1、第1讲 力学实验 (45分钟)基础题组专练1(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)。(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图丙所示，则此示数为_ mm。(3)在“用打点计时器测速度”的实验中，交流电源频率为50 Hz，打出一段纸带如图丁所示。打下计数点2时，测得的瞬时速度v_m/s。解析：(1)用游标卡尺测量小球的直径，应将小球卡在外测量爪中，故应选甲。(2)螺旋测微器的示数为固定读数加上可动读数，即6.5 mm20.00.01 mm6.700 mm。(3)打下计数点2时纸带的瞬时速度等于计数点1和3间的平均速度，即v m/s0.36 m/s。答
2、案：(1)甲(2)6.700(6.6996.701均可)(3)0.362某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_ m/s2。(结果均保
3、留两位有效数字)解析：(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动的。(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为T s s，所以A点位置的速度为vA m/s0.19 m/s。根据逐差法可求加速度大小am/s20.037 m/s2。答案：(1)从右向左(2)0.19 0.0373(2019高考全国卷)甲、乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片
4、中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是_。(填正确答案标号)A米尺B秒表C光电门 D天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：_。(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab24.5 cm、ac58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g_m/s2。(保留两位有效数字)解析：(1)利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离，因此实验时必须使用米尺。(2)将米尺竖直放置，让小球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落的距离。(3)根据sgT2得重力加速度大小g m/s29.7 m/s2。答案：(1)A(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7
5、4(2020四川南充三诊)如图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置，气垫导轨置于水平桌面上，G1和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑块，质量分别为mA、mB，且mA大于mB，两遮光片沿运动方向的宽度均为d。实验过程如下：调节气垫导轨成水平状态；轻推滑块A，测得A通过光电门G1的遮光时间为t1；A与B相碰后，B和A先后经过光电门G2的遮光时间分别为t2和t3。回答下列问题：(1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙所示，读数为_ mm。(2)实验中选择mA大于mB的目的是：_。(3)利用所测物理量的符号表示动量守恒定律成立的式子为：_。解析：(1)螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度的读数估读
6、一位，则遮光片宽度为d1 mm19.50.01 mm1.195 mm。(2)A和B发生弹性碰撞，用质量大的A碰质量小的B，A不会发生反弹。(3)滑块经过光电门时挡住光的时间极短，则平均速度可近似替代为滑块的瞬时速度，则碰前A的速度vA，碰后A的速度vA，碰后B的速度vB，由碰撞过程系统动量守恒有mAvAmAvAmBvB，代入可得表达式为mAmAmB。答案：(1)1.195(1.1931.197均可)(2)碰撞中滑块A不反弹(3)mAmAmB5(2018高考全国卷)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平
7、，在木块上方放置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出，其中4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出。砝码的质量m/kg0.050.100.150.200.25滑动摩擦力/N2.152.362.5542.93回答下列问题：(1)4_N；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出m图线；(3)与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式为_，m图线(直线)的斜率的表达式为k_；(4)取g9.80 m/s2，由绘出的m图线求得_。(保留两位有效数字)解
8、析：(1)由图(b)可读出弹簧秤的示数42.75 N。(2)如图所示(3)摩擦力表达式(Mm)g，其斜率kg。(4)图线的斜率k3.9 N/kg，解得0.40。答案：(1)2.75(2)图见解析(3)(Mm)gg(4)0.40能力题组专练6气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器A、B，A、B间距为L，滑块P上固定一遮光条，P与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像。(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨
9、上，轻推滑块，当图乙中的t1_t2(选填“”“”或“”)时，说明气垫导轨已经水平。(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d_ mm。(3)将滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示。利用测定的数据，当关系式_成立时，表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。(重力加速度为g，用题中给定的物理量符号表达)解析：(1)轻推滑块，当图乙中的t1t2时，说明滑块经过两光电门的速度相等，则气垫导轨已经水平。(2)螺旋测微器的固定刻度读数为8 mm，可动刻度读数为0.0147.8 mm0.478 mm，
10、由读数规则可得d8 mm0.478 mm8.478 mm。(3)滑块经过两光电门时的速度分别为v1，v2；若机械能守恒，则满足mgL(mM)v(mM)v，即满足()2()2。答案：(1)(2)8.478(8.4778.479均正确)(3)()2()27(2020广东广州二模)某兴趣小组用如图甲所示实验装置完成探究弹簧弹力和弹簧伸长的关系后做拓展研究。请根据如下实验过程，完成相关实验内容：(1)将轻质弹簧悬挂于铁架台，测得弹簧原长L0；(2)在弹簧下端拴挂质量为m的钩码，待系统静止时，测得弹簧长度L；(3)当地重力加速度为g，弹簧的劲度系数k_(用m、g、L0、L表示)；(4)托起钩码使弹簧恢复
11、原长，并由静止释放，测得弹簧拉伸的最大长度L。发现LL，于是进一步探究弹簧两次伸长量x0LL0和xLL0之间的关系；(5)改变钩码个数，重复实验，得到多组x0、x数据，作出xx0图像如图乙所示；(6)由图乙可知_，该小组换用不同弹簧进行同样实验，发现的值相同；(7)通过分析，该小组得出了弹簧弹性势能的表达式：步骤(2)中，系统静止时，钩码受力平衡，有mg_(用k、x0表示)；步骤(4)中，根据机械能守恒定律，弹簧被拉伸到最长时的弹性势能Ep_(用m、g、x表示)；结合步骤(6)，劲度系数为k的弹簧伸长x时，对应的弹性势能Ep_(用k、x表示)。解析：(3)由平衡条件可得mgk(LL0)，解得k
12、。(6)由图乙可知2。(7)步骤(2)中，系统静止时，钩码受力平衡，有mgkx0。步骤(4)中，根据机械能守恒定律，弹簧被拉伸到最长时的弹性势能等于物体重力势能的减小量，即Epmgx。劲度系数为k的弹簧伸长x时，对应的弹性势能Epmgxkx0xkx2。答案：(3)(6)2(7)kx0mgxkx28(2020高考全国卷)某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。实验步骤如下：(1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间_时，可认为气垫导轨水平；(2)用天平测砝
13、码与砝码盘的总质量m1、滑块(含遮光片)的质量m2；(3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮光时间t1、t2及遮光片从A运动到B所用的时间t12；(5)在遮光片随滑块从A运动到B的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I_，滑块动量改变量的大小p_；(用题中给出的物理量及重力加速度g表示)(6)某次测量得到的一组数据为：d1.000 cm，m11.50102 kg，m20.400 kg，t13.900102 s，t21.27010
14、2 s，t121.50 s，取g9.80 m/s2。计算可得I_Ns，p_kgms1；(结果均保留三位有效数字)(7)定义|100%，本次实验_%(保留一位有效数字)。解析：(1)若气垫导轨调整水平，则滑块在气垫导轨上自由滑动时，做匀速运动，则遮光片通过两个光电门的时间相等。(5)拉力的冲量Im1gt12滑块经过A、B两光电门时的速度分别为：v1，v2故滑块动量的改变量pm2v2m2v1m2()。(6)Im1gt121.501029.801.50 Ns0.221 Ns，pm2()0.400()kgm/s0.212 kgm/s。(7)100%100%4%。答案：(1)相等(5)m1gt12m2()(6)0.2210.212(7)4