高考物理复习：专题7 1 第1讲 力学实验与创新

2024年高考真题完全解读适用省份辽宁、吉林、黑龙江养成良好的答题习惯，是决定成败的决定性因素之一。

做题前，要认真阅读题目要求、题干和选项，并对答案内容作出合理预测;答题时，切忌跟着感觉走，最好按照题目序号来做，不会的或存在疑问的，要做好标记，要善于发现，找到题目的题眼所在，规范答题，书写工整;答题完毕时，要认真检查，查漏补缺，纠正错误。

辽宁省是第三批（即2021年）新高考省份，2024年吉林、黑龙江与辽宁共用同一套物理试题，本套试题依托高考评阅评价体系，突出基础性、综合性、应用和创新性、注重物理情境，命题思想从解题向解决物理问题转化。

很好落实了高考考评价体中的“一核”（为什么考）、“四层”（考什么）、“四翼”（怎么考）的要求。

试题特点：一是稳中有变，注重基础，非常平衡；选择题1-6题都较为基础，也是《高考评价体系》中“四层”中第一层“必备知识”的体现；二、联系实际、关注科技、从考查解题向考查解决问题转化；如第3题利用砚台将墨条麿成墨汁；三、试题新颖、注重经典模型，试题在注重经典物理模型和方法的前提下，呈现方式、命题背景新颖；如第5题利用不导电液体的介电常数与浓度的曲线关系考查平行板电容器的动态分析；四、重视物理过程分析和逻辑推理能力；如第9题需要学生分析双棒运动过程得出安培力沿轨道方向的分力与重力等大反向时导体棒做匀速直线运动等。

五、梯度适当、区分合理，根据试题的情况，合理设置问数，层层递进；如13题有两问、15题三问，且后一问比前一问难度逐渐增加。

试题评价：一、深化基础性，竖持正确的育人方向。

二、加强综合性，更加注重人考的选拔。

三、丰富问题情景化，引导学生利用所学解决问题。

四、重视典型物理模型经典物理模型的创新。

五、重视物理过程分析和逻辑推理能力的培养。

一、试卷结构：1、试卷题型：题型题量单选题7多选题3实验题2解答题33.考情分析：题号难度系数考查内容考查知识点一、单选题（每小题4分）10.85力学标量与矢量及其物理意义；20.85力学周期、角速度、转速、频率与线速度之间的关系式传动问题向心加速度与角速度、周期的关系；30.85力学滑动摩擦力的大小与方向利用平衡推论求力牛顿第三定律；40.65光学干涉条纹间距与波长的关系；50.85电磁学改变极板间距，正对面积、填充物等，判断电容的变化电容器两极间电势差一定时，Q、E随电容器的变化；60.65电磁学带电物体（计重力）在匀强电场中的一般运动；70.65力学其他星球表面的重力加速度简谐运动的回复力；二、多选题（每小题6分，全选对得6分，选对但不全得3分，有错选得0分）80.85原子物理光电效应现象及其解释影响光电流大小的因素光电子的最大初速度光子能量的公式；90.65电磁学作用的导体棒在导轨上运动的电动势、安培力、电流、路端电压双杆在等宽导轨上运动问题；100.40力学受恒定外力的板块问题三、实验题11 0.65 电学实验测量电源电动势和内阻的实验步骤和数据处理；12 0.65 力学实验力学创新实验；四、解答题13 0.85 热学理想变压器两端电压与匝数的关系应用查理定律解决实际问题判断系统吸放热、做功情况和内能变化情况14 0.65 力学平抛运动速度的计算用动能定理求解外力做功和初末速度弹簧类问题机械能转化的问题弹簧弹开两端物体的问题15 0.40 电磁学带电粒子在匀强电场中的直线运动粒子由磁场进入电场1.重视基础，回归教材。

第1讲电场力的性质目标要求内容要求说明1.电荷和电荷守恒定律通过实验，了解静电现象．能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象．带电粒子在匀强电场中运动的计算2。

点电荷和库仑定律知道点电荷模型．知道两个点电荷间相互作用的规律．体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法．3.电场和电场强度电场知道电场是一种物质．了解电场强度，体会用物理量之比定义新物理量的方法．会用电场线描述电场．实验九观察电容器的的充、放电现象场强的情况。

第1讲电场力的性质一、电荷电荷守恒定律1．元电荷、点电荷（1）元电荷：e＝1.60×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．（2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型．2．电荷守恒定律(1）内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变．(2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电．(3）带电实质：物体得失电子．(4)电荷的分配原则:两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷,若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分．自测1如图1所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支撑使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都张开（)图1A．此时A带正电，B带负电B．此时A带正电，B带正电C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合D．先把A和B分开,然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合答案C解析由静电感应可知，A左端带负电，B右端带正电,选项A、B错误；若移去C,A、B两端电荷中和，则贴在A、B下部的金属箔都闭合，选项C正确；先把A和B分开，然后移去C，则A、B带的电荷不能中和，故贴在A、B下部的金属箔仍张开,选项D错误．二、库仑定律1．内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上．2．表达式F＝k错误!，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫做静电力常量．3．适用条件真空中的静止点电荷．(1）在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式．(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时,可以把带电体看成点电荷．4．库仑力的方向由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．判断正误(1）由库仑定律公式F＝k错误!可知，当r→0时，F 为无穷大．(×)（2）两个带电体之间的库仑力是一对相互作用力，大小相等,方向相反．(√)（3）库仑定律是通过实验总结出的规律．(√）三、电场、电场强度1．电场（1)定义:存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质;（2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用．2．电场强度（1）定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值．(2）定义式：E＝错误!；单位：N/C或V/m。

高考物理实验专题复习：力学实验—、基本仪器1、请认真观察本题图示并读出螺旋测微器的测量结果为mm,游标卡尺的测量结果为mm。

二、纸带（一）匀加速直线运动（用纸带计算瞬时速度和加速度）1.（9分）某学生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50Hz 的交流电源上，实验时得到一条纸带。

他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这个点下标明A,第六个点下标明B,第十一个点下标明C,第十六个点下标明£>, 第二十一个点下标明E。

测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm,OE长为13.73cm,财丁C点时小车的瞬时速度大小为m/s,小车运动的加速度大小为m/s2, AB的距离应为cm。

（保留三位有效数字）参考答案1.（每）；旨 & B /1—14. 56cm —13. 73cm（用纸带计算瞬时速度和加速度，分析由于电源频率引起的误差）2、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取了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，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02S的交流电源.他经过测量并计算得到打点计时器在打3、C、。

、E、F各点时物体的瞬时速度如下表：（1） __________________________________计算VF的公式V F = ;（2）以A点对应的时刻为t=0,根据表格中数据做出物体的v-t图象，利用图象求得其加速度a =m/s2；（3）如果当时电网中交变电流的频率是上51Hz,而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比（选填：偏大、偏小或不变）。

参考答案 4. （12 分）（1）* =<10? （2）=0.425±0.005m/s2；图略（3）偏小（纸带的迁移）3、（本题满分13分（1）（3分）图中给出的是用螺旋测微器测量某一圆柱形工件的直径时的示数图，由图可知此工件的直径应为mm o2（10分）如图甲所示，是用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重物，蘸有颜料的毛笔固定在电动机的飞轮上并随之匀速转动，以替代打点计时器。

高考实验专题复习一力学实验（附参考答案）实验一《研究匀变速直线运动》本实验是力学实验的重点实验，是力学实验的基础，通过熟练掌握打点计时器的使用，为验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律做好必要的知识和方法上的准备。

、考查重点:（一）打点计时器的使用（二）毫米刻度尺的使用（三）速度和加速度的求解方法二、注意事项1. 交流电源的电压及频率要符合要求.2 •实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节振针的高度和更换复写纸.3 •开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器.4 .先接通电源，打点计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源.5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点, 即时间间隔为T = 0.02 >5 s= 0.1 s.6 •小车另一端挂的钩码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，或者速度太小, 使纸带上的点过于密集.7.选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰. 适当舍弃开头密集部分，适当选取计数点,弄清楚所选的时间间隔T.8 .测x时不要分段测量，读数时要注意有效数字的要求，计算a时要注意用逐差法，以减小误差.三、经典讲练【例题】（2010广东理综）如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.（1）已知打点计时器电源频率为50 Hz ,则纸带上打相邻两点的时间间隔为⑵ABCD是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x= ;C点对应的速度是（计算结果保留三位有效数字）.fl【命题立意】本题主要考查打点计时器、刻度尺的读数、纸带公式、有效数字。

1【规范解答】①T 0.02s②读A、B两点数值: 1.00cm、1.70cm 故：s=1.70cm-1.00cm=0.70cmV c V BD BD 型空1°2m/s 0.100m/s 2t 0.2【答案】①0.02s ②0.70cm；0.100m/s邻两计数点间还有 4个打点（图中未标出），计数点间的距离如图所示. 根据图中数据计算的加速度⑵回答下列两个问题：① 为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有A. 木板的长度L B .木板的质量m i C •滑块的质量m 2 D .托盘和砝码的总质量 m 3E .滑块运动的时间t② ____________________________________________________ 测量①中所选定的物理量时需要的实验器材是 __________________________________________________________（3）滑块与木板间的动摩擦因数 = ___________ （用被测物理量的字母表示，重力加速度为g ）.与真实值相比，测量的动摩擦因数 _____________ （填偏大”或偏小”）解析：⑴ 逐差法"求解：S 4-S i =S 5-S 2=S 6-S 3=3aT 2⑶对整体列牛顿第二定律，m 3g- ym g=（m 2+m 3）a答案 （1）0. 495 m/s 2〜0. 497 m/s 2 （2）①CD ②天平 （3）网_（m2+m3）a 偏大m 2g五、真题训练1. （2013浙江）如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮 筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。

热点12 力学创新实验(建议用时:20分钟)1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数．实验过程如下:一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN 上,弹簧左端固定,弹簧处于原长时,弹簧右端恰好在桌面边缘处,现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住．已知当地的重力加速度为g,弹簧的劲度系数为k.(1)实验中涉及下列操作步骤:①用天平测量出小滑块的质量m,查出劲度系数为k 的弹簧的形变量为x 时的弹性势能的大小为E p ＝12kx 2.②测量桌面到地面的高度h 和小滑块抛出点到落地点的水平距离s. ③测量弹簧压缩量x 后解开锁扣． ④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．Ⅰ.上述步骤正确的操作顺序是____________(填入代表步骤的序号)． Ⅱ.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为____________．(2)再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作,得出一系列滑块质量m 与它抛出点到落地点的水平距离s.根据这些数值,作出s 2－1m 图象,如图乙所示．由图象可知,滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝__________；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是____________．(用b,a,x,h,g 表示)2．图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置,曲面AB 与水平面相切于B 点且固定．带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿水平面滑行最终停在C 点,P 为光电计时器的光电门,已知当地重力加速度为g.(1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,则遮光条的宽度d ＝________cm ；(2)实验中除了测定遮光条的宽度外,还需要测量的物理量有________； A ．小物块质量mB ．遮光条通过光电门的时间tC ．光电门到C 点的距离xD ．小物块释放点的高度h(3)为了减小实验误差,同学们采用图象法来处理实验数据,他们根据(2)测量的物理量,建立如图所示的坐标系来寻找关系,其中合理的是________．3．(2019·如皋市模拟)某小组测量木块与木板间动摩擦因数,实验装置如图甲所示．(1)测量木块在水平木板上运动的加速度a.实验中打出的一条纸带如图乙所示．从某个清晰的点O 开始,每5个打点取一个计数点,依次标出1、2、3…,量出1、2、3…点到O 点的距离分别为s 1、s 2、s 3…,从O 点开始计时,1、2、3…点对应时刻分别为t 1、t 2、t 3…,求得v 1＝s 1t 1,v 2＝s 2t 2,v 3＝s 3t 3…,作出v －t 图象如图丙所示,图线的斜率为k,截距为b.则木块的加速度a ＝________；b 的物理意义是________．(2)实验测得木块的加速度为a,还测得钩码和木块的质量分别为m 和M,已知当地重力加速度为g,则动摩擦因数μ＝____________．(3)关于上述实验,下列说法中错误的是____________． A ．木板必须保持水平B ．调整滑轮高度,使细线与木板平行C ．钩码的质量应远小于木块的质量D ．纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素 4.某兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律,轻绳一端固定在光滑固定转轴O 处,另一端系一小球．(1)小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门,用螺旋测微器测出了小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d ＝________ mm.使小球在竖直面内做圆周运动,测出小球经过最高点的挡光时间为Δt 1,经过最低点的挡光时间为Δt 2.(2)小军同学在光滑水平转轴O 处安装了一个拉力传感器,已知当地重力加速度为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动,通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F 1,在最低点时绳上的拉力大小是F 2.(3)如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒,小明同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)．小军同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)．A ．小球的质量mB ．轻绳的长度lC ．小球运行一周所需要的时间T(4)根据小明同学的思路,请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式:__________________________________________________________.(5)根据小军同学的思路,请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式:________________________________________________________.热点12 力学创新实验1．解析:(1)Ⅱ.由平抛运动规律,s ＝vt,h ＝12gt 2,解得v ＝sg2h.设弹簧被压缩时的弹性势能为E p ,由功能关系可知E p －μmgx＝12mv 2,而E p ＝12kx 2,解得μ＝kx 2mg －s24hx.(2)E p －μmgx＝12mv 2,而v ＝sg 2h ,有E p ＝μmgx＋mgs 24h ,对照题给s 2－1m 图象,变形得s 2＝4hE p g ·1m－4μhx.由s 2－1m 图象可知,图线斜率b a ＝4hE p g ,图线在纵轴上的截距b ＝4μhx ,解得滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝b 4hx ；弹性势能大小为E p ＝bg4ha.答案:(1)Ⅰ.①③②④ Ⅱ.kx 2mg －s24hx(2)b 4hx bg 4ha2．解析:(1)主尺的读数是1.0 cm,游标尺上的第12条刻度线与主尺的刻度线对齐,读数是0.05×12 mm ＝0.60 mm,则游标卡尺的读数是10 mm ＋0.60 mm ＝10.60 mm ＝1.060 cm.(2)实验的原理:根据遮光条的宽度与遮光条通过光电门的时间可求得滑块通过光电门时的速度v ＝d t ；滑块从B 到C 的过程中,摩擦力做功,根据动能定理得－μmgx＝0－12mv 2,联立以上两式得动摩擦因数μ＝d22gxt 2.则还需要测量的物理量是光电门P 到C 点的距离x 与遮光条通过光电门的时间t,故B 、C 正确,A 、D 错误．(3)由动摩擦因数的表达式可知,μ与t 2和x 的乘积成反比,所以x －1t 2图线是过原点的直线,应该建立1t 2－x 坐标系,故B 项正确,A 、C 、D 项错误．答案:(1)1.060 (2)BC (3)B3．解析:(1)图线纵轴截距是0时刻对应的速度,即表示O 点的瞬时速度．各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度,以平均速度 v 为纵坐标,相应的运动时间t 的一半为横坐标,即 v －t2的图象的斜率表示加速度a,则 v －t 图象的斜率的2倍表示加速度,即a ＝2k.(2)对木块、钩码组成的系统,由牛顿第二定律得: mg －μMg＝(M ＋m)a 解得:μ＝mg －（m ＋M ）aMg.(3)木板必须保持水平,使压力大小等于重力大小,故A 正确；调整滑轮高度,使细线与木板平行,拉力与滑动摩擦力共线,故B 正确；因选取整体作为研究对象,钩码的质量不需要远小于木块的质量,故C 错误；纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素,故D 正确；本题选错误的,故选C.答案:(1)2k O 点的瞬时速度 (2)mg －（m ＋M ）a Mg(3)C4．解析:(1)螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm,可动刻度读数为20.0×0.01 mm,故最终读数为两者相加,即5.700 mm.(3)根据小明同学的实验方案,小球在最高点的速度大小为v 1＝dΔt 1,小球在最低点的速度大小为v 2＝d Δt 2,设轻绳长度为l,则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＋mg·2l＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22,化简得⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＝4gl,所以小明同学还需要测量的物理量是轻绳的长度l ；根据小军同学的实验方案,设小球做圆周运动的半径为r,则小球在最低点有F 2－mg ＝m v 22r ,在最高点有F 1＋mg ＝m v 21r ,从最低点到最高点依据机械能守恒定律有12mv 22＝12mv 21＋2mgr,联立方程化简得F 2－F 1＝6mg,所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m.(4)由(3)可知,根据小明同学的思路,验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＝4gl.(5)由(3)可知,根据小军同学的思路,验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为F 2－F 1＝6mg.答案:(1)5.700 (3)B A(4)⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 22－⎝ ⎛⎭⎪⎫d Δt 12＝4gl (5)F 2－F 1＝6mg。

高考物理专项复习《力学实验》含答案1．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的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关。

理论与实验都表明k=Y SL，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量。

（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是___________A．N B．m C．N/m D．Pa（2）有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用螺旋测微器和刻度尺分别测量它的直径和长度如图（a）和图（b）所示，刻度尺的读数为___________cm，螺旋测微器的读数为___________mm。

（3）小华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（c）所示。

由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=___________N/m，这种橡皮筋的Y值等于___________（结果保留两位有效数字）。

（4）图像中图线发生弯曲的原因是___________。

【答案】D11.98（11.96~12.00均正确） 3.999（3.998~4.000均正确）319.1 3.0×106 Pa橡皮筋受力发生的形变超出其弹性限度，不再遵循弹力F与伸长量x成正比的规律【详解】（1）[1]根据表达式Sk YL=得kLYS=已知k的单位是N/m，L的单位m，S的单位是m2，所以Y的单位是N/m2，也就是Pa，故D项正确。

（2）[2][3]刻度尺从零开始，橡皮筋的尾部接近12.00，则读数估读为11.98 cm；螺旋测微器固定部分读数3.5 mm，转动部分读数为49.9，故读数为3.5 mm＋49.9×0.01 mm=3.999 mm。

（3）[4]根据胡克定律F=kx可知，图像的斜率大小等于劲度系数大小，由图像求出劲度系数为k=15.00.047N/m=319.1 N/m[5]根据Sk YL=可得62319.10.1198Pa 3.010Pa0.0039993.14()2kLYS⨯===⨯⨯（4）[6]当弹力超过其弹性限度时，胡克定律不再适用，即不再遵循伸长量x与弹力F成正比的规律，故图线发生弯曲。

专题分层突破练16力学实验A组1.(2021浙江衢州高三二模)(1)图甲中,探究求合力的方法、研究平抛运动两实验均需使用的器材是(填写器材名称)。

甲(2)在探究求合力的方法实验中,通过对拉的方法来选择两个弹簧测力计。

方案一为两弹簧测力计竖直悬挂在铁架台上对拉,方案二为两弹簧测力计置于水平桌面对拉,下列说法正确的是。

A.弹簧测力计使用前必须进行调零B.实验时,两个弹簧测力计的量程需一致C.若方案一的两弹簧测力计读数相等,则可正常使用D.若方案二的两弹簧测力计读数相等,则可正常使用(3)在探究求合力的方法的实验中,某实验小组使用的弹簧测力计量程为0~5.00 N,将橡皮条一端固定,先用两只弹簧测力计将橡皮条另一端拉到某一位置,标记为O点,紧靠细绳标记A、B两点,并记录弹簧测力计读数;然后用一只弹簧测力计将其拉至O点,标记紧靠细绳的C点,并记录弹簧测力计读数,该小组完成的部分实验数据记录在图乙中。

乙①按实验要求完成作图。

②结合图乙,分析实验过程与结果,下列措施对减小实验误差有益的是。

A.适当增加橡皮条的原长B.适当增大两细绳的夹角C.增大A、B两点到O点的距离D.增大弹簧测力计的拉力2.(2021江西赣州高三一模)图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。

实验步骤如下:甲乙①用天平测量物块和遮光片的总质量m'、重物的质量m,用游标卡尺测量遮光片的宽度d,用刻度尺测量两光电门之间的距离s;②调整轻滑轮,使细线水平;③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字计时器分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间Δt A和Δt B,求出加速度a;④多次重复步骤③,求a的平均值a;⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。

回答下列问题:(1)下列说法正确的是。

A.此实验需要平衡摩擦力B.此实验需要遮光片的宽度d尽量小些C.此实验需要满足m'远大于mD.此实验需要两光电门之间的距离s尽量小些(2)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的读数如图乙所示,其读数为 cm。

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．。

2020年高考物理一轮复习专题强化卷----力学基础实验与创新实验1、在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 共7个计数点，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f ＝50 Hz 的交流电源．(1)打下E 点时纸带的速度v E ＝________(用给定字母表示)；(2)若测得d 6＝65.00 cm ，d 3＝19.00 cm ，物体的加速度a ＝________ m/s 2；(3)如果当时交变电流的频率f >50 Hz ，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”)． 答案：(1)(d 5－d 3)f10(2)3.00 (3)偏小【解析】：(1)由于图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T ，利用匀变速直线运动的推论得v E ＝d 5－d 310T ＝(d 5－d 3)f 10.(2)根据匀变速直线运动的推论Δx ＝aT 2可得a ＝x DG －x AD (3×5T )2＝(d 6－d 3)－d 3(3×0.1 s )2＝3.00 m/s 2. (3)如果在某次实验中，交流电的频率f >50 Hz ，则实际打点周期变小，根据运动学公式Δx ＝aT 2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小．2、甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。

实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L 的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L 刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺。

(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。

若夹住尺子的位置刻度为L 1，重力加速度大小为g ，则乙的反应时间为________(用L 、L 1和g 表示)。

力学实验（创新实验）1、某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为m，1所挂砝码质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz，动滑轮轻质。

2实验步骤如下：A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B.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；C.挂上钩码，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；D.改变钩码的数量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。

根据以上实验过程，回答以下问题：（1）对于上述实验，下列说法正确的是_____________。

A.钩码的质量应远小于小车的质量B.实验过程中钩码处于超重状态C.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行D.弹簧测力计的读数应为钩码重力的一半（2）实验中打出的其中一条纸带如图所示，由该纸带可求得小车的加速度a=_________2m s（结果保留两位有效数字）/（3）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是_____________。

A. B.C. D.（4）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21a m - 图象如图，设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，则小车与木板间的动摩擦因数u =____2、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,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1t ,测出木块的质量1m ;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2t ,测出木块和砝码的总质量2m ;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0tD.弹簧的劲度系数k2.在坐标纸上作出窄片的遮光时间t 的平方的倒数21t 随木块和砝码的总质量的倒数1m变化的关系图象,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F W =____________.(用含a b g 、、及还需要测量的物理量字母表示)3、某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。

1．按照有效数字规则读出以下各游标尺的测量值。

⑴⑵读数为_____________cm。

读数为_____________mm。

⑶⑷读数为____________m。

读数为_____________cm。

⑸读数为_____________cm.2．用螺旋测微器测量长度时，可以精确到______m，读数应该读到______mm。

读出下列四种情况下的测量结果。

⑵⑶⑷⑴_________mm。

⑵_________cm。

⑶____________m。

⑷_________×10-3m。

3．如图是一个游标卡尺。

⑴图中a、b、c分别叫做________、_________、___________。

⑵如图有一个小型气缸，欲测量其所用材料的体积V，需要测量有：①高度H；②深度h；③外径D；④内径d。

应该分别用游标卡尺的哪一部分？(用字母表示)__ ___，_____，_____，_____。

⑶用测量结果表示V的表达式为：____________。

4．右图是千分尺的示意图。

⑴图中所标的各部分依次叫做：①__________，②___________，③_________，④___________，⑤_________，⑥____________。

⑵在测量时,当②快要接触被测物体时，要停止使用_______，0 5 100 1 cm0 5 101 2 cm0 5 102 3 cm 1 2 3 cm0123456cm01234567890改用_______，目的是既可以__________，又能______________。

⑶千分尺中的精密螺纹的螺距为________mm 。

其可动刻度部分分为50等分，每一小格表示______mm 。

5．右图是弹簧秤的示意图,该弹簧秤的量程为_______N 。

由图中读出的测量值应为__________N 。

6．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了A 、B 、C 、D 、E 、F 等6个计数点（每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打下的点，本图中没有画出）。

专题十六力学实验高频考点·能力突破考点一力学基本仪器的使用与读数注意事项：1．游标卡尺在读数时先确定各尺的分度，把数据读成以毫米为单位的，先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加．2．游标卡尺读数时不需要估读．3．螺旋测微器读数时，要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，结果若用mm作单位，则小数点后必须保留三位数字．4．游标卡尺在读数时注意区分游标卡尺的精度．5．螺旋测微器在读数时，注意区别整毫米刻度线与半毫米刻度线，注意判断半毫米刻度线是否露出．例1 某同学用50分度的游标卡尺测量一圆柱体工件的长度，如图1所示，则工件的长度为________ mm；用螺旋测微器测量工件的直径如图2所示，则工件的直径为________ mm.[解题心得]预测1 用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图所示，其读数为________ cm.预测2 如图甲所示，某同学用弹簧OC和弹簧测力计a、b做“验证力的平行四边形定则”实验．在保持弹簧伸长量及方向不变的条件下：(1)若弹簧测力计a、b间夹角为90°，弹簧测力计a的读数是________ N；(如图乙所示)(2)若弹簧测力计a、b间夹角小于90°，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，增大弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，则弹簧测力计a的读数________、弹簧测力计b的读数________．(选填“变大”“变小”或“不变”)预测 3 (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.考点二纸带类实验综合纸带的三大应用(1)由纸带确定时间：要区别打点计时器打出的计时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＝0.02×5 s＝0.10 s.(2)求解瞬时速度：利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打某一点时的瞬时速度，如图甲所示，打点n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a1＝x4−x13T2，a2＝x5−x23T2，a3＝x6−x33T2，所以a＝a1+a2+a33＝x4+x5+x6−x1−x2−x39T2.当位置间隔数是奇数时，应舍去位置间隔小的数据．例2 [2022·福建押题卷]某实验小组利用如图甲所示的装置，探究加速度与小车所受合外力和质量的关系．(1)下列做法正确的是________；A．实验前应先将木板左端适当垫高，以平衡摩擦力B．实验时应满足砝码桶与砝码总质量远小于小车和车内砝码总质量C．释放小车前应将小车靠近打点计时器，并使纸带尽量伸直D．实验时为了安全应先释放小车再接通打点计时器的电源E．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即只需要保持砝码桶和砝码总质量不变(2)实验时得到一条如图乙所示的纸带，打点计时器的频率为50 Hz，任意两个计数点间还有四个计时点未画出，由图中数据可计算小车的加速度为________ m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)在保持小车和车中砝码质量一定，探究小车的加速度与受到的合外力的关系时，甲、乙两位同学分别得到了如图丙所示的a - F图像，则甲同学的a - F图线不过原点的原因是________________________________________________________________________．[解题心得]预测4 [2022·辽宁押题卷](1)在下列实验中，能用图中装置完成且仅用一条纸带就可以得出实验结论的是________(单选)；A．验证小车和重物组成的系统机械能守恒B．探究小车速度随时间变化的规律C．探究小车加速度与力、质量的关系D．探究不同力做功与小车速度变化的关系(2)某次实验中按规范操作打出了一条纸带，其部分纸带如下图．已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，纸带左端接小车，请根据图中纸带判断其做的是________(填“匀速”“匀变速”或“加速度变化的变速”)运动，此次实验中打点计时器打下A点时小车的速度为________m/s；(保留两位有效数字)(3)如下图所示，在水平气垫导轨上用光电门记录数据的方式做“验证动量守恒定律”实验，测量滑块A的质量记为m1，测量滑块B的质量记为m2，测量滑块A上的遮光条宽度如下图所示，其宽度d1＝________cm，测得滑块B上的遮光条宽度为d2.滑块A从右向左碰静止的滑块B，已知m1>m2，光电门计时器依次记录了三个遮光时间Δt1、Δt2、Δt3，验证动量守恒需要满足的关系式为____________________________(用测量的物理量符号表示)．考点三“弹簧”“橡皮条”“碰撞”类实验例3 [2022·浙江6月](1)①“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行．图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为________ cm.由图3中小车运动的数据点，求得加速度为________ m/s2(保留两位有效数字)．②利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是________(多选)．A．换成质量更小的车B．调整长木板的倾斜程度C．把钩码更换成砝码盘和砝码D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角(2)“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中①下列说法正确的是________(单选)．A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要________(选填“2”“3”或“4”)次把橡皮条结点拉到O.[解题心得]例4 [2022·全国甲卷]利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究．让质量为m1的滑块A 与质量为m2的静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小v1和v2，进而分析碰撞过程是否为弹性碰撞．完成下列填空：(1)调节导轨水平．(2)测得两滑块的质量分别为0.510 kg和0.304 kg.要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为________ kg的滑块作为A.(3)调节B的位置．使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离s1与B的右端到右边挡板的距离s2相等．(4)使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间t1和t2.(5)将B放回到碰撞前的位置，改变A的初速度大小，重复步骤(4)．多次测量的结果如下表所示．(6)表中的k2＝________(保留2位有效数字)．的平均值为________(保留2位有效数字)．(7)v1v2判断．若两滑块的碰撞(8)理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由v1v2为弹性碰撞，则v1的理论表达式为________(用m1和m2表示)，本实验中其值为________(保留v22位有效数字)；若该值与(7)中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞．[解题心得]预测 5 某兴趣小组同学想探究橡皮圈中的张力与橡皮圈的形变量是否符合胡克定律，若符合胡克定律，则进一步测量其劲度系数(圈中张力与整圈形变量之比)．他们设计了如图甲所示实验：橡皮圈上端固定在细绳套上，结点为O，刻度尺竖直固定在一边，0刻度与结点O水平对齐，橡皮圈下端悬挂钩码，依次增加钩码的个数，分别记录下所挂钩码的总质量m 和对应橡皮圈下端P的刻度值x，如下表所示：(1)请在图乙中，根据表中所给数据，充分利用坐标纸，作出m - x图像；(2)作出m - x图像后，同学们展开了讨论：甲同学认为：这条橡皮圈中的张力和橡皮圈的形变量基本符合胡克定律；乙同学认为：图像的斜率k即为橡皮圈的劲度系数；丙同学认为：橡皮圈中的张力并不等于所挂钩码的重力；……请参与同学们的讨论，并根据图像数据确定：橡皮圈不拉伸时的总周长约为______ cm，橡皮圈的劲度系数约为________ N/m(重力加速度g取10 m/s2，结果保留三位有效数字)．(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O，则由实验数据得到的劲度系数将________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)；若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，则由实验数据得到的劲度系数将________(选填“偏小”“偏大”或“不受影响”)．预测 6 某研究小组做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验，所用器材有：方木板一块、白纸、量程为5 N的弹簧测力计两个、橡皮条(带两个较长的细绳套)、小圆环、刻度尺、三角板、图钉(若干个)．主要实验步骤如下：a．橡皮条的一端与轻质小圆环相连，另一端固定；b．用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环，小圆环运动至O点，记下两弹簧测力计的读数F1和F2及两细绳套的方向；c．用一个弹簧测力计将小圆环拉到O点，记下弹簧测力计的读数F及细绳套的方向；d．在白纸上做出力F、F1和F2的图示，猜想三者的关系，并加以验证．(1)b 、c 步骤中将小圆环拉到同一位置O 的目的是________________________．(2)某次操作后，在白纸上记录的痕迹如图丁所示，请你在图丁中完成步骤d.预测7 [2022·北京押题卷]如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球碰撞前后的动量关系．图1中的O 点为小球抛出点在记录纸上的垂直投影．实验时，先使A 球多次从斜轨上位置P 静止释放，找到其平均落地点的位置E .然后，把半径相同的B 球静置于水平轨道的末端，再将A 球从斜轨上位置P 静止释放，与B 球相碰后两球均落在水平地面上，多次重复上述A 球与B 球相碰的过程，分别找到碰后A 球和B 球落点的平均位置D 和F .用刻度尺测量出水平射程OD 、OE 、OF .测得A 球的质量为m A ，B 球的质量为m B .图1(1)实验中，通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度．①实验必须满足的条件有________．A ．两球的质量必须相等B ．轨道末端必须水平C ．A 球每次必须从轨道的同一位置由静止释放②“通过测量小球做平抛运动的水平射程来代替小球碰撞前后的速度”可行的依据是________________．A.运动过程中，小球的机械能保持不变B ．平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比(2)当满足表达式__________________时，即说明两球碰撞中动量守恒；如果再满足表达式________________时，则说明两球的碰撞为弹性碰撞. (用所测物理量表示)(3)某同学在实验时采用另一方案：使用半径不变、质量分别为16m A 、13m A 、12m A 的B 球．将A 球三次从斜轨上位置P 静止释放，分别与三个质量不同的B 球相碰，用刻度尺分别测量出每次实验中落点痕迹距离O 点的距离OD 、OE 、OF ，记为x 1、x 2、x 3.将三组数据标在x 1 - x 3图中．从理论上分析，图2中能反映两球相碰为弹性碰撞的是________.图2考点四力学其他实验例 5 某实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置完成了“探究向心力与线速度关系”的实验，将小球用质量不计长为L的细线系于固定在铁架台上的力传感器上，小球的下端有一长度极短、宽度为d的挡光片，测得小球的直径为D，重力加速度用g表示．请回答下列问题：(1)用游标卡尺测量挡光片的宽度如图乙所示，则挡光片的宽度为________mm；如果挡光片经过光电门时的挡光时间为10 ms，则小球通过光电门时的速度大小为v＝________m/s(结果保留3位有效数字)．(2)小球通过光电门时力传感器的示数为F0，改变小球释放点的高度，多次操作，记录多组F0、v的数据，作出F0-v2的图像，如果图线的斜率为k，则小球(含挡光片)的质量为________；向心力大小为F＝________．(用已知物理量的符号表示)[解题心得]预测8 用如图甲所示装置研究平抛运动的轨迹．将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的木板上．钢球沿斜槽PQ滑下后从Q点飞出，落在竖直挡板MN上．由于竖直挡板与竖直木板的夹角略小于90°，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．每次将竖直挡板向右平移相同的距离L，从斜槽上同一位置由静止释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点．(1)实验前需要检查斜槽末端是否水平，正确的检查方法是______________________．(2)以平抛运动的起始点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向建立坐标系．将钢球放在Q点，钢球的________(选填“最右端”“球心”或“最下端”)对应白纸上的位置即为坐标原点．(3)实验得到的部分点迹a、b、c如图乙所示，相邻两点的水平间距均为L，ab和ac的竖直间距分别是y1和y2，当地重力加速度为g，则钢球平抛的初速度大小为________，钢球运动到b点的速度大小为_______________________________________________________．预测9 [2022·济南市测评]某实验小组在实验室用单摆做测定重力加速度的实验，实验装置如图甲所示．(1)摆球的直径用螺旋测微器测出，如图乙所示，其读数为________mm.(2)正确操作测出单摆完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，螺旋测微器测得摆球直径为d.用上述测得量写出重力加速度的表达式：g＝________________________________________________________________________.(3)某同学测得的g值比当地的重力加速度偏小，可能原因是________．A．计算时将L当成摆长B．测摆线长时摆线拉得过紧C．开始计时时，秒表按下过晚D．实验中误将30次全振动计为29次素养培优·创新实验1.力学创新型实验的特点(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和牛顿运动定律设计实验．(2)将实验的基本方法——控制变量法、处理数据的基本方法——图像法、逐差法融入到实验的综合分析之中．2．创新实验题的解法(1)根据题目情境，提取相应的力学模型，明确实验的理论依据和实验目的，设计实验方案．(2)进行实验，记录数据，应用原理公式或图像法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行误差分析．情境 1 [2022·山东卷]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；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5.00 cm，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a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示．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a-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a-F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg.[解题心得]情境 2 [2022·邯郸二模]如图所示的实验装置可以测量物块与长木板间的动摩擦因数．把长木板一端放在水平面上，另一端支撑起来形成一个斜面．物块沿斜面加速下滑的过程中先后经过光电门A和光电门B.如果测得物块上挡光片宽度为d，物块经过光电门A、B 时挡光片的挡光时间分别为Δt1和Δt2，已知当地重力加速度为g.(1)要测出物块与长木板间的动摩擦因数，需要测量出斜面的倾角θ以及光电门A、B之间的距离L.(2)计算物块沿斜面下滑的加速度a的运动学公式是a＝________________．(3)物块与斜面间的动摩擦因数μ＝________________．[解题心得]情境 3 [2022·河南焦作高一联考]某实验小组利用如图甲所示装置测定小车在斜面上下滑时的加速度，实验开始时，小车静止在A点，光电门位于O点，AO间距离为l0.已知小车上挡光片的宽度为d，且d≪l0.(1)释放小车，小车由静止开始下滑，下滑过程中通过位于O点处的光电门，由数字计时器记录挡光片通过光电门的时间Δt.可由表达式v＝________得到小车通过光电门的瞬时速度．(2)将光电门向下移动一小段距离x后，重新由A点释放小车，记录挡光片通过光电门时数字计时器显示的时间Δt和此时光电门与O点间距离x.(3)重复步骤(2)，得到若干组Δt和x的数值．(4)在1-x坐标系中描点连线，得到如图乙所示直线，其斜率大小为k，纵轴截距为b，(Δt)2则小车加速度的表达式为a＝________，初始时AO间距离l0＝________．(用d、k、b表示)[解题心得]情境 4 [2022·全国冲刺卷]为准确测量某弹簧的劲度系数，某探究小组设计了如下实验，实验装置如图甲所示，其原理图如图乙所示．角度传感器与可转动的“T”形螺杆相连，“T”形螺杆上套有螺母，螺母上固定有一个力传感器，弹簧的上端挂在力传感器下端挂钩上，另一端与铁架台底座的固定点相连．当“T”形螺杆转动时，角度传感器可测出螺杆转动的角度，力传感器会随着“T”形螺杆旋转而上下平移，弹簧长度也随之发生变化．实验过程中，弹簧始终在弹性限度内．(1)已知“T”形螺杆向某一方向旋转10周(10×360°)时，力传感器上移40.0 mm，则在角度传感器由0增大到270°的过程中，力传感器向上移动的距离为________ mm.(保留一位小数)(2)该探究小组操作步骤如下：①旋转螺杆使初状态弹簧长度大于原长；②记录初状态力传感器示数F0、以及角度传感器示数θ0；③旋转“T”形螺杆使弹簧长度增加，待稳定后，记录力传感器的示数F n，角度传感器的示数θn；④多次旋转“T”形螺杆，重复步骤③的操作；⑤以力传感器的示数F为纵坐标、角度传感器的示数θ为横坐标，由实验数据描绘出F - θ图像，则该图像可能为________．(3)若图像的斜率为2.5×10－4N/°，则该弹簧的劲度系数k＝________ N/m.(结果保留三位有效数字)[解题心得]专题十六力学实验高频考点·能力突破考点一例1 解析：根据游标卡尺读数规则可知工件的长度为21 mm＋0.02 mm×36＝21.72 mm；根据螺旋测微器读数规则可知工件的直径为4 mm＋0.01 mm×30.0＝4.300 mm.答案：21.72 4.300预测1 解析：读数时要注意分度值是1 mm，要估读到分度值的下一位．答案：1.50 (1.49～1.51均可)预测2 解析：(1)由图乙所示弹簧测力计可知，其分度值为0.1 N，弹簧测力计a的读数是3.50 N；(2)若弹簧测力计a、b间夹角小于90°，保持弹簧测力计a与弹簧OC的夹角不变，增大弹簧测力计b与弹簧OC的夹角，如图所示，则可知弹簧测力计a的示数变小，b的示数变大．答案：(1)3.50 (3.48～3.52) (2)变小变大预测3 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＋0.02×10 mm＝4.20 mm.答案：(1)深度尺10.03 (2)2.760 (3)20 0 (4)60.10 4.20考点二例2 解析：(1)为了使小车所受的合外力等于拉力，实验前应该平衡摩擦力，故A 正确；因为有拉力传感器，小车受到的拉力的大小可以直接读出，故无需让砝码桶和砝码的质量远小于小车和车内砝码的质量，B 错误；为了使纸带上能尽可能多打点，使其得到充分的利用，故释放小车前应将小车靠近打点计时器，纸带伸直是为了尽量减小纸带与限位孔间的摩擦，故C 正确；凡是使用打点计时器的实验，都应该先接通电源，让打点计时器稳定运行后再释放纸带(小车)，故D 错误；在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即需要保持拉力传感器的示数不变，故E 错误．(2)由题意知T ＝0.1 s ，采用逐差法求加速度，可得a ＝BD −OB (2T )2＝2.4 m/s 2；(3)由甲同学的a - F 图像可知，拉力传感器的示数F ＝0时，小车已经有了加速度，可能原因是平衡摩擦力过度，木板的倾角过大．答案：(1)AC (2)2.4 (3)平衡摩擦力过度，木板的倾角过大预测4 解析：(1)验证小车和重物组成的系统机械能守恒，需要测量小车和重物的质量，A 错误；探究小车速度随时间变化的规律，仅需要一条纸带即可得出实验结论，B 正确；探究小车加速度与力、质量的关系，还需知道二者的质量，C 错误；探究不同力做功与小车速度变化的关系，需要知道二者的质量，D 错误．(2)根据Δx ＝aT 2，T 均相等，即只要满足Δx 均相等即可满足运动为匀变速运动，根据图像可知Δx 均为0.1 cm ，则该运动为匀变速运动．小车的速度为v ＝(1.0+1.1)×10−22×0.02 m/s ＝0.53 m/s.(3)游标卡尺读数为1 cm ＋0.02×0 mm＝1 cm ＝1.000 cm要验证动量守恒定律，即验证碰撞前的动量和碰撞后的动量相等，即m 1v 1＝m 2v 2＋m 1v 3故有m 1d 1Δt 1＝m 2d 2Δt 2+m 1d1Δt 3 答案：(1)B (2)匀变速 0.52～0.54 (3)1.000 cm ～1.010 cm 均可m 1d 1Δt 1＝m 2d 2Δt 2+m 1d1Δt 3 考点三 例3 解析：(1)①由刻度尺的读数规则可知，打下计数点B 时小车的位移大小为x 2＝6.20 cm ；连接图3中的点，由斜率可知加速度a ＝1.9 m/s 2；②利用图1装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，为减小实验误差，应使连接小车的细绳与长木板平行，D 错误；实验时应将钩码更换成砝码盘和砝码，应保证小车的质量远大于砝码以及砝码盘的总质量，因此不能换成质量更小的小车，A错误，C正确；实验时应将长木板的右端适当垫高以平衡摩擦力，B正确．(2)①“探究求合力的方法”时不用保证两弹簧秤的读数相同，A错误；在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择与结点相距较远的一点，B错误；实验时，弹簧秤外壳与木板之间的摩擦不影响实验的结果，C错误；为了减小实验误差，实验时，应保证橡皮条、细绳和弹簧秤贴近并平行于木板，D正确．②如果只有一个弹簧秤，应先后两次将弹簧秤挂在不同的细绳套上，然后将结点拉到同一位置O，并保证两次两分力的方向不变；再将弹簧秤挂在一个细绳套上，将结点拉到位置O，因此为了完成实验至少需要3次把橡皮条的结点拉到O.答案：(1)①6.20±0.05 1.9±0.2②BC(2)①D②3例 4 解析：(2)在一动一静的弹性碰撞中，质量小的滑块碰撞质量大的滑块才能反弹，故应选质量为0.304 kg的滑块作为A.(6)滑块A、B碰后的速度v1＝s1t1、v2＝s2t2，因s1＝s2，故有v1v2＝t2t1，则k2＝0.210.67≈0.31.(7)v1v2的平均值k̅＝2×0.31+3×0.335≈0.32.(8)设滑块A碰前的速度为v0，若为弹性碰撞，则有：{v1v0=−v1v1+v2v2①12v1v02=12v1v12+12v2v22②联立①②得：v1＝m2−m1m1+m2v0，v2＝2m1v0m1+m2则v1v2＝m2−m12m1＝0.510−0.3042×0.304≈0.34.答案：(2)0.304 (6)0.31 (7)0.32(8)m2−m12m10.34预测5 解析：(1)描点作出m - x图像如图所示(2)由m - x 图像可知，橡皮圈不拉伸时P 点距离O 点的距离约为5.20 cm (5.10 cm ～5.40 cm)，则橡皮圈的总周长约为10.40 cm (10.20 cm ～10.80 cm)．由m - x 图像可知，橡皮圈的劲度系数，则有k ＝ΔmgΔx ＝120×10−3×10(7.40−5.20)×10−2N/m ＝54.5 N/m.(3)若实验中刻度尺的0刻度略高于橡皮筋上端结点O ，则由实验数据得到的劲度系数将不受影响，因为计算劲度系数时考虑的是橡皮筋的伸长量而不是长度．若实验中刻度尺没有完全竖直，而读数时视线保持水平，会使读数偏大，则由实验数据得到的劲度系数将偏小．答案：(1)见解析 (2)10.40 54.5 (3)不受影响 偏小预测6 解析：(1)b 、c 步骤中将小圆环拉到同一位置O 的目的是保证两次操作力的作用效果相同；(2)在白纸上画出各力的大小及方向，并用表示F 1、F 2的线段为邻边作平行四边形，比较其对角线和表示F 的线段是否在实验误差允许范围内相等．答案：(1)保证两次操作力的作用效果相同 (2)见解析预测7 解析：(1)①为防止碰后小球A 反弹，应使A 的质量大于B 的质量，A 错误；为保证小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故B 正确；为保证小球A 到轨道末端时的速度相等，A 球每次必须从轨道的同一位置由静止释放，故C 正确．故选BC.②小球做平抛运动的过程，有h ＝12gt 2，x ＝vt ，整理得t ＝ √2h g ，x ＝v √2hg ，发现平抛运动的下落高度一定，运动时间相同，水平射程与速度大小成正比．故选B.(2)因为可用小球做平抛运动的水平射程来代替小球抛出时的速度，根据动量守恒有m A v 0＝m A v 1＋m B v 2 m A OE ＝m A OD ＋m B OF若碰撞过程为弹性碰撞，则机械能守恒，有12m A v 02＝12v v v 12+12vvv 22即m A OE 2＝m A OD 2＋m B OF 2(3)因为碰撞前，球A 的速度不变，则球A 单独落地时的x 2一直不变． 根据m A x 2＝m A x 1＋m B x 3。