专题17 力学实验-【一飞冲天·高考专项】2025年高考专题分类物理

专题分类物理 专题十七 力学实验 馨)基础题 1.(2023·耀华中学第二次月考)一小组的同学用如图甲所示装置做“探究物体质量一定时，加速度与 力的关系”实验 (1)下列说法正确的是 小车及里 面的钩码 电磁打点计时器 A.实验时若用打点计时器应先释放小车再接通电源 一纸带 B.每次改变砝码及砝码盘总质量之后，应重新平衡摩擦力 C.应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量 砝码盘 D.可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力 及砝码 (2)图乙为实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分。从比 甲 较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两计数点之间都有4个 点迹没有标出，用刻度尺分别测量出A点到B、C、D、E的距离如图乙所示，已知打点计时器接在 频率为50Hz的交流电源上，则此次实验中小车运动加速度的测量值α= m/s2。(结果 保留两位有效数字) 单位：cm B 甲 9.02 15.35 22.90 乙 丙 (3)某同学平衡摩擦力后，改变砝码盘中砝码的质量，分别测量出小车的加速度α。以砝码的重力F 为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，得到如图丙所示的α-F图像，则图线不通过坐标原点的 主要原因是 (4)甲、乙两同学在同一实验中各取一套装置探究加速度与力、质量的关系，装置均放在水平桌面上 在没有平衡摩擦力的情况下研究加速度α与拉力F的关系，分别得到图丁中甲、乙两条直线，设 甲、乙用的木块质量分别为甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为甲z,由图 丁可知甲 m乙甲 乙。（均选填“>”“<”或“=”） 2.(2023·南开中学第一次月考)为探究“合力与分力的关系”，小明同学设计了如下实验。如图甲在相 距为D的两根竖直杆之间用一根长为L的不可伸长的轻绳连接（打结）一物体C,在绳的两端分别连 接两个拉力传感器P和Q,保持P、Q的位置不变，且Q高于P,不计拉力传感器的重力。改变悬挂 一冲天 点C到P点的距离PC(不相对滑动)，测得两传感器的拉力大小随PC长度的变化图像如图乙中I、 Ⅱ所示， ATN 甲 02040608010120140P元cm 冲天 (1)C点的轨迹在一个 (选填“圆”“抛物线”或“椭圆”)上。 (2)图线I表示的是 (选填“P”或“Q”)处传感器的拉力。 (3)根据图像可求得物体的重力为 。(用图中传感器的读数，绳长和两杆间距D 表示；已知图乙中两线交点纵坐标为T=4.30N) 3.(2023·和平区三模)利用如图甲所示装置做“探究加速度与力和质量的关系”的实验，附有滑轮的长 木板平放在实验桌面上，将细绳一端拴在滑块上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码使滑块在钩码 的牵引下运动。 THET○ 打点计时器 滑块细线 滑轮 纸带」 长木板 水平实验台 1钩码 甲 乙 (1)在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度，这样做的目的是 ;还要求钩码的质量 远小于滑块的质量，这样做的目的是 A.使滑块获得较大的加速度 B.使细线的拉力等于滑块受到的合外力 C.使纸带上的点迹清晰，便于进行测量 D.使钩码的重力近似等于细线的拉力 (2)根据实验测得的数据，以小车运动的加速度α为纵轴，力F为横轴，得到如图乙所示的a-F图像， 如图中图线A所示，现仅增大木板与水平方向的夹角，得到的图像可能是图中的 。(图 中所示的A、B、D、E图线相互平行) (3)为进行更精确的实验，对上述装置进行改进，实验装置如图丙所示，在气垫导轨上相隔一定距离 的两处安装两个光电门，滑块上固定一遮光片，光电门可以记录下遮光片通过光电门时所用的时 一冲天 间△t,和△2，以及两次开始遮光的时间间隔△t,用此装置得到的数据绘制图像，探究加速度与力 的关系，除了上述已测得的物理量，还需要测量或记录的数据有 。 (多选) 遮光片光电门A 光电门B 滑块 10 气垫 导轨 钩码 丙 A.遮光片的宽度d B.钩码的质量m C.滑块和遮光片的总质量M D.滑块的初始位置到光电门1的距离L 4.(2023·南开区二模)某同学在做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验时，已有的实验器材 有：两个弹簧测力计、橡皮条（带两个较长的细绳套）、三角尺、木板、白纸和图钉。 (1)本实验采用的科学方法是 A.理想实验法 B.等效替代法 C.控制变量法 D.理想模型法 (2)下列几项操作有必要的是 A.两个弹簧测力计的示数必须相等 B.两个弹簧测力计之间的夹角必须取90° C.橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 D.同一次实验中，结点O的位置不变 (3)对减小实验误差有益的做法是 A.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行， B.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大 C.标记同一细绳方向的两点要近一些 (4)图中四个力中，不是由弹簧测力计直接测得的是 5.(2023·河北区二模)在“验证机械能守恒定律”实验中，小安同学用如图甲所示的装置，让重物从静 止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图乙所示。O点是打下的第一个点，A、B、C和D 专题十七力学实验 为另外4个连续打下的点。 打点 计时器 纸带 一夹子 己-重物 .0 B 冲天 01cm23 19202122232425262728293031323334 C (1)为了减小实验误差，对体积和形状相同的重物，实验时选择密度大的理由是 (2)已知交流电频率为50Hz,重物质量为200g,当地的重力加速度约为9.80m/s2,则从O点到C 点，重物的重力势能变化量的绝对值△E。|= J,C点的动能Ekc= J(计算结果 均保留三位有效数字)。比较Ekc与|△E,的大小，出现这一结果的原因可能是 A.工作电压偏高 不B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带 6.(2020·南开区一模)焦利氏秤是用来测量竖直方向微小力的仪器。实际就是一个弹簧秤，其简化原 理图如图1所示。焦利氏秤上的弹簧是挂在可以上下移动的有刻度的管子上的，管外面套有外管， 外管上有游标尺，旋转标尺上下调节旋钮即可使管上下移动。当重物盘内不放砝码时，固定在弹簧下 端的指针指在标线的位置，此时的读数可由管的刻度和外管上的游标读出。如果在重物盘上加X克砝 码，弹簧伸长，指针位置下移，旋转标尺上下调节旋钮使管向上移动，使指针回到标线位置，通过管及外 管的游标可读出重物盘上加上砝码后对应的示数。 主尺 FN 10 8 弹簧 游标尺 6 标线 5 4 标尺上下 重物盘 调节旋钮 12千10 cm_ 8121620L/cm 图1 图2 图3 专题分类物理 现通过改变重物盘内砝码的质量获得实验数据如下表所示： 序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 盘内砝码质量/g 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 盘内砝码重力 0 0.98 1.96 2.94 3.92 4.90 5.88 6.86 7.84 8.82 /八×10-2N) 标尺上读数L/cm 1.63 3.52 5.39 7.28 9.17 X 12.9314.8216.69 18.56 (1)当重物盘中加入5g砝码时，管和外管的游标刻度如图2所示，表中X= (2)在图3的坐标图上作出该焦利氏秤内弹簧的F-L图线。 (3)该焦利氏秤内弹簧的颈度系数k= N/m(保留两位有效数字)。 7.(2023·耀华中学二模)为了探究物体质量一定时加速度与力的关系，甲、乙两同学设计了如图甲所 示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量，m为砂和砂桶的质量，。为滑轮的质量。力传感器 可测出轻绳中的拉力大小。 力传感器 M 纸带打点计时器 甲 (1)实验时，一定要进行的操作是 。(多选) A.将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 B.用天平测出砂和砂桶的质量 C.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录力传感器的示数 D.为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M (2)甲同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（相邻两计数点间还有四个点没有画出），已知打点 计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为 m/s(结果保 留三位有效数字 单位：cm 103.09 5.12 7.10 9.13 11.09 乙 (3)甲同学以力传感器的示数F为横坐标，加速度α为纵坐标，画出的α-F图像（如图丙所示）是一条 直线，图线与横坐标轴的夹角为0，求得图线的斜率为，则小车的质量为 丙 B. 2 tan gmo C.k 一冲天 (4)乙同学根据测量数据作出如图丁所示的α-F图线，该同学做实验时存在的问题是 A.先释放小车，后接通电源 B.砂和砂桶的质量m没有远小于小车的质量M C.补偿阻力时木板没有滑轮的一端垫得过高 D.没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不够 8.(2021·北辰区一模)图甲是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置。 (1)关于这个实验，下列说法正确的是 。（多选)》 A.调整滑轮高度，使细线与木板平行 B.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量 C.电火花打点计时器和电磁式打点计时器所用电源的电压和频率完全相同，但用电火花打点计 时器能减小实验误差 D.保持砝码盘和砝码总质量不变，不断改变小车质量，就可以探究加速度与力的关系 (2)小明根据实验测量结果作出的-F图像如图乙所示，图线不过坐标原点，这是因为他实验中遗漏 了一个重要步骤，即 ;调整正确后，他作出的α-F图像如图丙所示， 图线末端明显偏离直线，如果已知小车质量为M,某次对应砝码盘和砝码总质量为，重力加速 度为g,则图中a2表达式应为 (用M、m和g表示)。 a THET○F 小车打点计时器 ⊙y 砝码合 砝码盘 mg 甲 丙 9.(2021·天津一中第四次月考)某同学利用如图所示的装置做“验证碰撞中的动量守恒”实验，具体操 作如下： 0 A.把带有斜槽的长木板调整水平后固定，用天平称出甲、乙两玩具小车的质量，记为m1、2; B.将小车甲从斜槽上的某点P由静止释放，最终甲车停在长木板上的M点，在长木板靠近斜槽的位 置选一点O,用直尺测量出OM=L。 C.把小车乙静止放在O点，将小车甲再次从P点由静止释放，两车在O点相碰后，最终小车甲、乙分 别停在长木板上的N、S位置，分别测量出ON=L,OS=L2; D.改变P点的位置，重复步骤B、C,多次实验。 回答下列问题： (1)本实验的实验条件：要求两小车与长木板间的动摩擦因数甲 (选填“>”“=”或“<”) 乙o 一冲天 (2)满足上述还实验条件后，要验证碰撞中的动量守恒，只要验证 成立即可（用测量 的物理量写出关系式)。 (3)某同学根据获得的实验数据得到m1L,>m1L,十2L2的关系式，你认为两车的碰撞类型属于 (选填“弹性”或“非弹性”)碰撞。 10.(2024·和平区期末)某同学在做“验证力的平行四边形定则”实验时，将橡皮筋一端固定，图甲是用 一个弹簧测力计拉长橡皮筋，图乙是用两个弹簧测力计同时将橡皮筋沿相同方向拉长相同长度。 (1)图甲中弹簧测力计的读数是 N;图乙中两弹簧测力计与橡皮筋所在方向的夹角α>B, 则两弹簧测力计的示数F (选填“大于”“小于”或“等于”)F2。 (2)下列做法对减小实验误差有益的是 （多选) A.弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行 B.两细绳之间的夹角越大越好 C.用两弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测力计示数之差应尽可能大 D.拉橡皮筋的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些 (3)在某次实验中，在白纸上作出如图所示的图形，F、F2表示两个互成角度的力，F表示根据平行 四边形定则作出的F,与F2的合力，F表示用一个弹簧测力计拉橡皮筋时的力，则图中符合实 验事实的是 图 橡皮筋 橡皮筋 橡皮筋 橡皮筋 提升题 1.(2023·天津一中第四次月考)某学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所 示，水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上A点处有一带长方形遮光条的滑块（总质量为M,遮 光条两条长边与导轨垂直)，左端由跨过定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连，导轨上B点处有 一光电门。实验时，将滑块从A点由静止释放，测得遮光条的宽度d,遮光条经过光电门时的挡光时 间t,A点到B点的距离l,以及A点与B点间的高度差h。 专题十七力学实验 光电门 ◆2m2s2) 遮光板 4.91 I/m (1)滑块从A点B点的过程中，系统的动能增加量可表示为△Ek= ,重 力势能减少量可表示为△E。= ,在误差允许的范围内，若△Ek会△E。,则可 认为系统的机械能守恒；（用题中所给字母以及重力加速度g表示） (2)该学习小组在斜面倾角为30°且M=m的情况下，多次改变A、B间的距离l,计算出多组滑块到 达B点时的速度，并作出v-l图像如图乙所示，根据图像可得重力加速度g一 m/s2。 2.(2022·和平区三模)某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 (1)关于本实验，下列说法正确的是 。(多选) 打点计 时器 A.不需要测量出重物的质量m即可验证机械 纸带 能是否守恒 夹子 B.释放纸带前提纸带的手应该尽量靠近打点计 重物 时器P C用质量大，体积小的重物可以有效减小系统 误差 D.各计数点的速度平方随下落高度h变化的图像是一条直线，即可证明重物下落过程机械能守恒 (2)进一步分析发现，本实验存在较大误差，为此设计出用如图乙所示的实验装置，通过电磁铁控制 的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画 出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离H,用游标卡尺测得小铁球的直径d,当地 重力加速度为8，多次改变高度H,重复上述实验，作出是H的变化图像如图丙所示，当图线斜 率k= (用已知量g、d表示)时，可判断小球下落过程中机械能守恒。 (3)实验中发现动能增加量与重力势能减少量总是存在一定的差值，增加下落高度后，这个差值将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。 3.(2024·南开中学第一次月考)在天宫课堂中，我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的 实验。受此启发，某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设 计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源，放上滑块，调平气垫导轨； 专题分类物理 加速度传感器 力传感器 ☐0000000000Q00000Q00] 滑块 气垫导轨 连气源 分 ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点，A点到O点的距 离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度α随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 a/(m's2) F/N 3.50 H 0.610 3.00 2.50 0 0.10.2 2.00 个a/(m's2) 1.50 3.08 1.00 0.50 0 0.10.2 出出FN 0 0.100.200.300.400.500.600.70 乙 丙 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： (1)弹簧的劲度系数为 N/m。 (2)该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出α-F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加 速度传感器的总质量为 kg。 (3)该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的α-F图像Ⅱ，则待测物体 的质量为 kg。 4.(2021·河北区一模)用如图1所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬 板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低， 钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白 纸上将留下一系列痕迹点。 (1)下列实验条件必须满足的有 。(多选) 硬板 白纸 A.斜槽轨道光滑 B.斜槽轨道末段水平 重 锤 C.挡板高度等间距变化 D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 (2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 图 一冲天 ①取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的 (选填“最上端”“最下 端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时 (选填“需要”或“不需要”)y 轴与重垂线平行。 ②若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨」 迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖 直间距分别是y1和y2,则凶 y2 (选填大于“等于”或小于).可 求得钢球平抛的初速度大小为 (已知当地重力加速度为g,结果用 上述字母表示)。 (3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是 A.从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹 B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运 动轨迹 C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸 上留下笔尖的平抛运动轨迹 5.(2023·天津一中第五次月考)某同学用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图1所示。 光电门2.光电门1 滑块B 气垫导轨的 日滑块遮光条 气源 调节旋钮P调节旋钮Q 图 图2 (1)实验室有两组滑块装置，如图2所示。甲组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架，乙组两个滑块 的碰撞端面分别装上撞针和橡皮泥。若要求碰撞过程动能损失最小，应选择 （选填“甲” 或“乙”)组的实验装置。 (2)安装好气垫导轨和光电门，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道右 端向左运动，发现滑块通过光电门2的时间小于通过光电门1的时间。为使导轨水平，可调节旋 钮P使轨道左端 (选填“升高”或“降低”)一些。 (3)用天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条）分别为m、m;调整好气垫导轨后，将滑块A向左 弹出，与静止的滑块B发生碰撞，碰后两滑块没有粘连，与光电门1相连的计时器显示的挡光时 间为△t1,与光电门2相连的计时器显示的先后挡光时间为△t2和△t3。从实验结果可知两滑块 的质量满足mA (选填“>”“<”或“=”)；滑块A、B碰撞过程中满足表达式 (用所测物理量的符号表示)，则说明碰撞过程中动量守恒。专题十七 力学实验 基础题 1.(1)D(2)1.2(3)平衡摩擦力过度(4)<> 解析：(1)A.实验时若用打点计时器，应先接通电源后释放小 车；B.每次改变砝码及砝码盘总质量之后，小车的重力沿斜 面向下的分力与摩擦力仍能抵消，不需要重新平衡摩擦力： C、D.应让砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质 量，此时可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重 力。(2)由于打点计时器打点频率为50Hz,且相邻两计数点 之间都有4个点迹没有标出，所以相邻计数点的时间间隔 T=0.1s,设A点与B点之间距离为x1,后面相邻两点间距 离依次为、x则加速度4=十x）二（十≈ (2T)2 1.2m/s2。(3)由题图丙知当F=0时，a≠0，也就是说当绳子 上没有拉力时，小车就有加速度，这是平衡摩擦力时木板倾角 太大，即平衡摩擦力过度引起的。(4)没有平衡摩擦力时，有 F-mg=ma,解得a=二F一g,可知a-F图像中，斜率大的 质量小，即m甲<m2,纵截距的绝对值大的μ大，即甲>z。 2.1)椭圆(2)Q(3)8.60-D 解析：(1)题中PC十CQ为绳长L是常数，所以C点的轨迹是 椭圆。(2)图像中I、Ⅱ交点即为两绳拉力相等的位置，此时 选取结点C为研究对象，受力如图所示，水平方向满足Tpsin a =T。sinB,其中a和3是两段绳子与竖直方向的夹角，当a=3 时，Tp=T。,当C点继续向右移动如图所示： 一D 00 G 则a增大，3减小，水平方向仍然满足Tpsin a=Tosin B,则Ta 会增大，T。减小，结合题图，在图像相交后，I图线的力大于 Ⅱ图线的力，故I图线表示Q处传感器的力。(3)由图像中 I、Ⅱ交点可以读出此时P,Q处拉力都为4.30N,此时CP、 CQ与竖直方向的夹角相等，延长QC到P',由几何关系有 PQ=CP十CQ=L,过Q做水平线与左杆交于A点，在 △AQP'中有∠AP'Q=a=B,C点受力平衡有2 Tcos a=G,由 儿何关系有ms。=卫，解得G80-D, L 3.(1)BD(2)DE(3)AB 解析：(1)在进行实验时，需要先将长木板倾斜适当的角度补 偿阻力，这样做的目的是使细线的拉力等于滑块受到的合外 力：根据牛顿第二定律，有F=Ma,mg-F=ma,联立解得 F=m8,由此可知，当钩码的质量m远小于滑块的质量M 1+粉 时，钩码的重力mg近似等于细线的拉力F。(2)图线A不过 坐标原点的原因，可能是没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不 足，所以增大木板与水平方向夹角，可能出现刚好平衡摩擦 力、平衡摩擦力过度或平衡摩擦力还不足。(3)滑块经过两光 电门的速度分别为=忌一品所以精块运动的加连 度a三丝二兴。△滑块所受合力为绳的拉力，当钩码 △1 的质量远小于滑块质量时，绳的拉力近似等于钩码的重力，即 F=mg=Ma,所以还需要测量或记录的数据为遮光片的宽度 d和钩码的质量m。 4.(1)B(2)D(3)A(4)F 解析：(1)合力与分力的作用效果相同，所采用的实验方法为 等效替代法。(2)A.两个弹簧测力计的示数适当大些，但不 必相等；B.两个弹簧测力计之间的夹角适当大些，不一定取 90°：C.橡皮条对结点的拉力与两细绳套的拉力的合力平衡， 而两细绳套的拉力不一定相等，所以橡皮条与两绳套夹角的 角平分线不一定在一条直线上：D.同一次实验中，为了保证 两分力的作用效果不变，结点O的位置不变。(3)A.为了诚 小实验中摩擦造成的误差，弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与 木板平行；B.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示 数之差应适当大些，不能太大，也不能太小：C.为了更加准确 记录力的方向，标记同一细绳方向的两点要远一些。(4)用平 行四边形定则作出的合力在平行四边形的对角线上，所以不 是由弹簧测力计直接测得的是F。 5.(1)使重物受到的阻力与重力之比更小（答案不唯一，合理即 可)(2)0.5470.588C 解析：(1)在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度 大的阻力与重力之比更小。(2)由题图乙可知OC之间的距 离xc=27.90cm,因此重力势能变化量的绝对值|△E。|= mgxc=0.2kg×9.8m/s2×0.279m≈0.547J:因为匀变速 运动中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，所以重物在 x地_0.330m=0.233m=2.425m/s,因 C点时的速度vc=27 2×0.02s 1 此C点的动能Ee-号m呢-号×0.2kg×(2425m/s)≈ ○0.588J;工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会 使重力势能的减少量大于动能的增加量，只有在接通电源前 释放了纸带，导致纸带的初速度不为零，下落到与第一个点相 同距离的位置的速度偏大才会导致动能的增加量大于重力势 能的减少量。 6.(1)11.07 (2)如图所示： ↑FN 10 6 2 o 48121620L/cm (3)0.51 解析：(1)根据游标卡尺的读数方法可得X=110mm+7× 0.1mm=11.07cm;(3)根据胡克定律，从图像上取两点，可 得k=△F 9.4 aL-20=1.63N/m=0.51N/m。 7.(1)AC(2)2.00(3)C(4)D 解析：(1)A.实验中用弹簧测力计测拉力，从而表示小车受到 的合外力，故需要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦 力：BD.拉力可以由弹簧测力计测出，不需要用天平测出砂和 砂桶的质量，也就不需要使砂和砂桶的质量远小于小车的总 质量；C.使用打点计时器时，应先接通电源，待打点稳定后再 释放小车。(2)时间间隔T=5×0.02s=0.1s,根据匀变速 直线运动推论△x=aT,依据“逐差法”，可得小车的加速度 a=,+x十)++》≈2.00m/s.（3)对小车由 9 2一F,即 牛顿第二定律，有2F=(M+m,)a,整理得a=M十m 2 2 a-F图线的斜率k=M十m,解得小车的质量M=冬一m,。 (4)题图丁中，当拉力F达到一定数值时才产生了加速度a, 说明没有平衡摩擦力或没有完全平衡摩擦力。 8.(1)AB(2)平衡摩擦力M干m mg 解析：(1)A.调整滑轮高度，使细线与木板平行，以保证细线 的拉力等于小车受到的合外力；B.砝码和砝码盘的总质量应 远小于小车的质量，以保证细线的拉力基本等于砝码和砝码 盘的总重力；C.电火花打点计时器用220V交流电源，而电 磁式打点计时器用6V低压交流电源；D.保持砝码盘和砝码 总质量不变，不断改变小车质量，就可以探究加速度与质量的 关系。(2)由一定拉力后才产生加速度，说明小车受摩擦力作 用，因此遗漏了平衡摩擦力：根据牛顿第二定律mg=(M十 m)a2,因此可得a:=M年m mg 9.(1)=(2)m√，=m√L+m2√(3)非弹性 解析：(1)因为实验只测量了小车在长木板上移动的距离，所 以只有两小车在长木板上的加速度一样，两车的初速度之比 才等于位移的平方根之比，故两小车与长木板间的动摩擦因 数相同。(2)设小车在O点的速度为，则根据运动学公式得 t=2as,所以，验证动量守恒需满足m/2aL,=m√2aL,十 m/2aL2化简得nrL,=m√十m2L。(3)根据m,Lo> 1 1 m,L十mL,得2m6>2m,听+2m喝， 所以碰撞过程动能有损失，故两车的碰撞属于非弹性碰撞。 10.(1)3.40小于(2)AD(3)C 解析：(1)题图甲所示弹簧测力计精度为0.1N,因此读数需 要估读一位，即示数为3.40八：根据等效替代的思想可知， F,和F2合力的方向理论上应在水平方向，而由于a>B,则 根据平行四边形定则可知，F,小于F2。(2)A.为了减小实 验误差，弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平行，使力在 平行于木板的平面内；B.两细绳之间的夹角过大或过小，在 作平行四边形时都会产生较大的实验误差，因此两细绳之间 的夹角应适当：C.用两弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测 力计示数之差过大，在作平行四边形时会存在较大的实验误 差，因此用两弹簧测力计同时拉细绳时，两弹簧测力计示数 之差不应过大：D.为了更加准确地记录力的方向，拉橡皮筋 的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些。(3)用一 个弹簧测力计拉橡皮筋，则拉力F一定与橡皮筋共线，而F 表示根据平行四边形定则作出的F,和F2的合力，则F一 定是以F,和F2为邻边的平行四边形所夹的对角线。 提升题 1.(I)号(M+m)(4)y2mg-Mgh(2)9.82 解析：(1)①滑块从A点滑到B点的过程中，动能增加量可表 示为△E=号M+m)t=号(M+m)(号)产：重力势能减少 量可表示为△E。=mgl一Mgh。(2)若△Ek=△E。,则可认为 系统的机械能守恒，即号(M十m)d=mgl-Mg1sin30,且此 一时M=m,整理得心=登，由t-1图像可得斜率及=号=4， 91,解得g=9.82m/s2。 2.(1)AC(2)2g (3)增大 解析：(1)A.本实验验证机械能守恒定律的表达式是否成立 时，等式左右两边的质量可以消去，所以不需要测量出重物的 质量m即可验证机械能是否守恒；B.由于重物速度较快，且 运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的 纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，释放纸带前重物 应尽量靠近打点计时器，则提纸带的手应该尽量远离打点计 时器；C.用质量大、体积小的重物可以减小阻力对实验的影 响，从而有效减小系统误差；D.假设重物下落过程受到一误 差允许范围外的阻力，大小恒为f,则根据动能定理有mgh f历=之m-0,整理得=2(g一h,此时所得出的t-力 图像仍是一条过原点的直线，但重物的机械能显然不守恒，所 以仅靠图像是一条过原点的直线这一结果不能推断出重物 下落过程中机械能守恒的结论，还需要根据图像的斜率是否 等于2g来判断：(2)由于t和d均较小，所以可用t时间内的 平均速度来近似替代小球经过光电门时的瞬时速度，即 号，根据机械能守恒定律有gH=名-2，整理得子 器H,所以图像的斜率一器：(8)增加下落高度后，重物克服 阻力做的功增加，所以动能增加量与重力势能减少量的差值 也会随之增大。 3.(1)12(2)0.20(3)0.13 解析：(1)由题意可知，弹簧处于原长时，滑块左端位于O点， A点到O点的距离为5.00cm,拉动滑块使其左端处于A点， 由静止释放并开始计时，结合题图乙的F-t图像有△x 5.00cm,F=0.610N,根据朝克定律有=&≈12NWm (2)根据牛顿第二定律有F=ma,则a-F图线的斜率为滑块 与加速度传感器的总质量的倒数，根据题图丙中的「，则有 六-是8号g-5w,则滑块与加流度传感器的总质 量m=0.20kg。(3)滑块上增加待测物体，同理，根据题图丙 中的，滑块、待测物体与加速度传感器的总质量m≈0.33kg, 则待测物体的质量m物=m'一m=0.13kg。 4.1)BD(2)①球心需要@大于r√广 .g(3)B 解析：(1)ABD.为了能画出平抛运动轨迹，首先保证钢球做 的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平 的，同时要让钢球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运 动轨迹上的几个点；C.挡板只要能记录下钢球下落在不同高 度时的不同的位置即可，不需要等间距变化。(2)①钢球在运 动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是钢球静置于 Q点时球心的位置，故应以球心在白纸上的位置为坐标原点， 钢球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重垂线 平行。②如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零 的匀加速直线运动，则AB和BC的竖直间距之比为1：3；但 由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖 直间距之比大于1：3；由于两段水平距离相等，故时间相等， 根据%一1=g可知，1=入√。，则初速度=子 飞√，”。③)A由于细管水平喷出的细水柱受到的空气 阻力太大，而且需要另外的装置平衡气压：B.用频闪照相在 同一底片上记录小球在不同时刻的位置相当于图1中在白纸 上挤压出的痕迹点，且小球运动过程中所受空气阻力较小，用 平滑曲线连接各位置，可以得到比较准确的平抛运动轨迹； C.若将铅笔以一定的初速度水平抛出，铅笔具有线性长度， 下落过程中笔尖与白纸发生摩擦会使铅笔旋转，笔尖会脱离 白纸而导致在白纸上留下不完整的平抛运动的轨迹。 5甲2升商8》器-器+是 解析：(1)甲组两个滑块的碰撞端面装上弹性碰撞架，发生的 是弹性碰撞；乙组两个滑块碰撞后连在一起，为完全非弹性碰 撞，动能损失最大，要求碰撞过程动能损失最小，应选择甲组 的实验装置。(2)滑块从轨道右端向左运动，通过光电门2的 时间小于通过光电门1的时间，可知滑块从右向左运动为加 速运动，说明轨道右高左低，为了调节水平，需要调节旋钮P 使轨道左端升高一些。(3)因为光电门2记录了两次挡光时 间，所以碰撞后滑块A没有反弹，故m>:碰撞前滑块A 的速度大小=品，碰擅后A,B的速度大小分别为以- %一品，碰撞中若满足动量守恒定律，则有m=m以 d 十m,联立并整理得=mA+m