三年高考（2017-2019）高考物理真題分項匯編 專題18 力學實驗（含解析）

專題18 力學實驗1（2019·新課標全國卷）某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行研究。物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出。在ABCDE五個點中，打點計時器最先打出的是 點，在打出C點時物塊的速度大小為 m/s（保留3位有效數(shù)字）；物塊下滑的加速度大小為 m/s2（保留2位有效數(shù)字）?！敬鸢浮浚?）A （2）0.233 （3）0.75【解析】分析可知，物塊沿傾斜長木板最勻加速直線運動，紙帶上的點跡，從A到E，間隔越來越大，可知，物塊跟紙帶的左端相連，紙帶上最先打出的是A點；在打點計時器打C點瞬間，物塊的速度；根據(jù)逐差法可知，物塊下滑的加速度。2（2019·新課標全國卷）如圖（a），某同學設計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的交流電源，紙帶等?；卮鹣铝袉栴}：（1）鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)= （用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示）（2）某次實驗時，調整木板與水平面的夾角=30°。接通電源。開啟打點計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下。多次重復后選擇點跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示。圖中的點為計數(shù)點（每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出）。重力加速度為9.8 m/s2?？梢杂嬎愠鲨F塊與木板間的動摩擦因數(shù)為 （結果保留2位小數(shù)）?！敬鸢浮浚?） （2）0.35【解析】（1）由mgsin-mgcos=ma，解得：=（2）由逐差法a= 得：SII=（76.39-31.83）×10-2 m，T=0.15 s，SI=（31.83-5.00）×10-2m，故a= m/s2=1.97 m/s2，代入式，得：=0.353（2019·新課標全國卷）甲乙兩位同學設計了利用數(shù)碼相機的連拍功能測重力加速度的實驗。實驗中，甲同學負責釋放金屬小球，乙同學負責在小球自由下落的時候拍照。已知相機每間隔0.1 s拍1幅照片。（1）若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實驗中還必須使用的器材是_。（填正確答案標號）A米尺B秒表C光電門D天平（2）簡述你選擇的器材在本實驗中的使用方法。答：_。（3）實驗中兩同學由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5 cm、ac=58.7 cm，則該地的重力加速度大小為g=_m/s2。（保留2位有效數(shù)字）【答案】（1）A （2）將米尺豎直放置，使小球下落時盡量靠近米尺 （3）9.7【解析】此實驗用數(shù)碼相機替代打點計時器，故實驗原理是相同的，仍然需要米尺來測量點與點之間的距離；就本實驗而言，因為是不同照片，所以是測量連續(xù)幾張照片上小球位置之間的距離；加速度求解仍然用逐差法計算，注意是bc與ab之間的距離差。4（2019·北京卷）用如圖1所示裝置研究平地運動。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復，白紙上將留下一系列痕跡點。（1）下列實驗條件必須滿足的有_。A斜槽軌道光滑B斜槽軌道末段水平C擋板高度等間距變化D每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球（2）為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。a取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的_（選填“最上端”、“最下端”或者“球心”）對應白紙上的位置即為原點；在確定y軸時_（選填“需要”或者“不需要”）y軸與重錘線平行。b若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則_（選填“大于”、“等于”或者“小于”）?？汕蟮娩撉蚱綊伒某跛俣却笮開（已知當?shù)刂亓铀俣葹間，結果用上述字母表示）。（3）為了得到平拋物體的運動軌跡，同學們還提出了以下三種方案，其中可行的是_。A從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡B用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡 C將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡（4）伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣。這實際上揭示了平拋物體_。A在水平方向上做勻速直線運動B在豎直方向上做自由落體運動C在下落過程中機械能守恒（5）牛頓設想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一次比一次遠，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動，請分析原因?！敬鸢浮浚?）BD （2）球心 需要 大于 （3）B （4）B （5）利用平拋運動的軌跡的拋物線和圓周運動知識證明即可【解析】根據(jù)平拋運動的規(guī)律：水平方向勻速直線運動，豎直方向自由落體運動解答。（1）本實驗中要保證小球飛出斜槽末端時的速度為水平，即小球做平拋運動，且每次飛出時的速度應相同，所以只要每次將小球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故BD正確；（2）a.平拋運動的起始點應為鋼球靜置于Q點時，鋼球的球心對應紙上的位置，由于平拋運動在豎直方向做自由落體運動，所以在確定y軸時需要y軸與重錘線平行；b.由初速度為零的勻加速直線運動規(guī)律即在相等時間間隔內所通過的位移之比為可知，由于A點不是拋出點，所以；設AB，BC間所用的時間為T，豎直方向有：，水平方向有：，聯(lián)立解得：；（3）A項：從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，由于細水柱射出后受到空氣阻力的作用，；且水的液面高的時候速度大，液面低的時候速度小，故不可行；B項：用頻閃照相在同一底片上記錄小球不同時刻的位置即平拋運動的軌跡上的點，平滑連接在一起即為平拋運動軌跡，所以此方案可行；C項：將鉛筆垂直于豎直的白板放軒，以一定初速度水平拋出，筆尖與白紙間有摩擦阻力的作用，所以鉛筆作的不是平拋運動，故此方案不可行；（4）由平拋運動豎直方向運動可知，時間，所以只要高度相同，時間相同，故B正確；（5）由平拋運動可知，豎直方向：，水平方向：，聯(lián)立解得：，即拋出物體的軌跡為拋物線，當拋出的速度越大，在拋物線上某點的速度足以提供該點做圓周運動的向心力時，物體的軌跡從拋物線變?yōu)閳A。5（2019·江蘇卷）某興趣小組用如題10-1圖所示的裝置驗證動能定理（1）有兩種工作頻率均為50 Hz的打點計時器供實驗選用：A電磁打點計時器B電火花打點計時器為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選擇 （選填“A”或“B”）；（題10-1圖）（2）保持長木板水平，將紙帶固定在小車后端，紙帶穿過打點計時器的限位孔實驗中，為消除摩擦力的影響，在砝碼盤中慢慢加入沙子，直到小車開始運動同學甲認為此時摩擦力的影響已得到消除同學乙認為還應從盤中取出適量沙子，直至輕推小車觀察到小車做勻速運動看法正確的同學是 （選填“甲”或“乙”）；（3）消除摩擦力的影響后，在砝碼盤中加入砝碼接通打點計時器電源，松開小車，小車運動；紙帶被打出一系列點，其中的一段如題10-2圖所示。圖中紙帶按實際尺寸畫出，紙帶上A點的速度vA= m/s；（題10-2圖）（4）測出小車的質量為M，再測出紙帶上起點到A點的距離為L小車動能的變化量可用Ek=算出砝碼盤中砝碼的質量為m，重力加速度為g；實驗中，小車的質量應 （選填“遠大于”“遠小于”或“接近”）砝碼、砝碼盤和沙子的總質量，小車所受合力做的功可用W=mgL算出，多次測量，若W與Ek均基本相等則驗證了動能定理?！敬鸢浮浚?）B （2）乙 （3）0.31（0.300.33都算對） （4）遠大于【解析】（1）為使紙帶在運動時受到的阻力較小，應選電火花打點計時器即B；（2）當小車開始運動時有小車與木板間的摩擦為最大靜摩擦力，由于最大靜摩擦力大于滑動摩擦力，所以甲同學的看法錯誤，乙同學的看法正確；（3）由圖可知，相鄰兩點間的距離約為0.62 cm，打點時間間隔為0.02 s，所以速度為；（4）對小車由牛頓第二定律有：，對砝碼盤由牛頓第二定律有：，聯(lián)立解得：，當時，有：，所以應滿足：。6（2019·浙江選考）（1）在“探究求合力的方法”的實驗中，下列操作正確的是A在使用彈簧秤時，使彈簧秤與木板平面平行B每次拉伸橡皮筋時，只要使橡皮筋伸長量相同即可C橡皮筋應與兩繩夾角的平分線在同一直線上D描點確定拉力方向時，兩點之間的距離應盡可能大一些（2）在“探究加速度與力、質量的關系”的實驗中，兩個相同的小車放在光滑水平板上，前段各系一條細繩，繩的另一端跨過定滑輪各掛一個小盤，盤中可放重物。小車的停和動通過用黑板擦按住小車后的細線和抬起來控制，如圖1所示。實驗要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運動的力。請指出圖2中錯誤之處：_。調整好裝置后，在某次實驗中測得兩小車的位移分別是x1和x2，則兩車的加速度之比為_?！敬鸢浮浚?）AD （2）拉小車的細繩與木板沒有平衡，托盤和砝碼的總質量m沒有遠小于小車的質量M 【解析】（1）彈簧秤是否與木板平面平行，將會影響彈簧秤的讀數(shù)，即力的大小，A正確；兩次拉橡皮筋，要使橡皮筋的結點到達同一位置，并不是兩次拉橡皮筋的伸長量相同，也不一定橡皮條要在兩細線的夾角平分線上，BC錯誤；在記錄力的方向時，同一細繩方向的兩點要遠些，作圖時產生的角度誤差會減小，D正確；（2）實驗要求小盤和重物所受的重力近似等于使小車做勻加速直線運動的力，則必須滿足托盤和砝碼的總質量遠遠小于小車的質量，從圖2可知托盤的質量150 g，小車的質量200 g，達不到要求；拉小車的細繩與木板沒有平行；兩小車的運動時間相同，根據(jù)位移時間公式可得。7（2019·浙江選考）小明做“探究碰撞中的不變量”實驗的裝置如圖1所示，懸掛在O點的單擺由長為l的細線和直徑為d的小球A組成，小球A與放置在光滑支撐桿上的直徑相同的小球B發(fā)生對心碰撞，碰后小球A繼續(xù)擺動，小球B做平拋運動。圖1 圖2（1）小明用游標卡尺測小球A直徑如圖2所示，則d=_mm。又測得了小球A質量m1，細線長度l，碰撞前小球A拉起的角度和碰撞后小球B做平拋運動的水平位移x、豎直下落高度h。為完成實驗，還需要測量的物理量有：_。（2）若A、B兩球碰后粘在一起形成新單擺，其周期_（選填“小于”、“等于”或“大于”）粘合前單擺的周期（擺角小于5°）?！敬鸢浮浚?）14.40 （2）小球B質量m2，碰后小球A擺動的最大角 （3）大于【解析】（1）球的直徑為d=14 mm+×8 mm=14.40 mm；根據(jù)機械能守恒定律可得碰撞前瞬間球A的速度（），碰撞后仍可根據(jù)機械能守恒定律計算小球A的速度，所以需要小球A碰后擺動的最大角；小球B碰撞后做平拋運動，根據(jù)根據(jù)平拋運動規(guī)律可得小球B的速度，要求B的動量所以需要測量小球B的質量；（2）黏在一起后，球的重心發(fā)生變化，如圖所示，擺長發(fā)生變化，故根據(jù)單擺周期可得周期變大。8（2018·江蘇卷）某同學利用如圖所示的實驗裝置來測量重力加速度g。細繩跨過固定在鐵架臺上的輕質滑輪，兩端各懸掛一只質量為M的重錘。實驗操作如下：用米尺量出重錘1底端距地面的高度H；在重錘1上加上質量為m的小鉤碼；左手將重錘2壓在地面上，保持系統(tǒng)靜止釋放重錘2，同時右手開啟秒表，在重錘1落地時停止計時，記錄下落時間；重復測量3次下落時間，取其平均值作為測量值t。請回答下列問題（1）步驟可以減小對下落時間t測量的_（選填“偶然”或“系統(tǒng)”）誤差。（2）實驗要求小鉤碼的質量m要比重錘的質量M小很多，主要是為了_。A使H測得更準確B使重錘1下落的時間長一些C使系統(tǒng)的總質量近似等于2MD使細繩的拉力與小鉤碼的重力近似相等（3）滑輪的摩擦阻力會引起實驗誤差。現(xiàn)提供一些橡皮泥用于減小該誤差，可以怎么做_?（4）使用橡皮泥改進實驗后，重新進行實驗測量，并測出所用橡皮泥的質量為m0。用實驗中的測量量和已知量表示g，得g=_。【答案】（1）偶然 （2）B （3）在重錘1上粘上橡皮泥，調整橡皮泥質量直至輕拉重錘1能觀察到其勻速下落 （4）【解析】（1）時間測量是人為操作快慢和讀數(shù)問題帶來的誤差，所以屬于偶然誤差。（2）由于自由落體的加速度較大，下落H高度的時間較短，為了減小測量時間的實驗誤差，就要使重錘下落的時間長一些，因此系統(tǒng)下降的加速度要小，所以小鉤碼的質量要比重錘的質量小很多。（3）為了消除滑輪的摩擦阻力，可用橡皮泥粘在重錘1上，輕拉重錘放手后若系統(tǒng)做勻速運動，則表示平衡了阻力。（3）根據(jù)牛頓第二定律有，又，解得。9（2019·北京卷）用圖1所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。主要實驗步驟如下：a安裝好實驗器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次。b選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O（t=0），然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖2中A、B、C、D、E、F所示。c通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖3所示。結合上述實驗步驟，請你完成下列任務：（1）在下列儀器和器材中，還需要使用的有_和_(填選項前的字母)。A電壓合適的50 Hz交流電源B電壓可調的直流電源C刻度尺D秒表E天平(含砝碼)（2）在圖3中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應的坐標點，請在該圖中標出計數(shù)點C對應的坐標點，并畫出vt圖象。（3）觀察vt圖象，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是_。vt圖象斜率的物理意義是_。（4）描繪vt圖象前，還不知道小車是否做勻變速直線運動。用平均速度表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對t的要求是_（選填“越小越好”或“與大小無關”)；從實驗的角度看，選取的x大小與速度測量的誤差_(選填“有關”或“無關”)。（5）早在16世紀末，伽利略就猜想落體運動的速度應該是均勻變化的。當時只能靠滴水計時，為此他設計了如圖4所示的“斜面實驗”，反復做了上百次，驗證了他的猜想。請你結合勻變速直線運動的知識，分析說明如何利用伽利略“斜面實驗”檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的_?！敬鸢浮浚?）A C （2）如圖所示：（3）小車的速度隨時間均勻變化 加速度 （4）越小越好 有關 （5）如果小球的初速度為0，其速度，那么它通過的位移xt2。因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化?！窘馕觥浚?）打點計時器需用交流電源；為了計算速度需要利用刻度尺測量長度。故需要的儀器選AC（2）利用所給點跡描點連線，得圖象,其中C點的橫坐標為3T，縱坐標為（3）結合圖象可以看出小球速度隨時間均勻變化，所以小球做勻加速運動，圖象的斜率代表了運動時的加速度；（4）越小，則越接近計數(shù)點的瞬時速度，所以越小越好，計算速度需要用到的測量值，所以大小與速度測量的誤差有關。（5）如果小球的初速度為0，其速度，那么它通過的位移xt2。因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化。（要檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的，可以檢驗小球運動位移與時間的平方成正比，利用滴水可以得到小球的運動時間，并測出小球在相應時間內的位移，則可以驗證。）【名師點睛】本題考查了速度與與時間得關系，速度沒有辦法直接測量，所以要利用物理關系轉化，轉換成我們能夠測量的量，然后在來驗證速度與時間得關系。10（2018·新課標全國II卷）某同學用圖（a）所示的裝置測量木塊與木板之間的摩擦因數(shù)?？邕^光滑定滑輪的細線兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊之間的細線保持水平，在木塊上放置砝碼。緩慢向左拉動水平放置的木板，當木塊和砝碼相對桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動時，彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動摩擦力的大小。某次實驗所得數(shù)據(jù)在下表中給出，其中的值從圖（b）中彈簧秤的示數(shù)讀出。砝碼的質量m/kg0.050.100.150.200.25滑動摩擦力f/N2.152.362.552.93回答下列問題（1）=_N；（2）在圖（c）的坐標紙上補齊未畫出的數(shù)據(jù)點_并繪出fm圖線_；（3）f與m、木塊質量M、木板和木塊之間的滑動摩擦因數(shù)及重力加速度大小g之間的關系式f=_，fm圖線（直線）的斜率的表達式k=_；（4）取g=9.80 m/，由繪出的fm圖線求得（保留2位有效數(shù)字）【答案】（1）2.75 （2）如圖所示（3）（M+m）g g （4）0.40【解析】描點連線時要注意讓所有點均勻分布在線上或線的兩邊要結合圖象坐標整理出相應的數(shù)學函數(shù)，然后觀測斜率和截距分別代表什么。（1）指針在2.7與2.8之間，估讀為（2）描點畫線注意讓所有點均勻分布在線上或線的兩邊，作圖如下：（3）木塊受到的是滑動摩擦力，根據(jù)滑動摩擦力的定義知把公式化簡可得： 所以圖象的斜率（4）取g=9.80 m/，取圖象上相距較遠的兩點求斜率則11（2018·天津卷）某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，所有器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計兩個，橡皮條（帶兩個較長的細繩套），刻度尺，圖釘（若干個）。具體操作前，同學們提出了如下關于實驗操作的建議，其中正確的是_。A橡皮條應和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B重復實驗再次進行驗證時，結點O的位置可以與前一次不同C使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應正對測力計刻度D用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計時的拉力該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結點位置O，力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示。其中對于提高實驗精度最有利的是_?！敬鸢浮緽C B【解析】為了使實驗結果更具有普遍性，在實驗過程中不應讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置，A錯誤；只有每一次實驗時用一個力和用兩個力拉的效果相同即可，即O點位置相同，不需要每次實驗的O點位置都相同，B正確；使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線；讀數(shù)時，視線應正對彈簧測力計的刻度，C正確；合力可以大于任一個分力，也可以等于分力，還可以小于任一分力，D錯誤；AD實驗中選取的力的標度過大，導致畫力時，線段太短，不利于實驗精確度；B圖和C圖選用的標度相同，但C中力太小，不利于作平行四邊形，故B符合題意；【名師點睛】“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中需要注意：1同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計調零后互鉤對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應另換，直至相同為止；2在同一次實驗中，使橡皮條拉長時，結點O位置一定要相同；3用兩只彈簧測力計鉤住繩套互成角度地拉橡皮條時，夾角不宜太大也不宜太小，在60°100°之間為宜。4實驗時彈簧測力計應與木板平行，讀數(shù)時眼睛要正視彈簧測力計的刻度，在合力不超過量程及橡皮條彈性限度的前提下，拉力的數(shù)值盡量大些；5細繩套應適當長一些，便于確定力的方向不要直接沿細繩套的方向畫直線，應在細繩套末端用鉛筆畫一個點，去掉細繩套后，再將所標點與O點連接，即可確定力的方向；6在同一次實驗中，畫力的圖示所選定的標度要相同，并且要恰當選取標度，使所作力的圖示稍大一些。12（2018·新課標全國III卷）甲、乙兩同學通過下面的實驗測量人的反應時間。實驗步驟如下：（1）甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端（位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺），準備用手指夾住下落的尺。（2）甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子。若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應時間為_（用L、L1和g表示）。（3）已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮間=9.80 m/s2，L=30.0 cm，L1=10.4 cm，乙的反應時間為_s。（結果保留2位有效數(shù)字）（4）寫出一條提高測量結果準確程度的建議：_?！敬鸢浮?0.20 多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子【解析】根據(jù)題述，在乙的反應時間t內，尺子下落高度h=LL1，由自由落體運動規(guī)律，h=gt2，解得t=。代入數(shù)據(jù)得：t=0.20 s?！久麕燑c睛】測量反應時間是教材上的小實驗，此題以教材小實驗切入，難度不大。13（2018·新課標全國I卷）如圖（a），一彈簧上端固定在支架頂端，下端懸掛一托盤：一標尺由游標和主尺構成，主尺豎直固定在彈簧左邊；托盤上方固定有一能與游標刻度線準確對齊的裝置，簡化為圖中的指針。現(xiàn)要測量圖（a）中彈簧的勁度系數(shù)，當托盤內沒有砝碼時，移動游標，使其零刻度線對準指針，此時標尺讀數(shù)為1.950 cm；當托盤內放有質量為0.100 kg的砝碼時，移動游標，再次使其零刻度線對準指針，標尺示數(shù)如圖（b）所示，其讀數(shù)為_cm。當?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2，此彈簧的勁度系數(shù)為_N/m（保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮?.775 53.7【解析】本題主要考查游標卡尺的讀數(shù)，彈簧勁度系數(shù)的測量、胡克定律及其相關的知識點，意在考查考生靈活運用教材上游標卡尺的使用和探究彈簧的伸長與形變量的關系實驗知識的能力。實驗所用的游標卡尺精度為0.05 mm，游標卡尺上游標第15條刻度線與主尺刻度線對齊，根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則，圖（b）所示的游標卡尺讀數(shù)為3.7 cm+15×0.05 mm=3.7 cm+0.075 cm=3.775 cm。托盤中放有質量為m=0.100 kg的砝碼時，彈簧受到的拉力F=mg=0.100×9.8 N=0.980 N，彈簧伸長x=3.775 cm1.950 cm=1.825 cm=0.018 25 m，根據(jù)胡克定律，F(xiàn)=kx，解得此彈簧的勁度系數(shù)k=F/x=53.7 N/m?！久麕燑c睛】解答此題常見錯誤主要有：一是游標卡尺讀數(shù)誤差，或單位搞錯導致錯寫成37.70；二是把重力加速度按照習慣用g=10 m/s2代入計算導致錯誤；三是考慮采用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)計算勁度系數(shù)耽誤時間。14（2017·新課標全國卷）某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30 s內共滴下46個小水滴）（1）由圖（b）可知，小車在桌面上是_（填“從右向左”或“從左向右”）運動的。（2）該小組同學根據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為_m/s，加速度大小為_m/s2。（結果均保留2位有效數(shù)字）【答案】（1）從右向左 （2）0.19 0.037【解析】（1）小車在阻力的作用下，做減速運動，由圖（b）知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車在桌面上是從右向左運動；（2）已知滴水計時器每30 s內共滴下46個小水滴，所以相鄰兩水滴間的時間間隔為：，所以A點位置的速度為：，根據(jù)逐差法可求加速度：，解得a=0.037 m/s2?！久麕燑c睛】注意相鄰水滴間的時間間隔的計算，46滴水有45個間隔；速度加速度的計算，注意單位、有效數(shù)字的要求。15（2017·新課標全國卷）某探究小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗，將畫有坐標軸（橫軸為x軸，縱軸為y軸，最小刻度表示1 mm）的紙貼在水平桌面上，如圖（a）所示。將橡皮筋的一端Q固定在y軸上的B點（位于圖示部分之外），另一端P位于y軸上的A點時，橡皮筋處于原長。（1）用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖（b）所示，F(xiàn)的大小為_N。（2）撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖（a）中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2 N和F2=5.6 N。（i）用5 mm長度的線段表示1 N的力，以O為作用點，在圖（a）中畫出力F1、F2的圖示，然后按平形四邊形定則畫出它們的合力F合；（ii）F合的大小為_N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為_。若F合與拉力F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則?！敬鸢浮浚?）4.0 （2）（i）如圖 （ii）4.0 0.05【解析】（1）由圖可知，F(xiàn)的大小為4.0 N。（2）作力F1、F2的圖示，作出合力F合，F(xiàn)合長為20 mm，所以F合大小為4.0 N，F(xiàn)合與拉力F的夾角的正切值為0.05?！久麕燑c睛】驗證力的平行四邊形定則中的作圖法要注意標明：力的標度、刻度、方向箭頭、大小和物理量名稱。16（2017·新課標卷）某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。實驗步驟如下：如圖（a），將光電門固定在斜面下端附近；將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t；用s表示擋光片沿運動方向的長度，如圖（b）所示，表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內的平均速度大小，求出；將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟、；多次重復步驟；利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出t圖，如圖（c）所示。完成下列填空：（1）用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和t的關系式為= 。（2）由圖（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（結果保留3位有效數(shù)字）【答案】（1） （2）52.1 16.3（15.816.8）【解析】（1）設擋光片末端到達光電門的速度為v，則由速度時間關系可知：，且，聯(lián)立解得：；（2）由圖（c）可求得vA=52.1 cm/s，即a=16.6 cm/s2。【名師點睛】此題主要考查學生對勻變速直線運動的基本規(guī)律的運用能力；解題時要搞清實驗的原理，能通過運動公式找到圖象的函數(shù)關系，結合圖象的截距和斜率求解未知量。17（2017·天津卷）如圖所示，打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置驗證機械能守恒定律。對于該實驗，下列操作中對減小實驗誤差有利的是_。A重物選用質量和密度較大的金屬錘B兩限位孔在同一豎直面內上下對正C精確測量出重物的質量D用手托穩(wěn)重物，接通電源后，撒手釋放重物某實驗小組利用上述裝置將打點計時器接到50 Hz的交流電源上，按正確操作得到了一條完整的紙帶，由于紙帶較長，圖中有部分未畫出，如圖所示。紙帶上各點是打點計時器打出的計時點，其中O點為紙帶上打出的第一個點。重物下落高度應從紙帶上計時點間的距離直接測出，利用下列測量值能完成驗證機械能守恒定律的選項有_。AOA、AD和EG的長度 BOC、BC和CD的長度CBD、CF和EG的長度 DAC、BD和EG的長度【答案】AB BC【解析】重物選用質量和密度較大的金屬錘，減小空氣阻力，以減小誤差，故A正確；兩限位孔在同一豎直面內上下對正，減小紙帶和打點計時器之間的阻力，以減小誤差，故B正確；驗證機械能守恒定律的原理是：，重物質量可以消掉，無需精確測量出重物的質量，故C錯誤；用手拉穩(wěn)紙帶，而不是托住重物，接通電源后，撒手釋放紙帶，故D錯誤。由EG的長度長度可求出打F點的速度vF，打O點的速度v1=0，但求不出OF之間的距離h，故A錯誤；由BC和CD的長度長度可求出打C點的速度vC，打O點的速度v1=0，有OC之間的距離h，可以用來驗證機械能守恒定律，故B正確；由BD和EG的長度可分別求出打C點的速度v1和打F點的速度v2，有CF之間的距離h，可以來驗證機械能守恒定律，故C正確；AC、BD和EG的長度可分別求出打BCF三點的速度，但BC、CF、BF之間的距離都無法求出，無法驗證機械能守恒定律，故D錯誤?！久麕燑c睛】本題的難點是對實驗原理的理解。18（2017·北京卷）如圖1所示，用質量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。（1）打點計時器使用的電源是_（選填選項前的字母）。A直流電源 B交流電源（2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正確操作方法是_（選填選項前的字母）。A把長木板右端墊高 B改變小車的質量在不掛重物且_（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。A計時器不打點 B計時器打點（3）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為O。在紙帶上依次取A、B、C若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T。測得A、B、C各點到O點的距離為x1、x2、x3，如圖2所示。實驗中，重物質量遠小于小車質量，可認為小車所受的拉力大小為mg。從打O點到打B點的過程中，拉力對小車做的功W=_，打B點時小車的速度v=_。（4）以v2為縱坐標，W為橫坐標，利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2W圖象。由此圖象可得v2隨W變化的表達式為_。根據(jù)功與能的關系，動能的表達式中可能包含v2這個因子；分析實驗結果的單位關系，與圖線斜率有關的物理量應是_。（5）假設已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質量不滿足遠小于小車質量的條件，則從理論上分析，圖4中正確反映v2W關系的是_?！敬鸢浮浚?）B （2）A B （3）mgx2 （4）v2=kW，k=（4.55.0） kg1 質量 （5）A【解析】（1）打點計時器均使用交流電源，選B。（2）平衡摩擦和其他阻力，是通過墊高木板右端，構成斜面，使重力沿斜面向下的分力跟它們平衡，選A；平衡摩擦力時需要讓打點計時器工作，紙帶跟打點計時器限位孔間會有摩擦力，且可以通過紙帶上打出的點跡判斷小車的運動是否為勻速直線運動，選B。（3）小車拖動紙帶移動的距離等于重物下落的距離，又小車所受拉力約等于重物重力，因此W=mgx2；小車做勻變速直線運動，因此打B點時小車的速度為打AC段的平均速度，則。（4）由圖3可知，圖線斜率k4.7 kg1，即v2=4.7 kg1·W；設小車質量為M，根據(jù)動能定理有，變形得，即k=，因此與圖線斜率有關的物理量為質量。（5）若m不滿足遠小于M，則由動能定理有，可得，v2與W仍然成正比關系，選A?！久麕燑c睛】實驗總存在一定的誤差，數(shù)據(jù)處理過程中，圖象讀數(shù)一樣存在誤差，因此所寫函數(shù)表達式的比例系數(shù)在一定范圍內即可；第（5）問有一定的迷惑性，應明確寫出函數(shù)關系，再進行判斷。19（2017·江蘇卷）利用如題101圖所示的實驗裝置探究恒力做功與物體動能變化的關系小車的質量為M=200.0 g，鉤碼的質量為m=10.0 g，打點計時器的電源為50 Hz的交流電（1）掛鉤碼前，為了消除摩擦力的影響，應調節(jié)木板右側的高度，直至向左輕推小車觀察到_（2）掛上鉤碼，按實驗要求打出的一條紙帶如題102圖所示選擇某一點為O，依次每隔4個計時點取一個計數(shù)點用刻度尺量出相鄰計數(shù)點間的距離，記錄在紙帶上。計算打出各計數(shù)點時小車的速度v，其中打出計數(shù)點“1”時小車的速度v1=_m/s。（3）將鉤碼的重力視為小車受到的拉力，取g=9.80 m/s，利用W=mg算出拉力對小車做的功W利用算出小車動能，并求出動能的變化量。計算結果見下表。2.452.923.353.814.262.312.733.123.614.00請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在答題卡的方格紙上作出圖象（4）實驗結果表明，總是略小于W某同學猜想是由于小車所受拉力小于鉤碼重力造成的用題中小車和鉤碼質量的數(shù)據(jù)可算出小車受到的實際拉力F=_N【答案】（1）小車做勻速運動 （2）0.228（3）如圖所示 （4）0.093【解析】（1）小車能夠做勻速運動，紙帶上打出間距均勻的點，則表明已平衡摩擦；（2）相臨計數(shù)點間時間間隔為T=0.1 s，；（3）描點畫圖，如圖所示。；（4）對整體，根據(jù)牛頓第二定律有：mg=（m+M）a，鉤碼：mgFT=ma，聯(lián)立解得繩上的拉力：?！久麕燑c睛】本題中的計算，要當心數(shù)據(jù)的單位、有效數(shù)字的要求。用整體法、隔離法，根據(jù)牛頓第二定律求繩上的拉力，題目比較常規(guī)，難度不大。24