力學(xué)實驗及創(chuàng)新【練習(xí)】【解析版】-2023年高考物理二輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

第七部分實驗

專題18力學(xué)實驗及創(chuàng)新【練】

一.練經(jīng)典試題

1.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(jìn)行探究.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50Hz,紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點

未畫出.在4、B、C、D、E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∕s?保留2位有效數(shù)字).

OI23456789H)∣

I∣cm∣

?A?BiCiDiE

【答案】A0.2330.75

【解析】根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是A點.根據(jù)刻度

尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點對應(yīng)的刻度為1.20cm,C點對應(yīng)的刻度為3.15cm,。點對應(yīng)的刻度為5.85cm,E點對應(yīng)

的刻度為9.30cm,AB=1.20cm,BC=1.95cm,CD=2.70Cm,OE=3.45cm.兩個相鄰計數(shù)點之間的時間T=5×?

s=0.10s,根據(jù)做勺變速直線運動的質(zhì)點在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得，打出C點時

2

物塊的速度大小為m∕s.由逐差法可得a=+""彳￡BC),解得β-θj?m∕s.

2.物理小組的同學(xué)在老師指導(dǎo)下用兩根完全相同的輕彈簧和重物驗證力的平行四邊形定則，他進(jìn)行了如下操作

(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))：

(1)用刻度尺測出彈簧豎直懸掛時的自由長度Lo.

(2)如圖甲所示，把重物通過細(xì)繩連接在彈簧下端，穩(wěn)定后測出彈簧的長度LL

(3)如圖乙所示，用兩根彈簧掛起重物，穩(wěn)定時兩彈簧與豎直方向的夾角均為60。，測出兩彈簧的長度分別為L2、

L3,若要驗證力的平行四邊形定則，需滿足的條件是.

(4)如圖丙所示，他又把兩彈簧調(diào)整到相互垂直，穩(wěn)定后測出兩彈簧的長度為〃、左，若要驗證力的平行四邊形

定則，需滿足的條件是.

【答案】∣222

(3)Z,=L2=L3(4)(LI-LO)=(L4-LO)+(L5-LO)

【解析】(3)當(dāng)合力沿兩個分力角平分線方向且兩個分力夾角為120。時，合力與兩個分力大小相等，則有L

-Lo=Li-Lo=Li-Lo,即有Δ1=L2=L3;

(4)當(dāng)兩個分力相互垂直時，由勾股定理知：

222

F=F∣+F2

2

即有(L-%)2=(L4—Zo)2+(j?—AO).

3.(2022?安徽宣城市高三二調(diào))用如圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律，小車P的前端粘有橡皮泥，后端連接通

過打點計時器的紙帶，在長木板右端墊放木塊以平衡摩擦力，推一下小車P,使之運動，與靜止的小車。相碰

粘在一起，繼續(xù)運動.

Q橡皮泥

(1)實驗獲得的一條紙帶如圖乙所示，根據(jù)點跡的不同特征把紙帶上的點進(jìn)行了區(qū)域劃分，用刻度尺測得各點到

起點A的距離.根據(jù)碰撞前后小車的運動情況，應(yīng)選紙帶上_______段來計算小車P的碰前速度.

(2)測得小車P(含橡皮泥)的質(zhì)量為如，小車0(含橡皮泥)的質(zhì)量為,吸，如果實驗數(shù)據(jù)滿足關(guān)系式_______,則

可驗證小車P、。碰撞前后動量守恒.

(3)如果在測量小車P的質(zhì)量時，忘記粘橡皮泥，則所測系統(tǒng)碰前的動量p^與系統(tǒng)碰后的動量P2相比，則修

1(填“<”">”或“=").

【答案】(I)BC⑵稹一?-=(如(3)<

【解析】(1)兩小車碰撞前做勻速直線運動，在相等時間內(nèi)小車位移相等，由圖示紙帶可知，應(yīng)選擇紙帶上的

8C段求小車P碰撞前的速度.

Sn--Γ∣

(2)設(shè)打點計時器打點時間間隔為T,由圖示紙帶可知，碰撞前小車的速度o=?y

碰撞后小車的速度o'

如果碰撞前后系統(tǒng)動量守恒，則m?υ=(m?+m2)υ,

S2-s?54-53

即/小47=('丁十勿2)67

整理得如專i=(""+,"2盧F

(3)在測量小車尸的質(zhì)量時，忘記粘橡皮泥，則系統(tǒng)碰前的動量0的測量值小于真實值，故所測系統(tǒng)碰前的動量

小于碰后系統(tǒng)的動量，即￡<1.

4.(2022?河南新鄉(xiāng)市二模)某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置驗證動量守恒定律，已知小球A、8的直徑相

同，質(zhì)量分別為根1、m?。

(1)用10分度的游標(biāo)卡尺測量小球A的直徑乩其示數(shù)如圖乙所示，直徑d=cm；

(2)用兩條細(xì)線分別將球A、8懸持于同一水平高度，且自然下垂時兩球恰好接觸，球心位于同一水平線上。將

球4向左拉起，使其懸線與豎直方向的夾角為α?xí)r由靜止釋放，與球B碰撞后，球A向左擺且測得擺到最高點

時其懸線與豎直方向的夾角為仇，球8向右擺且測得擺到最高點時其懸線與豎直方向的夾角為。2、通過以上實

驗結(jié)果可知質(zhì)量叩(填“大于”“小于”或“等于”即2；

(3)若兩球碰撞前后的動量守恒，則町/l-cOSa=(用測量的物理量表示)。

【答案】(1)3.26(2)小于(3)〃W(1—cosJ：)—mi'(1-cosθ?)

【解析】(1)直徑d=32mm+6X0.1mm=32.6mm=3.26cm。

(2)因A小球碰撞后反彈，所以m?<m2o

(3)小球A下擺過程只有重力做功，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得憂=mg∕(l—cosα)

碰撞后，對A、8兩球分別根據(jù)機(jī)械能守恒定律得品]i√2=gg∕(l-cos仇)，=zmιgl[?-θi),若兩球碰

撞前后的動量守恒，則滿足m?V?=-m?V↑,+m2V2,,聯(lián)立以上四式得"?N(1—cosa)=mγ?∣(1—cos%)一

m↑y∣(1—cos仇)。

5.(2022?內(nèi)蒙古通遼市新城第一中學(xué)模擬)曉宇同學(xué)利用如圖甲所示的裝置驗證“動能定理”，并完成了如下的

操作：①按如圖甲所示的裝置組裝實驗器材，調(diào)整滑輪的高度使細(xì)線與長木板平行；

②將長木板的左端適當(dāng)墊高，紙帶穿過打點計時器，取下砂桶，開啟電源釋放滑塊，直到在紙帶上打下一系列

均勻的點為止；

③掛上砂桶，并在砂桶中放入適量的砂子，用天平測出砂桶和砂的總質(zhì)量為加，然后將裝置由靜止釋放，重復(fù)

操作，從其中選擇一條比較清晰的紙帶，如圖乙所示.

已知紙帶中相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點未畫出，計數(shù)點1、2、3到計時起點。之間的距離如圖乙所示，計

時器的打點頻率為力重力加速度為g?

乙

(1)若砂桶和桶中砂的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量，則打下計數(shù)點2的瞬間，滑塊的速度大小。2=;在從

O?2的過程中，細(xì)線對滑塊做的功為W=(用題中所給的物理量符號表示)；

(2)如果根據(jù)得出的實驗數(shù)據(jù),描繪出了/一w圖象,如圖丙所示，由圖象可知與W的關(guān)系式應(yīng)為(用

題中所給的物理量符號表示)，滑塊的質(zhì)量應(yīng)為kg；

(3)曉宇同學(xué)在操作時向砂桶中放入的砂子過多，導(dǎo)致滑塊的質(zhì)量未滿足遠(yuǎn)大于砂桶和砂的質(zhì)量，則加一w的函

數(shù)圖象應(yīng)為.

■f+.(s3-S?)f1

【答案】⑴?omgS2(2)V2=5W0.4(3)A

【解析】(1)滑塊拖動紙帶移動的距離等于砂桶下落的距離，又滑塊所受拉力約等于砂桶的重力，因此拉力對

滑塊做的功W=mgS2

滑塊做勻變速直線運動，因此打點2時滑塊的速度為1、3點間的平均速度，每兩點間的時間間隔了總=57

s∣(S3-5M

則有S=

~2TΓ10

?n?O5

⑵由圖線可知Z=WW=fj=5,則4與W的關(guān)系式為V2=5W

1C22

由動能定理可知卬=/加2,整理得"=而w,則由以上可知質(zhì)=5,解得M=O.4kg.

(3)若砂桶和砂質(zhì)量加不滿足遠(yuǎn)小于滑塊質(zhì)量M,則細(xì)線對滑塊的拉力實際不等于砂桶的重力，由mg=(M+m)af

F=Ma

可得尸=島產(chǎn)g,

22

由動能定理得Fx=^Mvf整理得VV

?UZ

而W=mgx,則。2=AZ_，則圖線仍為一條過原點的傾斜直線，A正確，B、C、D錯誤.

oM-Vtn

6.(2022?黑龍江省哈師大附中月考)用如圖中所示的實驗裝置驗證加、儀組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，儀從高處由靜

止開始下落，打點計時器頻率為50Hz,網(wǎng)上拖著的紙帶打出一系列的點，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗

證機(jī)械能守恒定律.如圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點.每相鄰兩計數(shù)點之間還有4個

點(圖中未標(biāo)出)，計數(shù)點間的距離如圖所示.已知，川=50g,∏J2=150g.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

(1)在紙帶上打下計數(shù)點5時的速度O=m∕s.

(2)在打下第0個點到第5點的過程中系統(tǒng)動能的增量AEk=J,系統(tǒng)重力勢能減少Afip=J(當(dāng)

地重力加速度g為9.8m∕s2).

【答案】(1)2.4(2)0.580.59

【解析】(1)由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=O.1s,根據(jù)

某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，則打下計數(shù)點5時的瞬時速度為

X460.2160+0.2640

=27ζ=2X0.1m∕s=2.4m/s

⑵在打下計數(shù)點0?5的過程中系統(tǒng)動能的增量AEk=[(m∣+w2W52=gX0.2X2.42JQO$8J

系統(tǒng)重力勢能的減少量AEp=(,*2-α)gxo5=O.1X9.8X(0.3840+0.2160)JQ0.59J.

7.(2022?四川綿陽市第二次診斷)某實驗小組使用如圖(a)所示裝置“驗證機(jī)械能守恒定律”。使質(zhì)量〃?的重物自

由下落，打出紙帶。某次實驗得到的紙帶如圖(b)所示，其中。點為紙帶上打出的第一個點，每2個計時點取一

個計數(shù)點，分別標(biāo)記為A、8、C、。、E、F、G,測量得到LEF和LFG。已知打點計時器的頻率為人當(dāng)?shù)刂亓?/p>

加速度為g。

打點磔≈二~

計時器一紙帶

打出F點時，重物的動能Ek=,若要驗證機(jī)械能守恒定律，還需要從圖(b)紙帶上測量的物理量是

。重物的質(zhì)量和體積大小對實驗誤差有影響。質(zhì)量越大，體積越小，實驗誤差越(選填“大”

或“小”)。

【答案】(LEFFG干點。、尸之間的距離LOF小

【解析】r=2T打出F點時重物的速度為

LFG(LEF+LFG)f

VF=-2t-=4

則重物的動能為Ek=%wl="‘」

若要驗證機(jī)械能守恒定律，則要驗證從。點到尸點重物減少的重力勢能與重物增加的動能是否相等，即"陪乙”

斗諦所以還需測量的物理量是點O、F之間的距離乙OF,質(zhì)量越大，體積越小，這樣能減少空氣阻力的影

響，從而實驗誤差越小。

8.(2022?湘豫名校4月聯(lián)考)某同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律：

(1)小車”的前端粘有質(zhì)量不計的橡皮泥，在小車。后連著紙帶，紙帶通過電磁打點計時器，長木板下墊著小木

塊，開始時未放小車6,移動長木板下的小木塊，輕推小車“，直到紙帶上打下的點跡(填“均勻”或

“不均勻”)；

(2)在小車a的前方放置一個與a材料相同的靜止小車b,推動小車a使之運動，后與小車b相碰并粘合成一體，

若已測得打點的紙帶如圖乙所示，。為運動的起點，xi、X2、X3、X4分別為04、AB.BC、CD的長度，則應(yīng)選

段來計算a碰撞前的速度，應(yīng)選段來計算”和b碰后的共同速度(以上兩空均選填"乃'“32"'$3”

或“X4”)；

⑶設(shè)”的質(zhì)量為m“、h的質(zhì)量為mh,要驗證碰撞中的動量守恒定律，要驗證的關(guān)系為(選,加

mb、X「X2、X3、X4來表示)。

【答案】⑴均勻(2)X2Λ4(3)mllX2=(ma+w?)x4

【解析】(1)當(dāng)小車。所受的摩擦力和重力沿斜面向下的分力平衡時，小車。做勻速運動，即打下的點跡均勻。

(2)推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移

相同，故A8段為勻速運動的階段，故選AB段計算碰前的速度，即選刈；碰撞過程是一個變速運動的過程，而

。和6碰后共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應(yīng)選CO段來計算碰后共同的

速度，即選X4。

(3)設(shè)打點計時器的打點頻率為7,兩相鄰計數(shù)點的時間為/=",則碰前小車”的速度?！?蓑=卓，碰后小車的

共同速度為。=5=,，需要驗證的關(guān)系為利壽=("?〃+恤圖，即為ιnllx2=(mu+mh)x4?1

二、練創(chuàng)新情境

1.(2022?安徽合肥市一模)某同學(xué)利用圖中的實驗裝置探究機(jī)械能變化量與力做功的關(guān)系，所用器材有：一端帶

滑輪的長木板、輕細(xì)繩、50g的鉤碼若干、光電門2個、數(shù)字計時器、帶遮光條的滑塊(質(zhì)量為200g,其上可

放鉤碼)、刻度尺，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?.80m∕s2,實驗操作步驟如下：

遮光條光電門1光電門2

①安裝器材，調(diào)整兩個光電門的距離為50.00cm,輕細(xì)繩下端懸掛4個鉤碼，如圖12所示；

②接通電源，釋放滑塊，分別記錄遮光條通過兩個光電門的時間，并計算出滑塊通過兩個光電門的速度；

③保持最下端懸掛4個鉤碼不變，在滑塊上依次增加一個鉤碼，記錄滑塊上所載鉤碼的質(zhì)量，重復(fù)上述步驟；

④完成5次測量后，計算出每次實驗中滑塊及所載鉤碼的總質(zhì)量M、系統(tǒng)(包含滑塊、滑塊所載鉤碼和輕細(xì)繩懸

掛鉤碼)總動能的增加量及系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量結(jié)果如下表所示：

M/kg0.2000.2500.3000.3500.400

ΔEk∕J0.5870.4900.3920.2940.195

ΔE∕J0.3930.4900.6860.785

回答下列問題:

(1)實驗中輕細(xì)繩所懸掛鉤碼重力勢能的減少量為J(保留三位有效數(shù)字)；

(2)步驟④中的表格所缺數(shù)據(jù)為；

(3)若M為橫軸，AE為縱軸，選擇合適的標(biāo)度，在圖中繪出AE-M圖象;

Λ∕∕kg

⑷若系統(tǒng)總機(jī)械能的減少量等于克服摩擦力做的功，則物塊與木板之間的摩擦因數(shù)為.(保留兩位有效

數(shù)字)

［答案］(1)0.980(2)0.588(3)見解析圖(4)0.40(0.38?0.42)

【解析】(1)四個鉤碼重力勢能的減少量為

△￡p=4"?gL=4X0.05X9.80×0.5J=0.980J

(2)對滑塊和鉤碼構(gòu)成的系統(tǒng)，由能量守恒定律可知

4/ngL—Wf=^(4m+M)vτ1—g(4"?+M)v↑2

其中系統(tǒng)減少的重力勢能為AEp=4mgL

系統(tǒng)增加的動能為

22

?βc=z(4m+M)VT—g(4"?+M)v∣

系統(tǒng)減少的機(jī)械能為AE=Wif

則代入數(shù)據(jù)可得表格中減少的機(jī)械能為

ΔE3=0.980J-0.392J=0.588J

(3)根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點得'E-M的圖象如圖所示

0.8(X)

().700

0.600

0.5(M)

0.400

0.300

0.2000.3000.400Λf∕kg

(4)根據(jù)功能關(guān)系可知AE=μMgL

則AE-M圖象的斜率為

0.785—0.393

k="g￡=0.4OO_0.2OO=196

解得動摩擦因數(shù)為"=0.40(0.38?0.42).

2.(2022?廣東百師聯(lián)盟聯(lián)考)探究小組的同學(xué)在某星球模擬實驗艙內(nèi)的地面上，利用如圖甲所示的裝置對平拋運

動進(jìn)行探究。懸點O正下方P點處設(shè)有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能被瞬間熔斷，由于慣

性，小球?qū)⒆銎綊佭\動。利用頻閃數(shù)碼照相機(jī)對小球的運動連續(xù)拍攝。在有坐標(biāo)紙的背景屏前，拍下了小球做

平拋運動過程的多張照片，經(jīng)合成后，照片如圖乙所示。已知6、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，照相機(jī)

連續(xù)拍照時間間隔是0.10s,坐標(biāo)紙方格實際尺寸如圖乙中的坐標(biāo)所示，幣=2.24,則：

(1)該星球模擬實驗艙內(nèi)的重力加速度大小為Ms%結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(2)小球經(jīng)過α位置時的速度大小為m∕s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

【答案】(1)4,0(2)0.448

【解析】⑴豎直方向上有Ay=L=g，產(chǎn)得

g，=T=O]02m/s~=4.0m∕s-o

(2)小球做平拋運動，水平方向的初速度為

T=罌m∕s=0,4∏1∕s

〃點豎直方向的速度為‰=?7=?γm∕s=0.6m∕s

ZYU.Z

,

vay=Vby-fξT=(0.6—0.4×0.1)m∕s=0.20m/s

則4點的速度為

V<I=Λ∕WO÷?V=0.2Λ∕5m/s=0.448m/s。

3.（2022?天津市高三一模）用如圖甲所示的實驗裝置驗證如、〃?2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，〃?2從高處由靜止開始下

落，〃”上拖著的紙帶打出的一系列的點，對紙帶上的點跡進(jìn)行測量，即可驗證機(jī)械能守恒定律，如圖乙給出的

是實驗中獲取的一條紙帶：0是打下的第一個點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有4個點（圖中未標(biāo)出），打點計時器

使用頻率為50Hz,計數(shù)點間的距離如圖所示，E!Λ口m=150g,∕7J2=450g.

（1）若某同學(xué)作出30一九圖象如圖丙所示，則下列說法正確的是.

A.應(yīng)該先釋放重物，然后打點計時器再通電

B.釋放的瞬間繩的拉力為W2g

C.實驗測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.78m∕s2

D.由于空氣阻力和摩擦阻力的影響，使得重力加速度的測量值偏小，屬于系統(tǒng)誤差

（2）在打下第0個點到第5個點的過程中，系統(tǒng)動能增加AEk=J，系統(tǒng)勢能減少AEp=—J,得出結(jié)論:

在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒.（當(dāng)?shù)貙嶋H重力加速度g=9.80m∕s2,結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

【答案】（I）CD（2）1.731.76

【解析】（1）應(yīng)先接通電源再釋放重物，才能在紙帶上充分打出點，A錯誤；

釋放的瞬間，，"2加速下降，由牛頓第二定律可知，繩的拉力小于〃?2g,B錯誤；

由機(jī)械能守恒定律可得（他一如）g（√?=T（〃7|+I）l2）v2

化簡可得宗=，代入數(shù)據(jù)可得%2=?o∕z,

COO1

2

故題圖丙中圖線的斜率仁希m∕s=^0

可測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?.78m∕s2,C正確；

由于空氣阻力和摩擦阻力的影響，使得重力加速度的測量值偏小，屬于系統(tǒng)誤差，D正確.

-2

1pk,ti.,(21.60+26.40)×IO

(2)打下第5點時的速度為V5=--------v√---------m∕s=2.4m/s

在打下第0個點到第5個點的過程中，系統(tǒng)動能增加AEk=~+㈤4=1.73J

2

系統(tǒng)勢能減少ΔEp=(m2-m?)?×[(38.40+21.60)×10^m]=l.76J.

4.(2022?廣東東莞市高三模擬)伽利略斜面實驗被譽為物理學(xué)史上最美實驗之一，研究小組嘗試使用等時性良好

的“節(jié)拍法”來重現(xiàn)伽利略的斜面實驗，研究物體沿斜面運動的規(guī)律.實驗所用節(jié)拍頻率是每秒2拍，實驗裝置

如圖(a)所示.在光滑傾斜的軌道上裝有可沿軌道移動的框架，框架上懸掛輕薄小金屬片，滑塊下滑撞擊金屬片會

發(fā)出“?！钡穆曇?金屬片對滑塊運動的影響可忽略).實驗步驟如下：

①從某位置(記為AO)靜止釋放滑塊，同時開始計拍，調(diào)節(jié)框架的位置，使相鄰金屬片發(fā)出的“?！甭暻『瞄g隔

1個拍，并標(biāo)記框架在軌道上的位置Ai、A2、4

②測量Al、A2、A3.......到AO的距離s∣、S2、S3........，如圖(b)所示.

③將測量數(shù)據(jù)記錄于下表，并將節(jié)拍數(shù)〃轉(zhuǎn)換成對應(yīng)時間t的平方.

n123456

s/cm9.538.586.2153.2240.3346.4

r2∕s20.251.00C4.006.259.00

(1)表格中uCv處的數(shù)據(jù)應(yīng)為；

(2)由表中數(shù)據(jù)分析可得，s與Z2成關(guān)系(填“線性”或“非線性”)；

(3)滑塊的加速度大小為m?2(結(jié)果保留2位小數(shù)).

【答案】(1)2.25(2)線性(3)0.77(0.76?0.78均可)

【解析】(1)所用節(jié)拍頻率是每秒2拍，所以每拍0.5s,表格中“C”處對應(yīng)的是3拍，對應(yīng)時間是1.5s,平

方后為2.25s2.

(2)表中S與尸的比值近似為一常數(shù)，所以S與Z2成愛性關(guān)系.

向—,346.4-86.2-86.2,,

(3)滑塊的加速度大小為a=---C3X()5尸-------×0.01m∕s2≈0.77m∕s2.

5.(2022?河北唐山市高三下學(xué)期3月一模)在探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系實驗中，小明同學(xué)做了如圖

甲所示的實驗改進(jìn)，在調(diào)節(jié)桌面水平后，添加了用力傳感器來測細(xì)線中的拉力.

?OAJ---B-----C-------D1-

1^9.61―J單位：cm

----------18.01--------------

,----------------------28.81-----------------------

A.必須用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量

B.一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

C.應(yīng)當(dāng)先釋放小車，再接通電源

D.需要改變砂和砂桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶

(2)實驗得到如圖乙所示的紙帶，己知打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個

點未畫出，由圖中的數(shù)據(jù)可知，小車運動的加速度大小是m∕s2.(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

(3)由實驗得到小車的加速度?與力傳感器示數(shù)F的關(guān)系如圖丙所示.則小車與桌面的滑動摩擦力F1=

N.

【答案】(I)D(2)2.40⑶1.0

【解析】(1)對小車的拉力是通過力傳感器得到的，故無需測量砂和砂桶的質(zhì)量，也不需要滿足砂和砂桶的總

質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，故A、B錯誤；

使用打點計時器，應(yīng)先接通電源，再釋放小車，故C錯誤；

探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，要改變砂和砂桶的總質(zhì)量，打出多條紙帶，故D正確.

(2)打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，可知相鄰兩計數(shù)點之間

的時間間隔為T=5×y=0.?s,

根據(jù)Δ%=<z7'2,可得a=*；j?"*=2.40m∕s2

(3)根據(jù)牛頓第二定律可知2F—Fr=ma,解得Ff=1.0N.

6.(2022?山西晉中市高三三模)某同學(xué)用如圖中所示的實驗裝置測量重力加速度g的大小.實驗步驟如下:

①調(diào)節(jié)斜槽軌道末端水平，并與斜面體ABC的頂端4點銜接，然后將斜槽和斜面體固定；

②將光電門傳感器固定在斜槽軌道末端，并調(diào)節(jié)其高度，使小球在斜槽軌道末端靜止時球心與光電門上的小孔

重合；

③先在斜面上鋪一層白紙，再在白紙上鋪復(fù)寫紙，并將它們固定好：

④把小球從斜槽軌道上的某一位置由靜止釋放，使其脫離斜槽軌道后落到復(fù)寫紙上，記錄小球經(jīng)過光電門的遮

光時間△小并測量小球落在斜面上的位置與A點的距離s∣;

⑤不斷改變小球從斜槽軌道上釋放的位置，重復(fù)步驟④，得到多組加和S值，并以忐為縱坐標(biāo)，以S為橫坐

標(biāo)，建立直角坐標(biāo)系，描點作圖后得如圖丁所示的正比例函數(shù)圖象，圖象的斜率為％.

23cm

O1020

丙

⑴實驗過程中，該同學(xué)用圖乙所示的游標(biāo)卡尺測量小球的直徑4,應(yīng)該用游標(biāo)卡尺的(填“A”“B”或

“C”)進(jìn)行測量，示數(shù)如圖丙所示，該小球的直徑”為mm；

(2)為完成該實驗，還需測量的物理量有；

A.小球的釋放點到桌面的高度Zn

B.斜面的高度電

C.斜面的長度L

D.小球的質(zhì)量相

(3)請用晨d及第(2)問中所選物理量的符號表示重力加速度g的大?。篻=.

【答案】(1)811.30(2)BC(3)替菖

【解析】(I)A用于測量內(nèi)徑，3用于測量外徑，C用于測量深度，故填8;根據(jù)游標(biāo)尺的刻度為20格，總

長度比主尺短Imm,故精度為0.05mm,讀數(shù)為主尺讀數(shù)(單位mm)+游標(biāo)尺和主尺對齊的格數(shù)X0.05mm,所

以讀數(shù)為11.30mm.

(2)(3)斜面傾角的正弦值SinΘ=專

余弦值cosΘ=^L2~112^

小球在平拋運動過程中X=I?r,y=余產(chǎn)

初速度V<)=^^

由幾何關(guān)系得X=SCOS/y=ssin，

1(廣一底為

整理得52LhcPs

畫1

因此斜率Z=1

2Lh2d

eIkLhzd1

付g=F=9?

還需要測量的物理量為斜面的高度h?及斜面的長度L.

7.(2022?山東青島市一模)某研究小組利用圖甲所示裝置測定重力加速度.實驗器材由帶有刻度尺的豎直桿、小球

釋放器、小球、光電門A和8及光電門計時器和網(wǎng)兜組成.實驗時，按圖裝配好實驗器材，小球、兩個光電門和

網(wǎng)兜在同一豎直線上，利用刻度尺讀出兩個光電門的距離〃，打開計時器后釋放小球，記錄下計時器顯示的小

球從光電門A到光電門8所用時間六保持光電門4的位置不變，改變光電門8的位置，重復(fù)實驗，多次讀出

兩個光電門間的距離h和小球經(jīng)過兩個光電門所用時間t,在坐標(biāo)紙上作出彳一》圖線如圖乙所示.

(1)為了提高實驗精度，下列說法正確的是.

A.兩光電門間的距離適當(dāng)大一些

B.小球的直徑越小，實驗精度越高

C.應(yīng)該選用材質(zhì)密度較大的小球

(2)乙圖中，圖線與縱軸交點坐標(biāo)為b,若圖線斜率為k,則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎禐?小球釋放點距光

電門4的高度為.(用題目給出的已知量表示)

【答案】(I)AC(2)2kS

【解析】(1)兩光電門間的距離適當(dāng)大一些，可以減小距離及時間測量的誤差，還可以減小小球大小對實驗誤

差的影響，A正確；小球的直徑小而質(zhì)量大，精度才高，B錯誤：選用材質(zhì)密度較大的小球，可以減小空氣阻

力的影響，C正確.

變形為，=辦+*乙對照題圖乙，有b=VA,k=；g,重力加速度為g=2k

小球釋放點距光電門A的高度為以=居=搭.

Ngd反