2022年高考物理壓軸題預測之力學實驗壓軸題

更新時間：2022-03-21 瀏覽次數(shù)：97 類型：三輪沖刺

一、填空題

1. (2022·重慶模擬) 做驗證機械能守恒的實驗時，學生按照圖甲組裝好裝置，把打點計時器接在頻率為50Hz的交流電源上，反復做了很多次，最終僅選出4條點跡清晰的紙帶。測量紙帶起始兩點距離時，學生用手機正對紙帶與測量的刻度尺拍照，把照片放大到正常尺寸的10倍，測出了精度更高的數(shù)據(jù)，分別是：① 1.50mm，②2.00mm，③1.92mm，④2.49mm，為了選出最理想的一條紙帶，學生查詢得到當?shù)刂亓铀俣萭 = 9.80m/s² ，通過推算，他們選擇了編號為的紙帶進行研究。
在選出的紙帶上，0是打下的第一個點，在后面選取了3個連續(xù)的點，標上n-1、n、n+1，測得它們與0點的距離如圖乙所示。則從打下“0”點到打下第“n”點的過程中質(zhì)量m=1kg的重錘動能的增加量 $\text{[math]}$ =J，重錘勢能的減少量 $\text{[math]}$ =J，重錘下落的實際加速度a = m/s² ， $\text{[math]}$ g的原因是。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

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二、實驗探究題

2. (2021高一上·浙江月考) 做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時：
1. （1）本實驗采用的科學方法是____（填正確答案標號）。
  
  A . 理想實驗法 B . 等效替代法 C . 控制變量法 D . 建立物理模型法
2. （2）從如圖可讀得彈簧秤B的示數(shù)為N。
3. （3）某同學認為實驗中應(yīng)該注意下列要求，其中正確的是____
  
  A . 兩根細繩必須等長 B . 在使用彈簧秤時要使彈簧秤與木板平行 C . 兩根細繩的夾角必須成90°角 D . 在不超出量程的前提下，要使彈簧秤讀數(shù)適當大一些
4. （4）圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的力的圖示。則圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿圖甲中AO方向的是。
5. （5）某同學在完成用兩個彈簧秤的實驗步驟后，用一個彈簧秤通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細繩的方向再按同一標度作出這個力的圖示。該同學的操作存在的問題是：。
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3. (2021高一上·浙江月考) 某實驗小組利用如圖所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。
1. （1）如圖甲、乙所示為實驗室常用的兩種計時器，其中甲裝置用的電源是____；
  
  A . 交流220V B . 直流220V C . 直流8V D . 交流8V
2. （2）下列做法正確的是____（填字母代號）。
  
  A . 調(diào)節(jié)滑輪的高度，使牽引小車的細繩與長木板保持平行 B . 在調(diào)節(jié)木板傾斜度補償小車的阻力時，將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在小車上 C . 實驗時，先放開小車再接通打點計時器的電源 D . 通過增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
3. （3）已知打點計時器頻率為50Hz，如圖所示的是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未畫出。
  根據(jù)紙帶可求出小車的加速度為m/s²（保留兩位有效數(shù)字）
4. （4）實驗時改變所掛砝碼的質(zhì)量，分別測量小車在不同外力作用下的加速度。根據(jù)測得的多組數(shù)據(jù)畫出a-F關(guān)系圖像，如圖所示。此圖像的AB段明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是____。（選填下列選項的序號）
  
  A . 小車與木板之間存在摩擦 B . 木板傾斜角度過大 C . 所掛砝碼的總質(zhì)量過大 D . 所用小車的質(zhì)量過大
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4. (2021高一上·運城月考) 在“驗證動量守恒定律”的實驗中，某同學采用如圖所示的“碰撞實驗器”來驗證動量守恒定律。
1. （1）實驗中必須要求的條件是____（填選項前的字母）。
  
  A . 斜槽軌道盡量光滑以減少誤差 B . 斜槽軌道末端的切線必須水平 C . 入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同 D . 同一組實驗中入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止釋放
2. （2）圖中 $\text{[math]}$ 點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓人射小球多次從斜槽上S位置由靜止釋放，找到其落地點的平均位置 $\text{[math]}$ ，測量平拋射程 $\text{[math]}$ 。然后，把被碰小球靜置于軌道水平部分的末端，再將入射小球從斜槽上S位置由靜止釋放，與被碰小球相碰，并多次重復?？諝庾枇雎圆挥嫛＝酉聛硪瓿傻谋匾襟E是____（填選項前的字母）。
  
  A . 測量兩個小球的質(zhì)量 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ B . 測量入射小球開始釋放時的高度 $\text{[math]}$ C . 測量拋出點距地面的高度 $\text{[math]}$ D . 分別找到入射小球、被碰小球相碰后落地點的平均位置 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ E . 測量平拋射程 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$
3. （3）若兩球相碰前后的動量守恒，則其表達式為；若碰撞是彈性碰撞，則還可以寫出的表達式為。（用上一問中測量的物理量表示）
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5. (2021高一下·浙江期中) 圖甲為某次探究加速度a跟物體所受合力F和質(zhì)量m的關(guān)系實驗裝置圖。
1. （1）研究這三個物理量之間的定量關(guān)系，采用的思想方法是；
2. （2）利用圖甲裝置探究小車的加速度與力的關(guān)系，在實驗之前，需要思考如何測“力”。為了簡化“力”的測量，下列說法正確的是：____（選填選項前的字母）。
  
  A . 使小車沿傾角合適的斜面運動，小車受力可等效為只受繩的拉力 B . 若斜面傾角過大，小車所受合力將小于繩的拉力 C . 無論小車運動的加速度多大，槽碼的總重力都等于繩的拉力 D . 只有小車質(zhì)量遠大于槽碼質(zhì)量，槽碼的總重力才近似等于繩的拉力
3. （3）實驗時，該小組同學補償阻力成功后，在小車質(zhì)量M保持不變的情況下，不斷增加槽碼重量，且保證槽碼總質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量。測出每次小車合力F和小車的加速度a，作 $\text{[math]}$ 的圖像。下列圖線中正確的表示該小組的圖像是____。
  
  A . B。 C． D．
4. （4）圖乙為某次實驗得到的一段紙帶，圖中計數(shù)點a、b、c、d、e、f間均有四個點未畫出。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，則由該紙帶求得實驗中木塊的加速度a=m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
5. （5）丙圖是另外一組同學在保持小車質(zhì)量不變，改變槽碼質(zhì)量，進行多次測量后，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a隨拉力F的變化圖線，圖中直線沒有通過原點，其主要原因是（）
  
  A . 斜面傾角過小 B . 斜面傾角過大 C . 小車質(zhì)量沒有遠大于槽碼質(zhì)量
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6. (2021高一下·浙江期中) 某同學利用如圖甲所示的實驗裝置研究平拋運動的規(guī)律。
1. （1）下列實驗要求正確的是____；
  
  A . 必須稱出小球的質(zhì)量 B . 斜槽軌道必須是光滑的 C . 斜槽軌道末端必須是水平的 D . 實驗必需的器材還有刻度尺和秒表 E . 實驗時，應(yīng)該使小球每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下
2. （2）該同學在實驗中得到的記錄坐標紙如圖乙所示，坐標紙中小方格的邊長l=5cm，小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示。則小球做平拋運動的初速度v₀=m/s，小球到b位置的速度為m/s。
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7. (2021高三上·浙江月考) 某同學進行“用打點計時器研究自由落體運動”實驗。
1. （1） ①圖a中為電磁打點計時器，應(yīng)選（“4～6V”或“220V”）（“直流”或“交流”）電源；
  ②指出圖a裝置中一處操作不合理的地方。
2. （2） ①在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”的實驗中，用游標卡尺測小球的直徑，如圖b所示的測量方式中最合理的是（選填“A”、“B”或“C”）；測得小球直徑如圖c所示，其值為cm。
  ②安裝好單擺，將擺球從平衡位置拉開一個小角度靜止釋放，使擺球在豎直平面內(nèi)穩(wěn)定擺動，當擺球經(jīng)過（填“平衡位置“最大位移處”或“任意位置”）時開始計時，并計數(shù)為“1”，當擺球第50次經(jīng)過此位置停止時。這段時間秒表讀數(shù)如圖d所示，則單擺的周期T=s（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
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8. (2021高一上·寧波期末) 在學習了“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗后，小張同學設(shè)計了一個新的實驗用于驗證加速度與合外力之間的關(guān)系，具體操作過程如下：
（a）如圖甲，接通打點計時器電源，讓小車從傾斜的斜面上由靜止開始加速下滑，用紙帶記錄下它的運動情況。
（b）保持斜面的傾角不變，將一小桶用細線通過定滑輪與小車尾部相連，在桶中加入適當水量，使輕推小車時，小車能沿斜面向下做勻速直線運動，其簡化示意圖如圖乙所示。
（c）用天平稱出小車總質(zhì)量為M，小桶和水的總質(zhì)量m。
（d）改變斜面的傾角，重復以上步驟幾次，研究加速度與合外力之間關(guān)系。根據(jù)該實驗過程，回答下列問題：
1. （1）如圖丙，電磁打點計時器與電源連接正確的是（填“A”或“B”）；紙帶安裝正確的是（填“C”或“D”）。
  A． B． C． D．
2. （2）某次實驗，在步驟（a）中得到了紙帶如圖丁，每兩個計數(shù)點間還有四個計時點，則此次實驗小車的加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （保留一位小數(shù)）。
3. （3）已知重力加速度g，則步驟（a）中小車由靜止開始勻加速下滑過程中的加速度大小可以表示為。（用題中所給的字母表示）
4. （4）該實驗是否需要保證小車質(zhì)量要遠大于所掛物體的總質(zhì)量？（填“是”或“否”）
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9. (2023高一下·開封月考) 小王同學采用如圖甲所示的裝置進行“驗證機械能守恒定律”實驗，打點計時器所接電源頻率為 50 Hz。
1. （1）實驗中，重物的質(zhì)量 ____。
  
  A . 必須測量 B . 可測可不測
2. （2）除了圖甲所示裝置中的器材之外，還必須從圖乙中選取實驗器材。
3. （3）指出圖甲所示裝置中一處不合理的地方。
4. （4）改進實驗后，得到如圖丙的紙帶，則點 2 對應(yīng)的讀數(shù)為cm；打下點 2 時紙帶速度的大小為 m/s。
5. （5）若實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果是從點 0 到點 4 過程中動能的增加量略小于重力勢能的減少量，可能是因為____。
  
  A . 存在阻力 B . 點 0 的速度不為零 C . 點 4 的速度由公式 v=gt 計算
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10. (2022·重慶模擬) 圖1為某同學探究“彈簧彈力與形變量關(guān)系”的實驗裝置，將輕彈簧上端固定在鐵架臺的橫桿上，分別在彈簧下端掛上1個、2個、3個…質(zhì)量為m的鉤碼，測得鉤碼靜止時對應(yīng)的彈簧長度l。下表是該同學記錄的數(shù)據(jù)，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度g取 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。

鉤碼個數(shù)	1	2	3	4	5	6
彈簧長度 $\text{[math]}$	15.82	21.72	27.60	33.61	39.56	45.37

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在題圖2中作出彈簧彈力F與彈簧長度l的 $\text{[math]}$ 圖像；
（2）由 $\text{[math]}$ 圖像可知，該彈簧的原長 $\text{[math]}$ cm，勁度系數(shù) $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（保留兩位有效數(shù)字）

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11. (2022·安康模擬) 某同學用兩根完全相同的輕彈簧和一瓶礦泉水等器材驗證力的平行四邊形定則，實驗時，先將一彈簧一端固定在墻上的釘子A上，另一端掛礦泉水瓶（與墻無摩擦），如圖甲所示；然后將兩彈簧一端分別固定在墻上的釘子A、B上，另一端連接于結(jié)點O，在結(jié)點O掛礦泉水瓶（與墻無摩擦），靜止時用智能手機的測角功能分別測出AO，BO與豎直方向的偏角α、β，如圖乙所示。輕彈簧均在彈性限度范圍內(nèi)，改變釘子B的位置，按照上述方法多測幾次。
1. （1）對于本實驗，下列說法或操作正確的是____；（選填選項前的字母）
  
  A . 結(jié)點O的位置必須固定 B . 需要測量彈簧的勁度系數(shù) C . 需要測量彈簧的原長以及圖甲、乙中彈簧的長度
2. （2）某次實驗中，測得圖乙中α=37°，β=45°，保持β不變，將OA從如圖乙所示的位置沿逆時針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置，則該過程中OA中彈簧的長度，OB中彈簧的長度。（均選填“一直增大”“一直減小”“先減小后增大”或“先增大后減小”）
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12. (2022·泉州模擬) 用如圖甲所示裝置驗證動量守恒定律，A、B兩球的質(zhì)量分別為 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。
⑴安裝好實驗裝置，做好測量前的準備，并記下重錘線所指的位置O
⑵不放小球B，小球A從斜槽上擋板處由靜止釋放，并落在水平地面上。重復多次，落地點的平均位置記為P，用刻度尺測量，如圖乙所示，刻度尺讀數(shù)為 $\text{[math]}$ ；
⑶小球B靜置在斜槽前端邊緣處，小球A從擋板處由靜止釋放，重復實驗，標記小球A的落地點平均位置1和小球B的落地點平均位置2；
⑷圖甲中，M點是落地點平均位置（填“1”或“2”）；
⑸水平射程分別用 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 表示，則驗證兩球碰撞動量守恒的表達式為。

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13. (2022·河南模擬) 小明利用如圖甲所示的實驗裝置探究加速度與力的關(guān)系，滑塊放在長木板上，長木板置于水平桌面上，砂桶通過滑輪與細線拉滑塊，在細線上接有一個微型力傳感器，通過力傳感器可以直接讀出細線的拉力大小F。保持滑塊質(zhì)量不變，在砂桶中添加少量細砂來改變力傳感器的示數(shù)F，利用打點計時器打出的紙帶求出對應(yīng)拉力F時的加速度a，從而得到如圖乙所示的 $\text{[math]}$ 圖像．
1. （1）關(guān)于該實驗，下列說法正確的是____．
  
  A . 需要略微墊起長木板左端來平衡摩擦力 B . 砂桶和砂的總質(zhì)量應(yīng)遠小于滑塊的質(zhì)量 C . 需要讓細線與長木板保持平行
2. （2）實驗中打出的一條紙帶如圖丙所示，打點計時器打點的周期 $\text{[math]}$ ，在紙帶上依次標上1、2、3、4、5、6，7等計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出來，測得 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。利用以上數(shù)據(jù)可知，打該紙帶時滑塊的加速度大小 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
3. （3）圖乙中直線的延長線沒有經(jīng)過原點的原因是（任寫一條即可），由圖乙可知滑塊的質(zhì)量 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．
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14. (2022·永定模擬) 某興趣小組設(shè)計了一個可同時測量物體質(zhì)量和當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒灒溲b置如圖a所示；已知滑塊的質(zhì)量M，待測物體的質(zhì)量記為M₀ ，當?shù)氐闹亓铀俣葹間，請完成下列填空：
A．閉合氣泵開關(guān)，條件導軌，使滑塊的遮光條依次通過兩光電門的時間，則導軌水平。
B．將待測物體固定在滑塊的凹槽內(nèi)，并將細線的一端拴接在滑塊上，另一端跨過定滑輪掛一個質(zhì)量為m₁的鉤碼。
C．調(diào)節(jié)定滑輪，使細線與氣墊導軌的軌道平行。
D．釋放滑塊；記錄滑塊的遮光條通過光電門1、2的時間t₁、t₂和光電門之間的距離L；用游標卡尺測出遮光條的寬度d，示數(shù)如圖b所示，則d＝cm，并由此計算出滑塊的加速度a₁＝（用t₁、t₂、d表示）。
E．依次添加砝碼，重復上述過程幾次，記錄相關(guān)實驗數(shù)據(jù)并計算出滑塊相應(yīng)的加速度。
F．以鉤碼質(zhì)量的倒數(shù)（ $\text{[math]}$ ）為橫軸，加速度的倒數(shù)（ $\text{[math]}$ ）為縱軸，建立直角坐標系，利用以上數(shù)據(jù)畫出如圖c所示的圖線，若該直線的斜率為k，縱截距為b，則M₀；g＝。

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15. (2022·合肥模擬) 某實驗小組為了探究物體加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，設(shè)計了如下實驗。
1. （1）在探究小車加速度a與其質(zhì)量M的關(guān)系時，采用了圖a所示的方案。
  ①保持盤中砝碼不變，通過增減小車中的砝碼個數(shù)改變小車的總質(zhì)量M，利用打出的紙帶測量出小車對應(yīng)的加速度。下列實驗操作合理的是。
  A．為了平衡阻力，把木板的一側(cè)墊高，并將砝碼盤用細線通過定滑輪系在小車上
  B．先接通電源，待打點計時器正常工作后再釋放小車
  C．調(diào)節(jié)滑輪，使細線與木板平行
  ②圖b為實驗中打出的一條紙帶，相鄰兩個計數(shù)點間還有四個點未畫出。交變電源的頻率為50Hz，小車的加速度a=m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
  ③下表為實驗小組記錄的6組實驗數(shù)據(jù)，其中5組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點已經(jīng)標在圖c的坐標紙上，請用×標出余下的一組數(shù)據(jù)的對應(yīng)點，并作出 $\text{[math]}$ 圖像，由 $\text{[math]}$ 圖像可得出的實驗結(jié)論：。
  $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$
  $\text{[math]}$
  0.29
  1.16
  0.25
  0.29
  0.86
  0.34
  0.29
  0.61
  0.48
  0.29
  0.41
  0.71
  0.29
  0.36
  0.81
  0.29
  0.31
  0.93
2. （2）在探究小車加速度a與所受力F的關(guān)系時，設(shè)計了圖d所示的方案。其實驗操作步驟如下：
  a.掛上砝碼盤和砝碼，調(diào)節(jié)木板的傾角，使質(zhì)量為M的小車拖著紙帶沿木板勻速下滑；
  b.取下砝碼盤和砝碼，測出其總質(zhì)量為m，并讓小車沿木板下滑，測出加速度a；
  c.改變砝碼盤中砝碼的個數(shù)，重復步驟a和b，多次測量，作出a-F圖像。
  ①該實驗方案（選填需要或不需要）滿足條件M>>m；
  ②若實驗操作規(guī)范，通過改變砝碼個數(shù)，畫出的a-F圖像最接近下圖中的。
  A． B． C．
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16. (2022高三下·高郵開學考) 某同學用如圖所示裝置做“驗證機械能守恒定律”的實驗。
1. （1）除了提供圖中的器材，實驗室還需要準備游標卡尺及____。（填寫器材序號）
  
  A . 秒表 B . 天平 C . 彈簧秤
2. （2）實驗的主要步驟如下：其中不妥當?shù)牟僮鞑襟E是____。（填寫步驟序號）
  
  A . 測出遮光條的寬度d B . 測出鉤碼質(zhì)量m和帶長方形遮光條的滑塊總質(zhì)量M C . 實驗前將導軌一端墊高平衡摩擦力 D . 將滑塊移至圖示位置，測出遮光條到光電門的距離L E . 先開啟氣泵，然后釋放滑塊，讀出遮光條通過光電門的擋光時間t
3. （3）在實驗操作正確的前提下，滑塊從靜止釋放運動到光電門的過程中，若系統(tǒng)符合機械能守恒定律，測得的物理量應(yīng)滿足的關(guān)系式為。（用（2）中給出的字母表示）
4. （4）該實驗小組在研究中發(fā)現(xiàn)利用該裝置可以測量帶長方形遮光條滑塊的總質(zhì)量M。實驗小組多次改變光電門的位置，且每次都將滑塊從同一點靜止釋放，測出相應(yīng)的L與t值，完成實驗后，某同學根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出 $\text{[math]}$ 圖像，測得直線的斜率為k，已知鉤碼的質(zhì)量m，遮光條的寬度d，重力加速度g，則滑塊總質(zhì)量M的表達式為。（用題目給出的字母表示）
5. （5）若氣墊導軌左端的滑輪調(diào)節(jié)過高，使得拉動滑塊的繩子與氣墊軌道之間存在夾角，不考慮其它影響，滑塊由靜止釋放運動到光電門的過程中，滑塊、遮光條與鉤碼組成的系統(tǒng)重力勢能減小量的測量值（填“大于”、“小于”或“等于”）真實值。
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17. (2022高三下·長沙開學考) 利用頻閃照片研究平拋運動規(guī)律，得到的照片經(jīng)還原1：1后如圖所示，連續(xù)曝光過程中小球依次出現(xiàn)在 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 三個位置，圖中每個正方形的邊長為 $\text{[math]}$ ，重力加速度 $\text{[math]}$ 取 $\text{[math]}$ ，空氣阻力不計。
1. （1）頻閃照相機的曝光頻率為 $\text{[math]}$ ；
2. （2）平拋運動的水平初速度 $\text{[math]}$ ；
3. （3）以 $\text{[math]}$ 點為坐標原點，水平向右為 $\text{[math]}$ 軸正方向，豎直向下為 $\text{[math]}$ 軸正方向，則平拋運動拋出點的坐標為。（以 $\text{[math]}$ 為單位）
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18. (2022·湖北模擬) 研究玩具電動機的轉(zhuǎn)動，某同學將一圓盤固定在電動機的轉(zhuǎn)軸上，將紙帶穿過打點計時器的限位孔，然后固定在圓盤上。如圖（a）所示，當電動機轉(zhuǎn)動時，紙帶會卷在圓盤上。已知交流電的頻率為f。
1. （1）該同學用游標卡尺測量圓盤的直徑，示數(shù)如圖（b）所示，則圓盤的直徑d=cm；
2. （2）物理學上把角速度的變化與發(fā)生這一變化所用時間的比值定義為角加速度β。若電動機做勻加速轉(zhuǎn)動（即β不變），經(jīng)一段時間停止打點后，取下紙帶，標出A、B、C、…，如圖（c）所示，其中相鄰兩個計數(shù)點間有4個點沒畫出，則打下D點時電動機的角速度ω=，角加速度β=。（用d、f、s₁、s₂、s₃、s₄表示）
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