(浙江专用版)高考物理二轮复习专题七实验题题型强化第16讲力学和光学实验讲义

实验题题型练（二）1．（1）如图甲为某同学利用气垫导轨“测当地重力加速度g”的实验装置。

①主要实验步骤如下：A．将气垫导轨放在水平桌面上，将导轨调至水平；B．利用螺旋测微器测出遮光条的宽度，如图乙所示，该遮光条宽度d＝mm；C．用天平称出钩码的质量m、滑块（含传感器和遮光条）的总质量M；D．将滑块移至图示位置，测出遮光条到光电门的距离s；E．打开气源，释放滑块，读出遮光条通过光电门的挡光时间t。

②在滑块从静止释放到遮光条运动到光电门的过程中，系统动能增加量的测量值为ΔE k＝；③通过改变s重复实验得到多组数据，作出了1t2−s图像，测得图像斜率为k，则当地重力加速度g＝；（2）另一同学仍用该装置，探究加速度与力和质量的关系．该同学根据第（1）问的数据可得物体运动加速度a ＝（用d、t、s表示），该同学根据传感器的读数直接得出了拉力F，则a与F的关系图像最符合本实验实际情况的是。

2．在“电池的电动势和内阻的测量”实验中：（1）一节待测干电池的电动势约1.5V，内阻约1Ω，所用器材和部分电路连线如图1所示，导线E端应与滑动变阻器（选填“A”或“B”）接线柱连接，导线C端应与D（选填“D”或“E”）端连接。

开关闭合前，滑动变阻器滑触头应置于最（选填“左”或“右”）端。

（2）合上开关，调节滑动变阻器，得到多组（U，I）数据，并作出电源的U﹣I图像，如图2所示。

①图2中作出的U﹣I图像不当之处是。

A．不应用直线去拟合各点B．拟合直线的斜率太小C．拟合直线的倾斜度太小②为了减少由于以上原因造成的实验误差，请写出至少一种改进方案。

（3）实验中，发现安培表坏了，实验小组找了一个电阻箱，用电阻箱和电压表代替安培表，重新设计了测量电路（如图3所示）。

闭合开关，改变电阻箱阻值获得多组（U，R）数据，作出1U −1R图像，如图4所示，根据图像得到干电池的电动势是V；内阻Ω。

（结果均保留三位有效数字）3．某实验小组利用如图1所示的装置研究在小车质量一定时，小车的加速度a与受到的外力F的关系。

第一讲力学实验[答案] (1)逐差法、平均值法、图像法．(2)(3)刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器．(4)秒表、打点计时器、光电计时系统．(5)弹簧测力计、力传感器．热点考向一基本仪器的使用【典例】(1)某同学用游标卡尺的________(选填“内测量爪”“外测量爪”或“深度尺”)测得一玻璃杯的内高，如图甲所示，则其内高为________cm.(2)该同学随后又用螺旋测微器测得玻璃杯的玻璃厚度如图乙所示，则厚度为________mm.(3)该同学用螺旋测微器测得一小球直径如图丙所示，正确读数后得小球直径为 1.731 mm，则a＝________，b＝________.(4)该同学测定一金属杆的长度和直径，示数分别如图丁、戊所示，则该金属杆的长度和直径分别为________cm和________mm.[思路引领] 使用游标卡尺时要掌握各个部分的作用，读数时要分清最小刻度，注意游标卡尺读数时要从游标尺的0刻度开始．螺旋测微器读数时要注意固定刻度上有整毫米和半毫米两行刻度线，若半毫米刻度线未露出，则只读整毫米刻度线部分；若半毫米刻度线已露出，则连半毫米刻度线部分一起读出．刻度尺读数时要精确到最小分度，并估读到下一位．[解析] (1)因需测量的是玻璃杯的内高即深度，所以要用游标卡尺的深度尺测量，根据图甲可知，游标卡尺主尺上的整毫米数为100 mm，游标尺的精确度为0.1 mm，且第3条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐，则玻璃杯的内高为100 mm＋0.1 mm×3＝100.3 mm＝10.03 cm.(2)螺旋测微器的读数规则：测量值＝固定刻度读数(注意半毫米刻度线是否露出)＋精确度(0.01 mm)×可动刻度读数(一定要估读)，由图乙可知玻璃厚度为 2.5 mm＋0.01 mm×26.0＝2.760 mm.(3)因1.731 mm＝1.5 mm＋0.01 mm×23.1，由螺旋测微器读数规则知a＝20，b＝0.(4)由图丁所示可得金属杆的长度L＝60.10 cm.由图戊知，此游标尺为50分度，游标尺上第10条刻度线(不计0刻度线)与主尺上的刻度线对齐，则该金属杆直径d＝4 mm＋150×10 mm＝4.20 mm.[答案] (1)深度尺10.03 (2)2.760 (3)20 0 (4)60.10 4.201．游标卡尺和螺旋测微器的读数方法(1)游标卡尺的读数方法：d＝主尺读数(mm)＋精度×游标尺上对齐刻线数值(mm)．(2)螺旋测微器的读数方法测量值＝固定刻度＋(可动刻度＋估读值)×0.01 mm.注意要估算到0.001 mm.2．螺旋测微器读数时应注意的问题(1)固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出．(2)可动刻度的旋钮要估读，估读到0.001 mm.3．游标卡尺读数技巧(1)读数时应以毫米为单位，读出后再进行单位换算．(2)主尺上的读数，应以游标尺零刻度左端主尺上的刻度为准．(3)20分度的游标卡尺，其读数要精确到0.05 mm，读数的最后一位数字为“0”或“5”.50分度的游标卡尺，其读数要精确到0.02 mm，读数的最后一位数字为“0”、“2”、“4”、“6”、“8”．1．一种游标卡尺，它的游标尺上有50个小的等分刻度，总长度为49 mm，用它测量某工件宽度，示数如图甲所示，其读数为________ mm；图乙中的螺旋测微器读数为_________________________mm.[解析] 本题考查游标卡尺和螺旋测微器读数，意在考查学生仪器的使用和读数能力.50刻度游标卡尺的精确度为0.02 mm，读数23 mm＋10×0.02 mm＝23.20 mm；螺旋测微器读数1 mm＋13.0×0.01 mm＝1.130 mm.[答案] 23.20 1.130(±0.002均对)2．(1)某同学用自己发明的新式游标卡尺测量小钢球的直径，新式卡尺将主尺上39 mm 在游标尺上均分成20等份．如图所示，则小钢球的直径为d＝________cm.(2)该同学又用螺旋测微器测量某电阻丝的直径，示数如图，则该金属丝的直径为________mm.[解析] (1)游标卡尺20个格总长39 mm，每个格1.95 mm，比主尺上两格(2 mm)少0.05 mm，因此读数方法与普通20分度卡尺一样，读数为1.035 cm.(2)螺旋测微器读数注意上边半格没露出，还要注意估读，根据测量值＝固定刻度＋(可动刻度＋估读值)×0.01 mm可得1.195 mm.[答案] (1)1.035 (2)1.195新式游标卡尺的刻度与传统的旧式游标卡尺明显不同，新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使得读数时显得清晰明了，方便了使用者正确读取数据，原理与传统卡尺相同．通常游标卡尺的刻度有10分度，20分度，50分度三种，新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是：19 mm等分成10份，39 mm等分成20份，99 mm等分成50份.热点考向二纸带类实验【典例】(2019·全国卷Ⅱ)如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50 Hz的交流电源、纸带等．回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数μ＝________(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g 和铁块下滑的加速度a表示)．(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)．重力加速度为9.80 m/s2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)．[思路引领] (1)注意两个计数点之间的时间间隔T＝0.10 s.(2)可考虑用逐差法求a，减小实验误差．[解析] (1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有mg sin θ－μmg cos θ＝ma ，解得μ＝g sin θ－a g cos θ.(2)两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150s ＝0.10 s ，由逐差法和Δx ＝aT 2，可得a ＝1.97 m/s 2，代入μ＝g sin θ－a g cos θ，解得μ＝0.35. [答案] (1)g sin θ－a g cos θ(2)0.351．一套装置涉及常考五个实验(1)研究匀变速直线运动；(2)验证牛顿第二定律；(3)探究动能定理；(4)验证机械能守恒；(5)测定动摩擦因数．2．纸带的三大应用(1)由纸带确定时间要区别打点计时器(打点周期为0.02 s)打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt ＝0.1 s.(2)求解瞬时速度利用做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于这一段时间中间时刻的瞬时速度求打某一点的瞬时速度．如图甲所示，第n 点时的速度v n ＝x n ＋x n ＋12T.(3)用“逐差法”求加速度如图乙所示，因为a 1＝x 4－x 13T 2，a 2＝x 5－x 23T 2，a 3＝x 6－x 33T 2，所以a ＝a 1＋a 2＋a 33＝x 4＋x 5＋x 6－x 1－x 2－x 39T2.迁移一 研究匀变速直线运动1．(2019·洛阳高三统考)某同学用打点计时器研究小车的匀变速直线运动．他将打点计时器接到频率为50 Hz 的交流电源上，实验时得到一条纸带，纸带上O 、A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 为计数点，每两个相邻计数点间还有4个点没有画出．(1)两相邻计数点间的时间间隔为T ＝________s.(2)由纸带可知，小车的加速度为a ＝________m/s 2，在打D 点时小车的速度v D ＝________m/s(以上两空保留两位有效数字)，F 到G 的距离大约为________cm.(3)若实验时，电源频率略低于50 Hz ，但该同学仍按50 Hz 计算小车的加速度，则测量得到的小车的加速度与真实的加速度相比将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．[解析] (1)电源频率为50 Hz 时，打点计时器每隔0.02 s 打一次点，每两个相邻计数点间还有4个点没有画出，所以两相邻计数点之间的时间间隔T ＝0.1 s.(2)由纸带数据可得Δx ＝0.75 cm ，根据匀变速直线运动的推论Δx ＝aT 2可得a ＝Δx T 2＝0.75×10－20.12 m/s 2＝0.75 m/s 2.也可用a ＝x CF －x OC 9T 2求得a ＝(13.2－6.45)×10－2m 9×0.01 s 2＝0.75 m/s 2. 利用匀变速直线运动的推论得v D ＝x OE －x OC 2T ＝(14.50－6.45)×10－2 m 2×0.1 s＝0.40 m/s x EF ＝19.65 cm －14.50 cm ＝5.15 cm ，x FG ＝x EF ＋Δx ＝5.15 cm ＋0.75 cm ＝5.90 cm.(3)如果在某次实验中，电源的频率f <50 Hz ，则实际打点周期变大，根据运动学公式Δx ＝aT 2，分析可知，测量的加速度与真实的加速度相比偏大．[答案] (1)0.1 (2)0.75 0.40 5.90 (3)偏大迁移二 探究加速度与受力的关系2．(2019·重庆七校联考)某实验小组调试如图1所示的装置准备探究加速度与受力的关系．已知小车的质量为M ，砝码及砝码盘的总质量为m ，打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz.(1)实验步骤如下：①按图1所示，安装好实验装置，其中动滑轮与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；②不挂砝码和砝码盘的情况下，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动，其目的是__________________；③挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同合力作用下的加速度；⑤弹簧测力计的读数为F，则小车所受合外力大小为________．(2)实验过程中，关于砝码及砝码盘的总质量m与小车的质量M的关系，下列说法正确的是________．A．M必须远大于m B．M必须远小于mC．M可以不用远大于m D．M必须等于m(3)实验中打出的一条纸带如图2所示，则由该纸带可求得小车的加速度为________m/s2.[解析] (1)②小车可以沿长木板匀速下滑，说明摩擦力与小车重力沿长木板方向的分力已平衡；⑤小车已平衡摩擦力，所受细线拉力即为小车所受合外力，而弹簧测力计直接测量细线拉力，故其读数F等于小车所受合外力．(2)由(1)的分析可知，弹簧测力计的读数即为小车所受合外力，故C正确．(3)根据公式Δx＝aT2可知：(0.0751－0.0721) m＝2a(5T)2，解得a＝0.15 m/s2.[答案] (1)②平衡摩擦力⑤F(2)C (3)0.15热点考向三 “橡皮条、弹簧”类实验【典例】 某同学利用气垫导轨(带两个光电门和光电计时器)、带有挡光条的滑块、弹簧、砝码、刻度尺等器材设计了一个探究弹簧弹性势能的表达式的实验，部分实验步骤如下：(1)如图甲所示，将轻质弹簧下端固定在铁架台上，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k ＝________N/m.(g 取9.8 m/s 2) 砝码质量(g) 50 100 150 弹簧长度(cm) 8.62 7.63 6.66 (2)取下弹簧，(含挡光条)的质量m ；将滑块放在导轨上，调整导轨，使滑块自由滑动时通过两个光电门的速度大小________．(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x ；释放滑块，读出滑块上的挡光条通过光电门的挡光时间t .(4)重复(3)中的操作，得到1t与x 的关系如图丙所示． 为了计算被压缩弹簧弹性势能的大小，还必须知道的物理量是________________(写出物理量及表示该物理量相应的字母)，弹簧弹性势能大小的表达式为E p ＝________.由图丙可知，1t与x 成________关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的________________________________________________________________________成正比．[思路引领][解析] (1)表格中，当砝码质量为50 g 时，弹簧长度为8.62 cm ，当砝码质量为100 g 时，弹簧长度为7.63 cm ，当砝码质量为150 g 时，弹簧长度为6.66 cm ，设弹簧的劲度系数为k ，原长为x 0，根据胡克定律F ＝kx ，有0.05 kg×9.8 m/s 2＝k (x 0－0.0862 m)，0.1 kg×9.8 m/s 2＝k (x 0－0.0763 m)，联立两式，解得k ＝50 N/m.(2)通过光电门可以测量滑块的瞬时速度．为使弹性势能完全转化为动能，导轨必须水平，因此滑块自由滑动时通过两个光电门的速度大小相等．(4)释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为滑块的动能，挡光条通过光电门的时间t 已知，还需要知道挡光条的宽度L ，从而获得滑块脱离弹簧后的速度v ，则滑块脱离弹簧时的动能E k ＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫L t 2；根据1t 与x 的关系图可知，1t 与x 成正比，由动能表达式可知，动能与1t的平方成正比，因此弹簧的弹性势能与弹簧的压缩量的平方成正比．[答案] (1)50 (2)相等 (4)挡光条的宽度L12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫L t 2 正比例 压缩量的平方弹簧类问题数据处理方法1．列表法：直接从表格数据中得到弹力F 与伸长量x 的比值是一个常数．2．图像法：以弹力F 为纵坐标，弹簧的伸长量x 为横坐标，根据所测数据，在坐标系中描点连线，可得到一条过原点的直线．作图像时要使尽可能多的点在一条直线上，不在直线上的点也要尽可能对称分布在直线两侧，如果遇到个别偏差较大的点属误差较大或错误的数据，应舍去．如果横坐标是弹簧的总长度，则画出的F －x 关系图像不过原点，但是F －x图像中倾斜直线的斜率都等于弹簧的劲度系数．3．函数法：在误差允许范围内，可写出弹力与弹簧伸长量的函数关系式F＝kx.实际解题中常与图像法配合使用，用得到函数式对比实际关系式以计算物理量等．迁移一验证力的平行四边形定则1．(2019·河北六校联考)完成以下“验证力的平行四边形定则”实验的几个主要步骤：(1)如图甲，用两个弹簧测力计分别钩住细绳，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，记下结点O的位置，两弹簧测力计的读数F1、F2以及两细绳的方向．(2)如图乙，用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条的结点拉到________________，记下细绳的方向(如图丙中的c)，读得弹簧测力计的示数F＝________.(3)如图丙，按选定的标度作出了力F1、F2的图示，请在图丙中：①按同样的标度作出力F的图示．②按力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′.(4)若F′与F________________________________，则平行四边形定则得到验证．[解析](2)用一个弹簧测力计钩住细绳把橡皮条的结点拉到同一位置O，记下细绳的方向，由图乙可读得弹簧测力计的示数F＝4.0 N.(3)①作出力F的图示如图所示．②根据力的平行四边形定则，作出F1、F2的合力F′，如图所示．(4)若有F′与F在误差允许范围内大小相等，方向相同，则平行四边形定则得到验证．[答案](2)同一位置O 4.0 N (3)见解析(4)在误差允许范围内大小相等，方向相同迁移二探究弹力和弹簧伸长量的关系2．(2019·江西七校联考)探究弹力与弹簧伸长量的关系的实验装置如图甲所示，将弹簧悬挂在铁架台上，将刻度尺固定在弹簧一侧(刻度尺零刻度在上，且与弹簧上端对齐)，重力加速度为g .(1)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，在弹簧下端每次增加质量为m 的钩码，弹簧下端的指针所指位置依次下降Δx 1、Δx 2、Δx 3、Δx 4、Δx 5，则它们________(选填“依次增大”“依次减小”或“不变”)．若悬挂5个质量为m 的钩码，弹簧共伸长Δx ，则该弹簧的劲度系数k ＝________.若使用刻度尺的最小分度为 1 mm ，记录数据用cm 作单位，则应该保留________位小数．(2)若该同学根据实验得出的数据作出的M (钩码的质量之和)－L (弹簧下端的指针所指位置的刻度值)图像如图乙所示，其中a 、b 为已知量，则弹簧的原长为________，劲度系数为________．(3)将弹簧一端固定置于水平桌面上，用外力F 缓慢拉该弹簧自由端，当弹簧伸长x 0时，外力为F 0，外力F 做的功W ＝________，弹簧的弹性势能为________．[解析] (1)根据胡克定律，在弹簧下端每次增加质量为m 的钩码，弹簧下端的指针所指位置依次下降相等距离，即Δx 1＝Δx 2＝Δx 3＝Δx 4＝Δx 5.由胡克定律有F ＝kx ，可得k ＝5mg Δx .根据刻度尺读数规则，所用刻度尺的最小分度为1 mm ，读数要估读到0.1 mm ，记录数据用cm 作单位，则应该保留两位小数．(2)钩码的质量之和为M ，钩码的重力G ＝Mg 等于弹簧受到的拉力，由Mg ＝kx ＝k (L －L 0)及图乙可知，弹簧的原长为L 0＝a ，劲度系数为k ＝bg a.(3)当弹簧伸长x 0时，外力为F 0，力F 随x 变化的图线为过原点的倾斜直线，图线与横轴所围面积表示外力做的功，即W ＝12F 0x 0，根据功能关系，弹簧的弹性势能为12F 0x 0. [答案] (1)不变 5mg Δx 两 (2)a bg a (3)12F 0x 0 12F 0x 0弹簧的弹性势能计算公式E ＝12kx 2在高考中不作定量要求，而弹簧多变是命题的绝好素材，所以很多功能问题采用了转化的方法求解弹性势能，即将弹性势能的求解转化为其他形式的能的求解.高考热点题型突破——力学创新实验创新设计实验通常可分为两类：第一类为通过实验和实验数据的分析得出物理规律；第二类为给出实验规律，让你选择实验仪器，设计实验步骤，并进行数据处理．第一类必须在实验数据上下工夫，根据数据特点，掌握物理量间的关系，得出实验规律；第二类必须从已知规律入手，正确选择测量的物理量，根据问题联想相关的实验模型，确定实验原理，选择仪器设计实验步骤、记录实验数据并进行数据处理．【典例】(2019·河北名校联盟)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度．实验步骤：①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示．在A端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作F；③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②；实验数据如下表所示：G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00F/N0.590.830.99 1.22 1.37 1.61分别与滑块和重物P连接，保持滑块静止，测量重物P离地面的高度h；⑤滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的D点(未与滑轮碰撞)，测量C、D间的距离s.完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出F—G图线．(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________________________________________________________________________(保留2位有效数字)．(3)滑块最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)．[审题指导]第一步读题干—提信息题干信息向右拉动木板说明滑块与板之间是滑动摩擦力弹簧秤示数稳定后说明滑块静止，处于平衡状态最终停在木板上的D点说明滑块末速度为0[解析] (1)如图所示(2)因弹簧秤示数稳定后滑块静止，由题意知此时滑动摩擦力f ＝F ，又因滑块与板间压力F N ＝G ，故由f ＝μF N 得F ＝μG ，即F －G 图线的斜率即为μ，由图线可得μ＝k ＝0.40.(3)设最大速度为v ，从P 下降h 高度到滑块运动到D 点的过程中由动能定理得0－12mv 2＝－μmg ·(s －h )，故有v ＝2μg (s －h ).[答案] (1)见解析图(2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正确)(3)2μg (s －h )灵活选取研究对象及解题过程是解题关键．本题重物P 的重力未知，但着地后可单独研究滑块，除动能定理外也可用运动学公式解题.1．如图甲所示为某探究小组设计的“用DIS 测定动摩擦因数”的实验装置示意图．一长木板固定在水平桌面上，长木板上表面水平，轻弹簧水平放置在长木板上，其右端固定在长木板的C 处，左端连一木块，木块上方固定有窄片P ，当弹簧处于原长时，木块在A 点处，光电门(未画出，用以测量窄片的遮光时间)固定在A 点．第一次，将木块向右压缩弹簧使木块移到B 点处并由静止释放，木块通过A 处时记下窄片的遮光时间t 1，测出木块的质量m 1；第二次，在木块上方增加砝码后，向右压缩弹簧使木块再次移到B 点处并由静止释放，木块通过A 处时记下窄片的遮光时间t 2，测出木块和砝码的总质量m 2；如此反复多次实验．请回答下列问题．(已知重力加速度大小为g )(1)为了测量木块与长木板间的动摩擦因数，实验中还需要测量的物理量有________．A ．窄片的宽度dB ．A 、B 两点间的距离xC ．木块从B 点运动到A 点的时间t 0D ．弹簧的劲度系数k(2)在坐标纸上作出窄片遮光时间t 的平方的倒数1t 2随木块质量的倒数1m 变化的关系图像，如图乙所示，根据图线，求得木块与长木板间的动摩擦因数μ＝________，木块从B 点运动到A 点的过程，弹簧对木块做的总功W F ＝________.(用含a 、b 、g 及还需要测量的物理量字母表示)[解析] 木块通过A 点时的速度大小v ＝d t，t 为窄片通过光电门的遮光时间，木块从B点运动到A 点的过程，根据动能定理有W F －μmgx ＝12mv 2－0，得1t 2＝2W F d 2·1m －2μgx d2，结合题图乙得2μgx d 2＝a ，2W F d 2＝a b ，得μ＝ad 22gx ，W F ＝ad 22b，可见为测量μ，还需要测量x 和d ，故选AB. [答案] (1)AB (2)ad 22gx ad 22b2．(2019·福州高三质量抽测)为了验证矩形线框自由下落过程上、下边经过光电门时机械能是否守恒，使用了如图所示的实验装置．已知矩形线框用直径为d 的圆形材料做成．某次实验中矩形线框下边和上边先后经过光电门的挡光时间分别为t 1和t 2.(1)为完成该实验，还需通过操作测量的物理量是________．A ．用天平测出矩形线框的质量mB ．用刻度尺测出矩形线框下边到光电门的距离hC ．用刻度尺测出矩形线框上、下边之间的距离LD ．用秒表测出线框上、下边通过光电门的时间间隔Δt(2)如果满足关系式__________________(请用测量的物理量和已知量来表示，重力加速度为g )，则矩形线框自由下落过程上、下边经过光电门时机械能守恒．[解析] (1)本实验是对线框经过光电门过程的机械能是否守恒进行验证，所以可以用圆形材料的直径和通过光电门的挡光时间求得上、下边通过光电门时的速度，并求得对应的动能，测出线框上、下边之间距离L ，求得重力势能的减少量，验证动能的增加量是否等于重力势能的减少量即可，选项C 正确．(2)光电门记录线框上、下边经过的挡光时间t 2、t 1，要将线框下、上边通过光电门的平均速度视为线框下、上边到达光电门的瞬时速度，则有v 1＝d t 1、v 2＝d t 2，如果满足mgL ＝12mv 22－12mv 21，即⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12＝2gL ，则机械能守恒． [答案] (1)C (2)⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 12＝2gL 专题强化训练(十五)1．(2019·全国卷Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz ，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是____________点．在打出C 点时物块的速度大小为________m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s 2(保留2位有效数字)．[解析] 根据题述，物块加速下滑，在A 、B 、C 、D 、E 五个点中，打点计时器最先打出的是A 点．根据刻度尺读数规则可读出，B 点对应的刻度为1.20 cm ，C 点对应的刻度为3.15 cm ，D 点对应的刻度为5.85 cm ，E 点对应的刻度为9.30 cm ，AB ＝1.20 cm ，BC ＝1.95 cm ，CD ＝2.70 cm ，DE ＝3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间T ＝5×150 s ＝0.10 s ，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出C 点时物块的速度大小为v C ＝BC ＋CD 2T ≈0.233 m/s.由逐差法可得a ＝CD ＋DE －(AB ＋BC )4T2，解得a ＝0.75m/s2.[答案]A0.233 0.752．(2019·江苏卷)某兴趣小组用下图所示的装置验证动能定理．(1)有两种工作频率均为50 Hz的打点计时器供实验选用：A．电磁打点计时器B．电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择________(选填“A”或“B”)．(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔．实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动．同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除．同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动．看法正确的同学是________(选填“甲”或“乙”)．(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码．接通打点计时器电源，松开小车，小车运动．纸带被打出一系列点，其中的一段如下图所示．图中纸带按实际尺寸画出，纸带上A点的速度v A＝________m/s.(4)测出小车的质量为M，再测出纸带上起点到A点的距离为L.小车动能的变化量可用ΔE k＝12Mv2A算出．砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g.实验中，小车的质量应________(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用W＝mgL算出．多次测量，若W与ΔE k均基本相等则验证了动能定理．[解析](1)电火花打点计时器对纸带的阻力小于电磁打点计时器对纸带的阻力，实验时误差小，故选B.(2)在砝码盘中慢慢加入沙子直至小车开始运动，小车从静止开始做加速运动，此时砝码盘和沙子的总重力大于小车与长木板间的滑动摩擦力，平衡摩擦力过度；轻推小车，小车做匀速运动，根据平衡条件可知，此时砝码盘和沙子的总重力等于小车与长木板间的滑动摩擦力大小，消除了摩擦力的影响，看法正确的是同学乙．(3)在匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度．用刻度尺量出A左侧第一个点与A 右侧第一个点之间的距离l＝1.24 cm，再除以0.02 s×2＝0.04 s，可得v A＝0.31 m/s.(4)本实验中砝码的重力近似等于小车所受的拉力．只有当小车的质量远大于砝码盘、砝码以及沙子的总质量时，才可以将砝码的重力当成小车受到的合外力．[答案](1)B (2)乙(3)0.31(0.30～0.33都算对) (4)远大于3．(2019·武汉市示范高中联考)橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x 与弹力F 成正比，即F ＝kx ，k 的值与橡皮筋的原长L 、横截面积S 有关．理论与实际都表明k ＝YS L ，其中Y 是一个由材料决定的常量．(1)在国际单位中，Y 的单位应该是________．A ．NB ．m C.N m 2 D.N m(2)某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，作出了外力F 与伸长量x 之间的关系图像如图所示．由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k ＝________N/m.(保留两位有效数字)[解析] (1)根据表达式k ＝YS L 可知Y ＝kL S ，劲度系数k 的单位为N/m ，L 的单位为m ，S 的单位为m 2，则Y 的单位应为N/m 2，选项C 正确．(2)由胡克定律可知，外力F 与伸长量x之间的关系为F ＝kx ，外力F 与伸长量x 之间的关系图像的斜率等于劲度系数k ，则橡皮筋的劲度系数k ＝ΔF Δx ＝15.00.030N/m ＝5.0×102 N/m. [答案] (1)C (2)5.0×1024．(2019·陕西省部分学校摸底)某实验小组的同学利用自由落体法验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示，该小组的同学完成了如下的操作：(1)首先利用螺旋测微器测出了小球的直径，其示数如图乙所示，则该小球的直径d ＝________cm.(2)将该小球由光电门1的正上方无初速度释放，测得小球先后通过光电门1和光电门2所用的时间为Δt 1和Δt 2，则小球通过两光电门的速度分别为v 1＝________，v 2＝________.(用所测量的物理量符号表示)(3)该小组的同学测出了两光电门之间的距离为H ，重力加速度用g 表示，若小球的机。

高考物理二轮光学综合复习实验题专练（共7题，有答案）1．某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．①下列哪些措施能够提高实验准确程度______．A．选用两光学表面间距大的玻璃砖B．选用两光学表面平行的玻璃砖C．选用粗的大头针完成实验D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______．③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n=______．（用图中线段的字母表示）2．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________；（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm．则所测单色光的波长为______________nm（结果保留3位有效数字）．3．（1）细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝I和细丝II，在光屏上形成的衍射图样如图中a和b所示，已知细丝I的直径为0.605mm，现用螺旋测微器测量细丝II的直径，如图所示，细丝II的直径为_________mm．图中的_____（填“a”或“b”）是细丝II的衍射图样．（2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做类似实验．单缝和平面镜的放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片称为波长为λ的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹．小明测得单缝与镜面延长线的距离为h，∆=_______，随后小明撤去平面镜，在单缝下方A处与光屏的距离为D，则条纹间距x放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光屏上______（填“能”会“不能”）观察到干涉条纹．4．在测定玻璃的折射率实验时（1）下列说法正确的是_____A．入射角越大，误差越小B．在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面C．实验时即可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量D．判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部（2）小时同学在插针时玻璃砖的位置如图1所示．根据插针与纸上已画的界面确定入射点与出射点，依据上述操作所测得的折射率_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）（3）小明同学经正确操作后，在纸上留下四枚大头针的位置P1、P2、P3、P4，AB和CD 是描出的下班砖的两个边，如图2所示，请在答题纸上画出光路图________．5．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线．(1)在图上补画出所需的光路___________．(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角_________．(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________．(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当________(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)．(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n＝________．6．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，①某同学由于没有量角器，在完成了光路以后，他以O点为圆心、10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交OO′连线延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB 交NN′于点B，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示.用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00 cm．由此可得出玻璃的折射率n=_____________________．②某同学在纸上画出的界面 aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图 2 所示，则该同学测得的折射率与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．7．在用双缝干涉测光的波长的实验中，请按照题目要求回答下列问题：（1）如图a所示，甲、乙两图都是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是______ ．（2）将下表中的光学元件放在图a的丙所示的光具座上组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置，并用此装置测量红光的波长．将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为______ ．（填写元件代号）（3）已知该装置中双缝间距d=0.50mm，双缝到光屏的距离l=0.50m，在光屏上得到的干涉图样如图b甲所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图b乙所示，则其示数A x== ______ mm．______ mm；在B位置时游标卡尺如图b丙所示，则相邻两条纹间距x（4）由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______ m．（5）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______ （填“变大”、“不变”或“变小”）．参考答案1．AD D ACBD2．B 1x dn l ∆⋅-（） 6303．0.996~1.000 a 2Dh λ 不能4．C 偏小 5． (1)如图；（2）如图；(3) sinisin γ(4)小一些(5)1.56．1.5 偏小7．甲 EDBA 111.15 0.60 76.010-⨯ 变小。

2020版高考物理复习专题讲义浙江专用版专题一力与运动第1讲力与物体的平衡第2讲力与直线运动第3讲力与曲线运动专题二能量与动量第4讲功和功率功能关系第5讲力学中的动量与能量问题专题三电场与磁场第6讲电场与磁场的理解第7讲带电粒子在复合场中的运动专题四电路与电磁感应第8讲直流电路与交流电路第9讲电磁感应的综合应用第10讲电学中的动量和能量问题专题五方法专题第11讲物理图象问题第12讲应用数学知识和方法处理物理问题专题六选修第13讲机械振动和机械波电磁波第14讲光的折射全反射第15讲波粒二象性原子与原子核专题七实验题题型强化第16讲力学和光学实验第17讲电学实验力与物体的平衡专题定位 1.深刻理解各种性质力的特点,熟练掌握分析共点力平衡问题的各种方法；2.掌握匀变速直线运动的规律及运动图象问题；3.综合应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题；4.熟练掌握平抛、圆周运动的规律,熟悉解决天体运动问题的两条思路．第1讲力与物体的平衡[相关知识链接]1．受力分析的步骤明确研究对象→隔离物体分析→画受力示意图→验证受力合理性．2．分析受力的思路(1)先数研究对象有几个接触处,每个接触处最多有两个力(弹力和摩擦力)．(2)同时注意对场力的分析．(3)假设法是判断弹力、摩擦力是否存在及其方向的基本方法．3．注意(1)只分析研究对象受到的力．(2)只分析性质力,不分析效果力．(3)善于变换研究对象,分析不能直接判断的力．[规律方法提炼]1．整体法与隔离法在分析两个或两个以上的物体间的相互作用时,一般采用整体法与隔离法进行分析；采用整体法进行受力分析时,要注意各个物体的运动状态必须相同．2．共点力平衡的常用处理方法(1)合成法：物体受三个共点力的作用而平衡,则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反．(2)效果分解法：物体受三个共点力的作用而平衡,将某一个力按力的效果分解,则其分力和其他两个力满足平衡条件．(3)正交分解法：物体受到三个或三个以上共点力的作用而平衡,通过建立平面直角坐标系将物体所受的力分解为相互垂直的两组,每组力都满足平衡条件．(4)力的三角形法：对受三个共点力作用而平衡的物体,将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形,根据数学知识求解未知力．例1 (2019·浙南名校联盟期末)如图所示,一个质量为4kg 的半球形物体A 放在倾角为θ＝37°的斜面B 上静止不动．若用通过球心的水平推力F ＝10N 作用在物体上,物体仍静止在斜面上,斜面仍相对地面静止．已知sin37°＝0.6,cos37°＝0.8,取g ＝10m/s 2,则( )A ．地面对斜面B 的弹力不变 B ．地面对斜面B 的摩擦力增加8NC ．物体A 受到斜面B 的摩擦力增加8ND ．物体A 对斜面B 的作用力增加10N 答案 A解析 对A 、B 整体分析,力F 是水平的,竖直方向地面对B 的弹力不变,地面对B 的摩擦力增加10N,故A 项正确,B 项错误；对物体A 分析,加力F 前,斜面B 对物体A 的摩擦力F f ＝mg sin θ＝24N,加力F 后,F f ′＋F cos θ＝mg sin θ,F f ′＝16N,故减小8N,选项C 错误；加F 前A 对B 的作用力大小等于A 的重力,即40N,加F 后,A 对B 的作用力大小为F 2＋G 2＝102＋402N ＝1017N,故D 项错误．拓展训练1 (2019·绍兴市3月选考)如图所示,攀岩者仅凭借鞋底和背部的摩擦停留在竖直的岩壁间,鞋子、背部与岩壁间的动摩擦因数分别为0.80和0.60.为了节省体力,他尽可能减小身体与岩壁间的正压力,使自己刚好不下滑．假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列判断正确的是( )A ．攀岩者受到三个力的作用B ．鞋子受到的静摩擦力方向竖直向下C ．岩壁对鞋子的支持力大于岩壁对背部的支持力D ．攀岩者背部受到的静摩擦力支撑了体重的37答案 D解析 对攀岩者分析,受重力、鞋与岩壁间弹力和摩擦力、背部与岩壁间弹力和摩擦力共五个力作用；重力方向竖直向下,鞋子和背部受到的静摩擦力方向竖直向上,故水平方向上两支持力大小相等,方向相反,F N1＝F N2,又据平衡μ1F N1＋μ2F N2＝G ,可得F f2＝μ2F N2＝37G .拓展训练2 (多选)(2019·全国卷Ⅰ·19)如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮．一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N ,另一端与斜面上的物块M 相连,系统处于静止状态．现用水平向左的拉力缓慢拉动N ,直至悬挂N 的细绳与竖直方向成45°.已知M 始终保持静止,则在此过程中( )A ．水平拉力的大小可能保持不变B ．M 所受细绳的拉力大小一定一直增加C ．M 所受斜面的摩擦力大小一定一直增加D ．M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加 答案 BD解析 对N 进行受力分析如图所示,因为N 的重力与水平拉力F 的合力和细绳的拉力F T 是一对平衡力,从图中可以看出水平拉力F 的大小逐渐增大,细绳的拉力F T 也一直增大,选项A 错误,B 正确；M 的质量与N 的质量的大小关系不确定,设斜面倾角为θ,由分析可知F Tmin ＝m N g ,故若m N g ≥m M g sin θ,则M 所受斜面的摩擦力大小会一直增大,若m N g <m M g sin θ,则M 所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增大,选项D 正确,C 错误．1．基本思路化“动”为“静”,“静”中求“动”． 2．两种方法(1)解析法：物体受到三个以上的力,且某一夹角发生变化时,将力进行正交分解,两个方向上列平衡方程,用三角函数表示各个作用力与变化角之间的关系,从而判断各力的变化． (2)图解法：物体一般受三个共点力作用；其中有一个大小、方向都不变的力；还有一个方向不变的力．画受力分析图,作出力的平行四边形或矢量三角形,依据某一参数的变化,分析各边变化从而确定力的大小及方向的变化情况．例2 (2019·江苏省模拟)如图所示,在粗糙的水平地面上放着一左侧截面是半圆的柱状物体B ,在B 与竖直墙之间放置一光滑小球A ,整个装置处于静止状态．现用水平力F 拉动B 缓慢向右移动一小段距离后,它们仍处于静止状态,在此过程中,下列判断正确的是( )A ．小球A 对物体B 的压力逐渐增大 B ．小球A 对物体B 的压力逐渐减小C ．墙面对小球A 的支持力逐渐减小D ．墙面对小球A 的支持力先增大后减小 答案 A解析 解法1 以A 球为研究对象,分析受力情况：受重力G 、墙面支持力F N 、B 的弹力F N B ,由平衡条件知F N 与F N B 的合力与G 大小相等,方向相反,将B 缓慢向右移动,F N 方向不变,F N B 沿逆时针方向缓慢转动,作出转动过程三个位置力的合成图如图甲所示,由图可知,F N 逐渐增大,F N B 逐渐增大,由牛顿第三定律知小球A 对物体B 的压力逐渐增大,故A 正确,B 、C 、D 错误．解法2 对A 球受力分析如图乙,得：竖直方向：F N B cos θ＝G水平方向：F N ＝F N B sin θ 解得：F N B ＝Gcos θF N ＝G tan θB 缓慢向右移动一小段距离,A 缓慢下落,则θ增大,所以F N B 增大,F N 增大,由牛顿第三定律知小球A 对物体B 的压力逐渐增大,故A 正确,B 、C 、D 错误．拓展训练3 (2019·广东省“六校”第三次联考)为迎接新年,小明同学给家里墙壁粉刷涂料,涂料滚由滚筒与轻杆组成,示意图如图所示．小明同学缓缓向上推涂料滚(轻杆与墙壁夹角变小),不计轻杆的重力以及滚筒与墙壁的摩擦力．轻杆对涂料滚筒的推力为F 1,墙壁对涂料滚筒的支持力为F 2,以下说法中正确的是( )A ．F 1增大B ．F 1先减小后增大C ．F 2增大D ．F 2减小答案 D解析 以涂料滚为研究对象,分析受力情况,如图,F 1与F 2的合力与重力G 总是大小相等、方向相反．小明缓缓向上推涂料滚,F 1与竖直方向夹角减小,由图可知F 1逐渐减小,F 2逐渐减小,故选D.拓展训练4 (2019·温州市联考)2018年9月2号的亚运会中,中国队包揽了跳水项目的全部10金．图示为跳水运动员在走板时,从跳板的a 端缓慢地走到b 端,跳板逐渐向下弯曲,在此过程中,该运动员对跳板的( )A ．摩擦力不断增大B ．作用力不断减小C ．作用力不断增大D ．压力不断增大答案 A解析 运动员对跳板的作用力等于重力,故大小不变；摩擦力等于重力沿跳板面方向的分力,不断增大,压力等于重力垂直于跳板方向的分力,不断减小,故A 正确．[相关知识链接] 电场力(1)大小：F ＝Eq ,F ＝kq 1q 2r 2. (2)方向：正电荷受电场力的方向与电场强度的方向相同；负电荷受电场力的方向与电场强度的方向相反．[规律方法提炼]1．方法：与纯力学问题的分析方法一样,学会把电学问题力学化． 2．步骤(1)选取研究对象(整体法或隔离法)．(2)受力分析,多了个电场力．(3)列平衡方程． 例3 (2018·嘉、丽3月联考)如图所示,水平地面上固定一个绝缘直角三角形框架ABC ,其中∠ACB ＝θ.质量为m 、带电荷量为q 的小圆环a 套在竖直边AB 上,AB 与圆环的动摩擦因数为μ,质量为M 、带电荷量为＋Q 的小滑块b 位于斜边AC 上,a 、b 静止在同一高度上且相距L .圆环、滑块均视为质点,AC 光滑,则( )A ．圆环a 带正电B ．圆环a 受到的摩擦力为μk Qq L2 C ．小球b 受到的库仑力为Mgtan θD ．斜面对小球b 的支持力为Mgcos θ答案 D解析 a 、b 静止在同一高度上,故b 受到重力G b 、斜面的支持力F N b 及a 对b 的库仑引力F ,从而处于平衡状态,由于b 带正电,因此环a 带负电,故A 错误；环a 处于静止状态,受到的是静摩擦力,那么其大小为F f ＝mg ,并不是滑动摩擦力,因此不可能为F f ＝μk Qq L2,故B 错误；对b 受力分析有：库仑引力F ＝k Qq L 2,或F ＝Mg tan θ,而斜面对b 的支持力为F N b ＝Mgcos θ,故C 错误,D正确．拓展训练5 (2019·全国卷Ⅰ·15)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P 和Q 用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则( )A ．P 和Q 都带正电荷B ．P 和Q 都带负电荷C ．P 带正电荷,Q 带负电荷D．P带负电荷,Q带正电荷答案 D解析对P、Q整体进行受力分析可知,在水平方向上整体所受电场力为零,所以P、Q必带等量异种电荷,选项A、B错误；对P进行受力分析可知,匀强电场对它的电场力应水平向左,与Q对它的库仑力平衡,所以P带负电荷,Q带正电荷,选项D正确,C错误．拓展训练6(2019·浙江新高考研究联盟二次联考)如图所示,两个带电荷量分别为Q1与Q2的小球固定于相距为5d的光滑水平面上,另有一个带电小球A,悬浮于空中不动,此时A离Q1的距离为4d,离Q2的距离为3d.现将带电小球A置于水平面上某一位置,发现A刚好静止,则此时小球A到Q1、Q2的距离之比为( )A.3∶2B．2∶3C．3∶4D．4∶3答案 B解析小球A悬浮于空中时,Q1对其库仑力F1＝k Q1q(4d)2,Q2对其库仑力F2＝kQ2q(3d)2,由平衡条件F1＝35mg,F2＝45mg,得Q1Q2＝43.将A置于水平面上Q1、Q2之间静止,则kQ1·qr12＝kQ2·qr22,得r1r2＝23,故选B.[相关知识链接]1．安培力(1)大小：F＝BIL,此式只适用于B⊥I的情况,且L是导线的有效长度,当B∥I时F＝0.(2)方向：用左手定则判断,安培力垂直于B、I决定的平面．2．洛伦兹力(1)大小：F洛＝qvB,此式只适用于B⊥v的情况．当B∥v时F洛＝0.(2)方向：用左手定则判断,洛伦兹力垂直于B、v决定的平面,洛伦兹力永不做功．[规律方法提炼]1．立体平面化该模型一般由倾斜导轨、导体棒、电源和电阻等组成．这类题目的难点是题图具有立体性,各力的方向不易确定．因此解题时一定要先把立体图转化成平面图,通过受力分析建立各力的平衡关系． 2．带电体的平衡如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动,则一定是匀速直线运动．例4 (2019·台州3月一模)如图所示,在水平绝缘杆上用两条等长的平行绝缘丝线悬挂一质量为m 的通电导体棒．将导体棒放置在蹄形磁铁的磁场中,由于安培力的作用,当两条丝线与竖直方向均成30°角时,导体棒处于平衡状态,若重力加速度为g .则关于导体棒在平衡状态时的说法正确的是( )A ．导体棒所在处的磁感应强度处处相等B ．导体棒受到的安培力大小一定是12mgC ．每条丝线对导体棒的拉力大小一定是33mg D ．导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定是mg 答案 D解析 蹄形磁铁靠近两极处的两个磁铁之间才近似可以看作匀强磁场,其余部分不是匀强磁场,所以可知导体棒所在处的磁感应强度不会处处相等,故A 错误；当安培力的方向与细线垂直时,安培力最小,F ＝mg sin30°＝12mg ,所以导体棒受到的安培力大小不一定是0.5mg ,故B 错误；安培力等于0.5mg 时,两条丝线的拉力的和等于32mg ,每条丝线对导体棒的拉力大小都是34mg ,故C 错误；导体棒受到的安培力与拉力的合力大小一定与重力大小相等,方向相反,故D 正确．拓展训练7 均匀带正电的薄圆盘的右侧,用绝缘细线A 、B 悬挂一根水平通电直导线ab ,电流方向由a 到b ,导线平行于圆盘平面．现圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动,细线仍然竖直,与圆盘静止时相比,下列说法正确的是( )A ．细线所受弹力变小B ．细线所受弹力不变C ．细线所受弹力变大D ．若改变圆盘转动方向,细线所受弹力变大 答案 C解析 圆盘静止时,通电直导线受到竖直向上的弹力和竖直向下的重力,两者等大反向,合力为零．当圆盘匀速转动时,根据右手螺旋定则,圆盘产生水平向右的磁场,根据左手定则,通电直导线受到方向向下的安培力,故细线所受的弹力变大,选项A 、B 错误,C 正确；若改变圆盘转动方向,通电直导线受到的安培力方向向上,细线所受的弹力变小,选项D 错误． 拓展训练8 (多选)长方形区域内存在有正交的匀强电场和匀强磁场,其方向如图所示,一个质量为m 且带电荷量为q 的小球以初速度v 0竖直向下进入该区域．若小球恰好沿直线下降,则下列判断正确的是( )A ．小球带正电B ．电场强度E ＝mgqC ．小球做匀速直线运动D ．磁感应强度B ＝mg qv 0答案 CD解析 小球在复合场内受到自身重力、电场力和洛伦兹力,其中电场力和重力都是恒力,若速度变化则洛伦兹力变化,合力变化,小球必不能沿直线下降,所以合力等于0,小球做匀速直线运动,选项C 正确．若小球带正电,则电场力斜向下,洛伦兹力水平向左,和重力的合力不可能等于0,所以小球不可能带正电,选项A 错误．小球带负电,受到斜向上的电场力和水平向右的洛伦兹力,根据力的合成可得qE ＝2mg ,电场强度E ＝2mgq,选项B 错误．洛伦兹力qv 0B ＝mg ,磁感应强度B ＝mgqv 0,选项D 正确．专题强化练基础题组1．(2019·福建厦门市上学期期末质检)如图所示,在水平晾衣杆上晾晒床单时,为了使床单尽快晾干,可在床单间支撑轻质小木棍．小木棍的位置不同,两侧床单间夹角θ将不同,设床单重力为G,晾衣杆对床单的作用力大小为F,下列说法正确的是( )A．θ越大,F越大B．θ越大,F越小C．无论θ取何值,都有F＝GD．只有当θ＝120°时,才有F＝G答案 C解析以床单和小木棍整体为研究对象,整体受到重力G和晾衣杆的支持力F,由平衡条件知F ＝G,与θ取何值无关,故A、B、D错误,C正确．2.(2019·广东珠海市质量监测)区伯伯在海边钓获一尾鱼,当鱼线拉着大头鱼在水中向左上方匀速运动时,鱼受到水的作用力方向可能是( )A．竖直向上B．竖直向下C．水平向左D．水平向右答案 D解析鱼处于平衡状态,受到竖直向下的重力、斜向左上的拉力、水的作用力,根据受力平衡的条件,结合力的合成可知,鱼受到的水的作用力的方向一定是与拉力和重力的合力的方向相反,故D正确,A、B、C错误．3.(2019·金华十校期末)体操运动员在进行自由体操比赛时,有如图所示的比赛动作：运动员两手臂对称支撑,竖直倒立保持静止状态．当运动员两手间距离缓慢增大时,每只手臂对人体的作用力T及它们的合力F的大小变化情况为( )A．T增大,F不变B．T增大,F减小C．T增大,F增大D．T减小,F不变答案 A4.(2019·超级全能生2月联考)打印机是现代办公不可或缺的设备,正常情况下,进纸系统能做到“每次只进一张纸”,进纸系统的结构如图所示．设图中刚好有10张相同的纸,每张纸的质量均为m,搓纸轮按图示方向转动时带动最上面的第1张纸向右运动,搓纸轮与纸张之间的动摩擦因数为μ1,纸张与纸张之间、纸张与底部摩擦片之间的动摩擦因数均为μ2,下列说法正确的是( )A．第1张纸受到搓纸轮的摩擦力方向向左B．第2张与第3张纸之间的摩擦力大小为2μ2mgC．第10张纸与摩擦片之间的摩擦力为0D．要做到“每次只进一张纸”,应要求μ1＞μ2答案 D解析第1张纸上表面受到搓纸轮施加的静摩擦力F f0,方向向右,第1张纸下表面受到第2张纸施加的滑动摩擦力F f,方向向左,F f＝μ2(mg＋F),F为搓纸轮对第1张纸的压力,F f0＝F f＜μ1F,正常情况F≫mg,故μ1＞μ2,A错误,D正确．第2张与第3张纸之间的摩擦力及第10张纸与摩擦片之间的摩擦力都是静摩擦力,根据受力平衡知,大小均为F f,B、C错误．5．(2019·广东深圳市4月第二次调研)如图所示,用缆绳将沉在海底的球形钢件先从a处竖直吊起到b,再水平移到c,最后竖直下移到d.全过程钢件受到水的阻力大小不变,方向与运动方向相反,所受浮力恒定．则上升、平移、下降过程中的匀速运动阶段,缆绳对钢件拉力F1、F2、F3的大小关系是( )A．F1>F2>F3B．F1>F3>F2C．F2>F1>F3D．F3>F2>F1答案 A解析钢件从a匀速运动到b,对钢件受力分析得到：F1＝mg＋F f；从b匀速运动到c,有：F2＝F f 2＋(mg)2；从c匀速运动到d,有：F3＝mg－F f；由于F2＝F f 2＋(mg)2＝(F f＋mg)2－2mgF f,故F 1>F 2>F 3,故A 正确,B 、C 、D 错误．6．(2019·绍兴诸暨市期末)如图所示为复印机工作原理图：正电荷根据复印图案排列在鼓表面,带负电的墨粉颗粒由于电场作用被吸附到鼓表面,随后转移到纸面上“融化”产生复印图案．假设每个墨粉颗粒质量为8.0×10－16kg,带20个多余电子,已知墨粉颗粒受到的电场力必须超过它自身重力的2倍才能被吸附,则鼓表面电场强度至少为(g 取10m/s 2)( )A ．2.5×103N/C B ．5.0×103N/C C ．5.0×104N/C D ．1.0×105N/C答案 B解析 由题意知：qE ＝2mg ,E ＝2mg q ＝2×8×10－16×1020×1.6×10－19N/C ＝5.0×103 N/C,故选项B 正确．7.(2019·金华十校高三期末)如图所示,a 、b 、c 为真空中三个带电小球,b 球带正电且带电荷量为＋Q ,用绝缘支架固定,a 、c 两个小球用绝缘细线悬挂,处于平衡状态时三个小球球心等高,且a 、b 和b 、c 间距离相等,悬挂a 小球的细线向左倾斜,悬挂c 小球的细线竖直,则以下判断正确的是( )A ．a 小球带负电且带电荷量为－4QB ．c 小球带正电且带电荷量为＋4QC ．a 、b 、c 三个小球带同种电荷D ．a 、c 两小球带异种电荷 答案 A解析 根据受力平衡条件可知,因b 球带正电,要使a 、c 两球平衡,所以a 、c 两球一定带负电,对c 小球进行分析,a 、c 间的距离是b 、c 间的两倍,由库仑定律,则有：k |QQ c |r 2＝k |Q a Q c |(2r )2,因a 球带负电,可得：Q a ＝－4Q ,故A 正确．8．(2019·山东济南市模拟)如图甲所示,用电流天平测量匀强磁场的磁感应强度．若挂在天平右臂下方的为单匝矩形线圈且通入如图乙所示的电流,此时天平处于平衡状态．现保持边长MN 和电流大小、方向不变,将该矩形线圈改为三角形线圈,挂在天平的右臂下方,如图丙所示．则( )A．天平将向左倾斜B．天平将向右倾斜C．天平仍处于平衡状态D．无法判断天平是否平衡答案 B解析由左手定则分析可知,线圈受到的安培力方向向上,矩形线圈改成三角形线圈,安培力变小,故天平将向右倾斜．9.如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中．金属杆ab垂直导轨放置,当金属杆ab中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止．则( )A．磁场方向竖直向上B．磁场方向竖直向下C．金属杆ab受安培力的方向平行导轨向上D．金属杆ab受安培力的方向平行导轨向下答案 A解析受力分析如图所示,当磁场方向竖直向上时,由左手定则可知安培力水平向右,金属杆ab受力可以平衡,若磁场方向竖直向下,由左手定则可知安培力水平向左,则金属杆ab受力无法平衡,A正确,B、C、D错误．10.(2019·陕西汉中市3月联考)如图所示,固定的木板与竖直墙面的夹角为θ,重为G的物块静止在木板与墙面之间,不计一切摩擦,则( )A ．物块对墙面的压力大小为G tan θB ．物块对墙面的压力大小为G sin θcos θC ．物块对木板的压力大小为G cos θD ．物块对木板的压力大小为Gsin θ答案 D解析 对物块受力分析,根据平行四边形定则可知：物块对墙面的压力大小为F 1′＝F 1＝G tan θ；物块对木板的压力大小为F 2′＝F 2＝Gsin θ,故选项A 、B 、C 错误,D 正确． 能力题组11.(2019·河南普通高中高考物理模拟)如图所示,六根原长均为l 的轻质细弹簧两两相连,在同一平面内六个大小相等、互成60°的恒定拉力F 作用下,形成一个稳定的正六边形．已知正六边形外接圆的半径为R ,每根弹簧的劲度系数均为k ,弹簧在弹性限度内,则F 的大小为( )A.k2(R －l )B ．k (R －l )C ．k (R －2l )D ．2k (R －l )答案 B解析 正六边形外接圆的半径为R ,则弹簧的长度为R ,弹簧的伸长量为：Δx ＝R －l 由胡克定律可知,每根弹簧的弹力为：F 弹＝k Δx ＝k (R －l ),两相邻弹簧夹角为120°,两相邻弹簧弹力的合力为：F 合＝F 弹＝k (R －l ), 弹簧静止处于平衡状态,由平衡条件可知,F 的大小为：F ＝F 合＝k (R －l ),故B 正确,A 、C 、D 错误．12.(2019·山东烟台市下学期高考诊断)如图所示,质量为M 的斜劈静止在粗糙水平地面上,质量为m 的小物块正在斜面上匀速下滑．现在m 上施加一个水平推力F ,则在m 的速度减小为零之前,下列说法正确的是( )A ．加力F 之后,m 与M 之间的摩擦力变小B ．加力F 之后,m 与M 之间的作用力不变C ．加力F 之后,M 与地面之间产生静摩擦力D ．加力F 前后,M 与地面间都没有摩擦力 答案 D解析 加力F 前,m 匀速下滑,则垂直斜面方向：F N ＝mg cos θ, 滑动摩擦力为F f ＝μmg cos θ；在m 上加一水平向右的力F ,垂直斜面方向：F N ′＝mg cos θ＋F sin θ, 滑动摩擦力为F f ′＝μF N ′＝μ(mg cos θ＋F sin θ)；对物块,所受支持力增加了F sin θ,摩擦力增加了μF sin θ,即支持力与摩擦力成比例的增加,其合力方向还是竖直向上,大小增大,m 与M 之间的作用力即为其合力,也是增大的,如图所示：则斜面所受的摩擦力与压力的合力方向还是竖直向下,水平方向仍无运动趋势,则不受地面的摩擦力,故A 、B 、C 错误,D 正确．13.(2019·宁波市3月模拟)在光滑的水平面上建立如图所示的直角坐标系xOy ,现在O 点固定一个带电荷量为Q 的正电荷,在x 轴正半轴上的点N (d,0)固定有带电荷量为8Q 的负电荷,y 轴正半轴位置固定有一根光滑绝缘细杆,细杆上套有带电荷量为＋q 的轻质小球,当小球置于M 点时,恰好保持静止,则M 的纵坐标为( )A.12dB.33dC.32d D ．d 答案 B解析 设OM 为y ,由平衡条件及数学知识可知kQq y 2＝8kQq d 2＋y 2·y d 2＋y 2,得d 2＋y 2＝2y ,即y ＝33d ,故B 正确．14.(2019·广东肇庆市第二次统一检测)如图所示,质量分别为m A 和m B 的物体A 、B 用细绳连接后跨过滑轮,A 静止在倾角为45°的斜面上,B 悬挂着．已知m A ＝2m B ,不计滑轮摩擦,现将斜面倾角由45°增大到50°,系统仍保持静止．下列说法中正确的是( )A ．绳子对A 的拉力将增大B ．物体A 对斜面的压力将增大C ．物体A 受到的静摩擦力增大D ．物体A 受到的静摩擦力减小 答案 C解析 设m A ＝2m B ＝2m ,对物体B 受力分析,受重力和拉力,由二力平衡得到：F T ′＝mg ；再对物体A 受力分析,受重力、支持力、拉力F T 和静摩擦力,F T ＝F T ′,如图,根据平衡条件得到：F f ＋F T －2mg sin θ＝0,F N －2mg cos θ＝0,解得：F f ＝2mg sin θ－F T ＝2mg sin θ－mg ,F N ＝2mg cos θ,当θ由45°增大到50°时,F T 不变,F f 不断变大,F N 不断变小,故C 正确,A 、B 、D 错误．。

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第1讲力学实验［选考考点分布］实验名称考试属性历次选考统计必考加试２０15/102016/04２016/10２017/0４201７/１１２0１5/11。

用打点计时器测速度√2。

探究小车速度随时间变化的规律√173．探究求合力的方法√1717（1）4。

探究加速度与力、质量的关系√1７(1）175。

探究作用力与反作用力的关系√１7(1）6。

研究平抛运动√1７7。

探究做功与物体速度变化的关系√８。

验证机械能守恒定律√１7(2）考点一测量仪器的使用及纸带问题1．(2017·浙江４月选考·17)在“研究平抛运动”实验中（１)图１是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的__＿_____．图1A．球心 B．球的上端 C.球的下端(多选）在此实验中，下列说法正确的是＿___＿_＿_．A.斜槽轨道必须光滑B．记录的点应适当多一些Ｃ.用光滑曲线把所有的点连接起来Ｄ.y轴的方向根据重锤线确定(２)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的是__＿＿____.图２A.释放小球时初速度不为０B．释放小球的初始位置不同C.斜槽末端切线不水平(３）图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置,其中正确的是( )图３答案（1）B BD (2)C (3)B解析 (１)因用铅笔标注小球最高点来确定平抛运动轨迹,故坐标原点应选小球在斜槽末端点时的球的上端,所以选B.实验过程中,斜槽不一定光滑,只要能够保证从同一位置静止释放，即使轨道粗糙,摩擦力做功是相同的,离开斜槽末端的速度就是一样的，所以Ａ错．记录点适当多一些,能够保证描点平滑，选项B正确，C错误.y轴必须是竖直方向，即用重锤线,选项D正确．(2）由图可知斜槽末端切线不水平，才会造成斜抛运动,故选Ｃ。

专题17力学实验【母题来源一】2016年浙江卷【母题原题】某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系〞的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m。

如图1 所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法〞实验。

在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下，〔1〕假设弹簧秤a、b间夹角为90°，弹簧秤a的读数是N〔图2中所示〕，如此弹簧秤b 的读数可能为N。

〔2〕假设弹簧秤a、b间夹角大于90°，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b 与弹簧OC的夹角，如此弹簧秤a的读数、弹簧秤b的读数〔填“变大〞、“变小〞或“不变〞〕。

【答案】〔1〕3.00~3.02 3.09~4.1〔有效数不作要求〕〔2〕变大变大【考点定位】探究求合力的方法【名师点睛】此题考查力的平行四边形法如此问题。

解题的关键是弄清实验的原理，熟练掌握力的平行四边形定如此；第二问是力的动态分析，要会用“图解法〞画图分析解答试题。

【母题来源二】2016年全国新课标Ⅱ卷【母题原题】某物理小组对轻弹簧的弹性势能进展探究，实验装置如图〔a〕所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。

向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

〔1〕试验中涉与如下操作步骤：①把纸带向左拉直②松手释放物块③接通打点计时器电源④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是__________〔填入代表步骤的序号〕。

〔2〕图〔b〕中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。

打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。

由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为_______m/s。

比拟两纸带可知，_________〔填“M〞或“L〞〕纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

【答案】〔1〕④①③② 〔2〕1.29 M【考点定位】探究弹簧的弹性势能【名师点睛】此题是创新实验，考查探究弹簧的弹性势能实验；关键是弄懂装置的原理，并能正确地处理实验数据；题目比拟简单，考查考生处理根本实验的能力。

感谢倾听第 16 讲力学实验与创新非选择题 (共 64 分)1.(6 分)下边各图均是用游标卡尺丈量时的表示图,图甲为 50 分度游标卡尺 ,图乙为 20 分度游标卡尺 ,图丙为 10 分度游标卡尺 ,它们的读数分别为 :;;。

2.(6 分)如图甲、乙、丙是螺旋测微器的三种刻度,其读数分别为 ,mm 、mm 、mm。

甲乙丙3.(6 分)在测定滑块与桌面间的动摩擦因数时,设计的实验装置如图 1 所示 ,进行以下操作 :首先用天平测出滑块的质量M=300 g, 将纸带与滑块拴接在一同穿过打点计时器,拴接在滑块另一端的轻绳越过定滑轮连结两个质量均为m=100 g 的钩码 ,在实验过程中经过调理一直让轻绳与水平桌面平行。

接通电源 ,由静止开释滑块 ,让滑块在钩码的牵引下做加快运动,获得一条纸带。

在纸带上选用点迹清楚的 A 点为第一个计数点 ,而后每间隔四个点选择一个计数点 ,经丈量各相邻计数点间的距离如图 2 所示。

假如该打点计时器的打点周期为 T=0.02 s, 重力加快度为 g=10 m/s 2。

回答以下问题 :(均保存两位有效数字 )(1)由纸带求出打点计时器打 B 点时的速度为v B=m/s;(2)滑块的加快度大小为a=m/s 2 ;(3)由以上可知 ,钩码数目为 2 个时 ,该滑块与水平桌面之间的动摩擦因数为μ=。

4.(2018 江苏单科 ,11)(10 分)某同学利用以下图的实验装置来丈量重力加快度 g。

细绳越过固定在铁架台上的轻质滑轮 ,两头各悬挂一只质量为 M 的重锤。

实验操作以下 :③左手将重锤 2 压在地面上 ,保持系统静止。

开释重锤 2,同时右手开启秒表 ,在重锤 1 落地时停止计时 ,记录着落时间 ;④重复丈量 3 次着落时间 ,取其均匀值作为丈量值t。

请回答以下问题 :(1) 步骤④能够减小对着落时间t 丈量的(选填“有时”或“系统”)偏差。

(2) 实验要求小钩码的质量m 要比重锤的质量M 小好多 ,主假如为了。

学习资料考前仿真模拟卷(十六）(时间：90分钟满分：100分)本卷计算中，无特殊说明时,重力加速度g均取10 m/s2.选择题部分一、选择题Ⅰ(本题共10小题，每小题3分，共30分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1．在国际单位制中，功率的单位“瓦”是导出单位，用基本单位表示正确的是( ) A．J/s B．N·m/sC．k g·m2/s3D．kg·m/s22．如图所示,水平传送带匀速运动，在传送带的右侧固定一弹性挡杆．在t＝0时刻,将工件轻轻放在传送带的左端，当工件运动到弹性挡杆所在的位置时与挡杆发生碰撞，已知碰撞时间极短，不计碰撞过程的能量损失．则从工件开始运动到与挡杆第二次碰撞前的运动过程中,下列工件运动的v－t图象可能正确的是( ）3．两个力F1、F2间的夹角为θ，两个力的合力为F,以下说法符合要求的是（）(1）若F1、F2大小不变，θ角越小,合力F就越大．(2)合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大．(3)如果夹角θ不变，F1大小不变，只要F2增大,合力F就必然增大．A．(1）正确B．(3)正确C．(1)(3)正确D．(1）（2）正确4．如图所示,a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线,下列判断中正确的是( )A．a代表的电阻丝较粗B．b代表的电阻丝较粗C．a电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D．图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比5．在磁场中的同一位置放置一根导线,导线的方向与磁场方向垂直．先后在导线中通入不同的电流，导线所受力也不一样．图中的几幅图象表现的是导线受的力F与通电导线的电流I的关系．a、b代表一组F、I数据．在甲、乙、丙、丁四幅图中，正确的是（)A．甲、乙正确B．乙、丙正确C．乙、丁正确D．甲、丁正确6．功率为10 W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W的LED灯替代，估算出全国一年节省的电能最接近( )A．8×108 kW·h B．8×1010 kW·hC．8×1011 kW·h D．8×1013 kW·h7．如图所示，一倾角为30°的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动,盘面上离转轴距离d处有一带负电的电荷量为q、质量为m的小物体与圆盘始终保持相对静止,整个装置放在竖直向上的匀强电场中，电场强度E＝错误!，则物体与盘面间的动摩擦因数至少为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g为重力加速度)( ）A。

考题1探究功与速度变化的关系例1(2014·天津·9(2))某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系．此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等．组装的实验装置如图1所示．图1①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些________．②(单选)实验开始时，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．他这样做的目的是下列的哪个________(填字母代号)．A．避免小车在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③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些．这一情况可能是下列哪些原因造成的________(填字母代号)．A ．在接通电源的同时释放了小车B ．小车释放时离打点计时器太近C ．阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉D ．钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析 ①本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度．②牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项D 正确． ③在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上加适量砝码(或钩码)．④当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能的增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C 、D 正确． 答案 ①刻度尺、天平(包括砝码) ②D ③可在小车上加适量砝码(或钩码) ④CD1．(2014·吉林长春第四次调研)某实验小组同学利用气垫导轨和光电门计时器等装置探究动能定理．如图2所示，他们通过改变滑轮下端的小沙盘中沙子的质量来改变滑块所受水平方向的拉力；滑块上安有宽度为d 的挡光片，实验中，用天平称出小盘和沙子的总质量为m ，滑块(带挡光片)的质量为M ，用最小分度为1 mm 的刻度尺测量出光电门1和2之间的距离x ，计时器显示挡光片经过光电门的时间分别为t 1和t 2.图2(1)(单选)用最小分度为1 mm 的刻度尺测量出光电门1和2之间的距离x ，以下数据合理的是( ) A ．50 cm B ．50.00 cm C ．50.0 cm D ．50.000 cm(2)小组的某位同学探究得出结论的表达式为mgx ＝12(M ＋m )[(d t 2)2－(dt 1)2]，请问在这位同学的实验操作过程中是否需要满足“小沙盘和沙子的总质量m 远远小于滑块(带挡光片)的质量M ”这个条件________(填“是”或“否”)．(3)为减小实验误差可采取的方法是________． A ．适当增大挡光片的宽度dB．适当减小挡光片的宽度dC．适当增大两光电门之间的距离xD．适当减小两光电门之间的距离x答案(1)B(2)否(3)BC解析(1)刻度尺的最小分度是1 mm，所以用cm做单位时小数点后保留两位，所以B正确，A、C、D错误；(2)通过表达式可以看出此同学的研究对象是系统，所以并不需要满足“小盘和沙子的总质量m远远小于滑块(带挡光片)的质量M”这个条件；(3)适当减小挡光片的宽度，或适当增大光电门间的距离可减小误差．2．在探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图3所示的装置，拉力传感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为T，实验的部分步骤如下：图3(1)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列________的点．(2)测量小车和拉力传感器的总质量M，按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后__________，打出一条纸带，关闭电源．(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图4所示，在纸带上按打点先后顺序依次取O、A、B、C、D、E等多个计数点，各个计数点到O点间的距离分别用h A、h B、h C、h D、h E、……表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为____________________，若拉力传感器的读数为F，计时器打下A点到打下D点过程中，细绳拉力对小车所做功的表达式为______________．图4(4)某同学以A点为起始点，以A点到各个计数点动能的增量ΔE k为纵坐标，以A点到各个计数点拉力对小车所做的功W为横坐标，得到一条过原点的倾角为45°的直线，由此可以得到的结论是________________________________________________________________________．答案(1)间距相等(2)释放小车(3)M(h E－h C)28T2F(h D－h A)(4)外力所做的功等于物体动能的变化量解析(1)当打点计时器能在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，受力平衡．(2)在组装好实验装置的基础上，进行实验时应先接通电源，再释放小车．(3)D 点的瞬时速度等于CE 段的平均速度，即v D ＝h E －h C 2T ，故打下D 点时的动能为E k D ＝12M v 2D＝M (h E －h C )28T 2；拉力对小车做的功为W ＝F (h D －h A )．(4)因图线是一条过原点的直线且直线的倾角为45°，可得出方程式ΔE k ＝W ，故可得结论：外力所做的功等于物体动能的变化量．考题2 验证机械能守恒定律例2 为了探究机械能守恒定律，岳口高中的金金设计了如图5所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：图5A ．小车B ．钩码C ．一端带滑轮的木板D ．细线E ．电火花计时器F ．纸带G ．毫米刻度尺H ．低压交流电源I ．220 V 的交流电源(1)根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是________(填写器材序号)，还应补充的器材是________．(2)实验中得到了一条纸带如图6所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点(标号0～6)，测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为d 1、d 2、d 3、d 4、d 5、d 6，打点周期为T .则打点2时小车的速度v 2＝________；若测得小车质量为M 、钩码质量为m ，打点1和点5时小车的速度分别用v 1、v 5表示，已知重力加速度为g ，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表示为________________．图6(3)在实验数据处理时，如果以v 22为纵轴，以d 为横轴，根据实验数据绘出v 22－d 图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为________________．解析 (1)电火花计时器需接通220 V 交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量M .(2)打点2时的速度等于点1到点3之间的平均速度，即v 2＝d 3－d 12T 或d 44T；根据机械能守恒，整个系统减少的重力势能等于整个系统增加的动能，即mg (d 5－d 1)＝12(M ＋m )(v 25－v 21)． (3)根据v 2＝2ad ，因此v22－d 图线的斜率就是加速度，而对钩码进行受力分析可知：mg －F T ＝ma ，而对小车F T ＝Ma ，因此可得a ＝mM ＋mg .答案 (1)H 天平 (2)d 3－d 12T 或d 44Tmg (d 5－d 1)＝12(M ＋m )(v 25－v 21) (3)m M ＋m g3．在“验证机械能守恒定律”的实验中，要验证重锤下落时重力势能的减少量等于它动能的增加量，以下操作步骤中不必要的或错误的是( ) A ．用天平称出重锤的质量B ．把电火花打点计时器固定在铁架台上，并用导线把它与低压交流电源连接起来C ．把纸带的一端固定在重锤上，另一端穿过计时器的限位孔，把重锤提升到一定的高度D ．用秒表测出重锤下落的时间 答案 ABD解析 由于本实验中需要验证：mgh ＝12m v 2，整理后为：gh ＝12v 2，即重锤的质量不用测量，选项A中操作不必要；电火花计时器用220 V 交流电源，故选项B 错误；将重锤提升一定高度，然后释放，故选项C 正确；重锤下落时间可以通过纸带上的点计算，所以不用测量时间，故选项D 中操作不必要．4．某实验小组利用图7所示装置验证机械能守恒定律．实验中先接通电磁打点计时器的低压交流电源，然后释放纸带．打出的纸带如图8所示，选取纸带上打出的连续五个点A 、B 、C 、D 、E ，测出A 点距起点O 的距离为x 0，点A 、C 间的距离为x 1，点C 、E 间的距离为x 2.已知重物的质量为m ，交流电的频率为f ，从释放纸带到打出点C ：图7图8(1)重物减少的重力势能ΔE p ＝________，增加的动能为ΔE k ＝________.若算得的ΔE p 和ΔE k 值很接近，则说明：________.(2)一般来说，实验中测得的ΔE p ________ΔE k (填“大于”、“等于”或“小于”)，这是因为__________________．答案 (1)mg (x 0＋x 1) mf 2(x 1＋x 2)232 在误差允许的范围内，重物下落过程中机械能守恒 (2)大于 重物克服阻力做功解析 (1)打出点C 时的速度为v C ＝x 1＋x 24T ＝f (x 1＋x 2)4，所以ΔE k ＝12m v 2C ＝mf 2(x 1＋x 2)232.(2)由于阻力的存在，所以重物减少的重力势能一般大于增加的动能．考题3 探究单摆周期与摆长的关系例3 在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，请回答下列问题．(1)现已提供了以下器材：铁架、夹子、毫米刻度尺、游标卡尺、细线．为了完成实验，还必须从图9中挑选出一些实验器材，其名称是________________(漏选或多选得零分)．图9(2)甲、乙两组同学将单摆按如图10所示的方式悬挂，你觉得比较合理的是________(填“甲”或 “乙”)．图10(3)正确挂起单摆后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球经过________(填“平衡位置”、“最大位移处”“任意位置”)时开始计时，并记数为“1”，当摆球第49次经过此位置停止计时．读出这段时间为t ，则单摆的周期T ＝________.(4)实验小组又利用单摆周期公式来测量当地的重力加速度g .为使测量结果更准确，利用多组数据求平均值的办法来测定g 值．小组成员设计了如下的记录表格，你认为表________(填“A ”或“B ”)设计得比较合理． 表AL /m T /s表B1 2 3 4 平均值L /m T /s g /(m·s －2)答案 (1)秒表、铁球 (2)甲 (3)平衡位置t24(4)B 解析 (1)必须需要的器材是：秒表和铁球；(2)甲、乙两组同学将单摆按如题图11所示的方式悬挂，比较合理的是甲；因为乙图中当单摆摆动起来后由于摆线会缠绕在铁夹上，使单摆的摆长变化；(3)计时的起点应该在最低点，即平衡位置；单摆的周期T ＝t n ＝t (49－12)＝t24；(4)实验中不能把测量几次的摆长和周期取平均值，而应该把每次测得的重力加速度取平均值，所以表B 设计比较合理．5． (1)两个同学分别利用清华大学和广东中山大学的物理实验室，各自在那里用先进的DIS 系统较准确地探究了“单摆的周期T 与摆长L 的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T 2－L 图象，如图11所示．在中山大学的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A ”或“B ”)．图11(2)(单选)在清华大学做实验的同学还利用计算机绘制了a 、b 两个摆球的振动图象，如图12所示．关于a 、b 两个摆球的振动图象，下列说法正确的是________．图12A ．a 、b 两个单摆的摆长相等B ．b 摆的振幅比a 摆小C ．a 摆的机械能比b 摆大D ．在t ＝1 s 时有正向最大加速度的是a 摆 答案 (1)A (2)D解析 (1)根据单摆的周期公式T ＝2πL g ，得：T 2＝4π2g L ，所以T 2－L 图象的斜率k ＝4π2g，重力加速度随纬度的升高而增大，g 越大，斜率越小，广东中山大学的物理实验室纬度低，g 值小，斜率大，故中山大学的同学所测实验结果对应的图线是A.(2)由图知，两摆周期不同，故摆长不同，所以A 错误；b 摆的振幅比a 摆大，故B 错误；因不知摆球质量的大小，故不能确定机械能的大小，所以C 错误；在t ＝1 s 时a 摆在负的最大位移处，有正向最大加速度，b 摆在平衡位置，加速度最小，所以D 正确．6． (1)某实验小组拟用图13所示的装置研究滑块的运动．实验器材有：滑块、钩码、纸带、毫米刻度尺、带滑轮的木板、漏斗和细线组成的单摆(细线质量不计且不可伸长，装满有色液体后，漏斗和液体质量相差不大)等．实验前，在控制液体不漏的情况下，从漏斗某次经过最低点时开始计时，测得之后漏斗第100次经过最低点共用时100秒；实验中，让滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向做微小振幅摆动，漏斗漏出的液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置．图13(1)该单摆的周期是________ s.(2)图14是实验得到的有液体痕迹并进行了数据测量的纸带，根据纸带可求出滑块的加速度为________ m/s 2.(结果取两位有效数字)图14(3)用该实验装置测量滑块的加速度，对实验结果影响最大的因素是________．答案 (1)2 (2)0.10 (3)漏斗重心变化导致单摆有效摆长变化，从而改变单摆周期，影响加速度的测量值解析 (1)一个周期内漏斗2次经过最低点，所以周期T ＝2 s ．(2)由图可知时间间隔为半个周期t ＝1s ，由逐差法可知a ＝0.3 999＋0.300 1－0.200 1－0.099 92×2×12m/s 2＝0.10 m/s 2.(3)漏斗重心变化导致单摆有效摆长变化，从而改变单摆周期，影响加速度的测量值．考题4 测定玻璃的折射率例4 某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P 1和P 2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，使P 4挡住P 3和P 1、P 2的像，在纸上标出大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图15所示．图15(1)在图上画出所需的光路．(2)为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有________(要求在图上标出)． (3)测出的折射率n ＝________.答案 (1)见解析 (2)入射角i 和折射角r (3)sin isin r解析 (1)连接P 1、P 2并与玻璃砖相交，得到入射光线，再连接P 3、P 4并与玻璃砖相交，得到射出玻璃砖的光线，连接这两个交点得到光线在玻璃砖内的折射光线，如图所示．(2)作出经过入射点的切线和法线，标出入射角i 和折射角r ，如图所示，实验需要测出这两个角．(3)根据折射定律，n ＝sin isin r .7. 测定玻璃砖折射率的实验如图16所示，在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是________、________、________，最后按正确的要求插上大头针P 3、P 4，由P 3、P 4的位置决定了光线的________方向，从而确定了折射光线________的方向．图16答案 (1)aa ′ MM ′ AO O ′B OO ′解析 首先画出直线aa ′代表玻璃砖的一个侧面，再画MM ′表示法线，画AO 表示入射光线，根据光沿直线传播的经验，利用大头针P 3、P 4确定出射光线，也就确定了出射光线的出射点O ′，画出OO ′直线为折射光线．考题5 用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)例5 用双缝干涉测光的波长的实验装置如图17a 所示，已知单缝与双缝的距离L 1＝60 mm ，双缝与屏的距离L 2＝700 mm ，单缝宽d 1＝0.10 mm ，双缝间距d 2＝0.25 mm.用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心之间的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，(如图b 所示)，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度．图17(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图18所示，则对准第1条时读数x 1＝________mm ，对准第4条时读数x 2＝________mm ，相邻两条亮纹间的距离Δx ＝________mm.(2)计算波长的公式λ＝________；求得的波长值是________nm(保留三位有效数字)．图18答案 (1)2.190 7.868 1.893 (2)d 2L 2Δx 676解析 (1)螺旋测微器读数首先固定刻度读出半毫米的整数倍，第一条即读为2 mm ，同时找到第19条刻度线与固定刻度对齐，估读一位即19.0，再乘以精确度0.01 mm ，最终结果为2 mm ＋19.0×0.01 mm ＝2.190 mm ，同理，第4条对应读数为7.5 mm ＋36.8×0.01 mm ＝7.868 mm ，第一条到第四条共有三个相邻亮条纹间距，所以两条相邻亮条纹间距Δx ＝7.868 mm －2.190 mm3＝1.893 mm.(2)双缝干涉相邻条纹间距Δx ＝l d λ，其中l 是双缝到屏的距离，d 是双缝间距，对照已知条件可得Δx ＝L 2λd 2，可得波长λ＝Δxd 2L 2，代入数据计算可得λ＝676 nm.8．如图19所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②________、③________、④________、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(或暗条纹)间的距离，可采取________或________的方法．图19答案滤光片单缝屏双缝屏减小双缝间距加长遮光筒解析根据双缝干涉实验装置可知，②为滤光片，③为单缝屏，④为双缝屏；由公式Δx＝ldλ可知，对于同种色光，增大l(加长遮光筒)或者减小d(减小双缝间距)都可使得Δx增大．考题6力学创新实验的分析技巧例6一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系．(1)首先，让一砝码在一个比较光滑的平面上做半径r为0.08 m的圆周运动，数字实验系统得到若干组向心力F和对应的角速度ω，他们根据实验数据绘出了F－ω的关系图象如图20中B图线所示，兴趣小组的同学猜测r一定时，F可能与ω2成正比．你认为，可以通过进一步转换，做出________关系图象来确定他们的猜测是否正确．(2)将同一砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04 m、0.12 m，又得到了两条F－ω图象，如图中A、C图线所示．通过对三条图线的比较、分析、讨论，他们得出ω一定时，F∝r的结论，你认为他们的依据是______________．(3)通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F＝kω2r，其中比例系数k的单位是________．图20解析(1)通过对图象的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比．可以通过进一步的转换，通过绘出F与ω2关系图象来确定他们的猜测是否正确，如果猜测正确，做出的F与ω2的关系式应当是一条过原点的倾斜直线．(2)在证实了F∝ω2之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04 m、0.12 m，又得到了两条F—ω图象，取任意相同ω，A、B、C三图线对应向心力之比均约为3∶2∶1，与其对应半径之比相同．如果比例成立则说明向心力与物体做圆周运动的半径成正比．(3)表达式F＝kω2r中F、ω、r的单位分别是N、rad/s、m，又由v＝ωr有：1 m/s＝1(rad/s)·m，由F ＝ma，有1 N＝1 kg·m/s2，则得：1 N＝k×(1 rad/s)2×1 m＝k·m/s2；则得k的单位是kg.答案(1)F与ω2(2)取任意相同ω，A、B、C三图线对应向心力之比均约为3∶2∶1，与其对应半径之比相同(3)kg9．(2014·广东·34(2))某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系．①如图21(a)所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k＝________ N/m.(g取9.8 m/s2)图21②取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图(b)所示，调整导轨使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小________．③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为________．④重复③中的操作，得到v与x的关系如图(c)，由图可知，v与x成________关系．由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的________成正比．答案①50②相等③滑块的动能④正比压缩量的二次方解析①加50 g砝码时，弹簧弹力F1＝mg＝k(l0－l1)，加100 g砝码时F2＝2mg＝k(l0－l2)，ΔF＝F2－F1＝k(l1－l2)，则k≈49.5 N/m，同理由加100 g砝码和加150 g砝码的情况可求得k′≈50.5 N/m，则劲度系数k ＝k ＋k ′2＝50 N/m. ②使滑块通过两个光电门时的速度大小相等，就可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动． ③弹性势能转化为滑块的动能．④图线是过原点的直线，所以v 与x 成正比，整个过程弹性势能转化为动能，即E 弹＝E k ＝12m v 2，弹性势能与速度的二次方成正比，则弹性势能与弹簧压缩量x 的二次方成正比．知识专题练 训练10题组1 探究功与速度变化的关系1．如图1甲是利用滑块验证动能定理的装置，除图示器材外，还有学生电源、导线、复写纸、天平和细沙．(1)本实验还需要的实验器材有________________．(2)实验前，需要____________，此步骤中________(填“需要”或“不需要”)挂着小沙桶．(3)设滑块质量为M ，沙与沙桶的总质量为m ，本实验中要求M 和m 满足的条件是：________________.(4)图乙是滑块做匀加速直线运动的纸带．测量数据已用字母表示在图中，打点计时器的打点周期为T ，重力加速度为g .则本实验最终要验证的数学表达式为________________．(用题中所给的字母表示)图1答案 (1)刻度尺 (2)平衡摩擦力 不需要(3)m 远远小于M (4)mgx AB ＝M 8T 2(x 2B －x 2A ) 解析 (1)因需测量纸带上的点间距离，故还需要刻度尺；(2)滑块在运动的过程中受摩擦力作用，为使拉力等于合外力，故应平衡摩擦力，平衡时，把木板的左端抬高，使重力的分力等于摩擦力，故不需要挂小沙桶；(3)平衡摩擦力后，对系统有：mg ＝(m ＋M )a ，对M ：F T ＝Ma ，联立解得F T ＝Mm M ＋mg ＝m 1＋m Mg ，为使F T 约等于mg ，需满足m 远远小于M ；(4)根据匀变速运动的规律可求打A 点的速度v A ＝x A 2T ，打B 点速度v B ＝x B 2T ，从A 到B ，验证的表达式为mgx AB ＝12M v 2B －12M v 2A ，代入得mgx AB ＝M 8T 2(x 2B －x 2A )． 2．某同学利用如图2所示的装置验证动能定理．将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置，在木板上依次固定好白纸、复写纸．将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H ，并根据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y .改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：(1)在安装斜槽时，应注意________；(2)已知斜槽倾角为θ，小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ，木板与斜槽末端的水平距离为x ，小球在离开斜槽后的竖直位移为y ，不计小球与水平槽之间的摩擦，小球从斜槽上滑下的过程中，若动能定理成立则应满足的关系式是________．(3)若想利用图象直观得到实验结论，最好应以H 为横坐标，以________为纵坐标，描点作图．答案 (1)使斜槽末端O 点的切线水平 (2)H (1－μtan θ)＝x 24y (3)1y解析 (1)本实验根据平抛运动的规律测量小球离开斜槽的速度，为保持小球做平抛运动，应使斜槽末端O 点的切线水平．(2)设小球离开斜槽时的速度为v ，根据平抛运动的规律得：x ＝v t ，y ＝12gt 2 联立得：v ＝x g 2y小球在斜槽上滑下过程中，重力和摩擦力做功，则合力做的功为：W ＝mgH －μmg cos θ·H sin θ＝mgH (1－μtan θ) 小球动能的变化量ΔE k ＝12m v 2＝12m (x g 2y )2＝mx 2g 4y 则小球从斜槽上滑下的过程中，动能定理若成立应满足的关系式是：H (1－μtan θ)＝x 24y 或Hy ＝x 24－4μ1tan θ. (3)根据上式可知：最好应以H 为横坐标，以1y为纵坐标，描点作图． 题组2 验证机械能守恒定律3．为了验证机械能守恒定律，某研究性学习小组的同学利用透明直尺和光电计时器设计了一套实验装置，如图3所示．当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，所用的光电门传感器可测的最短时间为0.01 ms.将具有很好挡光效果的宽度为d＝3.8×10－3m的黑色磁带贴在透明直尺上．实验时，将直尺从一定高度由静止释放，并使其竖直通过光电门．某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δt i与图中所示的高度差Δh i，并将部分数据进行了处理，结果如下表所示(表格中M为直尺质量，取g＝9.8 m/s2)．图3(1)从表格中数据可知，直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用v i＝dΔt i求出的，请你简要分析该同学这样做的理由是：________________________________________________________________________.(2)请将表格中的数据填写完整．(3)通过实验得出的结论是：________________________________________________________________________.(4)(单选)根据该实验，请你判断下列ΔE k－Δh图象中正确的是()答案 (1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度(2)4.22 4.01M 4.02M(3)在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量(4)C解析 (1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度，故直尺上磁带通过光电门的瞬时速度可利用v i ＝d Δt i求出． (2)第5点速度为v 5＝d Δt 5＝3.8×10－3 m 0.90×10－3 s≈4.22 m/s. 从第5点到第1点间动能的增加量为ΔE k ＝12M v 25－12M v 21＝12×M ×(4.222－3.132)≈4.01M . 从第5点到第1点间重力势能的减少量为ΔE p ＝Mg Δh 5＝M ×9.8×0.41≈4.02M .(3)从表中数据可知，在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量．(4)根据动能定理可知：Mg Δh ＝ΔE k ，故ΔE k －Δh 的图象是一条过原点的直线，故C 正确．4．如图4甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(G·Atwood 1746－1807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示．图4(1)实验时，该同学进行了如下操作：①将质量均为M (A 的含挡光片、B 的含挂钩)的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出________________(填“A 的上表面”、“A 的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h .②在B 的下端挂上质量为m 的物块C ，让系统(重物A 、B 以及物块C )中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为Δt .③测出挡光片的宽度d ，计算有关物理量，验证机械能守恒定律．。