2020年高考物理真题分类汇编专题8力学实验

专题8力学实验

1.（2012全国理综）

图1为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源，打点

的时间间隔用At表示.在小车质量未知的情况下，某同学设计了一种方法用来研究“在外力

一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”.

图1

（1）完成下列实验步骤中的填空：

①平衡小车所受的阻力：小吊盘中不放物块，调整木板右端的高度，用手轻拨小车，直到打

点计时器打出一系列的点.

②按住小车，在小吊盘中放入适当质量的物块，在小车中放入祛码.

③打开打点计时器电源，释放小车，获得带有点列的纸袋，在纸袋上标出小车中祛码的质量

m.

④按住小车，改变小车中祛码的质量，重复步骤③.

⑤在每条纸带上清晰的部分，没5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s„

S2,….求出与不同m相对应的加速度a.

⑥以祛码的质量m为横坐标J为纵坐标，在坐标纸上做此1-m关系图线.若加速度与小车

aa

1

和祛码的总质量成反比，则一与m处应成关系（填“线性”或“非线性”）.

（2）完成下列填空:

(i)本实验中，为了保证在改变小车中祛码的质量时，小车所受的拉力近似不变，小吊盘

和盘中物块的质量之和应满足的条件是.

(ii)设纸带上三个相邻计数点的间距为si、S2、S3,a可用si、S3和At表示为

a=.图2为用米尺测量某一纸带上的Si、S3的情况，由图可读出k

mm,S3=—.由此求得加速度的大小a-_m/s2.

(iii)图3为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿

定律成立，则小车受到的拉力为，小车的质量为.

解析：(1)间距相等的点.(2)线性

(2)(i)远小于小车和祛码的总质量

⑴)"=羡本

S[=36.7mm-12.5mm=24.2mm

$3=120.0/7/777-72.8mm-47.2mm

a--~~——=1.16/77/s2

2(5Ar)

2

(iii)设小车的质量为m',则有F=+加)a,变形得L=_L〃?+d,所以l_〃z图象的

aFFa

斜率为-L=%,所以作用力/7=_l,_L一根图象的截距为之=b，所以m':.

FkaFk

2.(2)(2012广东卷)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系.

①将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧，弹簧轴线和刻度尺都应在方向

（填“水平”或“竖直”）

②弹簧自然悬挂，待弹簧时，长度记为L。，弹簧下端挂上祛码盘时，长度记为L*在

祛码盘中每次增加10g祛码，弹簧长度依次记为L至数据如下表表：

代表符号

LxL,L2LLL5u

数值（cm）25.3527.3529.3531.3033.435.3537.4039.30

表中有一个数值记录不规范，代表符号为,由表可知所用刻度尺的最小长度为

③图16是该同学根据表中数据作的图，纵轴是祛码的质量，

横轴是弹簧长度与的差值（填“卜或卜'）.

④由图可知弹簧的劲度系数为N/m；通过图和表可

知祛码盘的质量为g（结果保留两位有效数字，重

力加速度取9.8m/—）.

解析：①弹簧的轴线必须沿重力方向，所以应沿竖直方向.

②由于表中测量值已经估读到0.1mm,所以刻度尺的最小刻度应是1mm.

③因为mog=k{Lx一41nmg+-k）,整理得=k（Ln一4）,所以横轴

应为弹簧长度与Lx的差值.

④从上式可以看出图象的斜率表示k的大小，即

k=△"吆—4.9N/m,m_k（L*-L（＞）=[0g

3.（2012全国新课标）.（5分）

某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度.该螺旋测微器校零时的示数如图（a）所示，测

量金属板厚度时的示数如图（b）所示.图（a）所示读数为mm,图（b）所示读数

为mm,所测金属板的厚度为mm.

图(a)图(b)

答案：0.010,6.870,6.860

解析：螺旋测微器又叫千分尺，精确度为0.01mm,故读数应以mm为单位时，小数点后面应

有三位，即读到毫米的千分位上.

4.（2012上海卷）.（8分）在“利用单摆测重力加速度：的实验中

（1）某同学尝试用DIS测量周期.如图，用一个磁性小球代替原先的

摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正

下方.图中磁传感器的引出端A应接到.使单摆做小角度摆：I

动，当磁感应强度测量值最大时，磁性小球位于.若测得：0

连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期的测量值II

为（地磁场和磁传感器的影响可忽略）.一''4

（2）多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T.虎后，分别取L和T

的对数，所得到的IgTTgL图线为（填“直线”、“对数曲线”或“指数曲线”）；读

得图线与纵轴交点的纵坐标为c,由此得到该地的重力加速度g=.

2t

解析：（1）数据采集器，最低点（或平衡位置），,（2）直线，42/10）

N-1

图中磁传感器的引出端A应接到数据采集器，磁性小球位于最低点测量误差较小，因为

2t

t=（N-l）*T/2,所以周期「=----.

N-1

（2）因为T=2p两边取对数的lgT=1lgA+,为直线，依题意有

42

解得g=10^"

5.（2012安徽卷）.（18分）I.（10分）

图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置

示意图砂和砂桶的总质量为〃?，小车和祛

码的总质量为依,实验中用砂和砂桶总重力

的大小作为细线对小车拉力的大小.

⑴试验中，为了使细线对小车的拉力等

于小车所受的合外力，先调节长木板一滑轮的高度，使细线与长木板平行.接下来还需要进

行的一项操作是

A将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m

的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.

B将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂

桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.

C将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是

否做匀速运动.

⑵实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是

A.M=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g

B.M=200g,“二20g、40g、60g、80g、100g、120g

C.M=400g,加二10g、15g、20g、25g、30g、40g

D.M=400g,m=20g40g、60g、80g、100g>120g

（3）图2是试验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,

相邻的两个计数点之间还有四个点未画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为SAB=4.22

cm、sBC=4.65cm>s。。=5.08cm、S0E=5.49cm、sEF=5.91cm^S-G=6.34cm.已知打点

计时器的工作效率为50Hz,则小车的加速度。=m/s2(结果保留2位有效数

字).

答案：(1)B；(2)C；(3)0.42

解析：要使砂和砂桶的重力mg近似等于小车所受合外力，首先要平衡摩擦力，然后还要满足

niV<M.而平衡摩擦，不需挂砂桶，但要带纸带，故(1)选B,(2)选C.(3)用逐差法

2

a=SDE+SEF+SFG-S--SBC-SCD,求得a=042mIs.

9T2

6.(2012江苏卷).(10分)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图所示的

装置进行实验，实验中，当木块A位于水平桌面上的0点时，重物B刚好接触地面，将A拉

到P点，待B稳定后静止释放，A最终滑到Q点，分别测量OP、0Q的长度h和s,重复上述

实验，分别记录几组实验数据

①实验开始时，发现A释放后会撞到滑轮，请提出两个解决方案;

②请根据下表的实验数据作出s-h关系图像

h(cm)20.030.040.050.060.0

s(cm)19.528.539.048.056.5

0实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg,根据s-h图像可计算出A木块与

桌面间的动摩擦因数N=（结果保留一位有效数字）

④实验中，滑轮轴的摩擦会导致M的测量结果（选填“偏大”、或“偏小”

解析：（3）在B下落至临落地时，据动能定理，有Mgh-1（M+^v2,

2

在B落地后，A运动到Q,据动能定理，有一机gs=0二1机/，解得：

2

Mh5h5

=--------------.将M=0.5kg，m=0.4炊代入得=-------=--------，从s-

（〃+加）$+m/795+4/19x2+4

h

s

图象得斜率攵=1.04，艮L=1.04,代入上式得=0.4.

h

本题易错点：认为A/B末速度都为0

Mgh-mg（h+5）=0,解得=0.6.

（4）滑轮组的摩擦会导致s偏小，从而偏大.

2030506070

7.（2012四川卷）.（17分）（1）某物理兴趣小组采用如图所示小锤

弹性金属片

的装置深入研究平抛运动.质量分别为nu和m”的A、B小球处于禅》

同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影.用小锤：：

打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球B球：：;

自由下落.A球落到地面N点处，B球落到地面P点处.测得：：\

------------Q-地面

n=0.04kg,mB=0.05kg,B球距地面的高度是1.225m,M、N点PMN

间的距离为1.500m,则B球落到P点的时间是s,A球落地时的动能是J.（忽略空气

阻力，gJR9.8m/s2）

解析：由自由落体运动公式/?阱=lg产’代入数据可知时间'=05s；根据XMN=V（/和机

械能守恒〃zg/?=1之联立可得：E=0.6642/a0.66J.

•BPEk-~mAvQk

8.（2）（2012天津卷）某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素.

①他组装单摆是，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁

夹将橡皮夹紧，如图所示，这样做的目的是

A.保证摆动过程中摆长不变

B.可使周期测量得更加准确

C.需要改变摆长时便于调节

D.保证摆球在同一竖直平面内摆动

解析：用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线增加/线与悬挂处的摩擦保证摆长不变；改变摆长时用

力拉不会将摆线拉断，方便调节摆长；AC正确.

②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度

L=0.9990m,再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则摆球的直径为廊，单摆

摆长为m

12主尺cm

0游标尺10

解析：用10分度游标卡尺主尺读数为12mm,游标尺读数为0,则摆球的直径为12mm+0X

0.1mm=12.0mm.

单摆摆长为j一卜999。-等=。.993。.

③下列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四种操作过程，图中横

坐标远点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像，己知sin5°=0.087,sinl50

=0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是（填字母代号）

解析：单摆的振动在摆角小于5度才能看作简谐振动，在测量周期时计时起点应该选择在平衡

位置（速度大误差小）.

根据摆角估算振幅A】=Isin5°=0.993x0.087=0.086m=8.6cm,AB振幅合理.

A=/sin15。=0.993x0.26=0.25m=25cm,CD振幅不合理错误.

A中振动图像的计时起点在平衡位置是合理的，B中振动图像的计时起点在正的最大位置是不

合理的.答案A.

9.（2012山东卷）.（13分）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运

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停在桌面上（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.打点计时器电源的频率为50Hz.

①通过分析纸带数据，可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速.

②计数点5对应的速度大小为m/s,计数点6对应的速度大小为m/s.

（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a=m/一,若用，•来计算物块与桌面间的动

g

摩擦因数（g为重力加速度），则计算结果比动摩擦因数的真实值___________（填“偏大”

或“偏小”）.

解析：①由于计数点前后的间隔距离都小于它们的间隔距离，说明计数点6之前物块在加速，计

数点7之后物块在减速，则开始减速的时刻在6和7之间.答案6；7[或7；6].

2

（9.00+11.01）xlO-=j00

②计数点5对应的速度等于4和6间的平均速度为=应一'm/s,同

（9.00+7.01）xlO-2v+v

理"=02"0-80m/s,又也=一、工可解得计数点6对应的速度大小

为1.20m/s.

X=2.00x10-2_2go

③在减速阶段©=2.00cm,则加速度为"=产-0.12-m/s?.在减速阶段产

生加速度的力是滑动摩擦力和纸带受到的阻力，所以计算结果比动摩擦因数的真实值“偏

大”.

10.（2013高考浙江理综第21题）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定

在小车上：装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上.一同学用装置甲

和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时

器打出的点.

0任选一条纸带读出b、C两点间的距离为；

0任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为,纸带①和②上c、e两点

间的平均速度"©"②（填"大于”“等于”或“小于”）；

（3）图中（填选项）

A.两条纸带均为用装置甲实验所得

B.两条纸带均为用装置乙实验所得

C.纸带①为用装置甲实验所得.纸带②为用装置乙实验所得

D.纸带。为用装置乙实验所得.纸带②为用装置甲实验所得

答案：（1）（D2.10cm,或②2.40cm.

(2)1.13m/s,1.25m/s.小于

(3)C

解析：（1）选择纸带①读出b、c两点间的距离为2.10cm,选择纸带②读出b、c两点间

的距离为2.40cm.

（2）选择纸带①读出c、e两点间的距离为4.52cm,求出c、e两点间的平均速度大小为

4.522，

iF=-------X10m/s=l.13m/s.

2x0.02

选择纸带②读出c、e两点间的距离为5.00cm.求出c、e两点间的平均速度大小为。=

5.00

X10Ws=l.25m/s.

2x0.02

（3）分析纸带上的点距离可以看出，纸带①做匀加速运动，纸带②做加速度逐渐减小的

加速运动最后做匀速运动，所以带①为用装置甲实验所得.纸带②为用装置乙实验所

得，选项C正确.

11.（1）（2013高考福建理综第19（1）题）（6分）在“探究恒力做功与动能改变的关系”

实验中（装置如图甲）：

单位:cn>

^1.73---1

*图甲---------18.59--------------J

图乙

①下列说法哪一项是正确的.（填选项前字母）

A..平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上

B..为减小系统误差，应使钩码质量远大于小车质量

C.实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放

②图乙是实验中获得的一条纸带的一部分，选取0、A、B、C计数点，已知打点计时器使

用的交流电频率为50Hz.则打B点时小车的瞬时速度大小为m/s（保留三位有效数

字）.

答案:①C②0.653

解析：①在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，，平衡摩擦力时要去掉细线另一端

的钩码.为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量，选项AB错误.实验时，应使小车

靠近打点计时器由静止释放，选项C正确.

।g59-553

②打B点时小车的瞬时速度大小为v=————X102m/s=0.653m/s.

2x0.10

12.（1）（2013高考山东理综第21（1）题）图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢

笔帽的内径时，应该用游标卡尺的（填“A”“B”或"C”）进行测量；示数如图乙

所示，该钢笔帽的内径为_mm.

0123

一叫.—册川

01020

图/,

答案：A11.30

解析：测量内径应该用游标卡尺的A,测量外径应该用游标卡尺的B,测量深度应该用游标

卡尺的C.该钢笔帽的内径为llmm+0.5X6mm=l1.30mm.

13.（2013高考四川理综第8题）（2）（11分）

如图1所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操

作，进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验：

①为达到平衡阻力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程

度，根据打出的纸带判断小车是否做运动.

②连接细绳及托盘，放入祛码，通过实验得到图2所示的纸带纸带上0为小车运动起始时

刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉

力为0.2N,小车的质量为0.2kg.

请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化补填表中空格（结果保留至少小

数点后第四位）.

0——B0—C0—D0—E0—F

W/J0.04320.05720.07340.0915

△E/J0.04300.05700.07340.0907

分析上述数据可知：在实验误差允许的范围内W=AEk,与理论推导结果一致.

③实验前已测得托盘的质量7.7义10"kg,实验时该组同学放入托盘中的祛码质量应为

kg（g取9.8m/s：结果保留至小数点后第三位）

答案：（2）①匀速直线②0.11150.1105③0.015

解析：在0—F过程中，小车所受合外力做的功W=F・0F=0.2X0.5575J=0.1115J.打F点时

速度v=X10m/s,小车动能的变化_md=_X0.2X（X

2x0.1222x0.1

102）2>0.1105J.根据实验时小车所受拉力为0.2N,小车的质量为0.2kg可知，小车质

MF

量不是远大于托盘和祛码质量之和.由mg-F=ma,F=Ma可得m=-------=0.02273kg,即托盘

Mg-F

和祛码质量之和为0.02222kg,该组同学放入托盘中的祛码质量应为△m=0.02273kg-7.7X

103kg=0.015kg.

14.(8分)(2013高考上海物理第28题)如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平

桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺

可以测得水平位移.保持水平槽口距底板高度h=0.420m不变.改变小球在斜槽导轨上下滑的

起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v。、飞行时间t和水平位移d,记录在表中.

光电门传感器

斜槽轨道

小球

(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度V。成关系,

与无关.

Vo(m/s)0.7411.0341.3181.584

t(ms)292.7293.0292.8292.9

d(cm)21.730.338.646.4

2x04?0

(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值f=289.8ms,发现理论

10

值与测量值之差约为3ms.经检查，实验及测量无误，其原因是

(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t'依然大于自

己得到的理论值r,但二者之差在3-7ms之间，且初速度越大差值越小.对实验装置的安

装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是.

答案：(1)正比h

(2)g取值10m/s2偏大

(3)水平槽口距底板高度h较大，小球飞行时受到空气阻力作用

解析：(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度V。成正比关系，与

h无关

(2)计算小球飞行时间的理论值f=289.8ms中，g不能取值

10m/s2,应该取值g=9.8m/s,这样计算出的t=292.8ms.

(3)导致偏差的原因是：水平槽口距底板高度h较大，小球飞行时受到空气阻力作用

15.(2013高考江苏物理第11®(10分)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，

实验装置如图所示.倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K,电磁铁吸住第1个小球.

手动敲击弹性金属片M,M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸

住第2个小球.当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落…….这样，就

可测出多个小球下落的总时间.

(1)在实验中，下列做法正确的有一▲—.

(A)电路中的电源只能选用交流电源

(B)实验前应将M调整到电磁铁的正下方

(C)用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度

(D)手动敲击M的同时按下秒表开始计时

0实验测得小球下落的高度11=1.980m,10个小球下落的总时间T=6.5s.可求出重力加

速度g=m/s2.(结果保留两位有效数字)

0在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法.

®某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间At磁性才消失，因此，每个小球的实际

下落时间与它的测量时间相差这导致实验误差.为此，他分别取高度仪和“2,测量

n个小球下落的总时间7；和.他是否可以利用这两组数据消除口f对实验结果的影响？请

推导说明.

答案：（DBD（2）9.4

⑶增加小球下落的高度;多次重复实验，结果取平均值.（其他答案只要合理也可）

⑷由H=]_g（。时和1尽工人

12n22n

可得糜U因此可以消去At的影响.

区--）2

解析：电路中的电源可以选用直流电源，选项A错误.实验前应将M调整到电磁铁的正下方，

选项B正确.用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离减去小球直径作为小球下落的高度，选项C

错误.手动敲击M的同时，电磁铁断电，小球开始自由落体运动，按下秒表开始计时，选项D

正确.

实验测得小球下落的高度H=l.980m,10个小球下落的总时间T=6.5s,单个小球自由落体运

]2H

动的时间为0.65s.由H=_gt"可求出重力加速度g=___=9.4m/s2.

2t2

16.（2013高考天津理综物理第9题）（2）某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质

量的关系.

①下列做法正确的是（填字母代号）

A.调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B.在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有祛码的祛码桶通过定滑轮拴木

块上

C.实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D.通过增减木块上的祛码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度

②为使祛码桶及桶内祛码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件

是祛码桶及桶内祛码的总质量_______木块和木块上硅码的总质量（填远大于，远小于，或

近似于）

③甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放祛码，

在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直

线•设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为

口中，口乙，由图可知，m中nu口中□乙（填“大于”、"小于”或“等于”）

答案：①AD②远小于③小于大于

解析：①在利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系实验中，调节滑轮的高度，使牵引木

块的细绳与长木板保持平行，选项A正确.木块下滑是受到重力、支持力、细线拉力和摩擦

力，要使细线拉力等于木块的合力，需要使木板倾斜，木块重力沿斜面方向的分力等于摩擦力.

在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，应该去掉装有祛码的祛码桶，选项B错误.

实验时，先接通打点计时器的电源再放开木块，选项C错误.通过增减木块上的祛码改变质量

时，不需要重新调节木板倾斜度，选项D正确.

②为使祛码桶及桶内祛码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件

是祛码桶及桶内祛码的总质量远小于木块和木块上硅码的总质量.

③在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，由牛顿第二定律，F-u

mg=ma,得至!Ia=F/m-口g.对比图象，可得m甲小于m乙N中犬于心

17.（18分）（2013高考广东理综第34题）（1）研究小车匀变速直线运动的实验装置如图16

（a）所示，其中斜面倾角可调.打点计时器的工作频率为50Hz.纸带上计数点的间距如图16

⑤所示，其中每相邻两点之间还有4个记录点未画出.

①部分实验步骤如下：

A.测量完毕，关闭电源，取出纸带.

B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车.

C.将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连.

I).把打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔.

上述实验步骤的正确顺序是：(用字母填写).

②图16(b)中标出的相邻两计数点的时间间隔T=s.

③计数点5对应的瞬时速度大小计算式为vs=.

④为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=.

答案：①CDBA②0.]s③/④+$5+$6)-(?+$2+$3)

2T9T~

解析：①上述实验步骤的正确顺序是：将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连.把

打点计时器固定在夹板上，让纸带穿过限位孔.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小

车.测量完毕，关闭电源，取出纸带.

②时间T=5T°=5X0.02s=0.1s.

③运用在匀变速直线运动中，中间时刻速度的等于这段时间内的平均速度计算计数点5对应

的瞬时速度大小计算式为Vs=-~.

2T

④5)(s；=S]+.=+S3耳=$4+55+$6则：『=3T.则有△$'=aT’2,解得a=

($4+55+$6)一3+$2+$3)

972'

18.(2013全国新课标理综1第22题)

图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.实验步骤如下：

①用天平测量物块和遮光片的总质量M.重物的质量用；用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用

米尺测最两光电门之间的距离s；

②调整轻滑轮，使细线水平；光电门

遮光片啜甘细线R

轻滑轮

③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字物快哼=

毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B匏物

所用的时间atA和△tB,求出加速度a；

④多次重复步骤③，求a的平均值Z；

123

05101520

⑤根据上述实验数据求出动擦因数u.也(b)

回答下列为题：

(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示如图(b)所示.其读数为—cm

(2)物块的加速度a可用d、s、和△tn,表示为a=

(3)动摩擦因数口可用M、m、a和重力加速度g表示为U=

(4)如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于(填“偶然误差”或“系统误

差”)

答案：⑴0.960⑵1”片(d产

2s打

mg-W+

(3)(4)系统误差

Mg

dd

解析：遮光片经过光电门A和光电门B的速度分别为：VF——,VF--...由3-vF=2as,

&A轨

可得a=1[("y-(d)2].由牛顿第二定律,mg-uMg=(M+m)a,解得「

2sZB加4

mg-(M+刀必

Mg

的实验装置如图所示.AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P

板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C'.重力加速度为g.实验步骤如

下：

①用天平称出物块Q的质量m；

②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC，’的高度h；

③将物块Q在A点由静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；

④重复步骤③，共做10次；

⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C'的距离s.

(1)用实验中的测量量表示：

(i)物块Q到达B点时的动能Ek产；

(ii)物块Q到达C点时的动能EK=；

(iii)在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功取=；

(iv)物块Q与平板P之间的动摩擦因数P=.

(2)回答下列问题：

(i)实验步骤④⑤的目的是.

(ii)已知实验测得的u值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可

能是(写出一个可能的原因即可)

mgs2mgs2Rs2

答案：(l)(i)mgR(ii)(iii)mgR-(iv)-

4h4%L4hL

(2)减小实验结果的误差圆弧轨道存在摩擦(或接缝B处不平滑等)

解析：(1)由机械能守恒定律，物块Q到达B点时的动能鼠产mgR；由平抛运动规律，可

得$汽3h=lgt2,解得物块从C点抛出时的速度丫=51二.物块Q到达C点时的动能Ekc=

2\2h

-mv2=学］,由动能定理，在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功W,=

24h

mgR-"二；由W,=umgL解得物块Q与平板P之间的动摩擦因数U=0―匚

4/7L4hL

（2）实验步骤④⑤的目的是通过多次实验减小实验结果的误差.实验测得的N值比实际值偏

大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其它的可能是圆弧轨道存在摩擦、接缝B处不平滑

等.

20.（2013全国新课标理综H第22题）（8分）某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能

进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连：弹

簧处于原长时，小球恰好桌面边缘，如图（a）所示.向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由

静止释放；小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算.可求得弹簧被压缩后的弹性势能.

回答下列问题：

（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出

时的动能及相等.已知重力加速度大小为g.为求得反，至少需要测

量下列物理量中的（填正确答案标号）.

A.小球的质量

B.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度h

D.弹簧的压缩量

E.弹簧原长1„

（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=.

（3）图（b）中的直线是实验测量得到的s-Ax图线.从理论上可

推出，如果h不变，m增加，s-Ax图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不

变”）.如果m不变，h增加，s-Ax图线的斜率会（填“增大”、“减小”或“不变”）.

由图（b）中给出的直线关系和L的表达式可知，Ep与的次方成正比.

mgs'

答案：(1)ABC(2)——(3)减小增大2

47?

1

解析：（1）利用平抛运动规律，测量出平抛运动的初速度V.由S=vt,h=—gt2,联立解得V=S

2

J上•.要测量小球速度，需要测量小球抛出点到落地点的水平距离S,桌面到地面的高度

V2/7

h.根据动能公式，为求得还需要测量小球的质量m,所以正确选项是ABC.（2）小球抛

出时的动能Ek=lmv2="1.（3）弹簧的压缩量越大，弹性势能越大，小球抛出时的

2471

动能越大，所以s与成正比.如果h不变，m增加，S—Ax图象斜率会减小.如果m不变,

h增加,s-Z\x图象斜率会增大.由实验绘出的图象可知,s与人成正比，而Eklmv2=竺二，

24/z

所以弹簧被压缩后的弹性势能Ep与的二次方成正比.

21.（15福建卷）

（1）（6分）某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验.

①图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73cm,图乙是在弹簧下端

悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量为cm;

②本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范

的做法是;（填选项前的字母）

A逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

B随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重

③图内是该同学描绘的弹簧的伸长量与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线0A,

造成这种现象的主要原因是.

解析：由乙图知，读数为14.66cm,所以弹簧伸长14.66-7.73=6.93cm；若随意增减祛码，

会作图不方便，有可能会超出弹簧形变范围，所以应逐一增挂钩码；由图知AB段伸长量与

弹力不成线性关系，是因为钩码重力超过弹簧弹力范围

22.（15海南卷）某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,

测量结果如图（a）和（b）所示.该工件的直径为cm,高度为mm.

解析：游标卡尺读数为d=12相机+4x-U”"z=n.20mm=1.220。”

螺旋测微器的读数为：h=6.5mm+36.lx0.01〃〃〃=6.861机机

23.（15四川卷）某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，安装好实验装置，让刻度尺

零刻度与弹簧上端平齐，在弹簧下端挂1个钩码，静止时弹簧长度为L,如图1所示，图2

是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺（最小分度是1毫米）上位置的放大图，示数匕=

cm..在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码，静止时弹簧长度分别是L、L、

"、1s.已知每个钩码质量是50g,挂2个钩码时，弹簧弹力Fz=N（当地重力加速

度g=9.8m/s2）.要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是.作出F-x曲线，得到弹力

与弹簧伸长量的关系.

£192

解析：根据图2指针指示可知，L=25.85cm,挂2个钩码时，