2020高考 二轮总复习专题十四 力学实验与创新 限时训练(解析版)

专练：力学实验与创新1、某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。

(1)实验中必要的措施是( ) A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz 的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如下图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出);1234563.59cm, 4.41cm, 5.19cm, 5.97cm, 6.78cm,7.64cm s s s s s s ======;则小车的加速度a =a =__________2m/s (要求充分利用测量数据),打点计时器在打B 点时小车的速度B v =__________m/s;(结果均保留两位有效数字)【答案】(1)AB; (2)0.80; 0.40解析：(1)实验时,细线必须与长木板平行,以减小实验的误差,选项A 正确;实验时要先接通电源再释放小车,选项B 正确;此实验中没必要小车的质量远大于钩码的质量,选项C 错误;此实验中不需平衡小车与长木板间的摩瘵力,选项D 错误;故选AB 。

(2)两点间的时间间隔0.1s T =;由逐差法可得: 65432129s s s s s s a T ++---=()2227.64 6.78 5.97 5.19 4.41 3.5910m/s 90.1-++---⨯=⨯20.80m/s =.打点计时器在打B 点时小车的速度()212 3.59 4.4110m/s 0.40m/s 20.2B s sv T -+⨯+===.2、某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。

实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a )所示。

保持桌面水平,用手轻推一下小车。

在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b )记录了桌面上连续6个水滴的位置。

(已知滴水计时器每30s 内共滴下46个小水滴)(1)由图(b )可知,小车在桌面上是__________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。

2022届高考物理二轮复习专题演练：力学试验(鲁科版)1.(2021·龙岩模拟)为争辩钢球在液体中运动时所受阻力的阻力常数，让钢球从某一高度竖直下落进入液体中运动，用闪光照相的方法拍摄出钢球在不同时刻的位置，如图所示．已知钢球在液体中运动时所受阻力F ＝k v2，闪光照相机的闪光频率为f，图中刻度尺的最小分度为s0，钢球质量为m，则阻力常数k的表达式为________．解析：钢球从某一高度竖直下落进入液体中先做减速运动，后做匀速运动，由mg＝k v2，v＝2s0/T＝2s0f，解得k ＝mg4s20f2.答案：k＝mg4s20f22．(2021·南昌调研)在“探究弹簧形变与外力关系”的试验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，试验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出F－x图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为k＝______N/m，图线不过原点的缘由是由于____________．解析：由图线可以算出斜率，即弹簧的劲度系数，图线不过原点说明弹簧在竖直向下不施加外力的时候，已经有伸长量了．答案：200弹簧自身具有重量3．(2021·福建漳州适应性练习)如图所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.下面说法正确的是________(选填字母代号)．A．用该装置测出的数据可以算出滑块的加速度B．用该装置验证牛顿其次定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，必需满足M≫mC．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必需满足M≫mD．不能用该装置探究动能定理答案：AB4．(2021·高考重庆卷)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感爱好．他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图所示的装置，预备定量争辩钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系．要达到试验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的________和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必需增加的一种试验器材是______．忽视钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，依据________定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率．解析：依据机械能守恒定律(或动能定理)可知mgh＝12m v2，v＝2gh，要争辩v与前进的距离的关系，需要直接测出钢球距水平木板的高度h，要测距离及高度，必需增加试验器材刻度尺．答案：高度(距水平木板的高度)刻度尺机械能守恒(动能)5．(2021·安徽名校联考)在“验证力的平行四边形定则”的试验中，某小组利用如图甲所示的装置完成试验，橡皮条的一端C固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点．(1)则下列叙述正确的是________．A．该试验中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力B．两次操作必需将橡皮条和绳的结点拉到相同位置C．试验中AO和BO的夹角应尽可能大D．在试验中，弹簧测力计必需保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度线(2)对数据处理后得到如图乙所示的图线，则F与F′两力中，方向确定沿CO方向的是________．解析：(1)AO和BO的拉力与CO的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，A错误；试验中两次拉伸橡皮条，留意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，以保证两次操作中CO的拉力是相同的，则选项B正确；假如AO和BO的夹角适当，则两个分力可以将结点拉到O点，若夹角过大，则两拉力不愿定能将结点拉到O点，所以选项C错误；弹簧测力计与木板平行以便保证各力在同一平面内，正对弹簧测力计的刻度线读数可以减小偶然误差，因此D正确．。

教课资料范本2020新课标高考物理课后操练：力学实验与创新课后操练加强训练含分析编辑： __________________时间： __________________(建议用时： 60 分钟 )1. 以下图，用铁架台、弹簧和多个质量均为m 的钩码研究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系．(1)为达成实验，还需要的实验器械有：__________________________________ ．(2)实验中需要丈量的物理量有：________________________________ ．(3)为达成该实验，设计实验步骤以下：A ．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组(x， F)对应的点，并用光滑的曲线连结起来；B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧邻近竖直固定一把刻度尺；D．挨次在弹簧下端挂上 1 个、 2 个、 3 个、 4 个钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，而后取下钩码；E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式．第一试试写成一次函数，如果不可以，则考虑二次函数；F．解说函数表达式中常数的物理意义；G．整理仪器．请将以上步骤按操作的先后次序摆列出来：_______________________________.分析： (1) 依据实验原理可知还需要刻度尺来丈量弹簧原长和伸长量；(2)依据实验原理，实验中需要丈量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量 (或与弹簧对应的长度)；(3)依据达成实验的合理性可知先后次序为CBDAEFG.答案： (1) 刻度尺(2)弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量(或与弹簧对应的长度) (3)CBDAEFG2．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学获取一条用打点计时器打下的纸带，以下图，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，打点计时器接频次f＝ 50 Hz 的沟通电源．(1)打下 E 点时纸带的速度 v E＝ ________(用给定字母表示 ) ；(2)若测得 d6＝ 65.00 cm ，d3＝19.00 cm，物体的加快度 a＝ ________ m/s 2；(3)假如当时交变电流的频次f>50 Hz ，但当时做实验的同学其实不知道，那么测得的加快度值和真切值对比 ________(选填“偏大”或“偏小”)．分析： (1) 因为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＝d5－ d3＝（ d5－ d3） f10.10T(2) 依据匀变速直线运动的推论x ＝ aT 2可得 a ＝xDG －xAD＝（ d6－ d3）－ d3＝（3×0.1 s） 2（ 3×5T ）23.00 m/s2.(3)假如在某次实验中，沟通电的频次f>50 Hz ，则实质打点周期变小，依据运动学公式x＝ aT2得，丈量的加快度值和真切的加快度值对比偏小．（d5－ d3） f答案： (1)(2)3.00 (3)偏小103．在用以下图的装置“考证牛顿第二定律”的实验中，保持小车质量一准时，考证小车加快度 a 与协力 F 的关系．(1)除了电火花计时器、小车、砝码、砝码盘、细线、附有定滑轮的长木板、垫木、导线及开关外，在以下器械中一定使用的有________(选填选项前的字母)．A ． 220 V 、 50 Hz 的沟通电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平 (附砝码 )(2)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，以下操作正确的选项是________．A．调整长木板上滑轮的高度使细线与长木板平行B．在调整长木板的倾斜度均衡摩擦力时，应该将砝码和砝码盘经过细线挂在小车上C．在调整长木板的倾斜度均衡摩擦力时，应该将穿过打点计时器的纸带连在小车上(3)某同学获取了以下图的一条纸带，由此获取小车加快度的大小a ＝ ________ m/s 2.(4) 在本实验中以为细线的拉力F 等于砝码和砝码盘的总重力mg ，由此造成的偏差是________( 选填“系统偏差”或“有时偏差”)．设拉力的真切值为F 真 ，小车的质量为 M ，为mg － F 真 m了使<5% ，应该知足的条件是 M <________ ．F 真分析： (1)打点计时器接沟通电源，办理纸带时要用刻度尺测出计数点间的距离，还要用到天平测砝码和砝码盘的质量，应选A 、C 、 E.(2)在均衡摩擦力时，不可以挂盘；要保证细线和纸带与木板平行，先接通电源，再开释小车，若纸带做匀速直线运动，则纸带上的点间距是均匀的，即说明均衡了摩擦力，应选A 、C.(3)由图知 AC ＝ 6.40 cm ， CE ＝ 8.80 cm ， CE － AC ＝ a(2T)2，得 a ＝CE － AC＝ 15 m/s 2.4T2(4)小车在做匀加快直线运动时，砝码和砝码盘也在做匀加快直线运动，细线的拉力F 一定小于砝码和砝码盘的总重力mg ，此偏差不可以防止，为系统偏差；小车与砝码和砝码盘都在做加快度为 a 的匀加快直线运动，对砝码和砝码盘有mg — F 真 ＝ ma ，对小车有 F 真＝ Ma ，代入 mg － F 真 mF 真 <5% ，得 M <5%.答案： (1)ACE (2)AC (3)15 (4)系统偏差 5%4．某同学用如图甲所示的实验装置来考证“力的平行四边形定章”．弹簧测力计A 挂于固定点 P ，下端用细线挂一重物M ，弹簧测力计 B 的一端用细线系于O 点，手持另一端向左拉，使结点 O 静止在某地点．分别读出弹簧测力计A 和B 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录 O 点的地点和拉线的方向．(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N ，图乙中的示数为 ________N.(2)以下实验要求中不用要的是________． (填写选项前对应的字母，下同)A ．细线应尽可能长一些B ．应丈量重物 M 所受的重力C ．细线 AO 与 BO 之间的夹角应尽可能大于90°(3)图丙是在白纸上依据实验结果画出的力的图示，以下说法正确的选项是________．A ．图中的 F 是力 F1和 F2协力的理论值B．图中的F′是力 F1和 F 2协力的理论值C． F 是力 F1和 F2协力的实质丈量值D．本实验将细绳都换成橡皮条，相同能达到实验目的(4)本实验采纳的科学方法是________．A ．理想实验法B ．等效代替法C．控制变量法D．成立物理模型法分析： (1) 弹簧测力计每 1 N 被分红 10 格，每一小格为0.1 N，则弹簧测力计的读数为 3.80 N；(2)细线应尽可能长一些，能更为正确的记录力的方向；实验经过作出弹簧的弹力和重物的重力这三个力的图示，来考证“ 力的平行四边形定章” ，所以重物的重力一定要知道；细线 AO 与 BO 之间的夹角适合大一点，不必定一定大于90°；只需考证两弹簧测力计拉力的协力大小等于重物的重力，方向竖直向上即可，每次只需保证O 点保持静止即可，没必需每次都使 O 点静止在同一地点；(3)在本实验中，依据平行四边形定章作出的协力F′是力 F 1和 F 2协力的理论值，而用一个弹簧测力计拉出的力 F 是 F1和 F 2协力的实质丈量值，本实验将细绳都换成橡皮条，相同能达到实验目的；(4)本实验采纳的科学方法是等效代替法．答案： (1)3.80(3.79 ～ 3.81)(2)CD (3)BCD(4)B5． (20xx ·湖州模拟 )某同学利用图甲研究力对物体做的功与物体速度的关系，获取了如下表的数据：实验次数12345橡皮筋条数13457小车速度0.71 1.23 1.42 1.58 1.87－v/(m· s1)(注：每条橡皮筋拉长的长度都相同)(1)设一条橡皮筋拉长到固定长度所做的功为W0，在图乙中大概画出橡皮筋所做的功W 与小车速度v 关系的图象．(2)由图象大概可判断出W 与 v 的关系可能是________．分析： (1)依据表中数据可知，橡皮筋做的功与小车获取的速度相关，而且做功越多，小车获取的速度越大．据描点法可知，W 与 v 的图线为抛物线，以下图．(2)由图象大概可判断出W 与 v 的关系可能是W∝v2 .答案： (1) 看法析图(2) W∝v26．利用以下图装置做“考证机械能守恒定律”实验．(1)为考证机械能能否守恒，需要比较重物着落过程中随意两点间的________．A．动能变化量与势能变化量B．速度变化量与势能变化量C．速度变化量与高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹 )、电磁打点计时器、导线及开关外，在以下器械中，还一定使用的两种器械是________．A．沟通电源B．刻度尺C．天平 (含砝码 )(3)实验中，先接通电源，再开释重物，获取以下图的一条纸带．在纸带上选用三个连续打出的点A、 B、 C，测得它们到开端点O 的距离分别为h A、 h B、 h C.已知当地重力加快度为g，打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m.从打 O 点到打B 点的过程中，重物的重力势能变化量E p＝____________ ，动能变化量E k＝ ________．(4)大部分学生的实验结果显示，重力势能的减少许大于动能的增添量，原由是________．A ．利用公式v＝ gt 计算重物速度B．利用公式v＝2gh计算重物速度C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响D．没有采纳多次实验取均匀值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能能否守恒，在纸带上选用多个计数点，丈量它们到起始点 O 的距离 h，计算对应计数点的重物速度v，描述 v2－ h 图象，并做以下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物着落过程中机械能守恒，请你剖析论证该同学的判断能否正确．分析： (1)重物着落过程中重力势能减少，动能增添，故该实验需要比较重物着落过程中随意两点间的动能变化量与势能变化量在偏差范围内能否相等， A 项正确．(2)电磁打点计时器使用的是沟通电源，故要选A，需要测纸带上两点间的距离，还需要刻度尺，选B，依据 mgh＝12mv2－ 0 可将等式两边的质量抵消，不需要天平，不需用 C.(3)重物的重力势能变化量为E p＝－ mgh B，1 1 hC－hA2动能的变化量E k＝2mv2B＝2m 2T.(4)重物重力势能的减少许略大于动能的增添量，是因为重物着落过程中存在空气阻力和摩擦阻力的影响， C 正确．(5)该同学的判断不正确，在重物着落h 的过程中，若阻力1f 恒定，依据 mgh－ fh＝ mv2－2f0，则 v2＝ 2 g－m h 可知， v2－ h 图象就是过原点的一条直线．要想经过v2－ h 图象的方法验证机械能能否守恒，还一定看图象的斜率能否靠近2g.答案： (1)A(2)AB (3)－ mgh B 1mhC－hA2(5) 不正确，原由看法析22T(4)C7．(20xx ·宁模拟南 )以下图为“考证碰撞中的动量守恒”实验装置表示图．实验步骤为：A．在地面上挨次铺白纸和复写纸．B．确立重锤对应点O.C．不放球2，让球 1 从斜槽滑下，确立它落地址地点P.D．把球 2 放在立柱上，让球 1 从斜槽滑下，与球 2 正碰后，确立球 1 和球 2 落地址地点M和N.E．用刻度尺丈量OM 、 OP、 ON 的长度．－－－F．看 m1OM ＋ m2ON与 m1OP能否相等，以考证动量守恒．上述步骤有几步不完美或有错误，请指出并写出相应的正确步骤．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.分析： 为使小球走开轨道时的初速度相等，每次开释小球时应从同一高度由静止开释，故步骤 D 不完美；两球走开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t 相等，若碰撞过程动量守恒，则有m v ＝ m v ′＋ m v ′，两边同乘以t 得 m v t ＝ m v ′t ＋m v ′t ，1 11 12 21 1 1 12 2即为 m 1－＝ m 1 －＋ m 2 －－ d) ，故步骤 F 错误． OP OM (ON答案： D 不完美，小球 1 应从斜槽的同一高度由静止开释；F 错误，应考证 1－＝m 1－＋ m 2 － － d)m OP OM (ON8．某同学设计了一个用电磁打点计时器考证动量守恒定律的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推进小车A 使之做匀速直线运动，而后与本来静止在前面的小车B 相碰并粘合成一体，持续做匀速直线运动．他设计的装置如图甲所示．在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频次为50 Hz ，长木板下垫着薄木片以均衡摩擦力．(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上 )． A 为运动的起点，则应选 ________段来计算 A 碰前的速度．应选 ________段来计算 A 和 B 碰后的共同速度 (以上两空选填 “AB ”“BC ”“CD ”或“DE ”)．(2)已测得小车 A 的质量 m ＝ 0.4 kg ，小车 B 的质量为 m ＝0.2kg ，则碰前两小车的总动12量为 ________kg · m/s ，碰后两小车的总动量为 ________kg · m/s.分析： (1)从纸带上打点的状况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速 度，所以 BC 段能较正确地描述小车A 在碰撞前的运动状况，应采纳BC 段计算小车 A 碰前的速度．从 CD 段打点的状况看，小车的运动状况还没稳固，而在 DE 段内小车运动稳固，故应采纳 DE 段计算 A 和 B 碰后的共同速度．BC10.50 ×10－ 2 (2)小车 A 的碰撞前的速度 v 0＝ 5T ＝5×0.02 m/s ＝ 1.050 m/s ，小车 A 在碰撞前的动量 p 0 ＝ m 1v 0＝ 0.4× 1.050 kg · m/s ＝0.420 kg ·m/s.碰撞后 A 、 B 的共同速度 v ＝ DE ＝6.95 ×10－2m/s ＝0.695 m/s ，5T 5×0.02碰撞后 A 、 B 的总动量 p ＝ (m 1 ＋m 2)v ＝ (0.2＋ 0.4)× 0.695 kg · m/s ＝ 0.417 kg · m/s. 答案： (1)BC DE (2)0.4200.417。

2020（浙江）高考物理二轮冲刺练习题：力学和电学实验含答案**力学和电学实验**1、利用图1的装置探究“恒力做功与物体动能变化”的关系．小车的质量为M，钩码的质量为m，且不满足m＜M.打点计时器的电源是频率为f的交流电．(1)实验中，把长木板右端垫高，在不挂钩码且________的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响．(填选项前的字母)A．计时器不打点B．计时器打点(2)图2是正确操作后得到的一条纸带．纸带上各点是打出的计时点，其中O 点为打出的第一个点．小车发生的位移从纸带上计时点间的距离可以直接测出，利用下列测量值和题中已知条件能简单、准确完成实验的一项是_____________________________________________________________________ ___．(填选项前的字母)A ．OA 、AD 和EG 的长度B ．BD 、CF 和EG 的长度C ．OE 、DE 和EF 的长度D ．AC 、EG 和BF 的长度(3)若测得图2中OF ＝x 1，EG ＝x 2，则实验需要验证的关系式为________．(用已知和测得物理量的符号表示)【参考答案】(1)B (2)C (3)mgx 1＝12(M ＋m)⎝ ⎛⎭⎪⎫fx 222 解析：(1)打点计时器工作时，纸带受到摩擦力作用，平衡摩擦力时，需要通过打点计时器判断是否匀速，B 选项正确．(2)简单、准确地完成实验，需要选取的两点尽可能远，且方便测量，故测量OE 段的长度，计算合力做功，测量DE 和EF 的长度，计算E 点的瞬时速度，C 选项正确．(3)EG ＝x 2，根据匀变速直线运动的规律可知，中间时刻F 点的瞬时速度v F ＝EG 2T ＝fx 22.系统增加的动能ΔE K ＝12(M ＋m)v 2F ，系统减少的重力势能ΔE P ＝mgx 1. 实验验证系统机械能守恒的表达式为mgx 1＝12(M ＋m)⎝ ⎛⎭⎪⎫fx 222. 2、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＝gsinθ－a gcosθ(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/s 2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为0.35(结果保留2位小数)．解析：(1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma ，解得μ＝gsinθ－a gcosθ.(2)两个相邻计数点之间的时间间隔T ＝5×150 s ＝0.10 s ，由逐差法和Δx ＝aT 2，可得a ＝1.97 m/s 2，代入μ＝gsinθ－a gcosθ，解得μ＝0.35.3、某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源．实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出．图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA 时得到的某硅二极管U-t关系曲线．回答下列问题：(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1＝5.00 mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t 升高时，硅二极管正向电阻变小(填“变大”或“变小”)，电压表示数增大(填“增大”或“减小”)，此时应将R 的滑片向B(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U 1.(2)由图(b)可以看出U 与t 成线性关系．硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU Δt ＝2.8×10－3 V/℃(保留2位有效数字)． 解析：(1)实验中硅二极管与定值电阻R 0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U 1＝IR 0＝50.0 μA ×100 Ω＝5.00 mV ；由图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管两端电压减小，又图(b)对应的电流恒为50.0 μA ，可知硅二极管的正向电阻变小，由“串反”规律可知，定值电阻R 0两端电压增大，即电压表示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电流，从而使电压表示数保持不变，故应将R 的滑片向B端移动．(2)由图(b)可知|ΔU Δt |＝0.44－0.3080－30V/℃＝2.8×10－3 V/℃. 4、在“验证机械能守恒定律”的实验(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材．为完成此实验，除了所给的器材，从图中还必须选取的实验器材是________．(2)下列方法有助于减小实验误差的是________．A．在重锤的正下方地面铺海绵B．必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒C．重复多次实验，重物必须从同一位置开始下落D．重物的密度尽量大一些(3)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图(乙)，已知打点计时器每0.02 s打一个点，则B点对应的速度v B＝________m/s.若H点对应的速度为v H，重物下落的高度为h BH，重物质量为m，当地重力加速度为g，为得出实验结论完成实验，需要比较mgh BH与________的大小关系(用题中字母表示)．【参考答案】(1)电磁打点计时器和学生电源或者是电火花计时器 毫米刻度尺 (2)D(3)1.35 m/s 12m v 2H －12m v 2B解析：(1)该实验中可以选用电磁打点计时器和学生电源或者是电火花计时器．在实验中需要刻度尺测量纸带上点与点间的距离从而可知道重锤下降的距离，故需要毫米刻度尺．(2)在重锤的正下方地面铺海绵，目的是保护仪器，A 选项错误；该实验是比较重力势能的减少量与动能增加量的关系，不一定要从纸带上第一个点开始计算验证，B 选项错误；重复多次实验时，重物不需要从同一位置开始下落，C 选项错误；选重物的密度尽量大一些，可以减小摩擦阻力和空气阻力的影响，从而减少实验误差，D 选项正确．(3)根据刻度尺的读数规则可知，AC 之间的距离x AC ＝5.40 cm.根据匀变速直线运动的规律可知，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，B 点瞬时速度的大小v B ＝x AC 2T ＝1.35 m/s.根据机械能守恒可知，mgh BH ＝12m v 2H －12m v 2B . 5、图中圆盘可绕过中心垂直于盘面的水平轴转动．圆盘加速转动时，角速度的增加量Δω与对应时间Δt 的比值定义为角加速度，用β表示，β＝ΔωΔt ，我们用测量直线运动加速度的实验装置来完成实验，实验步骤如下．其中打点计时器所接交流电的频率为50 Hz ，图中A 、B 、C 、D ……为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出．①如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；②接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；③断开电源，经过一段时间，停止转动圆盘和打点，取下纸带，进行测量．(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径为60.00_mm mm.(2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度为6.5 rad/s(保留两位有效数字)．(3)圆盘转动的角加速度为10.0(9.8～10都算正确) rad/s2.解析：(1)游标卡尺主尺部分读数为120 mm，小数部分为零，由于精确度为0.05 mm，故需读到0.01 mm处，故读数为120.00 mm，半径为6.000 cm(60.00 mm)．(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1 s，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小．v D＝x CE 2T＝0.131 9－0.054 10.2m/s＝0.389 m/s，故ω＝vr＝0.3890.06rad/s＝6.5 rad/s.(3)根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，得a＝x CE－x AC4T2＝(13.19－2×5.41)×0.014×(0.1)2m/s2＝0.600 m/s2，由于β＝ΔωΔt，ω＝vr，故角1 r＝ar＝0.60.06rad/s2＝10.0 rad/s2.加速度为β＝v t·。

高考物理二轮复习力学实验与创新专项练习（含答案）力学是一门独立的基础学科，下面是查字典物理网整理的力学实验与创新专项练习，希望对考生有帮助。

1.(2019高考浙江卷)如图所示，气垫导轨上滑块议决光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记载遮光时间t.测得遮光条的宽度为x，用类似代表滑块议决光电门时的瞬时速度.为使更靠近瞬时速度，正确的措施是()A.换用宽度更窄的遮光条B.进步丈量遮光条宽度的准确度C.使滑块的释放点更靠近光电门D.增大气垫导轨与水平面的夹角剖析：选A.表示的是t时间内的均匀速度，遮光条的宽度x 越窄，则记载遮光时间t越小，越靠近滑块议决光电门时的瞬时速度，选项A正确.2.(2019福建厦门质检)某同砚用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________到F靠近小球，再转动________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F稳定后读数(填仪器部件字母标记).正确操纵后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是________mm.剖析：用螺旋测微器测小球直径时，先转动旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动旋钮G使F稳定后读数，读数为6.5 mm+20.00.01 mm=6.700 mm.答案：D H G 6.7003.(2019高考福建卷)某同砚做探究弹力和弹簧伸长量的干系的实验.(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm;图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量l为__________ cm;(2)本实验议决在弹簧下端悬挂钩码的要领来改变弹簧的弹力，关于此操纵，下列选项中范例的做法是________________;(填选项前的字母)A.逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重B.随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重(3)图丙是该同砚描绘的弹簧的伸长量l与弹力F的干系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是________________.剖析：(1)弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量l=14.66 cm-7.73 cm=6.93 cm.(2)逐一增挂钩码，便于有纪律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧.(3)AB段明显偏离OA，伸长量l不再与弹力F成正比，是超出弹簧的弹性限度造成的.答案：(1)6.93 (2)A(3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度4.(2019河南六市二联)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律.(1)某同砚用20分度的游标卡尺丈量一小球的直径，示数如图甲所示，则小球的直径d=________cm.(2)如图乙所示，弹射装置将小球竖直向上抛出，先后议决光电门A、B，计时装置测出小球议决A、B的时间分别为tA、tB.用刻度尺测出光电门A、B间的隔断h，用游标卡尺测得小球直径为d，本地的重力加快度为g，在偏差范畴内，若公式________________成立，就可以验证机械能守恒(用题中给出的物理量标记表示).剖析：(1)游标卡尺示数为10 mm+0.054 mm=10.20 mm=1.020 cm.(2)小球在A点动能EkA=m()2，B点动能EkB=m()2，动能增加量：Ek=EkA-EkB=m[()2-()2]，小球由A到B重力势能减少量Ep=mgh，在偏差允许范畴内，若满足Ek=Ep，即()2-()2=2gh，就可以验证机械能守恒.答案：(1)1.020 (2)()2-()2=2gh5.(2019高考山东卷)某同砚议决下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤：将弹簧秤稳定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直偏向.如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两真个位置标记为O1、O2，记载弹簧秤的示数F，丈量并记载O1、O2间的隔断(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50 N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：F/(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/(cm) l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 找出中F=2.50 N时橡皮筋两真个位置，重新标记为O、O，橡皮筋的拉力记为FOO.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端抵达O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA 段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线，根据图线求得l0=________cm.(2)测得OA=6.00 cm，OB=7.60 cm，则FOA的巨细为________N.(3)根据给出的标度，在图中作出FOA和FOB的合力F的图示.(4)议决比较F与________的巨细和偏向，即可得出实验结论.剖析：(1)在坐标系中描点，用腻滑的曲线(直线)将各点相连起来，不在直线上的点均匀漫衍在直线的两侧.如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l0=10.0 cm.(2)橡皮筋的长度l=OA+OB=13.60 cm，由图甲可得F=1.80 N，所以FOA=FOB=F=1.80 N.(3)利用给出的标度作出FOA和FOB的图示，然后以FOA和FOB为邻边作平行四边形，对角线即为合力F，如图乙. (4)FOO的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F是FOA、FOB两个力的合力，所以只要比较F和FOO的巨细和偏向，即可得出实验结论.答案：(1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.70～1.90均正确)(3)如图乙所示(4)FOO6. (2019江西南昌一模)某实验小组用图1实验装置探究合力做功与动能变化的干系.铁架台竖直稳定部署在水平桌面上，将长木板一端部署在水平桌面边缘P处，另一位置部署在铁架台竖直铁杆上，使长木板倾斜部署，长木板P处部署一光电门，用光电计时器记载滑块议决光电门时挡光时间. 实验步骤是：用游标卡尺测出滑块的挡光宽度L，用天平丈量滑块的质量m.均衡摩擦力：以木板部署在水平桌面上的P处为轴，调理长木板在铁架台上的部署位置，使滑块恰恰沿木板向下做匀速运动.在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平面的高度H.保持P位置不变，长木板一端部署在铁架台竖直杆Q2上.用刻度尺量出Q1Q2的隔断h1，将滑块从Q2位置由稳定释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1.保持P位置不变，重新调理长木板一端在铁架台上的部署位置，重复步骤数次..滑块沿长木板由Q2运动到P的历程中，用丈量的物理量回答下列标题(已知重力加快度为g)：(1)滑块议决光电门的速度v=________;(2)滑块动能的变化量Ek=________;(3)滑块征服摩擦力做的功Wf=________;(4)合力对滑块做的功W合=________..某学生以铁架台竖直杆上的部署位置到Q1的隔断h为横坐标，以滑块议决光电门的挡光时间的平方倒数为纵坐标，根据丈量数据在坐标中描点画出如图2所示直线，直线延长线没有过坐标原点，其原因主要是________________.剖析：本题考察探究合力做功与动能变化的干系实验..(1)滑块议决光电门的速度v类似即是议决光电门时的均匀速度，则v=;(2)滑块动能的变化量Ek=mv2=m;(3)由题意，mgcos =mgsin ，设斜面长为x，则滑块征服摩擦力做功Wf=mgcos x，联立xsin =H知，Wf=mgH;(4)合力对滑块做的功W=mg(H+h1)-Wf=mgh1..由题图知，h=0时，挡光时间不为零，说明均衡摩擦力时长木板的倾角过大.答案：.(1) (2)m (3)mgH (4)mgh1.均衡摩擦力时倾角过大2019届高考物理二轮温习力学实验与创新专项练习（含答案）分享到这里，更多内容请存眷高考物理试题栏目。

2020年高考物理冲破高分瓶颈考前必破破（24）力学实验猜押练（解析版）【真题引领】1.（2019·全国卷I·T22）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研究。

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/s2(保留2位有效数字)。

【答案】A0.2330.75解析:物块沿倾斜的长木板加速下滑,相等时间内的间距越来越大,所以在A、B、C、D、E五个点中,打点计时器最先打出的是A点。

根据纸带可知x AB=12.0 mm、x BC=19.5 mm、x CD=27.0 mm、x DE=34.5 mm,则v C=x BD2T =19.5mm+27.0mm2×0.1s=232.5 mm/s=0.233 m/s。

Δx=x DE-x CD=x CD-x BC=x BC-x AB=7.5 mm,则a=ΔxT2=7.5mm(0.1s)2=750 mm/s2=0.75 m/s2。

2.(2019·全国卷Ⅱ ·T22)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9.8 m/s2。

专题能力训练十四实验与探究一、选择题1.下列关于用显微镜观察细胞实验的叙述,正确的是( )A.转换物镜时应该手握物镜小心缓慢转动B.以洋葱鳞片叶内表皮为材料不能观察到质壁分离C.用苏丹Ⅲ染液染色后的花生子叶细胞中可观察到橘黄色颗粒D.在新鲜黑藻小叶装片中可进行叶绿体形态观察和计数答案:C解析:转换物镜时应手握转换器缓慢转动,A项错误。

洋葱鳞片叶的内表皮细胞也可用于观察质壁分离,但不如细胞液有颜色的洋葱鳞片叶外表皮细胞效果明显,B项错误。

花生子叶细胞中的脂肪可被苏丹Ⅲ染液染成橘黄色,C项正确。

新鲜黑藻小叶装片中细胞质处于流动状态,只能进行叶绿体形态观察,无法准确地对叶绿体数量进行计数,D项错误。

2.(2017理综)洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂,比较实验操作和结果,下列叙述正确的是( )A.都需要用盐酸溶液使细胞相互分离B.都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察C.在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍D.在有丝分裂末期都能观察到细胞板答案:B解析:盐酸能使洋葱根尖细胞相互分离开来,使小鼠骨髓细胞相互分离用胰蛋白酶或胶原蛋白酶,A项错误。

观察装片时都需要先在低倍镜下找到处于分裂期的细胞,再在高倍镜下观察,B 项正确。

有丝分裂中期染色体数目没有加倍,后期着丝点分裂,染色体数目加倍,C项错误。

只有植物细胞有丝分裂末期才会出现细胞板,D项错误。

3.下列操作得到的数据比实际数值偏小的是( )A.样方法:在个体密集区取样B.标志重捕法:标记物易脱落C.统计土壤中小动物类群的丰富度:不认识的动物不计数D.调查遗传病的发病率:在患者家系中进行调查答案:C解析:在个体密集区取样,估测的种群密度值会偏大;采用标志重捕法调查种群密度时,若标记物脱落,会使结果偏大;调查遗传病的发病率时,在患者家系中进行调查,会使得到的数据比实际数值偏大。

4.(2019某某十二重点中学二模)下列关于生物科学研究方法及对应实验的叙述,错误的是( )A.同位素标记法:肺炎双球菌转化实验和T2噬菌体侵染大肠杆菌实验B.对比实验法:探究酵母菌细胞呼吸的方式和探究酶的最适温度C.模型构建法:DNA双螺旋结构的发现和研究种群数量变化的规律D.假说—演绎法:基因分离定律的发现和果蝇白眼基因位于X染色体上的发现答案:A解析:T2噬菌体侵染大肠杆菌实验利用了同位素标记法,而格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌转化实验中没有用到该方法,A项错误。

专题限时训练1．在“验证力的平行四边形定则”实验中，某实验小组的同学将一白纸固定在竖直的木板上，取一物块用一段轻绳系住，并与拴接两个弹簧测力计的细绳系于一点，将其中一个弹簧测力计的一端固定于P点，用力将另一个弹簧测力计沿水平方向向左拉动，使结点在O点处于静止状态，读出两弹簧测力计的读数，并在白纸上记录结点O的位置和图中三段细绳的拉力方向．为了减小实验误差应进行多次测量，则每次测量结点__________(填“一定”或“不一定”)到达同一点．由于操作不慎，某次测量时弹簧测力计A的指针略微超过了最大刻度值，则应如何操作？(写出两条即可)①______________________________________________________________；②_______________________________________________________________.答案：不一定①减小物块的质量②减小PO与竖直线之间的夹角2．某物理实验小组的同学利用如图甲所示的实验装置来“探究弹簧的弹力和弹簧伸长量的关系”时，完成了如下的操作：该小组的同学将弹簧自由悬挂在铁架台的横梁上，在不悬挂钩码的情况下测量出弹簧下端在刻度尺上所对应的刻度值，而后取质量均相同的钩码，并在弹簧的下端逐渐增加钩码的个数，依次测量出弹簧的下端在刻度尺上所对应的刻度值．并将测量的数据记录在下表中：(重力加速度的大小g取9.8 m/s2)钩码质量0 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 m/(×102 g)标尺刻度15.00 18.94 22.82 26.78 30.66 34.60 42.00 54.50x/(×10－2m)码质量m的关系图线；(2)请根据作出的图线分析，当弹簧的弹力大小在________N以内时胡克定律对该弹簧成立，并求出该弹簧的劲度系数k＝__________N/m.答案：(1)见解析(2)4.925解析：(1)根据题目中所测量的数据在坐标系中描点连线，如图所示．(2)根据所画图象可以看出，当m≤5.00×102 g＝0.5 kg时，刻度值x与钩码质量m呈线性关系，所以在F≤mg＝0.5×9.8 N＝4.9 N范围内，弹力大小与弹簧伸长量关系满足胡克定律．由胡克定律ΔF＝kΔx可知，k＝ΔFΔx＝4.919.6×10－2N/m＝25N/m.3．(2018·全国卷Ⅱ)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块之间的细线保持水平，在木块上放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小．某次实验所得数据在下表中给出，其中的f4值可从图(b)中弹簧秤的示数读出.砝码的质量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25滑动摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93回答下列问题：(1)f4＝________ N；(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f－m图线；(3)f与m、木块质量M、木板和木块之间的滑动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式为f＝______，f－m图线(直线)的斜率的表达式k＝__________；(4)取g＝9.80 m/s2，由绘出的f－m图线求得μ＝________.(保留两位有效数字) 答案：(1)2.75(2)如图所示(3)μ(M＋m)gμg(4)0.40解析：(1)指针在2.7与2.8之间，估读为2.75 N(2)描点画线注意让所有点均匀分布在线上或线的两边，图见答案．(3)木块受到的是滑动摩擦力，根据滑动摩擦力的定义知f＝μ(M＋m)g把公式化简可得：f＝μ(M＋m)g＝(μg)m＋μMg所以图象的斜率k＝μg(4)取g＝9.80 m/s2，取图象上相距较远的两点求斜率k＝2.93－2.150.25－0.05＝3.9，则μ＝kg＝3.99.8≈0.404．如图甲所示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，用数字毫秒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.乙回答下列问题：(1)用20分度的游标卡尺测量d时的示数如图乙所示，其读数为________cm；(2)物块的加速度a可用d、s、Δ t A和Δ t B表示为a＝________________；(3)动摩擦因数μ可用M、m、a和重力加速度g表示为μ＝________________；(4)如果滑轮略向下倾斜，细线没有完全调节水平，由此测得的μ________(填“偏大”或“偏小”)；这一误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”)．答案：(1)0.950(2)12s[(dΔt B)2－(dΔt A)2](3)mg－(M＋m)aMg(4)偏大系统误差解析：(1)游标卡尺的主尺读数为9 mm，游标读数为0.05×10 mm＝0.50 mm，则最终读数为9.50 mm＝0.950 cm.(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度知，物块通过光电门A、B的速度v A＝dΔt A，v B＝dΔt B，根据速度位移公式得，a＝v2B－v2A2s＝12s[(dΔt B)2－(dΔt A)2]．(3)对物块和重物组成的系统研究，根据牛顿第二定律得，a＝mg－μMgM＋m，解得动摩擦因数μ＝mg－(M＋m)aMg.(4)如果滑轮略向下倾斜，使细线没有完全调节水平，则物块对接触面的正压力测量值偏小，测得的加速度偏小，根据动摩擦因数的表达式知，动摩擦因数测量值偏大，该误差属于系统误差．5．(2016·四川卷)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用刻度尺测得B、C两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间t，用刻度尺测量A、O之间的距离x.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________．A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(3)增大A、O之间的距离x，计时器显示时间t将________．A．增大B．减小C．不变答案：(1)v＝st(2)C(3)B解析：(1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，故滑块的速率v ＝st .(2)根据功能关系，弹簧的弹性势能E p ＝12mv 2，所以要求弹性势能，还需要测得滑块的质量，故选项C 正确．(3)弹簧的形变量越大，弹性势能越大，滑块离开弹簧时的速度越大，滑块从B 运动到C 的时间越短，故x 增大时，计时器显示时间t 将变小，故选项B 正确． 6．(2016·全国卷Ⅱ)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，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，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．(1)实验中涉及下列操作步骤： 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实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s.比较两纸带可知，________(填“M ”或“L ”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．答案：(1)④①③② (2)1.29 M解析：(1)实验时首先向左推物块使弹簧压缩，测量出弹簧压缩量，然后把纸带向左拉直，先接通打点计时器电源，待打点稳定后，再松手释放物块，故正确的操作顺序是④①③②.(2)物块脱离弹簧后将在光滑水平桌面上做匀速直线运动，由M纸带可知物块脱离弹簧时的速度v＝xt＝(2.58＋2.57)×10－22×0.02m/s≈1.29 m/s.比较M、L两纸带，物块脱离弹簧后在相同时间内的位移M的比L的大，则M纸带对应的那次实验中物块在脱离弹簧后的速度大，即M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．7．(2019·江苏高考)某兴趣小组用如图甲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．电火花计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择__________(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__________(填“甲”或“乙”)．(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码．接通打点计时器的电源，松开小车，小车运动．纸带被打出一系列点，其中的一段如图2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________(填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、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．答案：(1)B(2)乙(3)0.31(0.30～0.33都算对)(4)远大于解析：(1)电磁打点计时器振针打点时和纸带接触，影响纸带的运动而产生阻力，电火花计时器是火花放电在纸带上留下点迹的，阻力较小，故选B.(2)在砝码盘中慢慢加入沙子直到小车开始运动时，小车是从静止开始加速运动的，拉力大于摩擦力，同学乙认为从盘中取出适量的沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动，此时砝码盘通过细线对小车的拉力等于摩擦力，故此种做法是正确的，应选乙．(3)由题图乙可知，与A点相邻两点间的距离约为1.24 cm，打点时间间隔为0.04s，所以速度v＝st＝0.31 m/s.(4)对小车由牛顿第二定律有：T＝Ma，对砝码盘由牛顿第二定律有：mg－T＝ma，联立解得：T＝Mmgm＋M＝mg1＋mM，当M≫m时有：T≈mg，所以应满足：M≫m.。

热点14 力学创新实验热考题型《考试大纲》中的实验能力提到:“能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题,包括简单的设计性实验”。

所以从仪器的使用、装置的改造、数据的灵活处理等方面进行变通和拓展是复习中必须经历的一个过程,要对各个实验的原理、方法进行合理迁移,类似的实验要多比较分析。

题型一仪器创新实验1.某同学利用图示装置来研究A和C组成的系统机械能是否守恒。

A、B是质量均为m的小物块,C是质量为M的重物,A、B间由轻弹簧相连、A、C间由轻绳相连。

在物块B下放置一压力传感器,重物C下放置一速度传感器,压力传感器与速度传感器相连。

当压力传感器示数为零时,就触发速度传感器测定此时重物C的速度。

整个实验中弹簧均处于弹性限度内,重力加速度为g。

实验操作如下:①开始时,系统在外力作用下保持静止,轻绳拉直但张力为零。

现释放C,使其向下运动,当压力传感器示数为零时,触发速度传感器测出C的速度为v;②在实验中保持A、B质量不变,改变C的质量M,多次重复第①步。

回答下列问题:(1)该实验中,M和m大小关系必须满足M m(填“<”“=”或“>”)。

(2)为便于研究速度v与质量M的关系,每次测重物的速度时,其已下降的高度应(填“相同”或“不同”)。

(3)根据所测数据,为得到线性关系图线,应作出(填“v2-M”“v2-1v ”或“v2-1v+v”)图线。

(4)若第(3)问中所作出的图线在纵轴上的截距为b,则弹簧的劲度系数为 (用题给的已知量表示)。

答案 (1)> (2)相同 (3)v 2-1v +v (4)4vv 2v解析 (1)由题意可知,当压力传感器的示数为零时,C 仍然有向下的速度v,所以必须满足M>m 。

(2)必须保证重物每次下降高度相同才能研究速度v 与质量M 的关系。

(3)因刚开始时弹簧被压缩,弹力为mg;而压力传感器示数为0时,弹簧被拉伸,弹力大小仍为mg,即弹簧弹性势能在始、末状态相同,为此需要验证12(m+M)v 2=(M-m)g·2x,x 为弹簧弹力大小为mg 时弹簧的形变量,化简得v 2=-8mg·x·1v +v+4gx,所以要想得到线性关系图线,应作v 2-1v +v图线。

专题六实验技能与创新第14讲力学实验与创新高频考点1 测速度和加速度的三种方法方法一打点计时器或频闪照相(2017·第三次全国大联考卷Ⅰ)某同学在做研究匀变速直线运动实验时，获取了一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．由于粗心，该同学忘了测量3、4两个计数点之间的距离．求：(1)其中6号计数点的瞬时速度的大小v6＝________ m/s.(保留三位有效数字)(2)利用逐差法处理数据，计算出滑块的加速度a＝________ m/s2.(保留三位有效数字)．(3)计数点3、4之间的距离是x4＝____________m．(保留三位有效数字)【解析】每相邻两计数点间还有4个点，说明相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,6号计数点的瞬时速度的大小v6＝(3.88＋4.37)×10－22×0.1m/s＝0.413 m/s；(2)加速度a＝[(4.37＋3.88＋3.39)－(1.40＋1.89＋2.40)]×10－23×4×0.12m/s2＝0.496 m/s2(3)有题意可知，x4－x3＝x5－x4，计数点3、4之间的距离是x4＝x3＋x52＝2.90 cm【答案】(1)0.413 m/s (2)0.496 m/s2(3)2.90 cm(2.89～2.91都行)利用纸带求速度和加速度(1)平均速度法求速度：做匀变速直线运动的物体在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即v n＝x n＋x n＋12T．(2)利用纸带求加速度的三种方法①逐差法：如从纸带上得到6个计数点在相邻相等时间间隔内的位移，利用Δx＝aT2可得a1＝x4－x13T2、a2＝x5－x23T2、a3＝x6－x33T2，再算出a1、a2、a3的平均值，即a＝a1＋a2＋a33＝(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)9T2.若位移段为奇数则将中间一段去掉，然后再将数据分组，利用逐差法求解加速度．②利用第m个T时间内的位移和第n个T时间内的位移求a，即a＝x m－x n(m－n)T2．③v-t图象法：求出各点的瞬时速度，画出v-t图线，图线的斜率表示加速度a．1－1.(2017·全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是____________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的．(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为__________m/s，加速度大小为____________m/s2.(结果均保留2位有效数字)解析：(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动；(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为：Δt＝3045＝23s，所以A点位置的速度为：v A＝0.117＋0.1332Δt＝0.19 m/s，根据逐差法可求加速度：(x5＋x4)－(x2＋x1)＝6a(Δt)2，解得a＝0.037 m/s2．答案：(1)从右向左(2)0.19 0.0371－2．(2017·茂名市高三质监)如图是某同学研究小球下落时的频闪照片，频闪仪每隔0.1 s闪光一次并进行拍照．照片中小球静止时在位置1，某时刻释。

《力学实验》专题演练1．某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，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）试验中涉及下列操作步骤：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。

比较两纸带可知，_________（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 M2．某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。

打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其它题给条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大小为_________，打出C点时重物下落的速度大小为________，重物下落的加速度大小为________．（2）已测得1s=8.89 cm，2s=9.50 cm，3s=10.10 cm；当重力加速度大小为9.80 m/2s，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。

由此推算出f为________ Hz。

【答案】（1）12（s1+s2）f12（s2+s3）f12（s3–s1）f2（2）403．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。

2020年高考物理二轮热点专题训练----《力学试验》1.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m ＝1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O 为第一个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当地的重力加速度g 取9.80 m/s2.则：(1)根据图上所得的数据，应取图中O 点到________点来验证机械能守恒定律． (2)从O 点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k＝________J(结果保留3位有效数字)．(3)若测出纸带上所有各点到O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及物体下落的高度h ，则以v 22为纵轴，以h 为横轴画出的图象是下图中的________.【解析】(1)B 点速度可由v B ＝h OC －h OA2T求出，故选取O 点到B 点来验证机械能守恒定律．(2)ΔE p ＝mgh OB ≈1.88 J ，v B ＝h OC －h OA 2T ，ΔE k ＝ΔE k B ＝12mv 2B ≈1.84 J.(3)由mgh ＝12mv 2，可知v 22＝gh ，故v 22－h 图象应为过原点的直线，斜率k ＝g .【答案】(1)B (2)1.88 1.84 (3)A2.1.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤： ①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向.②如图所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O 1、O 2，记录弹簧秤的示数F ，测量并记录O 1、O 2间的距离(即橡皮筋的长度l ).每次将弹簧秤示数改变0.50 N ，测出所对应的l ，部分数据如下表所示：③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为F O O′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为F OA，OB段的拉力记为F OB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0＝________cm.(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则F OA的大小为________N.(3)根据给出的标度，在图中作出F OA和F OB的合力F′的图示.(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论.【答案】(1)见解析图甲10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.70～1.90均正确)(3)见解析图乙(4)F OO′【解析】(1)作出Fl图象，如图甲所示，求得直线的横截距即为l0，可得l0＝10.0 cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数k＝FΔx＝2.50.05N/m＝50 N/m若OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则橡皮筋的弹力为F1＝kΔx1＝50×(6.00＋7.60－10.00)×10－2 N＝1.80 N则此时F OA＝F1＝1.80 N(3)F OB＝F OA＝1.80 N，两力的合力F′如图乙所示.(4)F OO′的作用效果和F OA、F OB两个力的作用效果相同，F′是F OA、F OB两个力的合力，所以通过比较F′和F OO′的大小和方向，可得出实验结论.3.为验证“拉力做功与物体动能变化的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板(一端带定滑轮)、电磁打点计时器、质量为200 g的小车、质量分别为10 g、30 g和50 g的钩码、细线、学生电源(有“直流”和“交流”挡)．该同学进行下列操作：A．组装实验装置，如图(a)所示B．将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车C．选用50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上D．释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带E．在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图(b)所示F．进行数据采集与处理请你完成下列问题：(1)进行实验时，学生电源应选择用________挡(选填“直流”或“交流”)．(2)该同学将纸带上打出的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6(相邻两个计数点间还有四个点未画)，各计数点间的时间间隔为0.1 s，如图(b)所示．该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图(b)上．则在打计数点4时，小车的速度大小为________ m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为________J，小车的动能增量为________J．(取重力加速度g＝9.8 m/s2，结果均保留两位有效数字)(3)由(2)中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论，且对其他的点(如2、3、5点)进行计算的结果与“4”计数点相似．你认为产生这种实验结果的主要原因有(写出两条即可)①_______________________________________________；②_______________________________________________； ③_______________________________________________. 【解析】(1)打点计时器是一种计时仪器，使用交流电源；(2)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，相邻的两个计数点间的时间间隔为T ＝0.1 s ，得：v 4＝x 352T ＝0.185－0.0690.2m/s ＝0.58 m/s ，在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为：W ＝mgx 04＝0.05×9.8×0.12 J≈0.059 J ； 小车的动能增量为：ΔE k ＝12Mv 24＝12×0.2×0.582 J≈0.034 J ；(3)该实验产生误差的主要原因一是钩码重力大小并不等于绳子拉力的大小，设绳子上拉力为F ，对小车根据牛顿第二定律有：F ＝Ma①对钩码有：mg －F ＝ma ②F ＝Mm ＋Mmg ，由此可知当M ≫m 时，钩码的重力等于绳子的拉力，显然该实验中没有满足这个条件；另外该实验要进行平衡摩擦力操作，否则也会造成较大误差．【答案】(1)交流(2)0.58 5.9×10－2 3.4×10－2(3)①小车质量不满足远大于钩码质量 ②没有平衡摩擦力 ③没考虑钩码动能的增加 4.某兴趣小组利用如图所示弹射装置将小球竖直向上抛出来验证机械能守恒定律.一部分同学用游标卡尺测量出小球的直径为d ，并在A 点以速度v A 竖直向上抛出；另一部分同学团结协作，精确记录了小球通过光电门B 时的时间为Δt ，用刻度尺测出光电门A 、B 间的距离为h .已知小球的质量为m ，当地的重力加速度为g ，完成下列问题：(1)小球在B 点时的速度大小为________________； (2)小球从A 点到B 点的过程中，动能减少量为________；(3)在误差允许范围内，若等式____________成立，就可以验证机械能守恒(用题目中给出的物理量符号表示).【答案】(1)d Δt (2)12mv 2A －12md 2Δt 2(3)gh ＝12[v 2A －d 2Δt2]【解析】(1)小球在B 点的瞬时速度大小v B ＝dΔt.(2)小球从A 点到B 点，动能的减小量ΔE k ＝12mv 2A －12mv 2B ＝12mv 2A －12md 2Δt 2.(3)重力势能的增加量为mgh ，若mgh ＝12mv 2A －12md 2Δt 2.即gh ＝12[v 2A－d 2Δt2]，机械能守恒.5.如图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景．用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x 及拉力大小F (从电脑中直接读出)．所得数据记录在下列表格中： 拉力大小F /N 0.45 0.69 0.93 1.14 1.44 1.69 标尺刻度x /cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________cm ；(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F 与x 的关系图象；(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为________N/m 、弹簧的原长为________cm.(均保留三位有效数字)【解析】(1)由图可知，刻度尺的最小分度为0.1 cm ，故读数为63.60 cm ； (2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示；(3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k＝1.690.62－0.552≈24.85 N/m；图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知，原长为55.2 cm.【答案】(1)63.60(63.55～63.65)(2)如图(3)24.85(24.80～24.90)55.2(55.0～55.5)6.某同学利用图所示装置，验证以下两个规律：①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等；②系统机械能守恒.P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q用细绳连接，放在水平气垫桌上.物块R与轻质滑轮连接，放在正中间，a、b、c是三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放.(1)为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外，还必需测量的物理量有________；A.P、Q、R的质量MB.两个定滑轮的距离dC.R 的遮光片到c 的距离HD.遮光片的宽度x(2)根据装置可以分析出P 、Q 的速度大小相等，验证表达式为________；(3)若要验证物块R 与物块P 的沿绳分速度相等，则验证表达式为________________； (4)若已知当地重力加速度g ，则验证系统机械能守恒的表达式为________________. 【答案】(1)BCD (2)t 1＝t 2 (3)t 3t 1＝2H4H 2＋d 2(4)gH ＝x 22t 23＋x 22t 22＋x 22t 21【解析】(1)为了能完成实验目的，除了记录P 、Q 、R 三个遮光片的遮光时间t 1、t 2、t 3外，还必需测量的物理量有：两个定滑轮的距离d ；R 的遮光片到c 的距离H ；遮光片的宽度x ；故选B 、C 、D.(2)根据装置可以分析出P 、Q 的速度大小相等，根据v ＝xΔt 可知，验证表达式为t 1＝t 2.(3)P 经过遮光片时的速度v P ＝x t 1；R 经过遮光片时的速度v R ＝xt 3，若要验证物块R 与物块P 的沿绳分速度相等，则需验证v R cos θ＝v RHH 2＋(d2)2＝v P ，整理可得t 3t 1＝2H 4H 2＋d 2.(4)验证系统机械能守恒的表达式为mgH ＝12mv 2P ＋12mv 2Q ＋12mv 2R ，其中v P ＝xt 1，v Q＝x t 2，v R ＝x t 3，联立解得gH ＝x 22t 23＋x 22t 22＋x 22t 21. 7.某同学利用如图甲所示的装置验证力的平行四边形定则．在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮，细线AB 和OC 连接于O 点，细线AB 绕过两滑轮，D 、E 是细线与光滑滑轮槽的两个切点．在细线末端A 、B 、C 三处分别挂有不同数量的相同钩码．设所挂钩码个数分别用N 1、N 2、N 3表示．挂上适当数量的钩码，当系统平衡时进行相关记录．改变所挂钩码的数量，重复进行多次实验．(1)下列关于本实验操作的描述，正确的有________．a．需要利用天平测出钩码的质量b．∠EOD不宜过大c．两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上d．每次实验都应使细线的结点O处于同一位置(2)每次实验结束后，需要记录的项目有N1、N2、N3的数值和________．(3)该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如图乙所示的实验结果处理图，则根据你对本实验的理解，要验证力的平行四边形定则，还需对该图作出如下完善：________.【解析】(1)用钩码的个数可以代表拉力的大小，因此不需要测量钩码的质量，故a错误；∠EOD若太大，导致其合力较小，增大了误差，故∠EOD不宜过大，故b正确；只要便于记录通过滑轮的力的方向即可，两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上，故c正确；该题应用了物体的平衡来验证力的平行四边形定则，不需要每次实验都使细线的结点O处于同一位置，故d错误．(2)为验证力的平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OC、OD和OE三段细线的方向．(3)本实验是要验证力的平行四边形定则，故应将由平行四边形定则得出的合力，与真实的合力进行比较而去判断平行四边形定则得出的结果是否正确，由图乙可知，要验证力的平行四边形定则，还需要过O点作出与F OC等大反向的力F′.【答案】(1)bc(2)OC、OD、OE三段细线的方向(3)过O点作出与F OC等大反向的力F′8.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷.(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d ＝________mm ； (2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象________； A.h －t 图象 B.h －1t 图象C.h －t 2图象D.h －1t2图象(3)经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量12mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，你认为增加释放高度h 后，两者的差值会________(填“增大”“缩小”或“不变”).【答案】(1)17.806(17.804～17.808均可) (2)D (3)增大【解析】(1)螺旋测微器的读数为d ＝17.5 mm ＋30.6×0.01 mm ＝17.806 mm(2)减小的重力势能若全部转化为动能，则有mgh ＝12mv 2，小球通过计时器时的平均速度可近似看做瞬时速度，故v ＝d t ，联立可得h ＝12g (d t )2，故作h －1t2图象，D 正确.(3)由于实验中存在空气阻力，所以发现小球动能增加量12mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，若增加释放高度h ，则阻力做功增大，系统损失的机械能增加，所以两者的差值会增大.9.某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50 Hz ，得到如图乙所示的纸带．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s 0＝19.00 cm ，点A 、C 间的距离为s 1＝8.36 cm ，点C 、E 间的距离为s 2＝9.88 cm ，g 取9.8 m/s 2，测得重物的质量为m ＝1 kg.(1)下列做法正确的有________．A ．图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B ．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直C ．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源D ．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O 、C 两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是________J ，打下C 点时重物的速度大小是________m/s.(结果保留三位有效数字)(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v ，量出下落距离s ，则以v 22为纵坐标、以s 为横坐标画出的图象应是下面的________．(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能，产生这一现象的原因是____________．(写出一条即可)【解析】(1)图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，实验前手应提住纸带上端，并使纸带竖直，这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦，选项A 、B 正确；实验时，应先接通打点计时器的电源再放开纸带，选项C 错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小长度的测量误差，选项D 错误．(2)重物减少的重力势能为ΔE p ＝mg(s 0＋s 1)＝2.68 J ，由于重物下落时做匀变速运动，根据匀变速直线运动任意时间段中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知，打下C点时重物的速度为v C ＝s 1＋s 24T＝2.28 m/s. (3)物体自由下落过程中机械能守恒，可以得出mgs ＝12mv 2，即gs ＝12v 2，所以v 22－s 图线应是一条过原点的倾斜直线，选项C 正确．(4)在实验过程中，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力、空气阻力是存在的，克服阻力做功损失了部分机械能，因此实验中重物减小的重力势能总是略大于增加的动能．【答案】(1)AB(2)2.68 2.28(3)C(4)重物受到空气阻力(或纸带与打点计时器之间存在阻力)10.在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示.他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C……，测出O到A、B、C……的距离分别为h1、h2、h3…….电源的频率为f.(1)为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是________.A.选用铁质重锤B.安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上C.释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直D.重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直(2)打B点时，重锤的速度v B为________.(3)小明用实验测得数据画出的v2－h图象如图乙所示.图线不过坐标原点的原因是________.(4)另有四位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v2－h图线，并与其比较，其中正确的是________.【答案】(1)ABC (2)(h 3－h 1)f 2(3)打下O 点时重锤速度不为零 (4)B 【解析】(1)为了减小阻力的影响，实验时重锤选择质量大一些的，体积小一些的，故A 正确；安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故B 正确；释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故C 正确；重锤下落过程中，手不能拉着纸带，故D 错误.(2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，B 点的瞬时速度v B ＝h 3－h 12T＝(h 3－h 1)f 2. (3)图线不过原点，h ＝0时，速度不为零，可知打下O 点时重锤速度不为零.(4)不论有无阻力，释放点的位置相同，即初速度为零时，两图线交于同一点，故B 正确，A 、C 、D 错误.11.如图1、图2所示分别为甲、乙两位同学探究加速度与力的关系的实验装置示意图，他们在气垫导轨上安装了一个光电门B ，滑块上固定一宽度为d 的窄遮光条，由数字计时器可读出遮光条通过光电门的时间．甲同学直接用细线跨过定滑轮把滑块和钩码连接起来(如图1)，乙同学把滑块用细线绕过定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码(如图2)，每次滑块都从A 处由静止释放．图1图2(1)实验时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他实验器材的情况下，如何判定调节是否到位？_____________________________.(2)实验时，两同学首先将滑块从A 位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B 的时间Δt ，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_____________________________________.(3)甲、乙两位同学通过改变钩码的个数来改变滑块所受的合外力，甲同学在实验时还需要测量记录的物理量有___________________________________，实验时必须满足的条件是________；乙同学在实验时需要记录的物理量有_______________________________________．(4)乙同学在完成实验时，下列不必要的实验要求是________．(填选项前字母)A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调节水平D．应使细线与气垫导轨平行【解析】(1)实验前应调节导轨水平．具体办法是在不挂钩码时，滑块能在任意位置静止不动．(2)两种情况下，滑块在导轨上均做匀加速直线运动，滑块的初速度为零，到达光电门的瞬时速度v＝dΔt，利用初速度为零的匀加速直线运动公式v2＝2ax可知，只要测出A位置与光电门间的距离L即可求得滑块的加速度．(3)甲同学所做实验中滑块(设质量为M)和钩码所受的合外力等于钩码的重力mg，mg＝(M＋m)a，所以甲同学还需要测量所挂钩码的质量m和滑块的质量M，在实验时，为了尽量减小实验误差，应满足条件m≪M；乙同学所做实验中，力传感器测出的力就是细线对滑块的真实拉力设为T，可直接读出，所以需要记录传感器的读数．(4)力传感器测出的力就是细线对滑块的真实拉力，不存在系统误差，无需满足滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量；测量距离时，适当增大测量距离可以减小测量误差；实验时要满足气垫导轨水平且细线与导轨平行．【答案】(1)在不挂钩码时，滑块应能在任意位置静止不动(2)A位置与光电门间的距离L(3)所挂钩码的质量m和滑块的质量M m≪M传感器的读数(4)A12.某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧伸长的长度x，数据记录如表所示.(1)根据表中数据在图甲中作出F －x 图线；(2)根据F －x 图线可以求得弹簧的劲度系数为________N/m ；(3)估测弹簧弹力为5 N 时弹簧的弹性势能为________ J.(4)一位同学做此实验时得到如图乙所示的F －x 图线，说明此同学可能出现了哪种错误？________.【答案】(1)见解析图 (2)50 (3)0.25 (4)已超出了弹簧的弹性限度【解析】(1)根据描点法可得出对应的F －x 图象，如图所示；(2)根据胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k ＝70.14N/m ＝50 N/m (3)根据图象的性质以及W ＝Fx 可知，图象与横坐标围成的面积表示弹力所做的功，根据功能关系可知，等于弹簧的弹性势能，故E p ＝12×5×0.099 5 J≈0.25 J ； (4)由图可知，当力达到某一值时，图象发生了弯曲，说明此时已超出了弹簧的弹性限度.13.物理兴趣实验小组的同学在测量一铁块与一长木板之间的动摩擦因数时，该小组的同学首先将待测定的长木板水平固定，将另一长木板倾斜固定，两长木板间用一小段光滑的轨道衔接，如图甲所示．请回答下列问题：(1)将铁块由距离水平面h 高度处由静止释放，经测量在粗糙的长木板上滑行的距离为x 时速度减为零，如果保持斜面的倾角不变，改变铁块释放的高度，并测出多组数据，忽略铁块与倾斜的长木板之间的摩擦力．现以h 为横坐标、x 为纵坐标，则由以上数据画出的图象的特点应为_____________________；(2)在实际中铁块与倾斜的长木板之间的摩擦力是不可忽略的，为了测定铁块与两长木板间的动摩擦因数，该小组的同学逐渐地减小斜面的倾角，每次仍将铁块由静止释放，但每次铁块释放位置的连线为竖直方向，将释放点与两长木板的衔接点的水平间距记为L .将经过多次测量的数据描绘在x －h 的坐标系中，得到的图线如图乙所示，则铁块与倾斜的长木板之间的动摩擦因数为μ1＝________，铁块与水平的长木板之间的动摩擦因数为μ2＝________.(结果用图中以及题干中的字母表示)【解析】(1)对铁块运动的全程，运用动能定理有：mgh －μmgx ＝0，得到：x ＝1μ·h ，故x －h 图象是过坐标原点的倾斜直线．(2)对铁块运动的全程，运用动能定理有：mgh －μ1mg cos θ·x 1－μ2mgx ＝0(θ为斜面的倾角)由几何关系得到：L ＝x 1cos θ得到：x ＝1μ2·h －μ1μ2·L 图线的延长线与两坐标轴的交点坐标分别为(a ，0)和(0，－b )1μ2＝b a (斜率)，－μ1μ2·L ＝－b (截距) 解得μ1＝a L ，μ2＝a b【答案】(1)过坐标原点的倾斜直线(2)a L a b14.用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系.实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a.(1)关于实验操作，下列说法正确的是________.A.实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B.平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D.实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车(2)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离.已知所用电源的频率为50 Hz，打B点时小车的速度v B＝________ m/s，小车的加速度a＝________ m/s2.(3)改变细线下端钩码的个数，得到a－F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是________.【答案】(1)AD(2)0.3160.93(3)随所挂钩码质量m的增大，不能满足M≫m.【解析】(1)调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故B 错误；由于平衡摩擦力之后有Mg sin θ＝μMg cos θ，故tan θ＝μ.所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C错误；打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放小车，而当实验结束时应先控制小车停下再停止打点计时器，故D正确；(2)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为 T ＝5×0.02 s ＝0.1 s.根据Δx ＝aT 2可得：x CE －x AC ＝a (2T )2，小车运动的加速度为a ＝x CE －x AC 4T 2＝0.163 6－0.063 2－0.063 20.04m/s 2＝0.93 m/s 2 B 点对应的速度：v B ＝x AC 2T ＝0.063 20.2m/s ＝0.316 m/s ； (3)随着力F 的增大，即随所挂钩码质量m 的增大，不能满足M ≫m ，因此图线上端出现弯曲现象.15.某同学用如图甲所示的装置测滑块与长木板间的动摩擦因数，将木板水平固定在桌面上，木板左端固定挡板上连接一轻质弹簧，长木板上A 、B 两点安装有光电门，滑块放在长木板上，靠近轻质弹簧.(1)用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图乙所示，则挡光片的宽度d ＝________ mm.(2)在滑块上装上挡光片，用手推动滑块向左移动压缩弹簧，将弹簧压缩到适当的程度松手，滑块在弹簧弹力的作用下向右滑去，滑块离开弹簧后分别通过A 、B 两点的光电门，与光电门相连的计时器分别记录下滑块上挡光片通过A 、B 两点光电门的时间Δt 1和Δt 2，则滑块通过A 点的速度为________，通过B 点的速度为________(用物理量的字母表示).(3)通过改变滑块压缩弹簧的程度大小进行多次实验，测出多组滑块通过A 点和B 点的速度v A 和v B ，作出v 2A －v 2B 图象，若图象与v 2A 轴的交点为a ，重力加速度为g ，要求出动摩擦因数，还需要测出________，若此需要测出的物理量用x 表示，则滑块与长木板间的动摩擦因数为________(用题中给出的字母表示).【答案】(1)2.60 (2)d Δt 1 d Δt 2 (3)AB 间的距离 a 2gx【解析】(1)主尺读数为2 mm ，游标尺读数为12，由图知该游标尺为二十分度的卡尺，精度为0.05 mm ，故测量结果为：d ＝2 mm ＋12×0.05 mm ＝2.60 mm.(2)根据公式v ＝x t 可知：A 点的速度为v A ＝d Δt 1，B 点的速度为v 2＝d Δt 2.。

专题六 实验技能与创新第14讲 力学实验与创新高频考点1 测速度和加速度的三种方法方法一 打点计时器或频闪照相(2017·第三次全国大联考卷Ⅰ)某同学在做研究匀变速直线运动实验时，获取了一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7是计数点，每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出)，计数点间的距离如图所示．由于粗心，该同学忘了测量3、4两个计数点之间的距离．求：(1)其中6号计数点的瞬时速度的大小v 6＝________ m/s.(保留三位有效数字)(2)利用逐差法处理数据，计算出滑块的加速度a ＝________ m/s 2.(保留三位有效数字)．(3)计数点3、4之间的距离是x 4＝____________m ．(保留三位有效数字)【解析】 每相邻两计数点间还有4个点，说明相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,6号计数点的瞬时速度的大小v 6＝(3.88＋4.37)×10－22×0.1m /s ＝0.413 m/s ； (2)加速度a ＝[(4.37＋3.88＋3.39)－(1.40＋1.89＋2.40)]×10－23×4×0.12m /s 2＝0.496 m/s 2 (3)有题意可知，x 4－x 3＝x 5－x 4，计数点3、4之间的距离是x 4＝x 3＋x 52＝2.90 cm 【答案】 (1)0.413 m /s (2)0.496 m/s 2 (3)2.90 cm(2.89～2.91都行)利用纸带求速度和加速度(1)平均速度法求速度：做匀变速直线运动的物体在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即v n ＝x n ＋x n ＋12T．(2)利用纸带求加速度的三种方法①逐差法：如从纸带上得到6个计数点在相邻相等时间间隔内的位移，利用Δx ＝aT 2可得a 1＝x 4－x 13T 2、a 2＝x 5－x 23T 2、a 3＝x 6－x 33T 2，再算出a 1、a 2、a 3的平均值，即a ＝a 1＋a 2＋a 33＝(x 4＋x 5＋x 6)－(x 1＋x 2＋x 3)9T 2.若位移段为奇数则将中间一段去掉，然后再将数据分组，利用逐差法求解加速度．②利用第m 个T 时间内的位移和第n 个T 时间内的位移求a ，即a ＝x m －x n(m －n )T 2． ③v -t 图象法：求出各点的瞬时速度，画出v -t 图线，图线的斜率表示加速度a ．1－1.(2017·全国卷Ⅰ)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间．实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置．(已知滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴)(1)由图(b)可知，小车在桌面上是____________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的．(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动．小车运动到图(b)中A 点位置时的速度大小为__________m /s ，加速度大小为____________m/s 2.(结果均保留2位有效数字)解析：(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动；(2)已知滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为：Δt ＝3045＝23s ，所以A 点位置的速度为：v A ＝0.117＋0.1332Δt＝0.19 m /s ，根据逐差法可求加速度：(x 5＋x 4)－(x 2＋x 1)＝6a (Δt )2，解得a ＝0.037 m/s 2．答案：(1)从右向左 (2)0.19 0.0371－2． (2017·茂名市高三质监)如图是某同学研究小球下落时的频闪照片，频闪仪每隔0.1 s 闪光一次并进行拍照．照片中小球静止时在位置1，某时刻释放小球，下落中的小球各位置与位置1的距离如图中所标的数据(单位：cm)．实验过程并没有错误，但该同学发现图中数据存在以下问题：根据h ＝12gt 2＝12×9.8×0.12m ＝4.90 cm ，而图中标出的位置1和位置2的距离为1.23 cm ，比4.90 cm 小很多，你对此问题的解释是___________．下落中小球在位置3的速度为_________m /s ，小球做自由落体运动的加速度为________m/s 2.(计算结果保留3位有效数字)解析：对此问题的解释是：小球下落到位置2时下落的时间小于0.1 s ；下落中小球在位置3的速度为v 3＝h 22T ＝(30.63－1.23)×10－22×0.1m /s ＝1.47 m/s ；小球做自由落体运动的加速度为g ＝Δh T 2＝ [(30.63－11.03)－(11.03－1.23)]×10－20.12 m /s 2＝9.80 m/s 2 答案：(1)小球在位置2时下落的时间小于0.1 s (2)1.47 (3)9.80方法二 光电门(2017·全国卷Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度的之间关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的挡光片、光电计时器．实验步骤如下：①如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt ；③用Δs 表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示，v －表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出v －；④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；⑤多次重复步骤④⑥利用实验中得到的数据作出v ­Δt 图，如图(c)所示完成下列填空：(1)用a 表示滑块下滑的加速度大小，用v A 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v －与v A 、a 和Δt 的关系式为v －_______．(2)由图(c)可求得v A ＝________cm /s ，a ＝________cm/s 2.(结果保留3位有效数字)【解析】 (1)设遮光片末端到达光电门的速度为v ，则由速度时间关系可知：v ＝v A ＋a Δt ，且v －＝v A ＋v 2联立解得：v －＝v A ＋12a Δt ； (2)由图(c)可求得v A ＝52.1 cm/s ，12a ＝53.6－52.1180×10－3cm /s 2≈8.2 cm/s 2，即a ＝16.4 cm/s 2． 【答案】 (1)v －＝v A ＋12a Δt (2)52.1,16.3(15.8～16.8)利用光电门求速度和加速度可以根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出物体运动到光电门处的瞬时速度⎝⎛⎭⎫v ＝d Δt ；可以通过a ＝v 22－v 212L计算出物体运动的加速度．注意：只有当时间间隔Δt 趋于零时，平均速度才可以认为等于瞬时速度，所以挡光片的宽度越小越好.1－3.(2017·河南天一高三联考)某实验小组为测量当地的重力加速度，设计了如下实验： ①如图所示，把两个完全相同的光电门A 和B 安放在粗糙的水平导轨上，用导轨标尺量出两光电门之间的距离s ；②滑块上安装一宽度为d 的遮光板，滑块沿水平导轨匀减速地先后通过两个光电门A 和B ，配套的数字毫秒计记录了通过A 光电门的时间为Δt 1，通过B 光电门的时间为Δt 2；回答下列问题：(1)计算出通过光电门A 的瞬时速度为__________(用所给出的字母表示)；(2)利用题目已知的数据，请用字母表示出滑块的加速度大小为__________________；(3)若已知滑块与水平粗糙导轨间的动摩擦因数为μ，则实验小组所在地的重力加速度为__________．解析：(1)滑块通过光电门A 的瞬时速度近似等于滑块通过光电门的平均速度，即v A ＝d Δt 1，同理滑块通过光电门B 的瞬时速度v B ＝d Δt 2； (2)滑块沿水平导轨匀减速运动，则有v 2A －v 2B ＝2as ，解得：a ＝(Δt 22－Δt 21)d 22Δt 22Δt 21s． (3)根据牛顿第二定律，有μmg ＝ma ，解得：g ＝a μ＝(Δt 22－Δt 21)d 22μΔt 22Δt 21s． 答案：(1)d Δt 1 (2)(Δt 22－Δt 21)d 22Δt 22Δt 21s (3)(Δt 22－Δt 21)d 22μΔt 22Δt 21s方法三 DIS 传感器(2017·上海静安区质检)在用DIS 研究小车加速度与外力的关系时，某实验小组先用如图(a)所示的实验装置，重物通过滑轮用细线拉小车，在小车和重物之间接一个不计质量的微型力传感器，位移传感器(发射器)随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器(接收器)固定在轨道一端．实验中力传感器的拉力为F ，保持小车(包括位移传感器发射器)的质量不变，改变重物重力重复实验若干次，得到加速度与外力的关系如图(b)所示．(重力加速度g ＝10 m/s 2)．(1)小车与轨道的滑动摩擦力f ＝__________N ．(2)从图象中分析，小车(包括位移传感器发射器)的质量为______kg ．(3)为得到a 与F 成正比的关系，应将斜面的倾角θ调整到tan θ＝________．【解析】 (1)根据图象可知，当F ＝0.5 N 时，小车开始有加速度，则f ＝0.5 N ；(2)根据牛顿第二定律得：a ＝F －f M ＝1M F －f M，则a -F 图象的斜率表示小车质量的倒数， 则M ＝1k ＝5－04－0.5kg ＝0.7 kg (3)为得到a 与F 成正比的关系，则应该平衡摩擦力，则有：Mg sin θ＝μMg cos θ解得：tan θ＝μ，根据f ＝μMg 得：μ＝0.50.7×10＝114所以tan θ＝114【答案】 (1)f ＝0.5 N (2)0.7 (3)1/14利用DIS 能直接将测量数据输入计算机，经过处理可得到所需图象，如x -t 图、v -t 图和a -t 图等，然后分析图象，利用图象的斜率和截距等即可求得速度和加速度．注意：在用图象处理实验数据时常利用“化曲为直”的思想，将非线性关系图象转化为线性关系图象，然后由图线的截距和斜率等确定物体的速度和加速度.高频考点2 与“纸带”有关的四个力学实验实验一 探究加速度与力、质量的关系(2017·第三次全国大联考卷Ⅱ)如图甲所示为探究加速度与合外力关系的实验装置，实验进行前先要平衡摩擦力，保证细线拉力等于小车的合外力．(1)为了适当垫高轨道，同学们选择了一个合适的木块，通过游标卡尺测量木块的高度，示数如图乙所示，则木块高度为________cm ．(2)平衡摩擦力后通过打点计时器得到一条记录小车运动的纸带，已知相邻计数点之间有四个计时点没有画出，请计算小车的加速度a ＝____________(保留两位有效数字)．(3)实验进行过程不断增加细线所挂重物的质量m ，测出对应的加速度a ，则下列图象中能正确反映小车加速度a 与所挂重物质量m 的关系的是________．【解析】 (1)游标卡尺的主尺刻度为10 mm ，游标尺刻度为11×0.05 mm ＝0.55 mm ，所以游标卡尺读数为10.55 mm ＝1.055 cm ．(2)每相邻两计数点间还有4个计时点未画出，说明相邻计数点的时间间隔T ＝0.1 s ，根据逐差法有a ＝(3.39＋3.88＋4.37－1.89－2.40－2.88)cm 9T 2＝0.50 m/s 2． (3)当重物质量远小于小车质量时，近似认为拉力等于重力，所以有a ＝mg M，图象为倾斜直线；随着重物质量增大，二者共同做匀变速直线运动，有a ＝mg M ＋m，当m 趋向无穷大时，加速度趋向重力加速度，所以图象趋向平缓，选C ．【答案】 (1)1.055 (2)0.50 m/s 2 (3)C1．实际作出的a -F 图象后面会有些弯曲．如图所示．这是因为a -F 图象的横坐标F 并不是小车受到的合力，而是砝码和托盘的重力mg ，小车的加速度实际是a ＝1M ＋mmg ，开始时，由于满足M ≫m ，图象斜率近似为1M，其图象近似为直线，随着m 的增大，a -F 图象的斜率逐渐减小．2．保持小吊盘和盘中物块的总质量不变，探究加速度与小车质量的关系，通过增减砝码，改变M ，利用打点计时器打出的纸带测出a ，从而探究a 与M 的关系．(1)如果作出的a -1M图线为过原点的倾斜直线，则说明在合外力一定时，加速度与质量成反比．(2)实际作出的a -1M图线后面会有些弯曲，这是因为图象的斜率表示合外力(即轻绳的拉力)，设小吊盘和盘中物块的总质量为m ，开始时小车质量大，满足M ≫m ，其斜率近似为mg ，后来随着小车质量的减小，加速度逐渐增大，轻绳上的拉力逐渐减小，图象对应的斜率变小．3．平衡摩擦力时要注意(1)不能在轻绳的另一端挂托盘；(2)必须让小车连上纸带，且让打点计时器处于工作状态；(3)可借助纸带上点迹是否均匀来判断是否已经平衡摩擦力；(4)平衡摩擦力之后，若小车质量发生改变，重力分力和小车受到的摩擦力都改变，但二者仍然相等，不用再次平衡摩擦力．2－1.(2017·第三次全国大联考卷Ⅲ)“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中，甲、乙两位同学实验时都先正确平衡摩擦力．甲在实验时用细线一端连接小车另一端连接钩码，钩码的重力作为细线的拉力；乙同学利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力，两位同学通过改变钩码的个数，确定加速度与细线拉力F 的关系．(1)为减小实验误差，甲同学在实验过程中，小车的质量要________(选填“≫”或“≪”)钩码的质量．乙同学在实验过程中，________(选填“需要”或“不需要”)满足这个条件．(2)甲、乙两位同学在实验中采用相同质量的小车，用甲、乙两位同学得到的实验数据在同一坐标中作出a -F 图象，如图丙所示图线①②，其中图线①是________同学所作出的图象，图线②是________同学所作出的图象．图象中随着F 的增大，图线________将发生弯曲．解析：(1)甲同学的实验中小车实际受到的合外力为细线的拉力，要使细线的拉力近似等于钩码的重力，由F ＝Ma ＝M M ＋m mg ＝11＋m Mmg ，当M ≫m 时，F ≈mg .乙同学实验方案中，力传感器测得的拉力就是小车所受的合外力，故对小车和钩码质量的大小关系没有要求．(2)当甲、乙两实验中小车的加速度相同时，对乙，细线的拉力为合外力，传感器测出的就是细线的拉力；对甲，钩码的重力大于细线的拉力，即当加速度相同时，甲的F 值大于乙的F 值，故图线②是甲同学所作出的图象，图线①是乙同学所作出的图象。

专题强化训练(十四)一、选择题1．(多选)(2019·安徽六安模拟)如图所示，一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成．用波长为λ的紫外线照射阴极K ，光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差为U ，饱和光电流(当阴极K 发射的光电子全部到达阳极A 时，电路中的电流达到最大，称为饱和光电流)为I ，光电子的电荷量为e ，则( )A ．若入射光强度增大到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K 发射的光电子的最大初动能可能增大B ．若改用同样强度的蓝光照射光电管的阴极可能逸出光电子C ．每秒钟从阴极K 发射的光电子数目为I eD ．从阴极K 发射的光电子到达阳极A 时的动能最大值为hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ－1λ0 [解析] 从阴极K 发射的光电子的最大初动能与入射光强度无关，由于每个光子的能量不变，根据E k ＝hν－W 0可知，从阴极K 发射的光电子的最大初动能不变，选项A 错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，改用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子，也可能不逸出光电子，选项B 正确；从阴极K 发射的光电子数目N ＝Q e ＝It e，每秒钟内从阴极K 发射的光电子数目n ＝N t ＝I e ，选项C 正确；发射的光电子到达A 极时的动能最大值为E k ＋eU ＝hν－W 0＋eU ＝hc λ－hc λ0＋Ue ＝hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ－1λ0＋eU ，选项D 错误． [答案] BC2．(2019·北京卷)光电管是一种利用光照射产生电流的装置，当入射光照在管中金属板上时，可能形成光电流．表中给出了6次实验的结果.由表中数据得出的论断中不正确的是( )A．两组实验采用了不同频率的入射光B．两组实验所用的金属板材质不同C．若入射光子的能量为5.0 eV，逸出光电子的最大动能为1.9 eVD．若入射光子的能量为5.0 eV，相对光强越强，光电流越大[解析] 由于光子的能量E＝hν，又入射光子的能量不同，故入射光子的频率不同，A 项正确；由爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋E k，可求出两组实验的逸出功均为3.1 eV，故两组实验所用的金属板材质相同，B项错误；由hν＝W＋E k，逸出功W＝3.1 eV可知，若入射光子能量为5.0 eV，则逸出光电子的最大动能为1.9 eV，C项正确；相对光强越强，单位时间内射出的光子数越多，单位时间内逸出的光电子数越多，形成的光电流越大，故D 项正确．[答案] B3．(2019·安徽皖南八校联考)如图所示为氢原子的能级示意图，大量氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.29 eV的金属钠，下列说法中正确的是( )A．这些氢原子能发出两种不同频率的光子B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出光子的波长最短C ．金属钠发出的光电子的最大初动能为9.80 eVD ．从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级所发出的光子频率最低[解析] 大量处于n ＝3能级的氢原子跃迁，能产生C 23＝3×(3－1)2＝3种不同频率的光子，选项A 错误；从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级所发出的光子能量最小，由E ＝hν可知，这些光子频率最小，由λ＝c ν可知，这些光子波长最长，选项B 错误；金属钠发出的光电子的最大初动能为－1.51 eV －(－13.6 eV)－2.29 eV ＝9.80 eV ，选项C 正确；从n ＝3能级跃迁到n ＝1能级所发出的光子能量最大，由E ＝hν可知，这些光子频率最大，选项D 错误．[答案] C4．(2019·宁夏石嘴山模拟)如图甲所示，是氢原子的能级示意图，下列说法中正确的是( )几种金属的逸出功 金属钨 钙 钠 钾 铷 逸出功W 0/eV 4.54 3.202.29 2.25 2.13 A ．大量处于n ＝4能级的氢原子跃迁到基态能释放出3种频率的光子B ．遏止电压只与金属的逸出功有关C ．大量处于n ＝4能级的氢原子跃迁到n ＝2能级时释放出的光子照射如图乙所示的几种金属时，有三种金属能发生光电效应D ．用氢原子跃迁时释放出的光子照射金属钾，从n ＝4能级跃迁到基态的原子数越多则金属释放的光电子最大初动能越大[解析] 大量处于n ＝4能级的氢原子跃迁到基态能释放出C 24＝6种频率的光子，故A 错误；由U c ＝E km e＝hν－W 可知遏止电压与光照频率和金属的逸出功有关，故B 错误；氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射的光子能量为ΔE＝E4－E2＝2.55 eV，根据光电效应发生条件，入射光的能量应大于金属逸出功，因此有3种金属(钠、钾、铷)能发生光电效应现象，故C正确；由E km＝hν－W可知金属的最大初动能只与光子的频率有关，与光子数无关，跃迁的原子数越多，释放的光子数越多，但不影响最大初动能，故D错误．[答案] C5．(2019·福建八县联考)如图为氢原子的能级图，下列说法正确的是( )A．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时发出6种不同频率的光子B．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时发出最大的光子能量为5.1 eVC．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，照到逸出功为2.75 eV的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为12.75 VC．大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，放出的光子能量照到逸出功为2.27 eV的光电管上，都能发生光电效应[解析] 大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，发出C24＝6种频率不同的光子；频率最大的光子能量为－0.85 eV－(－13.6) eV＝12.75 eV，A正确，B错误；光电管逸出功为2.75 eV，故遏止电压满足U ce＝12.75 eV－2.75 eV＝10 eV，故U c＝10 V，C错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级时放出的光电子能量最小为0.66 eV<2.27 eV，不能使光电管发生光电效应，D错误．[答案] A6．(多选)PET(正电子发射型计算机断层显像)的基本原理是：将放射性同位素15 8O注入人体，参与人体的代谢过程.15 8O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像．根据PET原理，下列说法正确的是( )A.15 8O衰变的方程式为15 8O―→15 7N＋01eB．将放射性同位素15 8O注入人体，15 8O的主要用途作为示踪原子C．一对正负电子湮灭后也可能只生成一个光子D．PET中所选的放射性同位素的半衰期应较长[解析] 根据核电荷数守恒和质量数守恒，选项A 正确；一对正负电子湮灭若只生成一个光子，不满足动量守恒定律，所以一对正负电子湮灭时应产生一对光子，被探测器探测到，即它的用途是作为示踪原子，故选项B 正确，C 错误；PET 中所选的放射性同位素在受检体内存留时间要短，这样才安全，选项D 错误．[答案] AB7．(多选)(2019·太原一模)下列说法正确的是( )A ．铀238发生α衰变生成钍234，α粒子与钍234的质量之和等于铀238的质量B ．铀238发生α衰变生成钍234，α粒子与钍234的结合能之和一定大于铀238的结合能C ．β衰变中释放的β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚形成的高速电子流D ．核反应方程14 7N ＋42He→178O ＋X 中，X 是质子且反应过程中系统动量守恒[解析] 铀238发生α衰变成钍234时有质量亏损，所以α粒子与钍234的质量之和小于铀238的质量，A 错误．一重原子核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B 正确．β衰变的实质是原子核内的一个中子转变为质子，同时释放一个电子，C 错误．由质量数守恒及电荷数守恒可以判断X 是质子，且在微观领域，动量守恒定律依然适用，D 正确．[答案] BD8. (2018·天津卷)国家大科学工程——中国散裂中子源(CSNS)于2017年8月28日首次打靶成功，获得中子束流，可以为诸多领域的研究和工业应用提供先进的研究平台．下列核反应中放出的粒子为中子的是( )A.14 7N 俘获一个α粒子，产生17 8O 并放出一个粒子B.2713Al 俘获一个α粒子，产生3015P 并放出一个粒子C.11 5B 俘获一个质子，产生84Be 并放出一个粒子D.63Li 俘获一个质子，产生32He 并放出一个粒子[解析] 根据核反应过程中质量数守恒及电荷数守恒可知，14 7N ＋42He→17 8O ＋11H ，A 项错误；2713Al ＋42He→3015P ＋10n ，B 项正确；11 5B ＋11H→84Be ＋42He ，C 项错误；63Li ＋11H→32He ＋42He ，D 项错误．[答案] B9．(多选)在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核发生衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如右图中a 、b 所示，由图可知( )A ．该核发生的是α衰变B ．该核发生的是β衰变C ．磁场方向一定垂直纸面向里D ．磁场方向向里还是向外不能判定[解析] 原来静止的核，放出粒子后，总动量守恒，所以粒子和反冲核的速度方向一定相反，根据图示，它们在同一磁场中是向同一侧偏转的，由左手定则可知它们必带异种电荷，故应为β衰变；由于不知它们的旋转方向，因而无法判定磁场是向里还是向外，即都有可能，故选项B 、D 正确．[答案] BD10．下列说法正确的是( )A ．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等B ．铀核裂变的一种核反应方程是235 92U→141 56Ba ＋9236Kr ＋210nC ．设质子、中子、α粒子的质量分别为m 1、m 2、m 3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m 1＋m 2－m 3)c 2D ．原子在a 、b 两个能级的能量分别为E a 、E b ，且E a >E b ，当原子从a 能级跃迁到b 能级时，辐射出光子的波长λ＝hcE a －E b (其中c 为真空中的光速，h 为普朗克常量)[解析] 动能相等的质子和电子，因质子质量比电子质量大得多，依据动能E k ＝p 22m 可知质子和电子动量不相等，再根据德布罗意波长公式λ＝h p，可知动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长不相等，故A 错误；铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程是235 92U ＋10n→141 56Ba ＋9236Kr ＋310n ，故B 错误；根据爱因斯坦质能方程可知，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m 1＋2m 2－m 3)c 2，故C 错误；原子在a 、b 两个能级的能量为E a 、E b ，且E a >E b ，当原子从a 能级跃迁到b 能级时，辐射出光子的能量为E ＝hc λ＝E a －E b ，所以光子的波长λ＝hc E a －E b ，故D 正确．[答案] D二、非选择题11．(2019·辽宁大连一模)从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压U c 与入射光频率ν，作出U c －ν的图像，由此算出普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射测出的h 相比较，以检验爱因斯坦方程的正确性．图乙中频率ν1、ν2，遏止电压U c1、U c2及电子的电荷量e 均为已知，求：(1)普朗克常量h ；(2)该金属的截止频率ν0.[解析] 根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝hν－W 0及动能定理－eU c ＝0－E k 和W 0＝hν0，得U c ＝h e ν－h e ν0.结合图像知k ＝h e ＝U c2－U c1ν2－ν1＝U c1ν1－ν0， 普朗克常量h ＝e (U c2－U c1)ν2－ν1， ν0＝U c2ν1－U c1ν2U c2－U c1. [答案] (1)e (U c2－U c1)ν2－ν1 (2)U c2ν1－U c1ν2U c2－U c112．(2019·东北三校段考)室内装置污染四大有害物质是苯系物、甲醛、氨气和氡．氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中，氡看不到，嗅不到，即使在氡浓度很高的环境里，人们对它也毫无感觉，氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌，是除吸烟外导致肺癌的第二大因素，静止的氡核222 86Rn 放出一个粒子X 后变成钋核21884Po ，钋核的动能为E k1，若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子X 的动能．试回答以下问题：(1)写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子X)．(2)求粒子X 的动能E k2.[解析] (1)氡核222 86Rn 放出某种粒子X 后变成钋核218 84Po ，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以判断发生的是α衰变，衰变方程为222 86Rn→218 84Po ＋42He.(2)设钋核的质量为m 1、速度大小为v 1，粒子X 的质量为m 2、速度大小为v 2，根据动量守恒定律，有0＝m 1v 1－m 2v 2粒子X 的动能：E k2＝(m 2v 2)22m 2＝m 1v 212×m 1m 2＝1092E k1. [答案] (1)222 86Rn→218 84Po ＋42He (2)1092E k1。