2019届高三物理二轮复习专题五物理实验第1讲力学实验对点规范演练

第1讲力学实验
1．(2017 ·全国卷Ⅲ) 某研究小组做“考证力的平行四边形定章”实验，将画有坐标轴
( 横轴为x 轴，纵轴为y 轴，最小刻度表示 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图甲所示．将橡
皮筋的一端 Q固定在 y 轴上的 B点(位于图示部分以外)，另一端 P 位于 y 轴上的 A点时，橡皮筋处于原长．
(1) 用一只测力计将橡皮筋的P 端沿y 轴从 A 点拉至坐标原点O，此时拉力 F 的大小可由测力计读出．测力计的示数如图乙所示， F 的大小为_4.0__N.
(2) 撤去 (1)中的拉力，橡皮筋P端回
到
A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将
P端拉回
至
O点．此时察看到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数
读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和 F2＝5.6 N.
①用5 mm长度的线段表
示1 N的力，以O为作用点，在图甲中画卖
力
F1、F2的图示，
而后按平行四边形定章画出它们的协力 F 合；
② F 合的大小为_4.0__N， F 合与拉力 F 的夹角的正切值为_0.05__.
若 F 合与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验室所同意的偏差范围以内，则该实验考证
了力的平行四边形定章．
分析(1) 由测力计的读数规则可知，读数为 4.0 N ． (2) ①利用平行四边形定章作图；
②由图可知 F 合＝4.0 N，从 F 合的极点向 x 轴和 y 轴分别作垂线，极点的横坐标对应长度为
1 mm，极点的纵坐标长度为20 mm，则可得出 F 合与拉力 F 的夹角的正切值为0.05.
答案(2) 以下图．
2．(2017 ·广东百校联考) 某学校实验小组同学在做“研究弹力和弹簧伸长的关系”的
实验中，依据实验老师供给的器械构成如图甲所示的装置．所用钩码的重力均为0.5 N，某同学将 6 个钩码逐一挂在弹簧的下端，每次都测出弹簧的总长度，并将数据填在下边的表格
中． ( 弹簧一直在弹性限度内)
弹力大小 /N0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
弹簧总长 /cm7.008.529.4810.5011.5112.46
(1)试依据这些实验数据在图甲的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长之间的函
数关系的图象，所得图线的物理意义是_弹簧的弹力大小与弹簧伸长量大小成正比__；该弹簧的劲度系数k 为_50_N/m(49～51_N/m)__．(结果保存两位有效数字)
(2) 做完该实验，某同学想用图甲的装置( 一根弹簧、一把直尺和一个已知质量为m的砝码) 来测定某个小物体的重力，你以为该怎么做？请写出方法
将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码( 已知质量为m) 测出弹簧的伸长量x. 将砝码
取下换上待测物体，测出弹簧的伸长量x′.则待测物体的重力为mg
x x′.(其余合理答案也
可).
分析(1) 作图象时，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地散布在直线双侧．该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长．图线的物理意义是弹簧的弹力大小和
弹簧伸长量大小成正比．由k＝F，可
得 x
k＝50 N/m.(2)将弹簧上端固定在支架上，下端挂
上砝码，测出弹簧的伸长量x，而后将砝码取下换上待测小物体，测出弹簧的伸长量x′，
mg
则待测小物体的重力为x x′.
答案(1) 以下图
3．(2017 ·山西名校联考) 如图甲所示是某同学研究加快度与力的关系的实验装置．他
在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条( 滑块与遮光条的总质量为M)，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从
A地点由静止开释．
(1)该同学用游标卡尺丈量遮光条的宽度d，如图乙所示，则 d＝_2.25__mm.
(2) 实验时，将滑块从A地点由静止开释，由数字计时器读出遮光条经过光电门 B 的时间 t ，若要获得滑块的加快度，还需要丈量的物理量是_滑块在A地点时遮光条到光电门B 的距离 L__.(写出物理量及其表示符号)
(3) 本实验能否需要使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量？_否 __． ( 选填“是”或“否”)
(4) 改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数 F 和遮光条经过光电门 B 的时间 t ，通
过描点作出线性图象，研究滑块的加快度与力的关系，办理数据时应作出1
( 其余合理答2-
t F
案也可 )图象． ( 用题中给出的字母表示)
分析(1) 游标卡尺的读数为 2 mm＋5×0.05 mm＝ 2.25 mm； (2)由题意并依据运动学公
式 v2＝2aL 可知，还需要丈量的物理量是滑块在 A 地点时遮光条到光电门 B 的距离 L；(3)因为滑块遇到的合外力经过力传感器直接读出，所以该实验不需要使滑块质量远大于钩码和
2
d 2d2
力传感器的总质量； (4)由 v＝ 2aL，知t＝ 2aL，得a＝2Lt 2，t为变量，d、L为常量，通1
过作出t 2-F图象即可得出 a 与 F的关系．
4．(2017 ·山东潍坊统考) 利用如图甲所示的装置考证机械能守恒定律．水平桌面上固
定一倾斜的气垫导轨，导轨上端固定有轻质定滑轮，A处固定光电门．带遮光片的滑块质量
为 M，置于导轨上的 B处，经过轻绳越过定滑轮与质量为m的小球相连，使轻绳挺直，小球
与滑块由静止开释，滑块向上运动，重力加快度为g.
(1) 用游标卡尺丈量遮光片的宽度 d ，结果如图乙所示，由此读出d ＝ _3.85__mm.
(2) 某次实验测得导轨倾角为 θ， B 到光电门的距离为 x ，遮光片经过光电门时的挡光
时间为
t ，滑块从
B 到
A 过程中 和
构成系统的动能增量为
k
＝
M ＋ m d 2
，系统的
2
m M
E
2t
重力势能减少许为 E ＝ ( m － M sin θ ) gx ，在偏差同意的范围内，若
E ＝ E ，则可
p
k
p
以为系统的机械能守恒．
( 用题目中字母表示
k
和
p
)
E E
分析 (1) 由游标卡尺的读数规则可知，
d ＝ 3 mm ＋17×0.05 mm ＝ 3.85 mm.(2) 因为挡光
d
时间极短，所以滑块经过光电门的速度应等于挡光时间内的均匀速度，则
v ＝ t ，所以动能
的增添量为 1 ( ＋ ) 2
M ＋ m d 2 p
＝
－ sin θ .
k
＝ ＝ 2t 2 ，系统重力势能的减少许为
E 2 M m v
E mgx Mgx
5．(2017 ·广西模拟 ) 以下图为改装的研究圆周运动中向心加快度的实验装置．有机
玻璃支架上固定一个直流电动机，
电动机转轴上固定一个半径为
r 的塑料圆盘， 圆盘中心正
下方用细线接一个重锤，圆盘边沿连结一细绳，细绳另一端连结一个小球．实验操作以下：
①利用天平丈量小球的质量
m ，记录当地的重力加快度 g 的大小；
②闭合电源开关，让小球做以下图的匀速圆周运动．调理激光笔
2 的高度和激光笔 1
的地点， 让激光恰巧照耀到小球的中心， 用刻度尺丈量小球运动的半径
R 和球心到塑料圆盘
的高度 h ；
③当小球第一次抵达
A 点时开始计时，记录小球 n 次抵达 A 点的时间 t ；
④切断电源，整理器械．
请回答以下问题：
(1) 以下说法正确的选项是 _BD__.
A ．小球运动的周期为
t
n
2π n － R
B ．小球运动的线速度大小为
t
mgR
C ．小球运动的向心力大小为
h
D ．若电动机转速增添，激光笔 1、2 应分别左移、高升
(2) 若已测出
＝ 40.00 cm 、 ＝ 4.00 cm 、 ＝ 90.00 cm ， ＝100.00 s ， ＝ 51，π 取
R r h t n
3.14 ，则小球做圆周运动的周期T＝_2.00__s，记录的当地重力加快度大小应为g＝_9.86__m/s 2.( 计算结果保存 3位有效数字 )
分析 (1)小球运动的周期为＝t
，选项 A 错误；
v＝
2πR 2πn－ R
＝，选项 B
T n－1T t
正确；设绳与竖直方向夹角为
mg R－ r
，选项 C 错误；电动机θ，向心力 F＝ mg tanθ＝h
转速增添，小球上涨，应付激光笔 1 左移、激光笔 2 高升，选项 D 正确． (2) 周期为＝t
T n－1 2π2R－ r2
＝2.00 s ，由T R＝g h，得 g＝9.86 m/s .
6．(2017 ·江苏卷 ) 利用如图甲所示的实验装置研究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量为 M＝200.0g，钩码的质量为m＝10.0g，打点计时器的电源为50 Hz 的沟通电．
(1)挂钩码前，为了除去摩擦力的影响，应调理木板右边的高度，直至向左轻推小车观
察到 _小车做匀速运动__．
(2) 挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示．选择某一点为O，挨次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离x，记录在纸带上．计算打出
各计数点时小车的速度v，此中打出计数点“1”时小车的速度v1＝_0.228__m/s.
(3) 将钩码的重力视为小车遇到的拉力，取g＝9.80m/s2，利用 W＝ mg x 算出拉力对小
12 E .计算结果见下表.
车做的功 W利用 E ＝2Mv 算出小车动能，并求出动能的变化量
k k
/ ×10－3 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26
W
E k×10－3 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00
请依据表中的数据，在方格纸上作出k－图象．
E W
(4)实验结果表示， E k老是略小于 W.某同学猜想是因为小车所受拉力小于钩码重力造
成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车遇到的实质拉力F＝_0.093__N.
分析(1) 挂钩码前，调理木板右边的高度，直至向左轻推小车，察看到小车做匀速直线运动，表示此时已除去了摩擦力的影响．(2)打出计数点“1”时小车的速度v1＝＋－ 2m/s ＝ 0.228 m/s.(3) 依据题表格中的数据，描点作图．(4) 因为＝
0.2W mg x， E ＝F E k 4.24 － 2.00×0.01 ×9.8 N ≈0.093 N.
x，则有 F＝W mg＝ 4.50 － 2.14
k
答案(3) 如图。