2022届高考物理一轮复习经典题汇编35力学实验【含答案】

力学实验一．填空题（共1小题）1．某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．（1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持状态．（2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0=cm，劲度系数k=N/m．二．实验题（共5小题）2．如图所示，质量为M的滑块A放在一端带有滑轮的粗糙长木板上，平衡摩擦后，安装在水平桌边缘，1、2是固定在木板上的两个光电门，中心间的距离为L．滑块A上固定一宽度为d的遮光长，在质量为m的重物B牵引下从木板的顶端由静止滑下，光电门1、2记录的遮光时间分别为△t1和△t2．（1）用此装置验证牛顿第二定律，且认为A受到外力的合力等于B的重力，则实验必须满足的条件还有；实验测得的加速度为（用上述字母表示）；（2）用此装置研究外力做功与物体动能的改变，以A为研究对象，外力做功的表达式是，动能改变量是．3．某实验小组用一只弹簧秤和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2，主要实验步骤如下：Ⅰ、弹簧秤挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点处，记下弹簧秤的示数F；Ⅱ、弹簧秤挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下弹簧秤的示数F1；Ⅲ、根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F'1=Ⅳ、比较即可初步验证V、只改变绳套2的方向，重复上述试验步骤．回答下列问题：（1）完成实验步骤：①；②；（2）将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角120°不变，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是（填选项前的序号）A、逐渐增大B、先增大后减小C、逐渐减小D、先减小后增大．4．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明k=，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量．①有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值．下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录，请在图乙中作出Fx图象．拉力F/N5.010.015.020.025.0伸长量x/cm1.603.204.806.408.00②由以上实验可求出该橡皮筋的k值为N/m（保留两位有效数字）．③某同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究合力的方法，如图丙所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，下列说法正确的是A．只需要测量橡皮筋的长度，不需要测出橡皮筋的原长B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C．以OB、OC为两邻边作平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度与OA相等D．多次实验中即使O点不固定，也可以探究求合力的方法．5．用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律．（1）下列做法正确的是（填字母代码）A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜程度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砂的砂桶通过定滑轮拴在小车上C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D．通过增减小车上的砝码改变质量时，需要再次调节木板倾斜度E．为取绳子拉力近似等于砂和砂桶总重力，应保证砂和小桶的总质量远小于小车的质量（2）如图2所示为某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度大小m/s2．（3）保持小车的质量M不变，改变砂桶与砂的总重力F，多次实验，根据得到的数据，在a﹣F图象中描点（如图3所示）．结果发现右侧若干个点明显偏离直线，造成此误差的主要原因是．若不断增加砂桶中砂的质量，a﹣F图象中各点连成的曲线将不断延伸，加速度的趋向值为．6．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。（1）实验中涉及到下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是（填入代表步骤的序号）。（2）图（b）中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz．由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为m/s．比较两纸带可知，（填“M”或“L”）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。三．解答题（共11小题）7．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出．打点计时器接频率为f=50Hz的交流电源．（1）打下E点时纸带的速度vE=（用给定字母表示）；（2）若测得d6=65.00cm，d3=19.00cm，物体的加速度a=m/s2；（3）如果当时电网中交变电流的频率f＞50Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值．（填“偏大”或“偏小”）8．某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图1，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．（1）图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a=（保留三位有效数字）．（2）回答下列两个问题：a．为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有．（填入所选物理量前的字母）A、木板的长度LB、木板的质量m1C、滑块的质量m2D、托盘和砝码的总质量m3E、滑块运动的时间tb．滑块与木板间的动摩擦因数μ=（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g），与真实值相比，测量的动摩擦因数（填“偏大”或“偏小”）．9．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源．该同学经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时纸带的瞬时速度大小如表：对应点BCDEF瞬时速度（m/s）0.1410.1800.2180.2620.301（1）电火花计时器在打点G时纸带的瞬时速度大小为va=；（2）根据表格中的数据，以A点对应的时刻为t=0，试在图乙所示坐标系中合理地确定标度，作出v﹣t图象，并利用该图象求出纸带的加速度a=m/s2；（结果保留两位有效数字）（3）如果当时电网中交流电的电压变成215V，而频率保持不变，这一因素将使加速度的测量值与实际值相比（选填：“偏大”、“偏小”或“相同”）．10．如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图．钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g．（1）下列说法正确的是．A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远小于m1D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣图象（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出a﹣F图象，他可能作出图2中（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是．A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．砝码盘和砝码的总质量太大D．所用小车的质量太大（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的﹣a图象如图3．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数μ=，钩码的质量m1=．（4）实验中打出的纸带如图4所示．相邻计数点间的时间是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是m/s2．（保留两位有效数字）11．用图甲所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验．小车放在木板上，小车前端系一条细绳，绳的一端跨过定滑轮挂一个小盘，盘中可放重物，在实验中认为小盘和重物所受的重力等于小车做匀加速运动的力．（1）实验中把木板一侧垫高的目的是，为达到上述目的需调节木板倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做运动．（2）在探究加速度与力的关系时，图乙为某次实验中打出的纸带，打点计时器的电源频率为50Hz，则加速度a=m/s2（3）在探究加速度与质量的关系时，某同学把实验得到的几组数据描点并画出如图丙所示曲线．为了更直观描述物体的加速度跟其质量的关系，请你根据图丙数据在图丁中建立合理坐标，并描点画线．12．如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．回答下列问题：（计算结果保留3为有效数字）（1）实验中除用到合适的电源、打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必须用到的测量工具是；（2）图2是实验打出的一条纸带，由打出的点可以判断，纸带的（选填“左”或“右”）端与重物上的夹子相连接：（3）A、B、C、D、E、F、G是纸带上连续的点，相邻两点间的时间间隔T=0.02s，由图2可知，打下D点时重物下落的速度vD=m/s；（4）以打下A点时为0时刻，将D点对应的速度描在图3的v﹣t图中（图中已描出其余各点的速度），并在图3中作出v﹣t图象；（5）根据作出的v﹣t图象，可求得vA=m/s；重力加速度g=m/s2．13．如图1所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系．水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的2中心距离s（1）该实验（填“需要”或“不需要”）满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？（2）实验用20分度的游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图2所示，则d=mm；（3）某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），砝码盘和砝码的质量为m，已知重力加速度为g，则对该小车，实验要验证的表达式是A．mgs=M（）2﹣M（）2B．（m﹣m0）gs=M（）2﹣M（）2C．（F﹣m0g）s=M（）2﹣M（）2D．Fs=M（）2﹣M（）2．14．一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，角速度的增加量△ω与对应时间△t的比值定义为角加速度β（即β=）．我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验：（打点计时器所接交流电的频率为50Hz，A、B、C、D…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出）①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；③经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量．（1）用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径r为cm；（2）由图丙可知，打下计数点B时，圆盘转动的角速度为rad/s；（3）圆盘转动的角加速度大小为rad/s2；（（2），（3）问中计算结果保留三位有效数字）15．如图1所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图．图中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，p的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变p的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮之间的摩擦．（1）下列说法正确的是A．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B．实验时应先接通电源后释放小车C．实验中m2应远小于m1D．测力计的读数始终为g（2）图2为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是m/s2．（交流电的频率为50Hz，结果保留一位小数．）16．某实验小组要探究力对物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图甲所示．实验主要步骤如下：①实验时，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，不断调整使木板倾斜合适的角度，轻推小车，使小车匀速下滑，这样做的目的是；②使小车在一条橡皮筋的作用下由某位置静止弹出沿木板滑行，橡皮筋对小车做功为W；再用完全相同的2条、3条…橡皮筋同时作用于小车，每次均由静止在（填“相同”或“不同”）位置释放小车，使橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、…③分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、…，作出W﹣v图象，则图乙中符合实际的图象是（填字母序号）17．某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理，图中光电门能记录挡光条通过该光电门所用的时间，请按照要求回答下面的问题．（1）将气垫导轨接通气泵，通过调平螺丝调整气垫导轨使之水平，则检查是否调平的方法是．在本实验中是否要满足砝码盘和砝码两者的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器三者的总质量M（填“是”或“否”）．（2）在某次实验中，该学习小组记录了挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间分别为△t1和△t2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力的大小F，并用天平测出滑块、挡光条和拉力传感器的总质量M已知实验过程中，滑块与定滑轮间的细绳一直处于水平状态，该小组的操作规范，则为了验证动能定理，还需要测定的物理量有：（写出对应物理量的名称及其物理量符号），要验证的方程是（请用题中和所测定的物理量的符号表示）．

力学实验答案与试题解析一．填空题（共1小题）1．某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．（1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持竖直状态．（2）他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0=4cm，劲度系数k=50N/m．解：（1）弹簧是竖直的，要减小误差，刻度尺必须与弹簧平行，故刻度尺要保持竖直状态；（2）弹簧处于原长时，弹力为零，故原长为4cm；弹簧弹力为2N时，弹簧的长度为8cm，伸长量为4cm；根据胡克定律F=k△x，有：k=．故（1）竖直；（2）4，50．二．实验题（共5小题）2．如图所示，质量为M的滑块A放在一端带有滑轮的粗糙长木板上，平衡摩擦后，安装在水平桌边缘，1、2是固定在木板上的两个光电门，中心间的距离为L．滑块A上固定一宽度为d的遮光长，在质量为m的重物B牵引下从木板的顶端由静止滑下，光电门1、2记录的遮光时间分别为△t1和△t2．（1）用此装置验证牛顿第二定律，且认为A受到外力的合力等于B的重力，则实验必须满足的条件还有m＜＜M；实验测得的加速度为（用上述字母表示）；（2）用此装置研究外力做功与物体动能的改变，以A为研究对象，外力做功的表达式是mgL，动能改变量是．解：（1）对整体分析，加速度a=，隔离对A分析，根据牛顿第二定律得，绳子的拉力F=Ma==，当m＜＜M时，A受到的外力的合力等于B的重力．滑块通过光电门1和2的瞬时速度分别为，，根据速度位移公式得，加速度a==．（2）外力做功的表达式W=mgL，动能该变量为△Ek==．故（1）m＜＜M，；（2）mgL，．3．某实验小组用一只弹簧秤和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2，主要实验步骤如下：Ⅰ、弹簧秤挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点处，记下弹簧秤的示数F；Ⅱ、弹簧秤挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下弹簧秤的示数F1；Ⅲ、根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F'1=①Ⅳ、比较②即可初步验证V、只改变绳套2的方向，重复上述试验步骤．回答下列问题：（1）完成实验步骤：①；②F'1和F1；（2）将绳套1由0°方向缓慢转动到60°方向，同时绳套2由120°方向缓慢转动到180°方向，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，保持绳套1和绳套2的夹角120°不变，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是A（填选项前的序号）A、逐渐增大B、先增大后减小C、逐渐减小D、先减小后增大．解：（1）根据的平行四边形定则计算绳套1的拉力F'1=Ftan30°=，通过比较F1和F'1，在误差范围内相同，则可初步验证，（2）两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出图象，如图所示：根据图象可知，绳套1的拉力大小逐渐增大，故A正确．故选：A故（1），F'1和F1；（2）A4．橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明k=，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量．①有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值．下表为橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录，请在图乙中作出Fx图象．拉力F/N5.010.015.020.025.0伸长量x/cm1.603.204.806.408.00②由以上实验可求出该橡皮筋的k值为3.1×102N/m（保留两位有效数字）．③某同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）来探究合力的方法，如图丙所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点．在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法．在实验过程中，下列说法正确的是DA．只需要测量橡皮筋的长度，不需要测出橡皮筋的原长B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋C．以OB、OC为两邻边作平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度与OA相等D．多次实验中即使O点不固定，也可以探究求合力的方法．解：①根据题中表格的数据，做出其Fx图象，根据描点法得出对应的图象如图所示；②其斜率就是k值为k==3.1×102N/m，③A、由胡克定律F=kx可得x为形变量，即压缩或伸长量，所以A错；B、为了减小误差，橡皮筋的伸长量应该大些，故应选择劲度系数稍小的橡皮筋，故B错误；C、由于橡皮筋的弹力与它的长度不成正比，所以OB、OC弹力的合力方向与以OB、OC为两邻边做平行四边形的对角线不重合，故C错误；D、不同的O点依然满足任意两个橡皮筋弹力的合力与第三个橡皮筋弹力等大反向的特点，所以即使O点不固定，也可以探究求合力的方法，故D正确．故①如图所示②3.1×102③D5．用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律．（1）下列做法正确的是AE（填字母代码）A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行B．在调节木板倾斜程度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砂的砂桶通过定滑轮拴在小车上C．实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源D．通过增减小车上的砝码改变质量时，需要再次调节木板倾斜度E．为取绳子拉力近似等于砂和砂桶总重力，应保证砂和小桶的总质量远小于小车的质量（2）如图2所示为某次实验得到的纸带，纸带中相邻计数点间的距离已标出，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度大小1.5m/s2．（3）保持小车的质量M不变，改变砂桶与砂的总重力F，多次实验，根据得到的数据，在a﹣F图象中描点（如图3所示）．结果发现右侧若干个点明显偏离直线，造成此误差的主要原因是砂和小桶的质量太大．若不断增加砂桶中砂的质量，a﹣F图象中各点连成的曲线将不断延伸，加速度的趋向值为g．解：（1）A．在实验的过程中要注意调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，才能使绳子的拉力平行于运动的方向．故A正确；B．在调节木板倾斜程度平衡小车受到的滑动摩擦力时，需要将装有砂的砂桶摘下．故B错误；C．实验时，先接通打点计时器的电源．故C错误；D．通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要再次调节木板倾斜度．故D错误；E．为取绳子拉力近似等于砂和砂桶总重力，应保证砂和小桶的总质量远小于小车的质量．故E正确．故选：AE（2）相邻计数点间还有四个点没有画出，则计数点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s，由匀变速直线运动的推论△x=at2可知，加速度为：a==1.5m/s2（3）以小车与砂和小桶码组成的系统为研究对象，系统所受的合外力等于钩码的重力mg，由牛顿第二定律得：mg=（m+M）a，小车的加速度a=g，小车受到的拉力F=m小车a=g，当m＜＜M时，可以认为小车受到的合力等于砂和小桶的重力，如果砂和小桶的质量太大，则小车受到的合力小于钩码的重力，实验误差较大，a﹣F图象偏离直线．因为砂和小桶的重力在这个实验中充当小车所收到的合外力，若不断增加砂桶中砂的质量，a﹣F图象中各点连成的曲线将不断延伸，加速度的趋向值为g．故（1）AE；（2）1.5；（3）砂和小桶的质量太大，g6．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。（1）实验中涉及到下列操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是④①③②（填入代表步骤的序号）。（2）图（b）中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz．由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为1.29m/s．比较两纸带可知，M（填“M”或“L”）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。解：（1）实验中应先将物块推到最左侧，测量压缩量，再把纸带向左拉直；先接通电源，稳定后再释放纸带；故步骤为④①③②；（2）由M纸带可知，左侧应为与物块相连的位置；由图可知，两点间的距离先增大后减小；故2.58段时物体应脱离弹簧；则由平均速度可求得，其速度v=×10﹣2=1.29m/s；因弹簧的弹性势能转化为物体的动能，则可知离开时速度越大，则弹簧的弹性势能越大；由图可知，M中的速度要大于L中速度；故说明M纸带对应的弹性势能大；故（1）④①③②；（2）1.29；M。三．解答题（共11小题）7．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出．打点计时器接频率为f=50Hz的交流电源．（1）打下E点时纸带的速度vE=（用给定字母表示）；（2）若测得d6=65.00cm，d3=19.00cm，物体的加速度a=3.0m/s2；（3）如果当时电网中交变电流的频率f＞50Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值偏小．（填“偏大”或“偏小”）解：（1）每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为T==0.1s．利用匀变速直线运动的推论得：vE==，（2）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得a==3.0m/s2；（3）如果在某次实验中，交流电的频率51Hz，f＞50Hz，那么实际打点周期变小，根据运动学公式△x=at2得：真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小．故（1）；（2）3.0；（3）偏小．8．某物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图1，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端装有定滑轮；木板上有一滑块，其一端与电磁打点计时器的纸带相连，另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接．打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz．开始实验时，在托盘中放入适量砝码，滑块开始做匀加速运动，在纸带上打出一系列小点．（1）图2给出的是实验中获取的一条纸带的一部分：0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示．根据图中数据计算的加速度a=0.497m/s2（保留三位有效数字）．（2）回答下列两个问题：a．为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有CD．（填入所选物理量前的字母）A、木板的长度LB、木板的质量m1C、滑块的质量m2D、托盘和砝码的总质量m3E、滑块运动的时间tb．滑块与木板间的动摩擦因数μ=（用被测物理量的字母表示，重力加速度为g），与真实值相比，测量的动摩擦因数偏大（填“偏大”或“偏小”）．解：（1）每相邻两计数点间还有4个打点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s．将第一段位移舍掉，设1、2两计数点之间的距离为x1，则第6、7之间的距离为x6，利用匀变速直线运动的推论△x=at2，即逐差法可以求物体的加速度大小：a==，代入数据解得：a=0.497m/s2．由于取舍的位移不一样，因此在答案在：0.495～0.497m/s2范围内．（2）根据牛顿第二定律有：m3g﹣m2gμ=（m2+m3）a，故解得：μ=．由于根据牛顿第二定律列方程的过程中，考虑了木块和木板之间的摩擦，但没有考虑细线和滑轮以及空气阻力等，故导致摩擦因数的测量会偏大．故（1）0.497m/s2；（2）a、CD；b、，偏大．9．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220V、50Hz交流电源．该同学经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时纸带的瞬时速度大小如表：对应点BCDEF瞬时速度（m/s）0.1410.1800.2180.2620.301（1）电火花计时器在打点G时纸带的瞬时速度大小为va=0.34；（2）根据表格中的数据，以A点对应的时刻为t=0，试在图乙所示坐标系中合理地确定标度，作出v﹣t图象，并利用该图象求出纸带的加速度a=0.4m/s2；（结果保留两位有效数字）（3）如果当时电网中交流电的电压变成215V，而频率保持不变，这一因素将使加速度的测量值与实际值相比相同（选填：“偏大”、“偏小”或“相同”）．解：（1）每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，所以相邻两个计数点间的时间间隔T′=5T，根据匀变速直线运动中，相等的时间，速度的变化量相等，则由vG﹣vF=aT′，解得：vG=vF+aT′=vF+△v=0.301+（0.301﹣0.262）=0.301+0.039=0.34m/s；（2）作出v﹣t图象如图所示，注意尽量使描出的点落到直线上，不能落到直线上的点尽量让其分布在直线两侧．由速度﹣时间图象的斜率表示加速度，得：a==m/s2=0.4m/s2（3）电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变．故（1）0.34；（2）0.4；（3）相同．10．如图1所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图．钩码的质量为m1，小车和砝码的质量为m2，重力加速度为g．（1）下列说法正确的是D．A．每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力B．实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源C．本实验m2应远小于m1D．在用图象探究加速度与质量关系时，应作a﹣图象（2）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，测得F=m1g，作出a﹣F图象，他可能作出图2中丙（选填“甲”、“乙”、“丙”）图线．此图线的AB段明显偏离直线，造成此误差的主要原因是C．A．小车与轨道之间存在摩擦B．导轨保持了水平状态C．砝码盘和砝码的总质量太大D．所用小车的质量太大（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的﹣a图象如图3．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，则小车与木板间的动摩擦因数μ=，钩码的质量m1=．（4）实验中打出的纸带如图4所示．相邻计数点间的时间是0.1s，图中长度单位是cm，由此可以算出小车运动的加速度是0.46m/s2．（保留两位有效数字）解：（1）A、每次在小车上加减砝码时，不需要重新平衡摩擦力，故A错误．B、实验时应先接通电源，再释放纸带，故B错误．C、为了使钩码的重力表示绳子的拉力，应满足m1应远小于m2，故C错误．D、在用图象探究加速度与质量关系时，若作a﹣m图线，图线为曲线，无法得出a与m的定量关系，所以应作a﹣图象，故D正确．（2）漏了平衡摩擦力这一步骤，就会出现当有拉力时，物体不动的情况．故图线为丙．当不满足m1＜＜m2时，随m1的增大物体的加速度a逐渐减小，故图象弯曲的原因是：所挂钩码的总质量太大，不满足沙和沙桶质量远小于小车的质量．故选：C．（3）根据牛顿第二定律可知，m1g﹣μm2g=m2a；结合﹣a图象，可得：，设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，因此钩码的质量m1=，小车与木板间的动摩擦因数μ=．（4）根据得，加速度a==0.46m/s2．故（1）D（2）丙、C（3），，（4）0.46m/s2；11．用图甲所示的实验装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验．小车放在木板上，小车前端系一条细绳，绳的一端跨过定滑轮挂一个小盘，盘中可放重物，在实验中认为小盘和重物所受的重力等于小车做匀加速运动的力．（1）实验中把木板一侧垫高的目的是平衡摩擦力，为达到上述目的需调节木板倾斜度，使小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动．（2）在探究加速度与力的关系时，图乙为某次实验中打出的纸带，打点计时器的电源频率为50Hz，则加速度a=0.79m/s2（3）在探究加速度与质量的关系时，某同学把实验得到的几组数据描点并画出如图丙所示曲线．为了更直观描述物体的加速度跟其质量的关系，请你根据图丙数据在图丁中建立合理坐标，并描点画线．解：（1）为了平衡摩擦力，必须在长木板远离滑轮的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速运动．（2）由图二乙图所示纸带可知，计数点间的时间间隔为：t=0.02s×5=0.1s，加速度为：a=m/s2；（3）根据图二丙图所示图象实验数据，在图二丁图所示坐标系中描出对应点，然后作出a﹣图象，图象如图所示．故（1）平衡摩擦力、匀速直线；（2）0.79；（3）如图所示．12．如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．回答下列问题：（计算结果保留3为有效数字）（1）实验中除用到合适的电源、打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必须用到的测量工具是刻度尺；（2）图2是实验打出的一条纸带，由打出的点可以判断，纸带的左（选填“左”或“右”）端与重物上的夹子相连接：（3）A、B、C、D、E、F、G是纸带上连续的点，相邻两点间的时间间隔T=0.02s，由图2可知，打下D点时重物下落的速度vD=2.33m/s；（4）以打下A点时为0时刻，将D点对应的速度描在图3的v﹣t图中（图中已描出其余各点的速度），并在图3中作出v﹣t图象；（5）根据作出的v﹣t图象，可求得vA=1.75m/s；重力加速度g=9.60m/s2．解：（1）纸带处理时需刻度尺；（2）重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，故应该是左端连接重物；（3）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，为：vD==2.33m/s（4）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．（5）速度时间图象的斜率表示加速度，则有：a=k=9.6m/s2通过v﹣t图象得打A点时重物下落的速度为1.76m/s．故（1）刻度尺；（2）左；（3）2.33；（4）如图所示；（5）1.75，9.60．13．如图1所示的装置，可用于探究恒力做功与速度变化的关系．水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的2中心距离s（1）该实验不需要（填“需要”或“不需要”）满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量？（2）实验用20分度的游标卡尺测量挡光板的宽度d，如图2所示，则d=5.50mm；（3）某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），砝码盘和砝码的质量为m，已知重力加速度为g，则对该小车，实验要验证的表达式是CA．mgs=M（）2﹣M（）2B．（m﹣m0）gs=M（）2﹣M（）2C．（F﹣m0g）s=M（）2﹣M（）2D．Fs=M（）2﹣M（）2．解：（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．（2）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数等于0.05×10mm=0.50mm，所以最终读数为：5mm+0.50mm=5.50mm．（3）由于光电门的宽度d很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度．滑块通过光电门1速度为：，滑块通过光电门2速度为：根据功能关系需要验证的关系式为：（F﹣m0g）s=M（）2﹣M（）2．故C正确．故选：C故（1）不需要；（2）5.50；（3）C14．一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，角速度的增加量△ω与对应时间△t的比值定义为角加速度β（即β=）．我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验：（打点计时器所接交流电的频率为50Hz，A、B、C、D…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出）①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；③经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量．（1）用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径r为3.000cm；（2）由图丙可知，打下计数点B时，圆盘转动的角速度为9.18rad/s；（3）圆盘转动的角加速度大小为23.5rad/s2；（（2），（3）问中计算结果保留三位有效数字）解：（1）整数部分为60mm，小数部分为零，由于精确度为0.05mm，故需写到0.001cm处，故读数为6.000cm；故半径为3.000cm；（2）打下计数点B时，速度为vB===0.2755m/s故ω===9.18rad/s（3）纸带运动的加速度为a====0.705m/s2由于β=，ω=，故角加速度为β===23.5rad/s2故故（1）3.000；（2）9.18；（9.17～9.19）（3）23.5；（23.2～24.0）．15．如图1所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图．图中A为小车，质量为m1，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于一端带有定滑轮的足够长的木板上，p的质量为m2，C为弹簧测力计，实验时改变p的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮之间的摩擦．（1）下列说法正确的是BA．一端带有定滑轮的长木板必须保持水平B．实验时应先接通电源后释放小车C．实验中m2应远小于m1D．测力计的读数始终为g（2）图2为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是0.5m/s2．（