专题14 力学实验（解析版）.pdf

公众号：卷洞洞专题专题 14 力学实验力学实验1（2020湖北省黄冈高三八模）用如图甲所示装置结合频闪照相机拍摄的照片的来验证动量守恒定律，实验步骤如下：用天平测出 A、B 两个小球的质量 mA和 mB；安装好实验装置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；先不在斜槽的末端放小球 B，让小球 A 从斜槽上位置 P 由静止开始释放，小球 A 离开斜槽后，频闪照相机连续拍摄小球 A 的两位置（如图乙所示）；将小球 B 放在斜槽的末端，让小球 A 仍从位置 P 处由静止开始释放，使它们碰撞，频闪照相机连续拍摄下两个小球的位置（如图丙所示）；测出所需要的物理量请回答：(1)实验中 A、B 的两球质量应满足_(2)在步骤中，需要在照片中直接测量的物理量有_；（请选填“x0、y0、xA、yA、xB、yB”）(3)两球在碰撞过程中若动量守恒，满足的方程是：_【答案】ABomm xAxBAoAABBx m xm xm x【解析】（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有 mAv0=mAv1+mBv2，在碰撞过程中动能守恒，故有，解得，要碰后 a 的速度 v10，即 mA-222012111222AABm vm vm v10ABABmmvmmmmB0，mAmB；（2）由于频闪照相的频率固定，因此只需要测量小球的水平位移，在步骤中，需要在照片中直接测量的物理量有 x0、xA、xB；（3）验证的方程为 mAx0mAxAmBxB2（2020湖北省黄冈高三八模）用油膜法估测分子大小的实验步骤如下：向体积为 V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总量为 V2；用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入 n 滴时体积为 V0；公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞先往边长为 3040cm 的浅盘里倒入 2cm 深的水；用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为 a 的小正方形的坐标纸上；计算出轮廓范围内正方形的总数为 N，其中不足半个格的两个格算一格，多于半个格的算一格。上述实验步骤中有遗漏和错误，遗漏的步骤是_；错误的步骤是_（指明步骤，并改正），油酸分子直径的表达式_。d【答案】将痱子粉均匀撒在水面上 应该是不足半格的舍去，多于半格的算一格 0122V VNna V【解析】1由实验步骤可知，缺少的实验步骤是，在步骤后加上：将痱子粉均匀撒在水面上。2错误的是步骤，应该改为：计算出轮廓范围内正方形的总数为 N，其中不足半个格舍去，多于半个格的算一格。3一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积001122VV VVVnVnV油膜的面积2SNa油酸分子的直径0122V VVdSNna V3（2020北京市门头沟区高三一模）在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中。(1)安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径 d，测量的示数如图所示，则摆球直径 d=_cm，再测量摆线长 l，则单摆摆长 L=_（用 d、l 表示）；(2)摆球摆动稳定后，当它到达_（填“最低点”或“最高点”）时启动秒表开始计时，并记录此后摆球公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞再次经过最低点的次数 n（n=1、2、3），当 n=60 时刚好停表。停止计时的秒表如图所示，其读数为_s，该单摆的周期为 T=_s（周期要求保留三位有效数字）；(3)计算重力加速度测量值的表达式为 g=_（用 T、L 表示），如果测量值小于真实值，可能原因是_；A将摆球经过最低点的次数 n 计少了B计时开始时，秒表启动稍晚C将摆线长当成了摆长D将摆线长和球的直径之和当成了摆长(4)正确测量不同摆 L 及相应的单摆周期 T，并在坐标纸上画出 T2与 L 的关系图线，如图所示。由图线算出重力加速度的大小 g_m/s2（保留 3 位有效数字，计算时 2取 9.86）。【答案】1.84cm 最低点 67.5s 2.25s A C 9.86m/s2 2dl224LT【解析】(1)12摆球直径 d=1.8cm+0.1mm4=1.84cm；单摆摆长 L=；2dl(2)345摆球摆动稳定后，当它到达最低点时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数 n（n=1、2、3），当 n=60 时刚好停表。停止计时的秒表读数为 67.5s，该单摆的周期为公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞；67.5s=2.25s302tTn(3)6根据可得计算重力加速度测量值的表达式为2LTg224 LgTA将摆球经过最低点的次数 n 计少了，则计算周期 T 偏大，则 g 测量值较小，选项 A 正确；B计时开始时，秒表启动稍晚，则周期测量值偏小，则 g 测量值偏大，选项 B 错误；C将摆线长当成了摆长，则 L 偏小，则 g 测量值偏小，选项 C 正确；D将摆线长和球的直径之和当成了摆长,则 L 偏大，则 g 测量值偏大，选项 D 错误；故选 AC。(4)7根据可得2LTg224TLg由图像可知24.853.25=41.2004.80kg解得 g=9.86m/s24（2020河北衡水中学高三五调）某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线 MN、PQ，并测出间距 d。开始时让木板置于 MN 处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数 F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数 F1，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到 P Q 处的时间 t。则：公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞(1)木板的加速度可以用 d、t 表示为 a_。(2)改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度 a 与弹簧秤示数 F1的关系。下列图像能表示该同学实验结果的是_。(3)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是_。A可以改变滑动摩擦力的大小B可以更方便地获取多组实验数据C可以比较精确地测出滑动摩擦力的大小D可以获得更大的加速度以提高实验精度【答案】C BC 22dt【解析】(1)1木板做初速度为零的匀加速直线运动，根据得2012xv tat212dat解得22dat即木板的加速度为。22dt(2)2AB由于摩擦力的存在，所以当时，木板才产生加速度，即图线不过原点，与横轴有交点，10FFAB 错误；CD据题意，木板受到的滑动摩擦力为，对木板和矿泉水瓶组成的系统根据牛顿第二定律应有0 F10FFMm a联立解得011FaFmMmM公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞其中 m 为矿泉水瓶的质量，M 为木板的质量根据函数斜率和截距的概念可知，当时，近mM1mM似不变，即图像的斜率不变，当矿泉水的质量逐渐增大到一定量后变小，即图像向下弯曲，C 正确1mMD 错误。故选 C。(3)3A木板与桌面间的正压力以及动摩擦因数不变，所以加水的方法不改变滑动摩擦力的大小，A 错误；BC缓慢向瓶中加水，拉力是连续增大，而挂钩码时拉力不是连续增大的，所以可以更方便地获取多组实验数据，比较精确地测出摩擦力的大小，BC 正确；D由于加速度越大需要水的质量越大，而水的质量越大时图象的斜率越小，实验的精确度会越小，D 错误。故选 BC。5（2020湖北华中师大附中高三测试）在研究“加速度与力的关系”实验中，某同学根据学过的理论设计了如下装置（如图甲）：水平桌面上放置了气垫导轨，装有挡光片的滑块放在气垫导轨的某处（档光片左端与滑块左端齐平）。实验中测出了滑块释放点到光电门（固定）的距离为 s，挡光片经过光电门的速度为v，钩码的质量为 m，（重力加速度为 g，摩擦可忽略）（1）本实验中钩码的质量要满足的条件是_；（2）该同学作出了 v2m 的关系图象（如图乙），发现是一条过原点的直线，间接验证了“加速度与力的关系”，依据图象，每次小车的释放点有无改变_（选填“有”或“无”），从该图象还可以求得的物理量是_。【答案】钩码质量远小于滑块质量 无 滑块质量 【解析】（1）设钩码质量为 m，滑块质量为 M，对整体分析，根据牛顿第二定律，滑块的加速度1公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞a=mgMm隔离对滑块分析，可知细绳上的拉力FT=Ma=1MmgmgmMmM要保证绳子的拉力 FT等于钩码的重力 mg，则钩码的质量 m 要远小于滑块的质量 M，这时有 FT；mg（2）滑块的加速度 a=，当 s 不变时，可知加速度与 v2成正比，滑块的合力可以认为等于钩码的重 222vs力，滑块的合力正比于钩码的质量，所以可通过 v2m 的关系可以间接验证加速度与力的关系，在该实验中，s 不变，v2m 的关系图象是一条过原点的直线，所以每次小车的释放点无改变；因为 a 与 F 成正比，则有：，则，结合图线的斜率可以求出滑块的质量 M。322vmgsM22gsvmM6（2020长春市第六中学高三二模）如图甲所示装置，可以进行以下实验：A.“研究匀变速直线运动”B.“验证牛顿第二定律”C.“研究合外力做功和物体动能变化关系(1)在 A、B、C 这三个实验中，_需要平衡摩擦阻力。(2)已知小车的质量为 M，盘和砝码的总质量为 m，且将 mg 视为细绳对小车的拉力；为此需要满足前述 A、B、C 三个实验中，_不需要满足此要求。.mM(3)如果用此装置做“研究合外力做功和物体动能变化关系这个实验，由此可求得如图乙纸带上由 O 点到 D公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式_，该小车动能改变量的表达式W _。由于实验中存在系统误差，所以 W_选填“小于”、“等于”或“大于”。kE.(kE)【答案】BC A 大于 4mgs2532()8M ssT【解析】（1）在 A、B、C 这三个实验中，“验证牛顿第二定律”、“研究合外力做功和物体动能变化关系，都需要平衡摩擦阻力；故选：BC。已知小车的质量为 M，盘和砝码的总质量为 m，且将 mg 视为细绳对小车的拉力。为此需要满足 2前述 A、B、C 三个实验中，实验 A 只需要小车做匀加速运动即可，不需要满足此要求；.mM故选：A。纸带上由 O 点到 D 点所对应的运动过程中，盘和砝码受到的重力所做功的表达式：；34Wmgs打 D 点时的速度：，532DssvT则小车动能的改变量：；2253532()1()228kssM ssEMTT由于实验中存在系统误差，所以盘和砝码受到的重力所做功 W 大于小车动能的增量。kE故答案为：；大于 1 BC 2 A 43 mgs2532()8M ssT7（2020湖北省黄冈高三八模）某实验小组利用如图甲所示的实验装置“探究加速度与物体受力的关系”。图中 A 为质量为 M 的小车，连接在小车后的纸带穿过电火花计时器 B，它们均置于已平衡摩擦力的一端带有定滑轮的足够长的木板上，钩码 P 的质量为 m，C 为弹簧测力计，实验时改变 P 的质量，读出测力计不同读数 F，不计绳与滑轮的摩擦。公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞(1)在实验过程中，_（选填“需要”或“不需要”）满足“小车的质量远大于钩码的质量”这一条件。(2)乙图为某次实验得到的纸带，相邻计数点间还有四个计时点没有画出，已知电源的频率为 f，由纸带可得小车的加速度表达式为 a=_（用 x1、x2、x3、x4、f 来表示）。(3)实验完毕后，某同学发现实验时的电压小于 220V，那么加速度的测量值与实际值相比_（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】不需要 不变 24321100 xxxxf【解析】(1)1该实验可以用弹簧测力计测量绳子的拉力，故不需要满足小车的质量远大于钩码的质量的条件。(2)2根据逐差法可知，小车的加速度为23421432124(5)100 xxxxxxxxafT(3)3根据(2)中所得到的加速度的表达式可知，加速度与电源电压无关，所以加速度的测量值与实际值相比是不变的。8（2020安徽省六安市一中高三模拟）小宇同学利用如图甲所示的装置验证动能定理，遮光条的宽度 d 为图乙中的游标卡尺（游标有十个分度）所示，其中托盘的质量为 m=10g，每个砝码的质量均为 m=10g，小车和遮光条以及传感器的总质量为 M=100g，忽略绳子与滑轮之间的摩擦。小宇做了如下的操作：滑块上不连接细绳，将长木板的右端适当垫高，以平衡摩擦力；取 5 个砝码放在小车上，让小车由静止释放，传感器的示数为 F，记录遮光条经过光电门时的挡光时间为 t；测出遮光条距离光电门的间距为 s，如图丙所示；从小车上取一个砝码放在托盘上，并将小车由同一位置释放，重复，直到将砝码全部放在托盘中；由以上操作分析下列问题：(1)遮光条的宽度 d 为_mm，遮光条到光电门的间距 s 为_m；(2)用以上的字母表示遮光条经过光电门时的速度的表达式为_；(3)在过程中细绳的拉力所做的功为_，所对应动能的变化量为_；（用字母表示）公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞(4)在上述过程中如果将托盘及盘中砝码的总重力计为 F，则 F所做的功为_，所对应系统的动能的变化量为_；（用字母表示）(5)如果以 F为纵轴，t 的_为横轴，该图线为直线，由题中的条件求出图线的斜率 k，其大小为_（结果保留两位有效数字）。【答案】12.0 1.44 Fs Fs 倒数的二次方 dt22(5)2Mm dt22(6)2Mm dt7.91068.1106 【解析】(1)1该游标卡尺的读数为 12mm+00.1mm=12.0mm2刻度尺要估读，读数为 s=1.44m。(2)3当时间间隔比较小时，平均速度约等于某一位置或某一时刻的瞬时速度，故由平均速度公式可得，经过光电门位置的速度dvt(3)45传感器的示数为细绳的拉力，则其做功为 Fs，所对应动能的变化量为2221(5)(5)22kMm dEMm vt(4)67F所做的功为 Fs，所对应动能的变化量为2221(6)(6)22kMm dEMm vt(5)89由动能定理22(6)2Mm dF st整理得22(6)12Mm dFst图像为直线的条件是横坐标为 t 倒数的二次方，该图线的斜率为2(6)2Mm dks代入数据得 k=8.0106公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞9（2020宁夏石嘴山市第三中学高三一模）某同学将力传感器固定在车上用于探究“加速度与力、质量之间的关系”，如图甲、乙所示。（1）下列说法正确的是（_）A需要用天平测出传感器的质量 B需要用到低压交流电源C实验时不需要平衡摩擦力D若实验中砂桶和砂子的总质量过大，作出的 a-F 图象可能会发生弯曲（2）下列实验中用到与该实验相同研究方法的有（_）A探究单摆周期的影响因素 B探究求合力的方法C探究做功与速度的变化关系 D探究导体电阻与其影响因素的关系（3）图丙是某同学通过实验得到的一条纸带（交流电频率为 50Hz），他在纸带上取A、B、C、D、E、F、G 等 7 个计数点（每相邻两个计数点之间还有 4 个点没有画出），将毫米刻度尺放在纸带上。根据图可知，打下 F 点时小车的速度为_m/s。小车的加速度为_ms2。（计算结果均保留两位有效数字）【答案】A AD 0.24 0.40 【解析】(1)1A本实验是探究“加速度与力、质量之间的关系”，即 F=Ma，所以 M 包括传感器的质量，即需要用天平测出传感器的质量。故 A 正确。B电火花计时器使用的是 220V 交流电源。故 B 错误。C实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力时要把小车（包括力传感器）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，调节木板的倾斜程度，使小车在不受绳的拉力时能拖动纸带沿木板公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞做匀速直线运动。故 C 错误。D实验中力传感器直接测出了拉力的大小，所以不需要满足砂桶和砂子的总质量远小于小车的质量，所以即使实验中砂桶和砂子的总质量过大，作出的 a-F 图象也不会发生弯曲。故 D 错误。(2)2该实验采用了控制变量法进行探究。A单摆的周期公式为：，是用的控制变量法。故 A 符合题意。2LTgB探究求合力的方法，采用的是等效替代的方法。故 B 不符合题意。C探究做功与速度的变化关系，采用的是倍增法。故 C 不符题意。D导体的电阻为：，采用的是控制变量法。故 D 符合题意。LRS(3)3由于每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔 T=0.1s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度得：-29.604.8010m/s=0.24m/s22 0.1EGFxvT4根据匀变速直线运动的推论公式x=aT2可以求出加速度的大小为：222229.603.003.000.0010 m/s0.40m/s99 0.1DGADxxaT10（2020浙江高考考前冲刺二）如图所示，某实验小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，进行“探究做功与物体速度变化的关系”的实验，实验时使小车在砝码和托盘的牵引下运动，以此定量探究细绳拉力做功与小车速度变化的关系。(1)实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、纸带、复写纸及如图所示的器材。若要完成该实验，必需的实验器材还有其中的_。(2)为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做_运动。公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞(3)实验开始时，先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是_(填字母代号)。A避免小车的运动过程中发生抖动B可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰C可以保证小车最终能够实现匀速直线运动D可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力【答案】AC 匀速直线 D 【解析】（1）1根据本实验的实验原理是合外力所做的功等于动能的变化量，通过研究纸带来研究小车的速度，利用天平测量小车的质量，利用砝码的重力代替小车的合外力，所以需要刻度尺来测量纸带上点的距离和用天平测得小车的质量，即还需要刻度尺，天平（带砝码），故选 AC（2）2为达到平衡摩擦力的目的，取下细绳和托盘，通过调节垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做匀速直线运动；（3）3实验过程中，为减少误差，提高实验的精确度，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行，目的是消除摩擦带来的误差，即平衡摩擦力后，使细绳的拉力等于小车的合力，故 ABC错误，D 正确11（2020浙江高考考前冲刺二）在做“用单摆测定重力加速度”的实验过程中：(1)小李同学用游标卡尺测得摆球的直径如图所示，则摆球直径 d_cm。(2)小张同学实验时却不小心忘记测量小球的半径，但测量了两次摆线长和周期，第一次测得悬线长为 L1，对应振动周期为 T1；第二次测得悬线长为 L2，对应单摆的振动周期为 T2，根据以上测量数据也可导出重力加速度的表达式为_。【答案】2.030 22122124LLgTT【解析】(1)1游标卡尺的主尺读数为 20mm，游标尺读数为 0.056mm0.30mm，则摆球的直径d20.30mm2.030cm(2)2设小球的半径为 r，根据单摆的周期公式得T121Lrg公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞T222Lrg联立方程组解得22122124LLgTT11（2020安徽省滁州市育才学校高三模拟）某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律。主要实验步骤如下：()将斜槽固定在水平桌面上，调整末端切线水平；()将白纸固定在水平地面上，白纸上面放上复写纸；()用重锤线确定斜槽末端在水平地面上的投影点 O；()让小球 A 紧贴定位卡由静止释放，记录小球的落地点，重复多次，确定落点的中心位置 Q；()将小球 B 放在斜槽末端，让小球 A 紧贴定位卡由静止释放，记录两小球的落地点，重复多次，确定A、B 两小球落点的中心位置 P、R；()用刻度尺测量 P、Q、R 距 O 点的距离 x1、x2、x3；()用天平测量小球 A、B 质量 m1、m2；()分析数据，验证等式 m1x2=m1x1+m2x3是否成立，从而验证动量守恒定律。请回答下列问题(1)步骤()与步骤()中定位卡的位置应_；(2)步骤()与步骤()中重复多次的目的是_；(3)为了使小球 A 与 B 碰后运动方向不变，A、B 质量大小关系为 m1_m2（选填“”、“”或“”）；(4)如图乙是步骤()的示意图，则步骤()中小球落点距 O 点的距离为_m。【答案】保持不变 减少实验误差 0.3723（0.3721-0.3724）【解析】（1）因为步骤()与步骤()要多次重复，以确定小球落点的平均位置，所以定位卡的位置应保持不变。（2）步骤()与步骤()中重复多次，确定小球落点的中心位置，等效于求落点的平均位置，目的是减小误差；公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞（3）入射小球的质量大于被碰小球的质量时，入射小球碰后速度方向不变；（4）由图可知，不放被碰小球时，入射小球的落点位置为 Q，距 O 点的位置为 0.3723m。13（2020四川省眉山市高三二诊）用图甲所示装置探究动能定理。有下列器材：A电火花打点计时器；B220V 交流电源；C纸带；D细线、小车、砝码和砝码盘；E.一端带滑轮的长木板、小垫木；F.刻度尺。甲 乙(1)实验中还需要的实验器材为_。(2)按正确的实验操作，实验中得到一条点迹清晰的纸带如图乙，图中数据 xA、xB和 xAB已测出，交流电频率为 f，小车质量为 M，砝码和砝码盘的质量为 m，以小车、砝码和砝码盘组成系统为研究对象，从 A 到B 过程中，合力做功为_，动能变化量为_，比较二者大小关系，可探究动能定理。【答案】天平 mgxAB 22218BAMm fxx【解析】(1)1因为需要测量小车以及砝码和砝码盘的质量，所以实验中还需要的实验器材为天平。(2)2以小车、砝码和砝码盘组成系统为研究对象，平衡摩擦力后，系统所受合外力做的功为ABWmgx3匀变速直线运动的某段时间内，中间时刻速度等于平均速度1222AAAAxxxvfTf1222BBBBxxxvfTf其动能变化量为22222k111228BABAEMm vMm vMm fxx14（2020安徽皖江名校联盟高三联考）在“探究求合力的方法”实验中，所用器材有：方木板一块，白纸，公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞量程为 5N 的弹簧测力计两个，橡皮条（带两个较长的细绳套），刻度尺，图钉（若干个）。(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是_。A橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置 O 时，拉力要适当大些B再次进行验证时，结点 O 的位置必须保持相同C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D拉橡皮条的细线要稍长一些，标记同一细绳方向的两点距离要远一些(2)实验小组用图甲装置得到了如图乙所示的两个分力 F1、F2及合力 F 的图示。关于合力与分力的关系，某同学认为用虚线连接 F1和 F 的末端 A、C，则 AOC 如图丙构成一个三角形，若满足_，则说明合力与分力之间的关系满足平行四边形定则。【答案】ACD AC 与表示分力 F2的 OB 长度相等，方向平行 【解析】（1）1A合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必定结点 O 的位置要相同，同时拉力的大小要适当大一些，可以有效减小误差。故 A 正确。B在重复实验再次进行验证时，结点 O 的位置可以与前一次不同。故 B 错误。C使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差。读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差。故 C 正确。D拉橡皮条的细线要长一些，标记用一细绳方向的两点要远一些，可以减小方向误差，故 D 正确。故选 ACD。（2）2根据平行四边形定则可知若 AC 与表示分力 F2的 OB 长度相等，方向平行，则说明合力与分力之间的关系满足平行四边形定则。15（2020福建省福清市高三质检）某同学用打点计时器测量做匀速直线运动的物体的加速度，电源频率f=50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔 4 个点取 1 个技术点，因保存不当，纸带被污染，如图 1所示，A、B、C、D 是本次排练的 4 个计数点，仅能读出其中 3 个计数点到零点的距离：SA=16.6mm、公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞SB=126.5mm、SD=624.5 mm。若无法再做实验，可由以上信息推知：（1）相邻两计数点的时间间隔为_s；（2）打 C 点时物体的速度大小为_m/s（取 2 位有效数字）（3）物体的加速度大小为_（用 SA、SB、SD和 f 表示）【答案】0.1 2.5 DBA23275SSST【解析】（1）1电源的频率为 50Hz，知每隔 0.02s 打一个点，每隔 4 个点取 1 个计数点，可知相邻两计数点，每隔 4 个点取 1 个计数点，可知相邻两计数点的时间间隔为 0.1s；（2）2C 点的瞬时速度等于 BD 段的平均速度，则；BDC2.5m/s2xvT（3）3匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔内的位移以均匀增大，有：2aT2BCABaT222CDBCaTABaT223BDABaT。DBBADBA22232375SSSSSSSaTT16（2020湖北高三模拟）用如图甲所示装置来探究功和动能变化的关系，木板上固定两个完全相同的遮光条 A、B，用不可伸长的细线将木板通过两个滑轮与弹簧测力计 C 相连，木板放在安装有定滑轮和光电门的轨道 D 上，轨道放在水平桌面上，P 为小桶（内有砂子），滑轮质量、摩擦不计，公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞(1)实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是_(2)用游标卡尺测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度 d_cm.(3)实验主要步骤如下：测量木板（含遮光条）的质量 M，测量两遮光条间的距离 L，按图甲所示正确连接器材；将木板左端与轨道左端对齐，静止释放木板，木板在细线拉动下运动，记录弹簧测力计示数 F 及遮光条B、A 先后经过光电门的时间为 t1、t2，则遮光条 B、A 通过光电门的过程中木板动能的变化量Ek_，合外力对木板做功 W_.（以上两空用字母 M、t1、t2、d、L、F 表示）在小桶中增加砂子，重复的操作，比较 W、Ek的大小，可得出实验结论【答案】平衡摩擦力 0.560cm 222112ddEMttWFL【解析】（1）为了使绳子拉力充当合力，即细线拉力做的功等于合力对木板做的功应先平衡摩擦力，即实验中轨道应倾斜一定角度，这样做的目的是平衡摩擦力；（2）游标卡尺的读数先读出主尺的刻度数：5mm，游标尺的刻度第 12 个刻度与上边的刻度对齐，所以游标读数为：0.0512=0.60mm，总读数为：5mm+0.60mm=5.60mm=0.560cm（3）木板通过 A 时的速度：vA；通过 B 时的速度：vB；则木板通过 A、B 过程中动能的变化量：2dt1dt；合力对木板所做的功：；222221111222ABddEMvMvMttWFL17（2020福建省福清市高三质检）一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则，主要实验步骤如下：如图甲，细线 OC 一端连接一装满水的水壶，另一端连接圆环 O，用电子秤的下端挂钩钩住圆环 O，记下水壶静上时电子秤的示数 F；如图乙，将细线 AB 一端拴在墙钉 A 处，另一端穿过圆环 O 拴在电子秤的挂钩 B 处。手握电子秤沿斜公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞上方拉住细线的 B 端使水壶处于平衡状态，在墙面的白纸上记录圆环 O 的位置、三细线 OA、OB、OC 的方向和电子秤的示数 F1；如图丙，在白纸上以 O 为力的作用点，按定标度作出各力的图示，根据平行四边形定则作出两个 F1的合力的图示。F(1)步骤中_（填“必须”或“不必”）记录 O 点位置；(2)步骤中用细线穿过圆环 O，而不用细线直接拴接在细线 AB 上的原因是_；(3)通过比较 F 与_的大小和方向，即可得出实验结论。【答案】不必 两分力一次同时测定，减小误差（或由于圆环的滑动，使得 OA、OB 两细线拉力大小相同）F【解析】(1)1因为重力恒竖直向下，只要保证水壶静止即可，读出 OC 绳的拉力即可，故第一次不需要记录 O 点位置。(2)2由于圆环的滑动，使得 OA、OB 两细线拉力大小相同，故可以两分力一次同时测定，减小误差。(3)3OA 和 OB 绳子的拉力作用效果和 OC 一条绳子的拉力的作用效果相同，而 OC 一条绳子作用力为F，OA 和 OB 绳子的合力为根据平行四边形定则画出来的，所以只要比较 F 和的大小和方向，即可FF验证试验。18（2020山东省高三模拟）某同学利用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。实验时，把数据记录在表格中，数据是按加速度大小排列的，第 8 组数据中小车质量和加速度数据漏记公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞组号F/Nm/kga/ms210.290.860.3420.140.360.3930.290.610.4840.190.360.5350.240.360.6760.290.410.7170.290.360.8180.2990.340.360.94(1)该同学又找到了第 8 组数据对应的纸带以及小车质量，纸带如图乙所示。已知打点计时器所用交流电的频率为 50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有 4 个打出来的点未画出。请你帮助该同学求出第 8 组中的加速度 a=_m/s2；(2)如果要研究加速度与力的关系，需取表格中_组数据（填组号），做图像；如果要研究加速度与aF质量的关系，需取表格中_组数据（填组号），做图像。这种研究方法叫做_法；am(3)做出图像如图丙所示，由图像_（填“可以”或“不可以”）判断 a 与 m 成正比。am【答案】0.90（0.890.92）2、4、5、7、9 1、3、6、7、8 控制变量 不可以 【解析】(1)1每两个相邻点之间还有 4 个打出来的点未画出，故相邻点之间的时间间隔为：T=0.025s=0.1s公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞根据逐差公式可得，2341212xxaT2230122xxa T故加速度为342312012402040202222444xxxxxxxxxaTTT代入数据可得.222210.103.253.2510 m/s0.90m/s4 01a(2)2研究加速度与力的关系，需要保证质量不变，选取 2、4、5、7、9 组数据。3研究加速度与质量的关系时，需要控制力 F 不变，选取 1、3、6、7、8 组数据。4涉及多个变量时，需要控制其他变量恒定，改变其中一个变量，这种方法为控制变量法。(3)5分析丙图可知，图线为曲线，并不能说明是正比例关系，故应作图线，研究 a 与成正am1am1m比关系。19（2020安徽皖江名校联盟高三联考）如图所示，为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度 a 与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图.钩码的质量为，小车和砝1 m码的质量为 m2，重力加速度为 g.（1）下列说法正确的是_.A每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力 B实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源 C本实验 m2应远小于 m1 公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞D在用图象探究加速度与质量关系时，应作 a 和图象 21m（2）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的图象，如图，设图21ma中直线的斜率为 k，在纵轴上的截距为 b，则小车与木板间的动摩擦因数_，钩码的质量_.1m（3）实验中打出的纸带如图所示.相邻计数点间的时间间隔是，图中长度单位是 cm，由此可以算出小0.1s车运动的加速度是_m/s2.【答案】D 0.46 bgk1gk【解析】（1）A.小车与长木板的间的粗糙情况与小车的质量无关，所以在同一个实验中，每次改变小车的质量，不需要平衡摩擦力。故 A 错误。B.实验时应先接通电源，后释放小车。故 B 错误。C.根据牛顿第二定律可得系统的加速度，则绳子的拉力，由此112m gamm121212121m m gm gFm ammmm可知钩码的质量远小于小车和砝码的质量 m2时，绳子的拉力才等于钩码的重力。故 C 错误。1mD.由牛顿第二定律可知，当一定是，与成正比，所以应作出图象。故 D 正确。21aFmFa21m21am（2）根据牛顿第二定律可知，结合图象可得，由此可得钩122m gm gm a21am21111ammm g码的质量为，小车与木板间的动摩擦因数为。11mgkbgk（3）设，有公式，化简可得11.24scm42.62scm2413ssat22241222.62 1.2410/0.46/33 0.1ssam sm st公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞20（2020江西南昌十中高三联考）某实验小组同学利用下列器材做“研究合外力做功与动能变化的关系”实验：A一端带有滑轮和刻度尺的轨道B两个光电计时器C安装有挡光片的小车（质量为 M）D拴有细线的托盘（质量为 m0）E.可以调节高度的平衡支架F.一定数量的钩码某小组选用上述器材安装实验装置如图甲所示，轨道上安装了两个光电门 A、B。实验步骤：调节两个光电门中心的距离，记为 L；调节轨道的倾角，轻推小车后，使小车拉着钩码和托盘能沿轨道向下匀速经过光电门 A、B，钩码的质量记为 m；撤去托盘和钩码，让小车仍沿轨道向下加速经过光电门 A、B，光电计时器记录小车通过 A、B 的时间分别为t1 和t2；利用测得的数据求得合外力做功与动能变化的关系。根据实验过程，滑轮的摩擦力不计，回答以下问题(1)图乙是用游标卡尺测挡光片的宽度 d，则 d=_cm。(2)小车加速从 A 到 B 过程中合外力做的功 W=_；小车动能的变化量的表达式Ek=_（用测得的物理量的字母符号表示）。通过实验可得出：在误差允许的范围内合外力所做的功等于小车动能的增量。【答案】0.735 0mm gL22221112Mdtt【解析】(1)1游标为 20 分度，精确度为 0.05mm，游标对齐的格数不估读，则测挡光片的宽度为7mm7 0.05mm7.35mm0.735cmd (2)2调节轨道的倾角轻推小车后使小车拉着钩码和托盘能沿轨道向下匀速下滑，说明小车的合力为零，而公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞撤去托盘 m0和钩码 m，小车的合力变为0=()Fmm g合则小车加速从 A 到 B 过程中合外力做的功为0()WF Lmm gL合3光电门挡住光的时间极短，求出的平均速度可认为是小车通过 A、B 两位置的瞬时速度，有，1Advt2Bdvt则小车动能的变化量的表达式为22222211111222kBAMdEMvMvtt21（2020江苏省扬州市高三检测）物理小组的同学用如下图甲所示的实验器材测定重力加速度。实验器材有：底座带有标尺的竖直杆、光电门 1 和 2 组成的光电计时器，其中光电门 1 在光电门 2 的上方，小球释放器（可使小球无初速释放）、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门 1 运动至光电门 2 的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离 h。(1)使用游标卡尺测量小球的直径如下图乙所示，则小球直径为_cm。(2)改变光电门 1 的位置，保持光电门 2 的位置不变，小球经过光电门 2 的速度为 v，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度 g，则 h、t、g、v 四个物理量之间的关系式 h=_。(3)根据实验数据作出图象如上图丙所示，若图中直线斜率的绝对值为 k，根据图象得出重力加速度 ghtt大小为_。【答案】1.170 212gtvt2k公众号：卷洞洞公众号：卷洞洞【解析】(1)1主尺读数为 1.1cm，游标尺读数为 0.0514mm=0.70mm=0.070cm，所以最终读数为1.1cm+0.070cm=1.170cm；(2)2小球经过光电门 2 的速度为 v，根据运动学公式得从开始释放到经过光电门 2 的时间vtg所以从开始释放到经过光电门 1 的时间vttttg 所以经过光电门 1 的速度 vvgtvgt 根据匀变速直线运动的推论得：两光电门间的距离2122vvhtvtgt(3)3由公式得212hgt12