2025年1月浙江省物理学业水平考试力学实验专题训练（二）

浙江省学业水平考试力学实验专题训练（二） 【参考答案】 实验4：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1.(1)ABD　(2)交流220 V　(3)0.20(0.18～0.22均可) 解析　(1)两个实验都要把打点计时器固定在一端带滑轮的长木板上，然后把小车放在木板上，带动纸带运动，让打点计时器在纸带上打下一系列的点，利用刻度尺测量纸带上计数点之间的距离，求解实验所需物理量，故A、B、D正确；做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，不涉及求力，不需要天平测量质量，故C错误。 (2)第(1)问中器材D为电火花计时器，工作时使用的电源为交流220 V。 (3)由纸带图像可知xBD＝1.20 cm，xDF＝2.00 cm，利用逐差法有xDF－xBD＝a(2T)2，其中T＝0.1 s，代入数据解得a＝0.20 m/s2。 2.(1)ACD　(2)2.80　1.45　(3)C 解析　(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B错误；为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确；先接通电源再释放小车，选项D正确。 (2)由图乙可知计数点1的读数为2.80 cm，计数点3的读数为8.60 cm；已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打点周期T＝0.02 s，打计数点2时小车的速度为1、3之间的平均速度，则打计数点2时小车的速度大小为 v2＝＝ m/s＝1.45 m/s。 (3)实验中细线拉力大小近似等于重物所受重力大小，则需要满足重物的质量远小于小车的质量，故实验中重物应选用图中的C。 3.(1)C　(2)垫块错垫在滑轮一侧　平衡摩擦力时挂了重物　(3)3.0　(4)B 解析　(1)小车所受的摩擦力不可避免，平衡摩擦力的本质就是使小车的重力沿斜面方向的分力与小车所受的摩擦阻力相平衡，使小车受到的合外力等于细线对小车的拉力。故选C。 (2)为了平衡摩擦力，必须在长木板远离滑轮的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车在不受牵引时能拖动纸带沿木板做匀速运动，所以“平衡摩擦力”时不应挂重物。故图甲中该同学平衡摩擦力操作的两处错误为：垫块错垫在了滑轮一侧；平衡摩擦力时挂了重物。 (3)小车运动时的加速度为 a＝＝ m/s2＝3.0 m/s2。 (4)“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，不需要测小车的质量，不需要天平，选项A错误；“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，需要测小车的质量，故需要天平，选项B正确；“验证机械能守恒定律”的实验中，不需要测小球的质量，故不需要天平，选项C错误；“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中，不需要天平，选项D错误。 4.(1)ABC　(2)0.42　(3)平衡阻力过度 解析　(1)调节滑轮的高度，使拉小车的细线与长木板保持平行，选项A正确；实验时，先接通打点计时器的电源后放开小车，选项B正确；平衡阻力后，因满足mgsin θ＝μmgcos θ，两边消掉了m，则增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角，选项C正确；不要等到小车撞击到滑轮才关闭电源，选项D错误。 (2)已知打点计时器电源频率为50 Hz，相邻的两个计数点之间还有四个点未标出，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，由Δx＝aT2可知，加速度为 a＝＝ m/s2 ≈0.42 m/s2。 (3)由图像可知，当F＝0时小车的加速度不为零，可知其原因是木板的右端抬得过高，平衡阻力过度。 5.(1)B　(2)0.43　0.42　(3)图线①　随着增大，不再满足槽码质量远远小于小车和砝码的总质量 解析　(1)平衡阻力的正确步骤是将长木板没有定滑轮的一端垫高，将小车一端和纸带连接放在长木板上，打开电源，轻推一下小车，纸带打出的点迹是均匀的，说明已平衡阻力，故A错误；小车靠近打点计时器，在细线末端挂上槽码，先接通电源，再释放小车，故B正确；通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新平衡阻力，因为平衡阻力后，有mgsin θ＝μmgcos θ，即gsin θ＝μgcos θ，与质量无关，故C错误；打点结束后，先关闭打点计时器，再取下小车上的纸带进行数据处理，故D错误。 (2)实验中使用频率为50 Hz的打点计时器，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，则相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打点计时器在打下D点时小车的速度为vD＝≈0.43 m/s，由逐差法Δx＝aT2得a＝，解得a≈0.42 m/s2。 (3)根据题意，由牛顿第二定律有Mg＝ma，其中M为槽码质量，可得a＝Mg·，可知a图像的斜率表示槽码的重力，则A组同学所作的图线为图线①。图线②中随着增大，a与不成正比的原因是随着增大，不再满足槽码质量远远小于小车和砝码的总质量。 实验5：探究平抛运动的特点 1.(1)AC　(2)是　(3)x2＝2x1　 解析　(1) A球做平抛运动，B球做自由落体运动；将球A的运动沿水平方向和竖直方向正交分解，在下落过程中发现A、B两个小球下落的高度总是相等，即A球的竖直分运动与B球完全相同，说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，故选A、C。 (2)B球做自由落体运动，根据相机记录的图像可知，B球在到达B3位置时偏离了原来的竖直方向，说明在该时刻前两小球已发生碰撞，即两小球在到达水平槽之前已发生了碰撞。 (3)小球A在水平方向做的是匀速直线运动，则相等的时间内位移相等，因为频闪时间相同，所以x1和x2的数值关系应为x2＝2x1，在竖直方向上Δy＝gT2＝y2－y1－y1，则有T＝。 2.(1)刻度尺　(2)x　1.0　0.44　(3)C 解析　(1)除了题中和图中所示的器材外还需要的器材有刻度尺，测量长度。 (2)根据平抛物体水平方向做匀速直线运动可知B到C和C到D的时间相同，设为T，根据匀变速直线运动规律有 y3－y2＝gT2，所以T＝，水平方向做匀速运动， 因此有v0＝＝x，代入数据解得v0＝1.0 m/s 由题可知Δh＝y3－y2＝24.38 cm－14.58 cm＝9.8 cm 则AB＝14.58 cm－9.8 cm＝4.78 cm 因此桌子的高度，即为AD间距，为 h＝AD＝4.78 cm＋14.58 cm＋24.38 cm＝43.74 cm＝0.44 m。 (3)根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此本实验中墙壁必须竖直，故A正确；为了保证每次平抛的轨迹相同，要求小球每次从同一位置静止释放，故B正确；实验过程中，不可以在桌面上向前或向后移动斜面，否则抛出的初速度发生改变，故C错误；实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度，则小球经过桌面边缘位置的切线方向应水平，故D正确。 3.(1)BCD　(2)不是　2 解析　(1)该实验只能研究竖直分运动的特点，不可以探究水平分运动的特点，选项A错误，B正确；实验时应改变小球距地面的高度以及小铁锤打击弹性金属片的力度，多次重复实验，选项C、D正确。 (2)平抛运动的竖直分运动是初速度为零的匀加速运动，在相等时间内竖直方向的位移之比为1∶3∶5…，而图中竖直位移之比为3∶5…，则图中的O点不是抛出点； 根据Δy＝gT2 可得T＝＝ s＝0.1 s 小球运动的初速度为v0＝＝ m/s＝2 m/s。 4.(1)A　(2)将小球放在斜槽末端的任意位置，小球静止不动，则斜槽末端水平(或用水平仪检查斜槽末端是否水平)　(3)C 解析　(1)实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，还需要的是重垂线。故选A。 (2)将小球放在斜槽末端的任意位置，小球静止不动，则斜槽末端水平(或用水平仪检查斜槽末端是否水平)。 (3)斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平方向和竖直方向的分运动，故方格纸应该横平竖直，坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在木板上的投影重合，故C正确，A、B、D错误。 5.(1)AC　(2)　 解析　(1)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，以保证到达底端时速度相等，选项A正确；斜槽轨道可以不光滑，只要到达底端时的速度相同即可，选项B错误；斜槽轨道末端必须水平，以保证小球做平抛运动，选项C正确；本实验必需的器材还有刻度尺，不需要停表，选项D错误。 (2)由图可知x＝v0t、y＝gt2，解得y＝x2，图中M点x＝5L，y＝5L，代入解得v0＝，则a＝＝。 ( 第 1 页 共 3 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 浙江省学业水平考试力学实验专题训练（二） 实验4：探究加速度与物体受力、物体质量的关系 1.(1)做“探究小车速度随时间变化的规律”“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验时，下图中的器材，两个实验都要用到的是________。 (2)第1小题器材D使用的电源是________(选填“直流8 V”“交流8 V”或“交流220 V”)。 (3)小红同学在“探究加速度与力、质量的关系”实验中获得的一条纸带如图所示，A、B、C、D、E、F是纸带上的6个计数点，每两个相邻计数点间均有四个点没有画出。实验所用交流电频率为50 Hz，则小车运动的加速度为________ m/s2(计算结果保留2位有效数字)。 2.(2023·浙江1月学业水平考试，19)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示。 (1)需要的实验操作有________。 A.调节滑轮使细线与轨道平行 B.倾斜轨道以补偿阻力 C.小车靠近打点计时器静止释放 D.先接通电源再释放小车 (2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为________m/s(结果保留3位有效数字)。 (3)用图甲所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验，实验中细线拉力大小近似等于重物所受重力大小，则实验中重物应选用下图中的________(选填“A”“B”或“C”)。 3.(2024·台州高一下期末)小明同学利用如图甲所示装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验，在某次实验中，打出一条纸带如图乙所示，已知相邻两个计数点之间还有4个计时点未画出。 (1)该实验需要平衡摩擦力。这个操作的目的是为了________。 A.使重物的重力等于细线所受的拉力 B.使重物的重力等于小车所受的合力 C.使细线对小车的拉力等于小车所受的合力 (2)请指出图甲中该同学平衡摩擦力操作的两处错误________________，________________。 (3)小车运动时的加速度为________m/s2(计算结果保留2位有效数字)。 (4)天平是测量物体质量的仪器，下面四个实验中，必须用到天平的是________(填对应选项前的字母)。 A.探究小车速度随时间变化的规律 B.探究加速度与力、质量的关系 C.验证机械能守恒定律 D.探究弹簧弹力与形变量的关系 4.(2024·浙江杭十四中高一期末)用图甲装置探究加速度与力、质量的关系。 (1)下列操作中正确的有________。 A.调节滑轮的高度，使拉小车的细线与长木板保持平行 B.实验时，先接通打点计时器的电源，后放开小车 C.平衡阻力后，增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角 D.小车撞击到滑轮后立即关闭电源 甲 乙 (2)图乙是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未标出，量出相邻的计数点之间的距离分别为xAB＝3.20 cm、xBC＝3.63 cm、xCD＝4.06 cm、xDE＝4.47 cm，xEF＝4.89 cm，xFG＝5.33 cm。已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则小车的加速度a＝________ m/s2(结果保留2位有效数字)。 (3)通过(2)得出数据后，该同学用图像法处理数据，得出a－F图像如图所示，已知实验过程中细线与木板保持平行，图像没有过坐标原点的原因是________________________________。 5.(2024·浙江绍兴高一统考期末)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，实验装置如图甲所示。 (1)以下操作符合本实验要求的是________。 A.将连有纸带的小车静止释放，若能沿轨道下滑，说明已平衡阻力 B.小车靠近打点计时器，在细线末端挂上槽码，先接通电源，再释放小车 C.正确平衡阻力后，每次改变小车和砝码的总质量，都需要重新平衡阻力 D.打点结束后，先取下小车上的纸带进行数据处理，最后关闭打点计时器 (2)某组同学在某次实验中使用频率为50 Hz的打点计时器，获得其中一条纸带如图乙所示，其中相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，根据纸带可以求得打点计时器在打下D点时小车的速度为________m/s，小车的加速度大小为________m/s2(结果均保留2位小数)。 (3)在实验中通过控制槽码质量不变，改变小车和砝码总质量m，探究加速度与质量的关系。A组同学所用槽码质量为10 g，B组同学所用槽码质量为30 g，两组同学通过实验获得多组数据，分别作出a－图像，如图丙中的图线①和图线②所示，则A组同学所作的图线为________(选填“图线①”或“图线②”)；图线②中随着增大，a与不成正比，请说明原因_______________________________________________________________________________。 实验5：探究平抛运动的特点 1.如图为研究平抛运动的实验装置，在实验过程中A球在斜槽末端水平抛出时撞开轻质接触式开关(未画出)，被电磁铁吸住的B球同时在等高位置自由下落，借助频闪相机记录两个小球下落过程中的位置。 请回答下列问题： (1)频闪相机记录A、B两球在下落过程中不同时刻的位置，关于该实验的原理或现象，下列说法正确的是________。 A.该实验用比较的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律 B.该实验用测量的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律 C.从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动 D.从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是匀速直线运动 (2)根据两小球各自的运动特点，判断两小球在到达水平槽之前是否发生了碰撞？________(选填“是”或“否”)。 (3)利用频闪相片研究A球的平抛运动，球在A0点的球心位置为坐标原点，建立以水平向右为x轴，竖直向下为y轴的坐标系，测量并记录A1的坐标为(x1，y1)，A2的坐标为(x2，y2)，若小球A在水平方向上做匀速直线运动，则x1和x2的数值关系应为________。利用得到的数据可以计算出频闪周期T＝________。(已知当地重力加速度为g，结果用x1、x2、y1、y2表示) 2.(2024·浙江慈溪中学高一期末)某同学设计了一个研究平抛运动初速度的家庭实验装置，如图所示。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动，他把桌子搬到竖直墙壁附近，使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的墙壁上，记录钢球的落点，改变桌子和墙壁的距离，就可以得到多组数据。 (1)为了完成实验，除了题中和图中所示的器材外还需要的器材有________。 (2)如果该同学第一次让桌子紧靠墙壁，从斜面上某一位置静止释放钢球，在白纸上得到痕迹A。以后每次将桌子向后移动距离x＝10.00 cm，重复刚才的操作，依次在白纸上留下痕迹B、C、D，测得B、C间距离y2＝14.58 cm，C、D间距离y3＝24.38 cm，根据以上直接测量的物理量求得小球平抛的初速度为v0＝________(用x、y2、y3、g表示)，小球初速度的值为________ m/s，若痕迹D刚好位于墙脚，桌子的高度为________ m(计算结果都保留2位有效数字，g取9.80 m/s2)。 (3)在(2)小问的实验中，下列说法不正确的是________。 A.墙壁必须是竖直的 B.每次都应该从斜面上同一位置静止释放小球 C.实验过程中，可以在桌面上向前或向后移动斜面 D.钢球经过桌面边缘的位置的切线方向应该水平 3.(2024·衢州高一下质量检测)(1)某同学利用图甲所示的装置，探究平抛运动的特点，下列说法正确的是______。 甲 A.可以探究水平分运动的特点 B.可以探究竖直分运动的特点 C.实验时应改变小球距地面的高度，多次重复实验 D.实验时应改变小铁锤打击弹性金属片的力度，多次重复实验 (2)为了在(1)实验结论的基础上进一步探究平抛运动的规律，该同学用图乙所示的器材进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。但是轨迹不确定是否完整，请根据图丙中所示的数据判断图中的O点________(选填“是”或“不是”)抛出点，小球运动的初速度为________ m/s。 4.(2024·浙江义乌学考模拟)在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，实验装置如图所示。 (1)实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________。 A.重垂线 B.秒表 C.弹簧测力计 D.天平 (2)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查斜槽末端是否水平，请简述你的检查方法：_________________________________________________。 (3)在做“研究平抛运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是________。 5.(2024·浙江省9＋1联盟联考)为了探究平抛运动的规律，某同学用如图(a)所示的装置进行实验。 (1)为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是________。 A.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放 B.斜槽轨道必须光滑 C.斜槽轨道末端必须水平 D.本实验必需的器材还有刻度尺和停表 (2)该同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系，如图(b)所示。从运动轨迹上选取多个点，根据其坐标值可以验证轨迹符合y＝ax2的抛物线。若坐标纸中每个小方格的边长为L，根据图中M点的坐标值，可以求出a＝________，小球平抛运动的初速度v0＝________(重力加速度为g)。 ( 第 1 页 共 3 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$