1、专题6 物理实验 第1讲 力学实验（A卷）1.(2015济南二模21）(1)游标为20分度(测量值可准确到005 mm)的卡尺示数如图所示，两测脚间狭缝的宽度为_mm2.（2015成都三诊8）（6分）右图是用曝光时间t已知的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。（1）在下落过程中的任意时刻，羽毛的 （选填“惯性大小”、“运动状态”或“机械能”）与苹果相同。（2）关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中唯一正确的是 （填选项前的字母）。A一定满足关系B一定满足关系C羽毛下落的加速度大小为D苹果下落的加速度大小为AB钩码光电门挡光片L拉力传感器3.(2015景德镇三检22).如图是
2、某同学用来探究“小车的加速度与外力关系”的实验装置，轨道上的B点固定一光电门，将连接小车的细线跨过滑轮系住小钩码，平衡摩擦力后在A点释放小车，测出小车上挡光片通过光电门的时间为t。（1）若挡光片的宽度为d，挡光片前端距光电门的距离为L，则小车的加速度a_。（2）（多选题）在该实验中，下列操作中正确的是（ ）（A）要用天平称量小车质量（B）每次改变钩码，都不需要测量其质量（或重力）（C）调节滑轮的高度，使细线与轨道平行（D）每次小车从A点出发允许有不同的初速度（3）由于挡光片有一定的宽度，则实验中测出的小车加速度值比真实值_。（填“偏大”、“相等”或者“偏小”）4.(2015大庆三检22).利用
3、图示装置可以做力学中的许多实验.(1)以下说法正确的是_.A利用此装置做“研究匀变速直线运动”的实验时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响B.利用此装置探究“加速度与质量的关系”,通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度C.利用此装置探究“加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的am关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比D.利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力补偿小车运动中所受阻力的影响(2)某同学在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导
4、致钩码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a的值随钩码个数的增加将趋近于_的值。5.(2015北京西城区二模21)（18分）砂桶 纸带图1垫块 小车打点计时器图1所示为某同学研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系”的实验装置示意图。（1）下面列出了一些实验器材：电磁打点计时器、纸带、带滑轮的长木板、垫块、小车和砝码、砂和砂桶、刻度尺。除以上器材外，还需要的实验器材有：_。A秒表 B天平（附砝码） C低压交流电源 D低压直流电源（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其它阻力：小车放在木板上，后面固定一条纸带，纸带穿过打点计时器。把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在
5、不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做_运动。（3）实验中，为了保证砂和砂桶所受的重力近似等于使小车做匀加速运动的拉力，砂和砂桶的总质量m与小车和车上砝码的总质量M之间应满足的条件是_。这样，在改变小车上砝码的质量时，只要砂和砂桶质量不变，就可以认为小车所受拉力几乎不变。（4）如图2所示， A、B、C为三个相邻的计数点，若相邻计数点之间的时间间隔为T，A、B间的距离为x1，B、C间的距离为x2，则小车的加速度a=_。已知T=0.10s，x1=5.90cm，x2=6.46cm，则a=_m/s2（结果保留2位有效数字）。图2ABCx1x2图3MOOOOABCDMMM（5）在做实验时，该同学已补偿了打点计
6、时器对小车的阻力及其它阻力。在处理数据时，他以小车的加速度的倒数为纵轴，以小车和车上砝码的总质量M为横轴，描绘出-M图象，图3中能够正确反映-M关系的示意图是_。6.(2015马鞍山三模21)I. 某实验小组用如图甲所示装置测量木板对木块的摩擦力所做的功。实验时，木块在重物牵引下向右运动，重物落地后，木块继续向右做匀减速运动。图乙是重物落地后打点计时器打出的纸带，纸带上的小黑点是计数点，相邻的两计数点之间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。(1)可以判断纸带的_(填“左端”或“右端”)与木块连接。根据纸带提供的数据可计算出打点计时器在打
7、下A点、B点时木块的速度vA、vB，其中vA_m/s。(结果保留两位有效数字) (2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB，还应测量的物理量是_。(填入物理量前的字母)A木板的长度l B木块的质量m1C木板的质量m2 D重物的质量m3E木块运动的时间t FAB段的距离xAB(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式WAB_。（用vA、vB和第(2)问中测得的物理量的字母表示）BA7.（2015西安交大附中三模22）. （3分）如图所示，质量不同的两个物体A和B，用跨过定滑轮的细绳相连开始时B放在水平桌面上，A离地面有一定的高度，从静止开始释放让它们运动，在运动过程中B始终碰不到
8、滑轮，A着地后不反弹不计滑轮与轴间摩擦及绳子和滑轮的质量，用此装置可测出B物体与水平桌面间的动摩擦因数(1)在本实验中需要用到的测量工具是_；需要测量的物理量是_；（写出物理量的名称并用字母表示）。(2)动摩擦因数的表达式为=_ 8.(2015永州三模22)(6分) 下图是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定。带有遮光条的小物块自曲面上面某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点，P为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g。APBC甲数字计时器乙cm23010205151（1）利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度 cm；（2）实验中
9、除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有 ；A小物块质量 B遮光条通过光电门的时间tC光电门到C点的距离s D小物块释放点的高度hOsAOhmDOsBOhC（3）为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据（2）测量的物理量，建立下图所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是 。9.（2015宝鸡三检22）、（7分）某同学在科普读物上看到：“劲度系数为的弹簧从伸长量为x到恢复原长过程中，弹力做的功”。他设计了如下的实验来验证这个结论。A将一弹簧的下端固定在地面上，在弹簧附近竖直地固定一刻度尺，当弹簧在竖直方向静止不动时其上端在刻度尺上对应的示数为，如图甲所示。B用弹簧测力计拉着弹簧
10、上端竖直向上缓慢移动，当弹簧测力计的示数为时，弹簧上端在刻度尺上对应的示数为，如图乙所示。则此弹簧的劲度系数= 。C把实验桌放到弹簧附近，将一端带有定滑轮、两端装有光电门的长木板放在桌面上，使滑轮正好在弹簧的正上方，用垫块垫起长木板不带滑轮的一端，如图丙所示。D用天平测得小车（带有遮光条）的质量为，用游标卡尺测遮光条宽度的结果如图丁所示，则 。E打开光电门的开关，让小车从光电门的上方以一定的初速度沿木板向下运动，测得小车通过光电门和时的遮光时间分别为和。改变垫块的位置，重复实验，直到=时保持木板和垫块的位置不变。F用细绳通过滑轮将弹簧和小车相连，将小车拉到光电门的上方某处，此时弹簧上端在刻度尺
11、上对应的示数为，已知小于光电门A、B之间的距离，如图丙所示。由静止释放小车，测得小车通过光电门A和B时的遮光时间分别为和。在实验误差允许的范围内，若 （用实验中测量的符号表示），就验证了的结论。10.（2015聊城二模21）.（8分）某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为，用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度，测出两光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g。（1）用20分度的游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径D=_cm。（2）要验证机械能守恒，只要比较_。A.是否相等B. 是
12、否相等C. 是否相等D. 是否相等（3）钢球通过光电门的平均速度_（选填“”、“”或“”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差_（选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小。11.（2015南平综测l 9）(1)(6分)用如图所示的气垫导轨装置验 证机械能守恒定律。在气垫导轨上安装了两光电门l、2，在滑块上固定一竖直遮光条，滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连。在调整气垫导轨水平时，滑块不挂钩码和细线，接通气源后，给滑块一个初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。下列能够实现调整导轨水平的措施是_A调节P使轨道左端升高一些 B调节P使轨道左端降低一些
13、C遮光条的宽度应适当大一些 D滑块的质量增大一些实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和遮光条的总质量M，钩码质量m，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2，则系统机械能守恒成立的表达式是_.12.(2015衡水高三调22).（6分）利用如下右图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。 实验操作步骤如下：A按实验要求安装好实验装置；B使重物靠近打点计时器，接着先接通电源，后放开纸带，打点计时器在纸带上打下一系列的点；C下面左图为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续点A、B、C与O点之间的距离 (1)已知打点计时器的
14、打点周期为T，重物质量为m，重力加速度为g，结合实验中所测得的h1、h2、h3，可得纸带从O点下落到B点的过程中，重物增加的动能为_，减少的重力势能为_。(2)取打下0点时重物的重力势能为零，计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能 和重力势能 ，建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示 和 ，根据测得的数据在图中绘出图线I和图线。已求得图线I斜率的绝对值为 k1，图线的斜率的绝对值为k2 。则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为 _（用 k1和k2 表示）。 第1讲 力学实验（A卷） 参考答案与详解1.【答案】0.15【命题立意】本题旨在考查游标卡尺的使用。【解析】游标卡尺的
15、主尺读数为0mm，游标读数为0.053=0.15mm，所以最终读数为：0mm+0.15mm=0.15mm，故答案为：0.152.【答案】（1）运动状态；（2）D【命题立意】本题旨在考查自由落体运动。【解析】（1）由图可知，同一时刻，羽毛与苹果自由下落都在同一位置，所以可得在下落过程中的任意时刻，羽毛的运动状态与苹果相同；（2）虽然羽毛与苹果做自由落体，但不知开始下落位置，所以不能直接用匀变速直线运动的比例关系，故AB错误；由，得：，故D正确，C错误；故选：D故答案为：（1）运动状态；（2）D。3.【答案】（1）；（2）BC；（3）偏大【命题立意】本题旨在考查探究加速度与物体质量、物体受力的关系
16、。【解析】：（1）小车运动到B时的速度为：根据运动学公式：得：则：；（2）、A、探究“小车的加速度与外力关系”时，只要保持小车质量不变即可，没有必要测量其质量，故A错误；B、实验中需要求出外力和加速度的大小，因此每次改变钩码，需要测量其质量（或重力），但由于本实验中使用了拉力传感器，可以直接读出小车所受拉力大小，都不需要测量其质量（或重力），故B正确；C、外力做功：，调节滑轮高度，使连接小车的细线与轨道平行，可以保证合外力不会发生变化，有助于提高实验的精确度，故C正确D、因为之前已有计算公式已经列入其中，改变会让改变，所以每次测量要保持小车从同一点静止出发，故D错误。故选：BC（3）、由知，若
17、实验中使用的挡光片有一定的宽度，其他条件不变，测出的小车加速度比真实值偏大。故答案为：（1）；（2）BC；（3）偏大。4.【答案】（1）BD；（2）【命题立意】本题旨在考查探究功与速度变化的关系、探究小车速度随时间变化的规律。【解析】（1）A、此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故A错误；B、利用此装置探究“加速度与质量的关系”，通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度，故B正确；C、曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种，所以若图象是曲线，不能断定曲线是双曲线，即不能断定加速度与质量成反比，应画出图象，故C错误；D、探究“功与速度变化的关系”实验时，
18、需要平衡摩擦力，方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响，从而小车受到的合力即为绳子的拉力，故D正确。故选：BD（2）设小车质量为，钩码质量为，则对小车有：对钩码有： 联立解得：将上式变形为：，可见当时，加速度趋近于。故答案为：（1）BD；（2）.5.【答案】（1）BC；（2）匀速直线；（3）；（4）、；（5）C【命题立意】本题旨在考查验证牛顿第二运动定律。【解析】（1）本实验还需要天平来测量小车和砝码、砂和砂桶的质量；由于选用的是电磁打点计时器，所以还需要低压交流电源，故选；BC；（2）实验中，需要补偿打点计时器对小车的阻力及其
19、它阻力，所以需把木板一端垫高，调节木板的倾斜度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板做匀速直线运动；（3）设绳子上拉力为F，以整体为研究对象有，解得，以为研究对象有绳子的拉力，显然要有必有，故有，即只有时才可以认为绳对小车的拉力大小等于小吊盘和盘中物块的重力所以为了保证在改变小车中砝码的质量时，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该远小于小车和砝码的总质量；（4）由，得：，代入数据，解得：；（5）该同学已补偿了打点计时器对小车的阻力及其它阻力，在处理数据时，他以小车的加速度的倒数为纵轴，以M为横轴，随质量增大，减小，故选：C。故答案为：（1）BC；（2）匀速直线；（3）；（4
20、）、；（5）C。6.【命题立意】本题考查动能定理【答案】I. (1) 右端；0.72 （每空2分） (2) B；7.【答案】（1）天平、刻度尺；A距地面的高度，B在桌面上滑行的总距离，A、B的质量、；（2）。【命题立意】本试题旨在考查探究影响摩擦力的大小的因素、牛顿第二定律。【解析】设A距地面的高度，B在桌面上滑行的总距离，A、B的质量、从开始释放让它们运动，到A着地，根据系统能量守恒得： 从A着地到B停在桌面上，根据能量守恒得： 由解得：故答案为：（1）天平、刻度尺；A距地面的高度，B在桌面上滑行的总距离，A、B的质量、；（2）。8.【答案】（1）1.060；（2）BC；（3）B【命题立意】
21、本试题旨在考查探究影响摩擦力的大小的因素。【解析】（1）主尺的刻度：1cm，游标尺上的第12个刻度与主尺的刻度对齐，读数是：0.0512=0.60mm，总读数：10mm+0.60mm=10.60mm=1.060cm；（2）实验的原理：根据遮光条的宽度与滑块通过光电门的时间即可求得滑块的速度：，B到C的过程中，摩擦力做功，根据动能定理得：，联立以上两个公式得动摩擦因数的表达式：，还需要测量的物理量是：光电门P与C之间的距离s，与遮光条通过光电门的时间，故BC正确，AD错误；（3）由动摩擦因数的表达式可知，与和的乘积成反比，所以与的图线是过原点的直线，应该建立的坐标系为：纵坐标用物理量，横坐标用物
22、理量，即B正确，ACD错误。故答案为：（1）1.060；（2）BC；（3）B9.【答案】B、；D、；F、【命题立意】本题旨在考查探究弹力和弹簧伸长的关系。【解析】B、由题意可知，此时弹簧的弹力等于弹簧测力计的拉力，即：此时弹簧的形变量为：由，得：；D、由图可知游标卡尺主尺读数为：，游尺读数为：，则游标卡尺最后读数为：依据题意，小车整个运动过程中，只有弹力做功，就弹簧的弹性势能转化为小车的动能，即：，有：，即：故答案为：B、；D、；F、。10.【答案】（1）0.950cm；（2）D；（3）、不能【命题立意】本题旨在考查验证机械能守恒定律。【解析】（1）游标卡尺的主尺读数为：0.9cm，游标尺上第
23、10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.0510mm=0.50mm，所以最终读数为：0.950cm；（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：根据机械能守恒的表达式有：即只要比较与是否相等，故选：D（3）根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，所以钢球通过光电门的平均速度钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差不能通过增加实验次数减小。故答案为：（1）0.950cm；（2）D；（3）、不能。【易错警示】对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，正确使用这些基本仪器进行有关测量。无论采用什么样的方法来验证机械能守恒，明确
24、其实验原理都是解决问题的关键，同时在处理数据时，要灵活应用所学运动学的基本规律。11.【答案】（1）A；（2）mgL=【命题立意】本题旨在考察验证机械能守恒定律实验【解析】明确实验原理以及气垫导轨装置的特点可正确解答；表示出钩码的重力势能减少量和系统动能增加量的大小来验证机械能守恒定律（1）不挂钩码和细线，接通气源，滑块从轨道右端向左运动的过程中，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间说明滑块做加速运动，也就是左端低，右端高所以实施下列措施能够达到实验调整目标的是调节P使轨道左端升高一些，调节Q使轨道右端降低一些故选：A（2）实验时，测出光电门1、2间的距离L，遮光条的宽度d，滑块和
25、遮光条的总质量M，钩码质量m由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间t1、t2，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度钩码的重力势能减少了：mgL，系统动能增加了：则系统机械能守恒成立的表达式是mgL=12.【答案】（1）、；（2）【命题立意】本题旨在考查验证机械能守恒定律。【解析】（1）B点的瞬时速度：则重物动能的增加量：重力势能的减小量为：（2）取打下O点时重物的重力势能为零，因为初位置的动能为零，则机械能为零，每个位置对应的重力势能和动能互为相反数，即重力势能的绝对值与动能相等，而图线的斜率不同，原因是重物和纸带下落过程中需要克服阻力做功。根据动能定理，得：，则：图线斜率：图线斜率：，知：，则：所以重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为：故答案为：（1）、；（2）。