器，可实时显示细线中的拉力大小。初始时，两小球靠在一起，两细线刚好平行，小球的直径远小于细线的长度。
（1）将小球1沿圆弧拉到某点A处，并在A处给小球1一个沿切线方向的初速度，记录拉力传感器1的示数；
（2）小球1运动到点处与小球2发生碰撞，碰后小球1弹回，记录碰后两小球运动过程中传感器1和2的示数分别为、；
（3）两小球质量关系满足；（选填“大于”“小于”或“等于”）
（4）对实验数据进行分析：若物理量、、、、满足等量关系时，即可验证碰撞瞬间，两小球组成的系统动量守恒；若该碰撞为非弹性碰撞，、、还应满足的数量关系为。
22．如图甲，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
经测定，，，小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示，小球平抛的时间为0.4s。碰撞前后m1的动量分别为p1与p'1，则p1= kg·m/s，p'1= kg·m/s：由此可得实验结论： 。（所有计算结果均保留三位有效数字）
23．用如图所示的装置，研究两个小球在碰撞前后的动量关系：
先安装好实验装置，在一块木板上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。将木板竖直立于槽口处，不放被碰小球，使入射小球从斜槽上适当的位置由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹O；将木板向远离槽口平移一段距离，再使入射小球从斜槽上同一位置由静止释放，小球撞到木板上得到痕迹P；然后把大小相同的被碰小球静止放在斜槽末端，入射小球仍从原来位置由静止释放，与被碰小球相碰后，两球撞在木板上得到痕迹M和N。
（1）对于上述实验操作，下列说法正确的是
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．入射小球质量应大于被碰小球的质量
（2）上述实验除需测量线段、、的长度外，还必须测量的物理量有
A．A、B两点间的高度差h
B．B点离木板的水平距离x
C．小球A和小球B的质量、
D．小球A和小球B的半径r
（3）当所测物理量满足表达式 （用所测物理量的字母表示）时，说明两球在碰撞中遵循动量守恒定律。
四、其他创新实验（本大题共7小题）
24．半导体薄膜压力传感器是一种常用的传感器，其阻值会随压力变化而改变。
（1）利用图甲所示的电路测量一传感器在不同压力下的阻值RN，其阻值约几十千欧，现有以下器材：
压力传感器
电源：电动势6V
电流表A：量程250μA，内阻约为50Ω
电压表V：量程3V，内阻约为20kΩ
滑动变阻器R：阻值范围0～100Ω
开关S，导线若干
为了提高测量的准确性，应该选下面哪个电路图进行测量_________；
（2）通过多次实验测得其阻值RN随压力F变化的关系图像如图乙所示：
由图乙可知，压力越大，阻值RN_________（选填“越大”或“越小”），且压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度（灵敏度指电阻值随压力的变化率）_________（选填“高”或“低”）；
（3）利用该压力传感器设计了如图丙所示的自动分拣装置，可以将质量不同的物体进行分拣，图中RN为压力传感器，R′为滑动变阻器，电源电动势为6V（内阻不计）。分拣时将质量不同的物体用传送带运送到托盘上，OB为一个可绕O转动的杠杆，下端有弹簧，当控制电路两端电压≤3V时，杠杆OB水平，物体水平进入通道1；当控制电路两端电压＞3V时，杠杆的B端就会被吸下，物体下滑进入通道2，从而实现分拣功能。重力加速度大小为g＝10m/s2，若要将质量大于0.16kg的货物实现分拣，至少应该将R′接入电路的阻值调为_________kΩ（结果保留3位有效数字）。
25．某同学利用智能手机和无人机测量当地的重力加速度值。经查阅资料发现在地面附近高度变化较小时，可以近似将大气作为等密度、等温气体，实验地空气密度约为1.2kg/m3。实验步骤如下：
（1）将手机固定在无人机上，打开其内置压力传感器和高度传感器的记录功能；
（2）操控无人机从地面上升，手机传感器将记录压强、上升高度随时间变化的情况，完成实验后降落无人机；
无人机上升过程中起步阶段可以看作匀加速直线运动，上升高度与其对应时刻如下表所示：
上升高度/10－2m 0 13.64 53.82 121.91 217.44
时刻/s 0 0.30 0.60 0.90 1.20
根据上表信息，无人机在t＝0.3s时的速度大小为________m/s，在加速过程中的加速度大小为________m/s2；（结果均保留2位小数）
（3）导出手机传感器记录的数据，得到不同高度的大气压值，选取传感器的部分数据，作出p－h图像如图所示。根据图像可得到当地重力加速度值为__________m/s2（结果保留2位有效数字）。
26．小明利用如图1所示的实验装置探究动量定理。将遮光条安装在滑块上，用天平测出遮光条和滑块的总质量M=200.0g，槽码和挂钩的总质量m=50.0g。实验时，将滑块系在绕过定滑轮悬挂有槽码的细线上。滑块由静止释放，数字计时器记录下遮光条通过光电门1和2的遮光时间Δt1和Δt2，以及这两次开始遮光的时间间隔Δt，用游标卡尺测出遮光条宽度，计算出滑块经过两光电门速度的变化量Δv。重力加速度g取9.8m/s2。
（1）游标卡尺测量遮光条宽度如图2所示，其宽度 ；
（2）打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，在未挂槽码时，直至看到 的实验现象，即表明气垫导轨水平；
（3）多次改变光电门2的位置进行测量，利用测得的和的数据，计算冲量及动量变化，如下表，请根据表中数据，在方格纸上作出图线；( )
（4）根据所作的图像，斜率为 （保留两位有效数字）；
（5）小明发现，图线斜率与理论值相差较大，为了减小误差，你认为以下操作可行的是
A．选用质量更大的槽码
B．用拉力传感器测出细线拉力，用其示数与的乘积作为冲量I
C．将槽码和滑块质量之和与的乘积作为动量变化
27．(8分)实验室有一批相同材质的力敏电阻，某研究小组想利用力敏电阻的特性设计一些小发明。已知该力敏电阻的阻值随所受压力变化规律如图1所示。
　　　　
(1)小明利用力敏电阻的特性制定了一个电阻测量仪，实验电路图如图2所示，所用电源电动势为E，内阻为r，所用电压表、电流表均视为理想电表。当给力敏电阻施加50 N的压力时，电压表示数为2.5 V，电流表示数为0.5 A，此时可测得该定值电阻的阻值R1＝________ Ω。
(2)小李在小明实验电路图的基础上稍作修改，制作了一个警报装置，如图3所示，S为警报器，当力敏电阻受到压力时，导致S两端电压U增大，装置会发出警报，要想U增大得明显，电路中接入的R2阻值________ (填“越大”或“越小”) 越好。
(3)小华利用力敏电阻设计了判断电梯运动状态的装置。示意图如图4所示，将力敏电阻B平放在电梯里，受压面朝上，在上面放一物体A，电梯静止时电压表示数为U0，电梯在某次运行过程中，电压表示数变化如图5所示，根据图像可判断出电梯有可能匀减速上升的时间段是________。(填字母代号)
A. 0～t1 B. t1～t2 C. t2～t3
28．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系及改装变压器”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究．
（1）下列器材中，实验中不需要的器材是 ；
A．低压交流电源 B．可拆变压器和导线 C．直流电压表 D．多用电表 E．条形磁铁
（2）在某次实验中，其同学把降压变压器的原副线圈减小相同的匝数，在输入电压不变的情况下，则副线圈的输出电压将 （填“增大”、“减小”或“不变”）．
29．已知一热敏电阻当温度从10℃升至60℃时阻值从几千欧姆降至几百欧姆，某同学利用伏安法测量其阻值随温度的变化关系。所提供的器材还有：电源E、开关S、滑动变阻器R（最大阻值为20Ω）、电压表和毫安表（内阻可忽略）
（1）在方框中画出测量电路图。( )
（2）实验时，将热敏电阻置于温度控制室中，记录不同温度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的热敏电阻阻值。实验中得到的该热敏电阻阻值R随温度t变化的曲线如图（a）所示。由图可知，热敏电阻在25℃时的电阻为______kΩ（保留2位有效数字）。
（3）利用实验中的热敏电阻可以制作温控报警器，其电路的一部分如图（b）所示。图中，E为直流电源（电动势为10V，内阻可忽略）；当图中的输出电压达到或超过6.0 V时，便触发报警器（图中未画出）报警，若要求开始报警时环境温度为50℃，则图中______（填“”或“”）应使用热敏电阻，另一固定电阻的阻值应为______kΩ（保留2位有效数字）。
30．电子体温计（图1）正在逐渐替代水银温度计。电子体温计中常用的测温元器件是热敏电阻。某物理兴趣小组制作一简易电子体温计，其原理图如图2所示。
（1）兴趣小组测出某种热敏电阻的 图像如图3所示，那么他们选用的应该是图_______电路（填“甲”或“乙”）；
（2）现将上述测量的两个相同的热敏电阻（伏安特性曲线如图3所示）和定值电阻、恒压电源组成如图4所示的电路，电源电动势为6V，内阻不计，定值电阻 ，热敏电阻消耗的电功率为_______W（结果保留3位有效数字）；
（3）热敏电阻的阻值随温度的变化如图5所示，在设计的电路中（如图2所示），已知电源电动势为 （内阻不计），电路中二极管为红色发光二极管，红色发光二极管的启动（导通）电压为 ，即发光二极管两端电压 时点亮，同时电铃发声，红色发光二极管启动后对电路电阻的影响不计。实验要求当热敏电阻的温度高于38.5℃时红灯亮且铃响发出警报，其中电阻_______（填“ ”或“ ”）为定值电阻，其阻值应调为_______ （结果保留2位有效数字）。
参考答案
1．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数
【答案】(1)不需要
(2) 1.19 1.72
(3)
【详解】（1）由于力传感器是连接在绳子下端，研究对象是物块，利用传感器测量物块所受细绳拉力的大小，本实验不需要测量力传感器的质量m。
（2）[1]打下D点时纸带的速度大小为
[2]根据逐差法可得纸带的加速度为
（3）以物块为研究对象，根据牛顿第二定律可得
所以
结合图像可得
所以
2．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数
【答案】6；7；1.00；2.00；0.2
【详解】(1)[1][2] 从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，位移的增量为定值，均为2cm，而在6、7间增加的位移小于2cm； 故说明在6、7间物体即开始减速；
(2)[3] 每5个点取1个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上某点时小车的瞬时速度大小．计数点5对应的速度大小为
(3)[4] 计数点根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出物块加速运动过程中加速度，得：，而物块减速运动过程中加速度，得：，因此减速运动过程中加速度的大小为2.00m/s2；
(4)[5] 设物块的质量为M，而重物质量为m；根据f=μMg，再由牛顿第二定律f=Ma，则有：
3．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数
【答案】 0.400 1.00 0.453
【详解】（1）[1]木块在斜面上做匀加速直线运动，某段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，则木块在0.4s时的速度大小为
（2）[2]根据匀变速直线运动的规律中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得，木块在0.2s时的速度大小为
木块的加速度大小
（3）[3]斜面倾角为30°，则对木块受力分析，由牛顿第二定律可得
解得
4．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数
【答案】(1)；(2)小；(3)；(4)，
【详解】（1）遮光片经过光电门时的线速度为，根据，解得角速度
（2）挡光条宽度越小，经过光电门所用时间越少，平均速度越接近瞬时速度。
（3）将图中的数据点用平滑直线连接起来，如图所示
（4）[1][2]对滑块进行分析，根据牛顿第二定律有，则有，图像的斜率，解得滑块的质量，图像的纵截距，解得滑块与水平杆间的动摩擦因数
5．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数
【答案】；鞋子的质量m；；
【分析】
【详解】
（1）[1][2] 用弹簧测力计水平拉动鞋子，当其匀速运动时，由平衡条件可得
解得
因此为完成实验，还应测量鞋子的质量m；
（2）[3]由共点力平衡条件可得
联立解得
当时
6．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数
【答案】 2.0m/s 0.5
【详解】（1）[1][2]．根据运动学规律有
联立两式得
代入数据解得
a=2.0 m/s2；
（2，3）[3][4]．设木板与水平桌面间的夹角为θ，滑块下滑时对其进行受力分析，并根据牛顿第二定律有
mgsin θ–μmgcos θ=ma
可得
带入数据解得
μ=0.5
【点睛】剪断细线小球自由落下与滑块沿斜面运动的时间相等，由H求出小球下落的时间t，由运动学求解滑块在斜面上下滑的加速度a；再由牛顿第二定律求解滑块与木板间的动摩擦因数．
7．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数
【答案】0.58；4.7；
【详解】
(1)[1][2]相邻两计数点间还有一个计时点未标出，则T=0.04s；
(2)[3]根据牛顿第二定律可得
解得
8．【知识点】创新实验—测量动摩擦因数、利用牛顿定律进行受力分析
【答案】AB间距L；；初始状态弹簧的压缩量；
【详解】
（1）（2）根据极限的思想，在时间很短时间内可以用这一段时间的平均速度来代替瞬时速度，所以铁块通过光电门l的速度是；小滑块在水平面上运动经过A处的光电门，最后停在B处，滑块做的是匀减速直线运动，对于整体由牛顿第二定律可得：，解得：，设光电门A和B点之间的距离L，由速度位移的关系式可得：，联立解得：，故还需要测量的物理量是A与B之间的距离L，（3）在推导动摩擦因数表达式的过程中，由速度位移的关系式可知，滑块一直做减速运动，可知 OA之间的距离不能小于初始状态弹簧的压缩量．
9．【知识点】以机械能守恒定律为基础的创新实验
【答案】(1)，(2)，(3)不需要
【详解】（1）游标尺为20格，其精确度为0.05mm，主尺读数为0mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为0.05×10mm=0.50mm，则遮光片的宽度为d=0mm+0.50mm=0.50mm=m
（2）根据系统机械能守恒定律有
（3）根据实验原理可知探究的是系统机械能守恒，不需要满足远大于。
10．【知识点】以机械能守恒定律为基础的创新实验
【答案】(1)2k；(2)小于；(3)
【详解】（1）根据自由落体运动规律可知，可知，图线斜率为k，则，解得
（2）根据牛顿第二定律有，可知考虑到空气阻力的影响，实验测量值小于真实值。
（3）小球经过光电门的速度为，根据机械能守恒定律有，解得
11．【知识点】以机械能守恒定律为基础的创新实验
【答案】 =；滑块质量M ；两光电门间距离L ；
【详解】（1）[1]如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平。
（3）（4）[2][3][[4]光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法．由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度，，滑块和砝码组成的系统动能的增加量为．滑块和砝码组成的系统动能的重力势能的减小量为，所以还应测出滑块质量M，两光电门间距离L．如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，那么滑块和砝码组成的系统机械能守恒，即
12．【知识点】以机械能守恒定律为基础的创新实验
【答案】(1)1.15；1.18；(2)还有其他阻力在做负功，如空气阻力、打点计时器与纸带之间的阻力；(3)；9.76
【详解】（1）[1]O点是打下的第一个点，则O点的速度为0，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），打点计时器所接电源频率为50Hz，则相邻两计数点的时间间隔为，由图乙中数据可求得B点的瞬时速度为则在打下O点到打下B点的过程中系统动能的增加量[2]系统势能的减少量
（2）系统动能的增加量小于系统重力势能的减少量，说明在整个过程中除了重力在做功，还有其他阻力在做负功，如空气阻力、打点计时器与纸带之间的阻力。
（3）[1]在误差允许的范围内，可认为系统动能的增加量等于系统势能的减少量，即则计算重力加速度g的表达式为
[2]上式可转化为，根据某同学作出图像可知，直线斜率，代入数据，解得
13．【知识点】以机械能守恒定律为基础的创新实验
【答案】(1)C(2分) (2)最大值(2分) 　(3)T=3mg-2mgcos θ(2分)
【解析】新颖试题：探究竖直平面内圆周运动的规律
(1)小球摆动过程中机械能守恒,有mgl(1-cos θ)=mv2,在最低点对小球受力分析有T-mg=m,联立解得在最低点细线对小球的拉力T=3mg-2mgcos θ,故实验操作中不需要测量细线的长度,C错误。
(2)小球摆动过程中,从高处向低处运动时,势能减小,动能增大,速度增大,向心力增大,在最低点,向心力最大,拉力也最大。
(3)忽略空气阻力,小球摆动过程中机械能守恒,由(1)中的分析得T=3mg-2mgcos θ。
14．【知识点】以机械能守恒定律为基础的创新实验
【答案】减少；；；；；
【详解】
（2） A下落到F处的过程中，受到绳子的拉力，拉力做负功，则其机械能减少
（3） A下落到F处的速率为v
由速度位移公式得
解得
（4） 把三个物体m0，A，B作为一个系统，根据牛顿第二定律
可得
可知图像的斜率
纵截距
解得
15．【知识点】以机械能守恒定律为基础的创新实验
【答案】；偏大；；
【详解】
（1）[1][2]物块到达斜面顶端时的速度为v，则：
物块离开斜面后做斜上抛运动，运动时间：
水平位移：
整理得：
由v2-x图象可知图象斜率：
所以重力加速度：
考虑空气阻力影响，所测重力加速度偏大.
（2）[3]每次释放小物块时弹簧的压缩量均为L的n倍，则：
弹簧的弹性势能：
以释放点所处水平面为重力势能的零势面，由机械能守恒定律得：
整理得：
16．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验
【答案】；；；
【详解】
（1）[1] 取滑块A的初速度方向为正方向，两滑块质量和平抛初速度分别为mA、，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为x1、x2，平抛运动的时间为t。根据动量守恒定律得
又
代入得到
（2）[2]因为
所以
（3）[3] 根据机械能守恒，弹簧处于压缩状态时的弹性势能等于两滑块弹出时的动能，所以
由
可以得到
所以
代入上式后得
17．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验
【答案】6.30；；；守恒
【详解】（1）[1] 游标卡尺的读数
（2）[2] 根据光电门测速原理可知，滑块、上遮光片经过光电门1和光电门2的速度大小分别为、，若满足，即若等式，成立，则说明滑块构成的系统动量守恒。
[3]由能量守恒定律可知，放开卡销前弹簧的弹性势能等于放开卡销后滑块增加的动能之和
（3）[4] 弹簧对滑块的弹力大小始终相等、方向相反，因此即使滑块与弹簧分离前就已经通过光电门，系统动量仍守恒。
18．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验、求解平抛运动、类平抛运动问题
【答案】(1)3.701(3.704～3.706均可)　(2) m2x0
【详解】(1)螺旋测微器的读数是固定刻度上的读数和可动刻度上的读数的和，由题图乙可以求得挡光片的宽度d＝3.5 mm＋20.4×0.01 mm＝3.704 mm；
(2)烧断细线后，小滑块a与小球b被弹簧弹开，小滑块a获得的动量与小球b获得的动量大小相等、方向相反，而小滑块a通过光电门的速度v1＝，小滑块a获得的动量m1v1＝m1，小球b做平抛运动，竖直方向上，根据运动学公式可得h＝gt2，解得t＝，所以速度v2＝＝x0，弹开后小球b获得的动量p2＝m2v2＝m2＝m2x0。
19．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验
【答案】0.240；0.231；4
【详解】
（1）[1]碰撞前，滑块的速度大小
滑块a的动量
（2）[2]碰撞后，滑块a、b的速度大小
滑块a、b的总动量为
（3）[3]根据公式得
20．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验、研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
【答案】=；14.49或14.50或14.51；天平、游标卡尺；
【详解】
（1）[1] 要使两球在水平方向发生对心碰撞，应满足
（2）[2] 用一个尽量小的圆把10个落点圈起来，其圆心代表落点的平均位置，可知碰撞前、后A球的水平射程为29.95cm、14.50cm，碰后B球的水平射程为44.50cm；
（3）[3] 完成上述实验步骤需要的实验器材有天平、游标卡尺，天平测质量、游标卡尺侧遮光片的宽度
[4] 两滑块碰撞过程据动量守恒定律可得
其中
联立可得，要验证的表达式为
21．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验
【答案】小于；
【详解】（3）[1]由于两小球碰后小球1弹回，可知，两小球质量关系满足小于。
（4）[2]由于实验操作在光滑的玻璃水平桌面上进行，则重力与支持力平衡，小球做匀速圆周运动，由细线的拉力提供圆周运动的向心力，当小球1在点A处时有，碰撞后对小球1、2分别进行分析有，，若碰撞过程动量守恒，则有，解得
[3]若碰撞过程为非弹性碰撞，则机械能减小，则有，结合上述解得
22．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验
【答案】； ； ； 在实验误差允许的范围内，碰撞前后动量守恒
【详解】
[1][2]根据题意，由公式
带入数据可得
，，
根据公式
代入数据解得
，
[3]根据题意有，碰撞后的动量为
可见
即在实验误差允许的范围内，碰撞前后动量守恒。
23．【知识点】实验：以动量守恒为基础的创新实验、研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
【答案】ACD；C；
【详解】
(1)[1] A．为保证小球A运动到水平轨道时速度相等，应使小球A每次从斜槽上相同的位置自由滑下，故A正确；
BC．小球做平抛运动，所以要求斜槽轨道末端必须水平，轨道末端不必光滑，故B错误，C正确；
D．为了防止入射球反弹，所以入射小球质量应大于被碰小球的质量，故D正确。
故选ACD。
(2)[2]小球在竖直方向上
在水平方向
联立可得
两球碰撞中系统动量守恒，向右为正方向，可得
即
所以实验除已测量的物理量是OP、OM、ON的高度，还必须测量A、B两球的质量m1、m2，故选C。
(3)[3]由上分析可知若满足
即两球碰撞中系统动量守恒。
24．【知识点】其他创新实验
【答案】（1）A ； （2）越小； 高； （3）28.0
【详解】
（1）因为RN的阻值在几十千欧，远大于滑动变阻器的最大阻值，所以为了便于调节RN的电压和电流，滑动变阻器应采用分压式接法；又因为：RN＞
所以为减小系统误差，电流表应采用内接法。故选A。
（2）由图乙可知，压力越大，阻值RN越小。
灵敏度即为图线斜率的绝对值，所以压力小于2.0N时的灵敏度比压力大于2.0N时的灵敏度高。
（3）当货物质量恰好为0.16kg，即对RN的压力大小为1.6N时，由题图乙可知此时
RN＝28.0kΩ
若此时控制电路电压刚好为3V，则R′接入电路的阻值最小，根据串联分压规律有
＝3V
解得：R′＝28.0kΩ
所以至少应该将R′接入电路的阻值调为28.0kΩ。
25．【知识点】其他创新实验
【答案】（2）0.90； 3.05； （3）9.7
【详解】
（2）根据表中数据可得每个0.3s内无人机的上升高度分别为
h1＝13.64cm
h2＝53.82cm－13.64cm＝40.18cm
h3＝121.91cm－53.82cm＝68.09cm
h4＝217.44cm－121.91cm＝95.33cm
根据以上数据可知，在误差允许范围内，有
h2－h1≈h3－h2≈h4－h3
所以0～1.2s时间内无人机始终做匀加速直线运动，在t＝0.3s时的速度大小为
v0.3＝m/s≈0.90m/s
根据逐差法可得在加速过程中的加速度大小为
a＝m/s2＝3.05m/s2
（3）设地面大气压强为p0，则：p＝p0－ρgh
所以图线的斜率为
k＝N/m3＝－ρg
解得：g≈9.7m/s2
26．【知识点】其他创新实验
【答案】；10.2；遮光条通过两光电门时间近似相等（或滑块能静止在气垫导轨上）；见解析所示；0.78（0.73-0.83均可）；BC
【详解】
（1）[1]游标卡尺测量遮光条宽度10mm+0.1mm×2=10.2mm；
（2）[2]打开气泵，待气流稳定后调节气垫导轨，在未挂槽码时，直至看到遮光条通过两光电门时间近似相等（或滑块能静止在气垫导轨上）的实验现象，即表明气垫导轨水平；
（3）[3]作出图线如图：
（4）[4]根据所作的图像，斜率为
（5）[5]实验中用槽码的重力来代替滑块的牵引力，则由于槽码加速向下运动时槽码失重，则滑块受的实际拉力小于槽码的重力，且槽码的质量越大误差会越大；若用拉力传感器测出细线拉力，用其示数与的乘积作为冲量I，可减小上述误差影响；或者将槽码和滑块看做整体，则用整体的质量之和与的乘积作为动量变化可减小上述误差。
故选BC。
27．【知识点】其他创新实验
【答案】(1)10 (2分)　(2)越大 (3分)　(3)B(3分)
【详解】本题考查利用力敏电阻设计实验。
(1)根据题图1可知，当力敏电阻受50 N的压力时，力敏电阻阻值R＝10 Ω，根据欧姆定律可得IR＝＝A＝0.25 A，通过R1的电流为I1＝I－IR＝0.5 A－0.25 A＝0.25 A，则R1＝＝ Ω＝10 Ω。
(2)当R2越大，R与R2并联后的电阻R′并越接近R，当受到压力时，R减小得越明显，U增大得越明显。
(3)0～t1时间内U逐渐增大，可知电流I逐渐减小，力敏电阻阻值逐渐增大，力敏电阻受到的压力逐渐减小，系统的加速度向下且逐渐增大，即电梯可能变加速下降或变减速上升，A错误；t1～t2时间内，U不变且大于U0，即电流恒定且小于电梯静止时的电流，力敏电阻阻值不变且大于电梯静止时的阻值，则力敏电阻受到的压力不变且小于电梯静止时的压力，系统的加速度向下且大小不变，即电梯可能匀减速上升或匀加速下降，B正确；t2～t3时间内，U逐渐减小，即电流逐渐增大，力敏电阻阻值逐渐减小，压力逐渐增大但小于电梯静止时的压力，加速度向下且逐渐减小到零，即电梯可能变减速上升或变加速下降，C错误。
28．【知识点】其他创新实验、变压器的构造和原理
【答案】CE；减小
【详解】
（1）[1]“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，需耍器材是低压交流电源，提供低压交流电，同时还需要交流电压表（可用多用电表替代）来测量电压及可拆变压器和导线；不需要直流电压表和条形磁铁，
故选CE；
（2）[2]在某次实验中，其同学把降压变压器的原副线圈减小相同的匝数，在输入电压不变的情况下，根据变压器原理可得副线圈的输出电压将减小．
29．【知识点】其他创新实验、金属热电阻、热敏电阻
【答案】 2.2 R1 1.2
【详解】（1）[1]由于毫安表内阻可以忽略，所以采用内接法；由于滑动变阻器最大阻值远小于热敏电阻的阻值，所以采用分压式接法。如图所示。
（2）[2]由图可知，热敏电阻在25℃时的电阻为2.2kΩ。
（3）[3]温控报警器要求R2两端电压随温度升高而增大，而热敏电阻的阻值随温度升高而减小， 分得的电压也减小，因此R1应使用热敏电阻。
[4]由图可知，热敏电阻在50℃时的电阻为0.8kΩ，报警时，有
解得
30．【知识点】其他创新实验
【答案】 乙 60
【详解】（1）[1]由图3可知电压从0变化起，所以应选滑动变阻器分压式接法，则选用图乙的电路图；
（2）[2] 设热敏电阻两端电压为U,通过热敏电阻的电流为I,根据闭合电路欧姆定律有
E=2U+IR
代人数据得
作出图线如图所示
图线交点表示此时热敏电阻的电压为2.4V、电流为0.60mA,故电功率为
（3）[3][4] 由于热敏电阻阻值随温度的升高而降低，要使发光二极管电压U≥3. 0V时点亮，则有R2分压随总电阻的减小而增大，由串联电路中的电压之比等于电阻之比，所以R1为热敏电阻，R2为定值电阻，由图5可知，当温度为38.5℃时，热敏电阻阻值
R1=40.0Ω
由闭合电路欧姆定律列出表达式，有
解得
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