物理六 实验题题型强化 第1讲 力学实验

第1讲力学实验专题六实验题题型强化考点一测量仪器的使用及纸带问题考点三“弹簧或橡皮条”模型实验考点二“小车导轨”模型实验测量仪器的使用及纸带问题考点一真题研究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_.A.球心B.球的上端C.球的下端解析解析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.答案解析123456图1(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解析解析实验过程中，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.123456答案解析(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_.A.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解析解析由图可知斜槽末端切线不水平，才会造成斜抛运动，故选C.123456答案解析图2(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解析解析插入瓶中的另一根吸管使得瓶中压强与外界气压相等，目的就是为了保证水流流速不受瓶内水面下降而减小，能保证水面下降的一段时间内，能够得到稳定的细水柱，所以选B.123456答案解析2.(2016浙江4月选考17)(1)在下列学生实验中，需要用到打点计时器的实验有_(填字母).A.“探究求合力的方法”B.“探究加速度与力、质量的关系”C.“探究做功与物体速度变化的关系”D.“探究作用力与反作用力的关系”解析解析A需要弹簧秤、刻度尺；D与打点计时器无关.123456BC答案解析(2)做“验证机械能守恒定律”的实验，已有铁架台、铁夹、电源、纸带、打点计时器，还必须选取的器材是图中的_(填字母).某同学在实验过程中，在重物的正下方地面铺海绵；调整打点计时器的两个限位孔连线为竖直；重复多次实验.以上操作可减小实验误差的是_(填序号).解析解析需要B重物，刻度尺D测量下落距离；为了减少摩擦带来的影响；BD可以减少偶然误差.123456答案解析3.(2017湖州市期末)图4甲中的器材被称为电火花计时器的是_(选填“A”或“B”)，其装置使用的电源是图5中的_(选填“A”“B” “C”或“D”).模拟训练图4图5BD123456答案4.如图6所示是三个涉及纸带和打点计时器的实验装置图.(已知打点计时器每0.02 s打一个点)(1)三个实验装置中，摩擦力对实验结果没有影响的是_；A.甲 B.乙 C.丙123456图6解析解析甲实验不需要平衡摩擦力，而乙和丙实验均需要平衡摩擦力.答案解析(2)如果操作都正确，则通过装置_(选填“甲”“乙”或“丙”)可打出图7中的纸带_(选填“”或“”).图7解析解析仔细观察两条纸带上点迹间距变化规律，不难发现，纸带点迹间距逐渐增加，但不符合匀加速运动规律，纸带后部分点迹均匀，符合“探究功与速度变化关系”实验数据变化.乙123456答案解析(3)任选一条纸带求出e、f两点间的平均速度大小为_ m/s.1.30123456答案解析5.(2017温州市十校高三期末)(1)在实验室做力学实验时会经常用到“重物”，请为下列实验从图8中选择最合适的“重物”(填字母)：图8探究弹簧弹力大小与伸长量的关系_；验证机械能守恒_；BA123456答案(2)某同学利用如图9所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)，从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图10所示，打点计时器电源的频率为50 Hz.123456图10图9通过分析纸带数据，可判断物块开始减速的时刻位于A.计数点5和6之间某时刻B.计数点6和7之间某时刻C.计数点7和8之间某时刻计数点6对应的速度大小为_ m/s，减速过程的加速度大小为_ m/s2. (保留三位有效数字)1234561.202.00答案6.(2017宁波市诺丁汉大学附中高三上期中)如图11甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为：带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、刻度尺、天平.回答下列问题：图11123456123456(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的一个器材是_.A.螺旋测微器B.秒表C.多用电表D.交流电源解析解析通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，不需要螺旋测微器和多用电表.故选D.答案解析123456(2)下面列举了该实验的几个操作步骤，其中操作不当的一个步骤是_.A.调节打点计时器两限位孔在同一竖直线上B.按照图示的装置安装器件C.先释放纸带，后接通电源D.测量纸带上某些点间的距离解析解析不当的步骤是C，应该先接通电源，后释放纸带.答案解析123456(3)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.根据打出的纸带，选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E，测出各点之间的距离如图乙所示.使用交流电的频率为f，则计算重锤下落的加速度的表达式为a_(用x1、x2、x3、x4及f表示).答案解析“小车导轨”模型实验考点二真题研究1.(2017浙江11月选考17)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中，(1)下列仪器需要用到的是_(多选).134652答案(2)下列说法正确的是_(多选).A.先释放纸带再接通电源B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行C.纸带与小车相连端的点迹较疏D.轻推小车，拖着纸带的小车能够匀速下滑，说明摩擦力已被平衡134652答案(3)如图12所示是实验时打出的一条纸带，A、B、C、D为每隔4个点取的计数点，据此纸带可知小车在D点的速度大小为_ m/s(小数点后保留两位).图12134652答案0.210.012.(2016浙江10月选考17)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中(1)下列说法中不正确或不必要的是_(填字母).A.长木板的一端必须垫高，使小车在不挂钩码时能在木板上做匀速运动B.连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行C.小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车D.选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始1346答案答案见解析答案解析52解析解析探究小车速度随时间变化的规律，要求长木板平放即选项A不是必要的.在处理纸带时，由于第一点并不确定，因此常常将前面的点去掉，从清晰可辨的点取点后处理实验数据，所以D选项也不是必要的.连接钩码和小车的细线需要与长木板平行，否则就要涉及到线的拉力分解问题，选项B是必要的.操作时应先接通电源再释放小车，所以C选项是必要的.因此答案为A、D.134652(2)图13甲是实验中打下的一段纸带，算出计数点2的速度大小为_m/s，并在图乙中标出，其余计数点1、3、4、5对应的小车瞬时速度大小在图乙中已标出.答案答案见解析甲乙答案解析134652图13(3)作图并求得小车的加速度大小为_m/s2.答案答案见解析答案解析1346523.(2017嘉兴市高二上期末)图14甲所示是“探究小车速度随时间变化的规律”的实验原理图.(1)图乙是某同学安装的实验器材，请指出其中错误或不当之处(至少指出两条)_；_.模拟训练答案答案复写纸应放在纸带上；应使用交流电源；小车应该紧靠打点计时器；打点计时器安放错误(选择其中两条即可)图14答案134652(2)有关本实验的安装要求及操作细节，正确的是A.此实验必须把没有滑轮的一端垫高以平衡摩擦力B.在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器位置处C.实验时应先释放小车，再接通打点计时器的电源D.实验中必须悬挂钩码的质量远小于小车的质量答案解析134652解析解析该实验探究的是小车速度与时间的变化关系，由于运动过程中摩擦力大小是相同的，因此不需要平衡摩擦力，故A错误；为了提高纸带的利用率，尽量多打点，释放前应将小车靠近打点计时器，故B正确；在具体操作过程中应该是先接通打点计时器的电源，然后再释放小车，故C错误；实验目的是“探究小车速度随时间变化的规律”，只要小车能做匀变速直线运动即可，悬挂物的质量没有远小于小车的质量，小车依然做匀变速直线运动，故D错误.1346524.(2016台州市模拟)(1)我们已经知道，物体的加速度a同时跟合外力F和质量m两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是_.控制变量法解析解析要研究三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法.答案解析134652(2)某同学的实验方案如图15所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F， 为了减小这种做法带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：a.用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是_.b.使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于_.平衡摩擦力答案解析砂桶的重力图15134652解析解析用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力.想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减小这种做法带来的实验误差，应使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于砂桶的重力.134652(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：解析解析利用实验中打出的纸带求加速度时，需要根据a 利用逐差法计算，方案B比较合理.答案解析两种方案中，你认为选择方案_比较合理.1346525.(2017嘉兴一中等五校联考)如图16所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究做功与物体速度变化的关系”的实验.(1)打点计时器使用的电源是_(填选项前的字母).A.直流电源B.交流电源答案134652图16B(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确操作方法是_(填选项前的字母).A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量在不挂重物且_(填选项前的字母)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.A.打点计时器不打点B.打点计时器打点答案134652AB(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C各点到O点的距离分别为x1、x2、x3，如图17所示.图17实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W_，打B点时小车的速度v_.mgx2134652答案6.(2017金华市义乌模拟)如图18甲所示，某实验小组利用图示装置探究“外力做功与滑块动能变化的关系”，主要步骤如下：图18A.按图示器材连接好装置；134652B.托盘内加砝码，当托盘和砝码的总质量为m0时，轻推滑块，滑块恰好做匀速直线运动，称出滑块的质量为M，若纸带与打点计时器之间的摩擦不计，则滑块与长木板间的动摩擦因数_；C.本实验采用电磁打点计时器进行研究， 在拨动学生电源开关前， 图乙中存在一个明显的错误，请指出： _；D.撤去托盘和砝码，并取下细线，先接通电源，再轻推滑块，使滑块获得一定初速度后撤去外力，滑块运动过程中打出一条纸带，截取纸带的最后一段，如图丙所示，则纸带的运动方向为_(填“ab”或“ba”)；E.用刻度尺测量AB、BC、CD、DE、EF间的距离，分别记为x1、x2、x3、x4、x5，相邻两点间的时间间隔为T，则B、E之间动能定理表达式可用上述物理量表示为：_. F.实验结束，整理仪器.工作电压过高ba答案解析134652解析解析由于小车匀速运动，所以托盘和砝码的总重力等于滑块的滑动摩擦力，即m0gMg所以 .打点计时器的工作电压是46 V，而乙图中的工作电压过高，故应选择46 V 的交流电.据图可知，BE间的距离为：x2x3x4134652规律总结规律总结1.小车导轨类实验小车导轨类实验(1)可以研究匀变速直线运动的规律；(2)可以探究加速度与质量、合外力之间的关系；(3)可以探究做功与速度变化之间的关系；(4)可以验证机械能守恒定律.2.解答小车导轨类实验的技巧解答小车导轨类实验的技巧(1)要根据实验原理来判断是否需要平衡摩擦力， 知道正确平衡摩擦力的方法.(2)要清楚钩码(或沙桶)与小车之间的质量关系，并且要清楚在仪器创新或实验原理创新的情形下，该条件是否需要调整.(3)要知道实验数据、图象的处理方法和运用数学知识解题技巧.“弹簧或橡皮条”模型实验考点三真题研究1.(2015浙江10月选考17(1)在“探究求合力的方法”的实验中，下列器材中必须要用的是解析解析在“探究求合力的方法”的实验中，要用弹簧测力计测拉力，用刻度尺画线并测量表示力的大小的线段长度.故选B、D.12345答案解析甲 乙图192.(2017浙江“七彩阳光”联考)做“探究求合力的方法”实验.(1)现有如图19甲所示的器材，小李同学认为仪器有短缺，还需要的测量仪器是图乙中的_(填对应字母).模拟训练C解析解析做“探究求合力的方法”实验需要刻度尺作力的图示.12345答案解析(2)如图20所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳.关于此实验，下列操作要求正确的是_(填选项前的字母).A.两个分力F1、F2的方向一定要垂直B.两个分力F1、F2间夹角越大越好C.两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至同一位置D.拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近 木板且与木板平面平行CD解析解析两个分力F1、F2的方向不一定要垂直；两个分力F1、F2间夹角合适即可，但两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉至同一位置.拉橡皮筋时，弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行.图2012345答案解析(3)某次实验中，拉细绳OB的弹簧测力计指针位置如图21所示，其读数为_ N.1.8解解析析弹簧测力计最小分度为0.2 N， 故其示数为1.8 N.12345答案解析图21123453.(1)如图22为“探究求合力的方法”的实验装置.小张同学在实验中用a、b两弹簧秤拉橡皮条，他在实验操作中除了所用细绳太短外，至少还有一处错误，请你帮他找出错误之处_.(写出一条即可)答案解析解析解析题中操作错误或不妥之处有：b弹簧秤拉力方向与细绳方向不一致；a弹簧秤的拉力太大，用一只弹簧秤再次做实验时会超出量程. a弹簧秤所用拉力太大，或b弹簧秤拉力方向与细绳方向不一致图22(2)小张同学修正错误后，重新进行了测量，在测量时，左、右两只弹簧秤的示数如图23甲所示，则左弹簧秤的示数是_N，右弹簧秤的示数是_N.若两根细绳的夹角为90，请你帮他在所给的方格纸(图乙)上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力.图23答案答案作图如图所示2.75(0.02)3.30(0.02)12345答案解析12345解析解析左弹簧秤的示数为2.75 N，右弹簧秤的示数为3.30 N，合力如图所示.12345(3)小张同学实验后发现用一个弹簧秤也能完成这个实验，请问他这个想法是否可行？_(填“是”或“否”).答案解析解析解析用一个弹簧秤也能完成这个实验是可行的，两个分力先后两次测量，一个用手拉、一个用弹簧秤测，保持位置不变，手和弹簧秤换一下.是4.“探究弹力做功与速度变化的关系”的实验装置如图24所示，当小车在两条完全相同的橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0.当用4条、6条、8条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度均可由打点计时器所打的纸带测出.图2412345(1)关于该实验，下列说法正确的是A.打点计时器可以用直流电源供电，电压为46 VB.实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、 Wvm2、Wvm3、W2vm、W3vm的图象，得出合力做功与物体 速度变化的关系12345答案解析12345解析解析打点计时器只能用交流电源供电，选项A错误；实验中使用的若干根橡皮筋的原长必须相等，否则实验误差太大，甚至出现错误，选项B错误；每次实验都应使小车从同一位置由静止弹出，才能保证橡皮筋的形变量相同，选项C正确；利用图象可以减小实验误差，能更直观地反映出合力做功与物体速度变化的关系，选项D正确.(2)如图25给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.40 cm，OE11.91 cm.已知相邻两点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm_m/s.图25解析解析由图及所给数据可知小车一定在BC间获得最大速度，所以vm 0.83 m/s.0.8312345答案解析5.(2017浙江余姚中学高三上期中)图26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/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00图261234512345(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为_ cm；答案解析解析解析标尺估读一位，故读数为63.60 N；63.60(63.5563.65均可)12345(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象；解析解析根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示答案答案如图所示答案解析(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).24.9(24.026.0均可)55.2(55.055.5均可)12345答案解析