2018届高考物理二轮复习第六章力学实验夯基保分练(二)“运动”类实验

夯基保分练 ( 二)“运动”类实验
1．(2017 ·江西六校联考) 实验小组采纳如图甲所示的装置研究“小车运动变化规律”。

打点计时器工作频次为50 Hz 。

实验的部分步骤以下：
a．将木板的左端垫起，以均衡小车的摩擦力；
b．在小车中放入砝码，纸带穿过打点计时器的限位孔，连在小车后端，用细线连结小
车和钩码；
c．将小车停在打点计时器邻近，接通电源，开释小车，小车拖动纸带，打点计时器在
纸带上打下一系列的点，断开电源；
d．改变钩码或小车中砝码的质量，改换纸带，重复b、 c的操作。

(1) 设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2，重力加快度为g，则小车的加快度为a ＝________(用题中所给字母表示) 。

(2) 如图乙是某次实验中获得的一条纸带，在纸带上取计数点O、 A、B、 C、 D 和 E，用分度值为 1 毫米的刻度尺进行丈量，读出各计数点对应的刻度x，经过计算获得各计数点到
的距离
s 以及对应时辰小车的刹时速度
v。

请将
C
点对应的丈量值
x
C和速度计算值
v
C填
在
O
下表中的相应地点。

计数点x/cm s/cm
－ 1 v/(m·s)
O 1.000.30
A 2.34 1.340.38
B 4.04 3.040.46
C 5.00
D8.337.330.61 E10.909.900.70
(3) 实验小组经过绘制
v2s 图线来剖析运动规律 ( 此中
v
2＝
v2
－02，是各计数点对
v v
应时辰小车的刹时速度，v0是 O点对应时辰小车的刹时速度)。

他们依据实验数据在图丙中标出了 O、 A、 B、 D、E 对应的坐标点，请你在该图中标出计数点 C 对应的坐标点，并画出
v 2 s 图线。

(4) 实验小组绘制的
v 2
s 图线的斜率 k ＝ ________( 用题中所给字母表示 ) ，若发现该
斜率大于理论值，其原由可能是
________________________________________________ 。

分析： (1) 对钩码，依据牛顿第二定律得 m 1g － F ＝ m 1a ，
对小车，依据牛顿第二定律得
F ＝ m 2a ，解得 a ＝ m 1g 。

m ＋ m
2 1
(2) C 点对应的丈量值 x C ＝6.00 cm 。

因为每相邻两个计数点间还有 1 个点，因此相邻的计数点间的时间间隔 T ＝0.04 s ，根
据匀变速直线运动中间时辰的速度等于该过程中的均匀速度， 能够求出打纸带上
C 点时小车
的刹时速度大小
0.083 3 － 0.040 4
v C ＝
m/s ≈0.54 m/s 。

2×0.04
(3) 画出
v 2
s 图线以下图。

(4) 由匀变速直线运动的速度位移公式可知
2 2
，
2
图线的斜率
＝ 2 ＝
v －
0＝ 2
v s a
v as k
m 1g
2m 2＋m 1，斜率大于理论值，
说明加快度
a 偏大，可能是均衡摩擦力时木板左端垫得太高惹起
的。

m 1g
答案： (1)
(2)6.00
0.54
(3) 看法析图
m ＋ m
1
2
m 1g
(4)2 m 2＋m 1 木板的左端垫得过高
2．(2017 ·合肥一中诊疗 ) 为了研究质量一准时加快度与力的关系，一起学设计了如图
1 所示的实验装置。

(1) 实验时，必定要进行的操作是 ________。

A ．为减小偏差，实验中必定要保证钩码的质量
m 远小于小车的质量 M
B ．将带滑轮的长木板右端垫高，以均衡摩擦力
C ．小车凑近打点计时器，先开释小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录拉力传
感器的示数
D ．改变钩码的质量，打出几条纸带
(2) 该同学在实验中获得如图
2 所示的一条纸带的一部分： 0、 1、2、3、 4、 5、6、7 是
计数点，每相邻两计数点间还有
4 个打点 ( 图中未标出 ) 。

已知打点计时器采纳的是频次为
50 Hz 的沟通电，计数点间的距离已标明，依据图中数据计算的加快度 a ＝ ________( 结果保
留三位有效数字 ) 。

(3) 以拉力传感器的示数 F 为横坐标， 加快度 a 为纵坐标， 画出的 a F 图像是一条倾斜直线，测得图线的斜率为 k ，则小车的质量为 m ＝ ________。

分析： (1) 因为拉力的大小经过拉力传感器测出，因此不需要知足钩码的质量
m 远小于
小车的质量 M ，故 A 错误；实验时，需将长木板的右端垫高，均衡摩擦力，故
B 正确；实验
时应先接通电源， 再开释小车， 故 C 错误；实验应改变钩码的质量， 打出几条纸带进行研究， 故 D 正确。

(2) 因为两计数点间还有
4 个点没有画出，故两计数点之间的时间间隔为
T ＝5×0.02 s
＝0.10 s ，取 0～ 6 之间的六段距离，采纳两分法，由
＝
2
可得：
x aT
x 6＋x 5＋ x 4 － x 3＋ x 2＋ x 1
a ≈0.496 m/s
2
＝
2
，代入数据解得。

a
3T
1
(3) a F 图像中，图线的斜率表示小车质量的倒数，故小车质量为
m ＝ k 。

答案： (1)BD (2)0.496 m/s
2
1
(3)
k
3． (2017 ·山东实验中学检测 ) 为“研究加快度与力、质量的关系”，现供给以下图
的实验装置，请回答以下问题：
(1) 为了除去小车与水平木板之间的摩擦力的影响应采纳的方法是
________。

A ．将木板不带滑轮的一端适合垫高，使小车在钩码拉动下恰巧做匀速运动
B ．将木板带滑轮的一端适合垫高，使小车在钩码拉动下恰巧做匀速运动
C ．将木板不带滑轮的一端适合垫高，在不挂钩码的状况下使小车恰巧做匀速运动
D ．将木板不带滑轮的一端适合垫高，在不挂钩码的状况下使小车能够静止在木板上
(2)在实验中，有同学获得一条打点的纸带，取打点清楚部分做以下标志，以下图，
已知相邻计数点间还有 4 个点没有画出来，打点计时器的电源频次为50 Hz，则小车加快度的大小为a＝________m/s2。

(结果保存 3 位有效数字)
(3) 有一组同学保持小车及车中的砝码质量必定，研究加快度 a 与所受外力 F 的关系，他们在木板水平易倾斜两种状况下分别做了实验，获得了两条a F 图线，以下图，此中
图线 ________( 选填“①”或“②”) 是在木板倾斜状况下获得的，小车及车中的砝码总质量
m＝________kg。

分析： (1) 将木板不带滑轮的一端适合垫高，在不挂钩码的状况下使小车恰巧做匀速运
动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消，那么小车所受的协力便可以为是绳索的拉力，
应选项 C 正确。

(2) 由题意每两点之间还有四点没有画出来，因此＝ 0.1 s ，设
x 1＝5.00×10－2 m，2
T x ＝7.10 ×10 －2 m，x3＝9.10 ×10 －2 m，x4＝10.81 ×10 －2 m，x5＝12.70 ×10 －2 m，x6＝15.10 ×10－2 m，依据匀变速直线运动的推论公式x＝ aT2能够求出加快度的大小，得：x4－ x1＝3a1T2，
221
x5－x2＝3a2T ， x6－ x3＝3a3T ，对三个加快度取均匀值，得：a＝3( a1＋ a2＋ a3)，代入数据解
得 a≈ 1.93 m/s2。

(3) 由题图中图线①可知，当 F＝0时，a≠0，即绳索上没有拉力时小车就有加快度，说明实验操作中，均衡摩擦力时木板的右端垫得过高，因此图线①是在轨道右边抬高成为斜面
状况下获得的。

依据＝得：
F
a和所受拉力F的关系图线斜＝，因此小车运动的加快度
F ma a m
率等于小车和砝码的总质量的倒数。

由题图易得图线斜率 k＝2，因此小车和砝码的总质量m 1
＝k＝ 0.5 kg 。

答案： (1)C(2)1.93(3) ①0.5
4．(2017 ·株洲二中模拟 ) 用如图甲所示的装置研究加快度 a 与力 F 的关系，带滑轮的
长木板水平搁置，弹簧测力计固定在墙上。

(1)实验时，必定要进行的操作是 ________( 填选项前的字母 ) 。

A．小车凑近打点计时器，先接通电源，再开释小车，打出一条纸带，依据纸带的数据
求出加快度a，同时记录弹簧测力计的示数F
B．改变小车的质量，打出几条纸带
C．用天平测出沙和沙桶的总质量
D．为减小偏差，实验中必定要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量
(2)若要把小车所受拉力视为小车所受的协力，在进行上述实验操作以前，第一应当完
成的实验步骤是________________________________ 。

(3) 依据实验数据，画出了如图乙所示的 a F图像，测得斜率为k，则小车的质量为________。

(4)若某次实验，求得小车的加快度为a，则此时沙和沙桶的加快度为________。

(5)若弹簧测力计的读数为 F，则 F________mg( m 为沙和桶的总质量)。

(填“大于”、
“等于”或“小于”)
分析： (1) 打点计时器使用时，应先接通电源，待打点稳固后再开释纸带，该实验研究
加快度与力的关系，要记录弹簧测力计的示数， A 正确；要研究加快度与质量的关系时，就
要改变小车的质量，这个实验是研究加快度随 F 变化关系，B错误；拉力能够由弹簧测力计
测出，不需要用天平测出沙和沙桶的质量，也就不需要使小桶( 包含沙 ) 的质量远小于车的总
质量， C、D 错误。

(2)小车在运动中要遇到木板对小车的摩擦力和纸带与打点计时器间的摩擦力，要把小
车所受拉力视为小车所受的协力，就要先均衡摩擦力。

(3)对 a F 图像来说，图像的斜率表示小车质量的倒数，本题中弹簧测力计的示数F＝
1
F 合，故小车质量为 m＝2。

2k
(4)两股细绳拉小车，因此沙和沙桶的加快度是小车的 2 倍，因此沙和沙桶的加快度为2a。

(5)因为沙和沙桶有加快度，因此细绳的拉力小于沙和沙桶的重力，即弹簧测力计的读
数小于沙和沙桶的重力。

2
(4)2 a (5) 小于
答案： (1)A(2) 均衡摩擦力(3) k
5.(2016 ·全国丙卷 ) 某物理课外小组利用图 (a) 中的装置研究物体加快度与其所受合
外力之间的关系。

图中，置于实验台上的长木板水平搁置，其右端固定一轻滑轮，轻绳越过
滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。

本实验中可用的钩码共有N＝5 个，每个质量均为0.010 kg 。

实验步骤以下：
(1) 将 5 个钩码所有放入小车中，在长木板左下方垫上适合厚度的小物块，使小车( 和钩码) 能够在木板上匀速下滑。

(2) 将n( 挨次取n＝1,2,3,4,5) 用手按住小车并使轻绳与木板平行。

个钩码挂在轻绳右端，其他N－n 个钩码仍留在小车内；开释小车，同时用传感器记录小车在时辰t 相关于其起
始地点的位移s，绘制s- t图像，经数据办理后可获得相应的加快度a。

(3)对应于不一样的 n 的 a 值见下表。

n＝2时的 s- t 图像如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加快度 ( 保存 2 位有效数字 ) ，将结果填入下表：
n12345
－ 2
0.200.580.78 1.00
a/(m·s)
(4)利用表中的数据在图 (c) 中补齐数据点，并作出a- n图像。

从图像能够看出：当物体质量一准时，物体的加快度与其所受的合外力与正比。

(5)利用 a- n 图像求得小车(空载)的质量为________kg(保存2位有效数字，重力加快度取 g＝9.8 m·s－2)。

(6)若以“保持木板水平”来取代步骤 (1) ，以下说法正确的选项是 ________( 填入正确选项前的标号 ) 。

A．a- n图线不再是直线
B．a-n图线还是直线，但该直线可是原点
C．a-n图线还是直线，但该直线的斜率变大
分析： (3) 依据题图 (b) 可知，当
t ＝ 2.00 s时，位移
s
＝ 0.78 m ，由
s
＝
1
2，得加快
2at
2s2
度 a＝t2＝0.39 m/s。

(4)描点及图像以下图。

(5) 由 (4) 图像求得斜率k＝ 0.20m/s 2。

由牛顿第二定律得nm0g＝( m＋ Nm0) a，整理得 a
mg mg
00
＝＋0n，即 k＝＋0，代入数据得 m＝ 0.44 kg 。

m Nm m Nm
(6) 若保持木板水平，则所挂钩码总重力与小车所受摩擦力的协力供给加快度，即nm0g
－[＋(－)0]＝(＋0)，整理得＝1＋μ0，可见-图线还是直线，
mg －n
μ m N n m g m Nm a a m＋ Nm
nμg a
但可是原点，且斜率变大，选项B、 C 正确。

答案： (3)0.39(4) 看法析图(5)0.44(6)BC。