专题10 运动学及力学实验（考题猜想）（原卷版）-25学年高一物理上学期期末考点大串讲（人教版必修第一册）

PAGE1专题10运动学及力学实验TOC\o"1-1"\h\u【题型1探究小车速度随时间变化的规律】 1【题型2探究弹簧弹力和形变量的关系】 5【题型3探究两个互成角度的力的合成规律】 7【题型4探究加速度与物体受力、物体质量的关系】 9【题型1探究小车速度随时间变化的规律】1．（24-25高一上·湖北·阶段练习）某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。(1)常见的打点计时器使用的都是电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为时，每隔s打一个点。(2)关于本实验，下列说法正确的是___________。A．释放纸带的同时，接通电源B．先接通电源打点，后释放纸带运动C．先释放纸带运动，后接通电源打点D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小(3)要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是。(4)该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上和，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是。（以下结果均保留两位小数）①每相邻两计数点的时间间隔为s，打点时小车的速度。②分别算出其他各点的速度：，，，，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的图像（以打A点时开始计时）()。并说明小车速度变化的规律。③根据图线求出小车运动的加速度；④将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是，此速度的物理意义是。(5)实验完毕后，某同学发现实验时电源的实际频率小于50赫兹，那么速度的测量值比实际值（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。2．（22-23高二下·山东泰安·期末）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，实验装置如图1所示。

（1）下列说法中正确的是(填字母)。A．连接重物和小车的细线应与长木板保持平行B．长木板的一端必须垫高，使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始（2）已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，图2是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为m/s，(保留两位有效数字)并在图3中标出，其余计数点1、2、4、5对应的小车瞬时速度大小在图3中已标出。

（3）作图并求得小车的加速度大小为m/s2(保留三位有效数字)。3．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。（不计空气阻力，）（1）所用实验器材除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有（填选项代号）A．电压合适的交流电源

B．电压合适的直流电源

C．刻度尺D．秒表

E.天平（2）计数点4对应的速度大小（保留两位有效数字）。（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）重物落地瞬间，物块的速度为（保留三位有效数字）。4．小华同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图甲所示的一条纸带（每两个点间还有4个点没有画出）。打点计时器的电源频率为50Hz。（1）根据纸带上的数据，计算E点时小车的瞬时速度并填入表中。位置ABCDEv/（m·s-1）0.610.811.001.18（2）小华同学根据实验数据在图乙中画出了小车的图象。请你根据v—t图象：判断小车做的是（填写序号）A．匀速直线运动B．匀变速直线运动C．非匀变速直线运动（3）小红同学用以下方法绘制了小车运动的v一t图象：第一，先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条；第二、再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间；第三，将纸条上端中心连起来，于是得到v一t图象。请回答这样做（选填“可行”、“不可行”），简要说明其理由。5．（24-25高一上·全国·课后作业）结合“探究小车速度随时间变化的规律”的实验（装置如图甲），完成下列问题：(1)如图乙，刻度尺的0刻度与“0”点对齐，测量点“4”到“0”的距离为cm；该同学已将1、2、3、4点对应时刻的瞬时速度进行计算填入表中，请你将测量点“5”对应时刻的瞬时速度填入表中（结果保留三位有效数字）；请你把“5”的数据补充到图丙中，并拟合图线。测量点12345瞬时速度（m·s-1）0.5010.5200.5250.540()(2)根据拟合好的图像求出小车的加速度大小为a=m/s2.（结果保留三位有效数字）(3)关于该实验，下列说法正确的是___________。A．重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码B．实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，而且长木板也必须水平放置C．若实验时电源频率略低于50Hz，但该同学并不知道，则小车速度测量值将大于实际值D．如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220V，则加速度的测量值将小于实际值【题型2探究弹簧弹力和形变量的关系】6．（22-23高三上·广东深圳·期末）已知弹性绳用久之后，其劲度系数会变小，某同学在家中找到一根某品牌的弹性绳，查阅资料后得知，该品牌的弹性绳出厂时的劲度系数为，若弹性绳的实际劲度系数k与的偏差（用表示）大于10％，则视为报废。该同学为验证弹性绳是否已经报废，利用如图甲所示装置对其劲度系数进行了测量。(1)在悬点M左侧竖直固定一刻度尺，并使M点与刻度尺零刻度线对齐，在弹性绳最上端接有力传感器，用力缓慢竖直向下拉弹性绳的下端N点，记录多组MN的长度x和相应的力传感器的示数F，并作出图像如图乙所示，由图像可判断F与x成（选填“线性”或“非线性”）关系；(2)该同学在绘出的图像上取两点进行计算，分别为和，可求出弹性绳的实际劲度系数为N/cm；（结果保留两位有效数字）(3)结合题中条件可以判断该弹性绳（选填“已”或“未”）报废。7．（23-24高二下·河北秦皇岛·期末）唐同学和李同学一起用实验探究胡克定律，他们把弹簧上端固定在铁架台的横杆上，弹簧的右侧固定一刻度尺，如图甲所示。在弹簧下端悬挂不同质量的钩码，记录弹簧弹力F和相关数据。(1)唐同学根据实验数据，绘制的弹力F与x的关系图像如图乙所示，图中x表示__________。A．弹簧的形变量 B．弹簧形变量的变化量C．弹簧处于水平状态下的自然长度 D．弹簧处于竖直状态下的自然长度(2)李同学使用两条不同的轻质弹簧a和b，根据实验数据绘制F与x图像（未画出），发现图像中弹簧a的斜率小于弹簧b的斜率，由此可知弹簧a的劲度系数（填“于”“等于”或“小于”）弹簧b的劲度系数。(3)实验过程中发现某类弹簧自身受到的重力相对其弹力非常小；可视为轻质弹簧，若把类弹簧在铁架台上竖直悬挂时，弹簧呈现的形态如下图中的__________。A． B． C．(4)两位同学分别用同一弹簧来做实验，其中唐同学是测出弹簧处于竖直状态且不挂钩码时的弹簧长度作为原长，李同学是测出弹簧自然水平放置时的弹簧长度作为原长。两位同学完成实验后，得到如下图像；其中实线是唐同学的，虚线是李同学的，则下列图像正确的是__________。A． B．C． D．8．（23-24高一上·广东韶关·期末）某同学利用图甲的装置测量一轻弹簧的劲度系数。图中直尺水平固定，轻弹簧左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码（实验中，每个钩码的质量均为），弹簧右端连有一竖直指针，其位置可在直尺上读出，实验步骤如下：①在绳下端挂上一个钩码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与水平桌面没有接触；②系统静止后，记录钩码的个数及相应的指针位置；③逐次增加钩码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内）；④用（）表示钩码的个数，表示相应的指针位置，记录的数据如下表：数值10.3811.4012.4113.8514.40解答下列问题：（1）以表示挂个钩码时弹簧所受的弹力大小，重力加速度取，则时，；（2）图乙的坐标图中缺少了对应的数据点，请根据表中数据在坐标图中补齐数据点，并作出图像；（3）该实验的图线斜率的物理意义为，根据图像，求得弹簧的劲度系数。9．（23-24高二下·重庆渝中·期末）物理兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数。如图甲所示，把两根弹簧“串联”起来组成该装置，弹簧2的一端固定在竖直放置的透明有机玻璃管底端，再将单个质量为100g的钢球（直径略小于玻璃管内径）逐个从管口放入，每放入一个钢球后待弹簧静止，测出弹簧1上端和弹簧2上端到玻璃管底端的距离、。在坐标纸上画出、与钢球个数n的关系图像，如图乙所示。不计弹簧自重的影响，重力加速度g取。(1)弹簧1的原长为m（结论保留三位有效数字，下同）(2)该弹簧系统的劲度系数为N/m；(3)弹簧1的劲度系数为N/m；(4)由实验所测数据可得，“串联”弹簧组的劲度系数与两弹簧劲度系数、的关系为。10．（2024·湖北·一模）某同学利用图1装置测量轻弹簧的劲度系数。图中光滑的细杆和游标卡尺主尺水平固定在铁架台上，一轻弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接；细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂砝码（实验中，每个砝码的质量均为）弹簧右端连有一竖直指针，其位置可通过移动游标使其零刻度线对准指针读出。实验步骤如下：①在绳下端挂上一个砝码，调整滑轮，使弹簧与滑轮间的细线水平且弹簧与细杆没有接触；②系统静止后，记录指针的位置l₁如图2所示；③逐次增加砝码个数，并重复步骤②（保持弹簧在弹性限度内），记录砝码的个数n及指针的位置l；④将获得的数据作出图像如图3所示，图线斜率用a表示。回答下列问题：(1)图2所示读数；(2)弹簧的劲度系数表达式（用砝码质量m、重力加速度g和图线的斜率a表示）。若g取则本实验中（结果保留2位有效数字）。【题型3探究两个互成角度的力的合成规律】11．（22-23高一上·山西运城·期末）某同学利用如图1所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直的铺有白纸的木板上固定两个光滑的滑轮A和B，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，数出三根绳子分别所挂钩码的个数、、，回答下列问题：(1)改变钩码个数，实验能完成的是__________。A．， B．，C． D．，，(2)在拆下钩码和绳子前，需要进行的实验步骤有__________。A．用天平测出钩码的质量B．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向C．用量角器量出三段绳子两两之间的夹角D．量出OA、OB、OC三段绳子的长度(3)在处理数据作图时，你认为图2中是正确的。（填“甲”或“乙”）12．（23-24高二下·山东滨州·期末）某中学研究小组的同学们用一只弹簧测力计和一个量角器等器材做“验证力的平行四边形定则”实验。设计的装置如图所示，固定在竖直木板上的量角器直边水平，橡皮筋一端固定在量角器圆心O正下方的A点，另一端系着绳套1和绳套2。（已知：，）(1)实验步骤如下：①将弹簧测力计挂在绳套1上，竖直向上拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，记下弹簧测力计的示数F；②将弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2。缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，此时绳套1沿方向，绳套2沿方向，如图，记下弹簧测力计的示数为；③根据力的平行四边形定则计算②中绳套1的拉力大小（用F表示）；④比较与（选填“F”或“”）的大小，即可验证力的平行四边形定则。(2)下列实验要求中正确的是__________A．在实验前弹簧测力计不需要进行校零B．弹簧测力计轴线、细绳、橡皮筋应与木板平面平行C．与两绳套相连的细绳之间的夹角越大越好D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使橡皮筋的结点静止在O点位置(3)现保持绳套1及结点在O点位置不变，绳套2沿逆时针缓慢转动过程，绳套2的拉力的变化情况是__________。A．逐渐增大 B．先增大后减小 C．逐渐减小 D．先减小后增大13．（23-24高二下·山东青岛·期末）某兴趣小组自制弹簧测力计做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。(1)用来制作弹簧测力计的弹簧有、两种型号，两弹簧弹力与弹簧长度的关系如图甲所示，则选用弹簧做测力计误差较小，弹簧的原长较长；（选填或）(2)该小组进行实验操作的装置如图乙所示，其中为固定橡皮条的图钉，为橡皮条与细绳的结点，和为细绳，关于实验操作，下列说法正确的是__________；A．在使用两弹簧秤拉细绳时要保证两弹簧秤示数相等B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上C．在使用弹簧秤时要注意弹簧秤与木板平面平行D．同一次实验时，结点必须拉到同一位置(3)进行完正确的实验操作后，如图丙所示，根据实验结果在白纸上用力的图示法画出拉力、和，以表示、两个力的有向线段为一组邻边作平行四边形，这一组邻边之间的对角线为，图中与两力中，方向一定沿方向的是，若，则验证了力的平行四边形定则。14．（23-24高一上·黑龙江·期末）某兴趣小组的同学为了验证“两个互成角度的力的合成规律”，设计了一个实验方案，在圆形桌子桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮（滑轮上侧所在平面与桌面平行），滑轮固定，滑轮可沿桌边移动，如图所示。可供选择的实验器材有：刻度尺、三角板、铅笔、白纸、一根橡皮筋、三根细线、质量相同的钩码若干。部分实验操作步骤如下：①将橡皮筋中央处和两端点分别与三根细线相连；②将连在橡皮筋中央的细线跨过固定滑轮，连接橡皮筋两端点的细线分别跨过可动滑轮；③在三根细线的下端分别挂上一定数量的钩码，使连在橡皮筋中央的细线与橡皮筋的结点静止。（1）为完成本实验，下列物理量必须测量或记录的是。（填选项前字母）A．橡皮筋的原长

B．两端橡皮筋伸长后的长度C．钩码的质量

D．三根细线所挂钩码的个数（2）在完成本实验的过程中，下列操作或描述正确的是。（填选项前字母）A．连接像皮筋两端点的细线长度必须相同B．细线必须在与夹角的角平分线上C．记录图中点的位置和的方向D．不改变所挂钩码的个数和的方向，改变与的夹角和钩码个数，重复实验，点不用在桌面上同一位置（3）实验中，若桌面不水平，（填“会”或“不会”）影响实验的结论。15．（23-24高一上·辽宁大连·期中）某同学分别采用不同的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。方案一如图甲所示。其中A为固定橡皮条的图钉，OB和OC为细绳套。利用坐标纸记下橡皮筋的结点位置O以及两只弹簧测力计拉力的大小和方向。（1）本实验采用的科学方法是。A．等效替代法B．理想实验法C．控制变量法D．建立物理模型法（2）在做本实验时，下列操作中正确的是。A．同一次实验过程中O点位置不允许变动B．实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计刻度C．实验中，先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条的另一端拉到O点D．实验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两弹簧测力计之间夹角应取，以便于算出合力的大小在方案二的实验装置中，在底座上相隔一定距离固定两根刚性竖直杆，两竖直杆后放置一竖直平板，平板与两杆所在的平面平行，平板上贴有白纸。实验步骤如下：①单独用一根轻质细绳通过力传感器1提起重物，记录此时力传感器1的示数F及细绳的方向；②将力传感器1固定在右侧杆上并保持其位置不变，一根轻质细绳的右端与力传感器1相连，另一根轻质细绳的左端与左侧杆上的力传感器2相连，两绳连接的结点O处系上同一重物，力传感器2的位置及左侧细绳的长度可调节。将力传感器2调至某一位置并固定，调节左侧细绳长度，待系统稳定后，平板未与重物、细绳和力传感器接触，读出力传感器1的示数和力传感器2的示数，并通过描点在坐标纸上记下两绳的方向；③继续调整力传感器2的位置并固定，重复以上步骤。（3）下列做法对减小实验误差有帮助的是。A．调整力传感器2的位置时，必须保证结点O的位置不变B．两绳之间的夹角越大越好C．记录绳子方向时，选用较远的两点（4）若稳定时两绳互相垂直，现保持右侧绳和结点O的位置不动，将力传感器2下移至图乙中的A处并固定，调节左侧细绳使其保持张紧，则力传感器1的示数将（填“变大”“变小”或“不变”）【题型4探究加速度与物体受力、物体质量的关系】16．（23-24高二下·重庆·期末）在某次探究加速度与力、质量的关系的实验中，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如图所示的实验装置，小车总质量用M，重物质量用m表示。(1)为便于测量合力的大小，并得到小车总质量一定时，小车的加速度与所受合力成正比的结论。下列说法正确的是______。（填选项字母）A．四组实验中只有甲需要平衡摩擦力B．四组实验都需要平衡摩擦力C．四组实验中只有甲需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件D．四组实验都需要满足所挂重物质量m远小于小车的总质量M的条件(2)按甲同学设计装置完成实验，并根据实验得到的数据，画出小车的图像如图所示，从图像中可以得出，当小车的质量为0.5kg时，它的加速度为。（保留2位有效数字）(3)按丁同学设计装置完成实验，并根据实验得到的数据，画出小车的图像如图所示，图线在纵轴上的截距为，直线斜率为k，则小车的质量；该值与小车的实际质量相比是（选填“偏大”，“偏小”或“相等”）的。(4)若乙、丙、丁三位同学发现某次测量中力传感器和弹簧测力计读数相同，通过计算得到小车加速度均a，则乙、丙、丁实验时所用小车总质量之比为。17．（23-24高一下·陕西咸阳·期末）利用手机内置加速度传感器可实时显示手机加速度的数值。小明通过智能手机探究加速度与合外力的关系，实验装置如图甲所示，已知当地重力加速度为g。实验步骤如下：①轻弹簧上端固定，下端与手机相连接，手机下端通过细绳悬挂小瓶子（带盖）；②向瓶子内装适量细沙，整个实验装置处于静止状态；③打开手机软件，剪断细绳，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间t变化的图像，并用弹簧测力计测出瓶子和细沙的重力G；④改变瓶子中细沙质量，重复步骤③，获得多组实验数据。(1)某次实验中，通过手机软件记录竖直方向加速度a随时间变化的图像如图乙所示，剪断细绳瞬间手机的加速度对应图中的（选填“A”“B”或“C”）点；剪断细绳瞬间手机受到的合力大小F等于（选填“瓶子和细沙的重力G”或“手机的重力”）。(2)根据实验获得多组实验数据绘制图像如图丙所示，由图可得结论：在误差允许的范围内，。(3)若某同学在处理数据时，测得图丙中图线的斜率为k，则可推算出手机的质量为（选用k、g表示）。18．（23-24高二下·黑龙江大庆·期末）某实验小组测量小车质量M。使用器材有小车、一端带有定滑轮的平直轨道、垫块、细线、打点计时器、纸带、频率为的交流电源、直尺及6个槽码，每个槽码的质量均为。（1）完成下列实验步骤：①按图（a）安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着6个槽码。改变轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列均匀的点，表明小车沿倾斜轨道匀速下滑；②保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂5个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；③依次减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤②；④以取下槽码的总个数n（）的倒数为横坐标，为纵坐标，作出关系图线。（2）请回答以下问题：①下列说法正确的是。A．接通电源后，再将小车从靠近打点器处释放B．小车下滑时，位于定滑轮和小车之间的细线应始终跟倾斜轨道保持平行C．实验中必须保证细线下端悬挂槽码的质量远小于小车的质量D．若细线下端悬挂着2个槽码，则小车在下滑过程中受到的合外力大小为2mg②某次实验获得如图（b）的纸带，相邻计数点间均有4个点未画出，则小车加速度大小（计算结果保留两位有效数字）。③写出随变化的关系式（用M、m、g、a、n表示）。④测得关系图线的斜率为，则小车质量（取重力加速度大小，计算结果保留3位有效数字）。19．（23-24高二下·河北石家庄·期末）一组同学在做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，实验装置如图甲所示。(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________。A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直