2021高考物理二轮复习专题6物理实验第1讲力学实验及创新作业含解析202102232116.doc

第1讲 力学实验及创新

A 组 基础能力练

1．(2020·四省名校二次大联考)某同学利用如图甲所示装置研究匀变速直线运动规律．某次实验通过电磁打点计时器打出纸带的一部分如图乙所示，图中A 、B 、C 、D 、E 为相邻的计数点，每两个相邻计数点间有4个计时点没有画出，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz.分别测出A 点到B 、C 、D 、E 点之间的距离，x 1、x 2、x 3、x 4，以打A 点作为计时起点，算出小车位移与对应运动时间的比值x t ，并作出x t

－t 图像如图丙所示．

(1)实验中下列措施必要的是_C__(填正确答案标号)

A ．打点计时器接220 V 交流电源

B ．平衡小车与长木板间的摩擦力

C ．细线必须与长木板平行

D ．小车的质量远大于钩码的质量

(2)由图丙中图像求出小车加速度a ＝_5.0__m/s 2

，打A 点时小车的速度v A ＝_0.40__m/s.(结果均保留两位有效数字)

【解析】 (1)电磁打点计时器接8 V 左右交流电源，选项A 错误；实验时不需要平衡小车与长木板间的摩擦力，选项B 错误；细线必须与长木板平行，选项C 正确；实验中小车做匀加速运动即可，没必要小车的质量远大于钩码的质量，选项D 错误；故选C ．(2)根据x ＝v 0t ＋12at 2可得x t ＝v 0＋12at ，由图像可知：v 0＝v A ＝0.4 m/s ；a ＝2k ＝2×1.4－0.40.4

m/s 2＝5.0 m/s 2 2．(2020·江苏质量检测)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图所示)．实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O .

(1)某同学在做该实验时认为：其中正确的是( ABC )

A ．拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好

B ．拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行

C ．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O 时，拉力要适当大些

D ．拉力F 1和F 2的夹角越大越好

(2)若两个弹簧测力计的读数均为 4 N ，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则_不能__(填“能”或“不能”)用一个量程为5 N 的弹簧测力计测量出它们的合力，理由是 4 2 N>5 N .

【解析】 (1)拉力F 1和F 2的夹角越大，而合力越小，作图时相对误差太大，正确的选项为A 、B 、C ．(2)若两个弹簧测力计的读数均为 4 N ，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则其合力为4 2 N>5 N ，故不能用一个量程为5 N 的弹簧测力计测量出它们的合力．

3．(2020·河南八市三模)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中：

(1)甲同学在做该实验时，通过处理数据得到了图甲所示的F －x 图像，其中F 为弹簧弹力，x 为弹簧长度．请通过图甲，分析并计算，该弹簧的原长x 0＝_8__cm ，弹簧的弹性系数k ＝_25__N/m.该同学将该弹簧制成一把弹簧秤，当弹簧秤的示数如图乙所示时，该弹簧的长度x ＝_20__cm.

(2)乙同学使用两条不同的轻质弹簧a 和b ，得到弹力与弹簧长度的图像如图丙所示．下列表述正确的是( B )

A ．a 的原长比b 的长

B ．a 的劲度系数比b 的大

C ．a 的劲度系数比b 的小

D ．测得的弹力与弹簧的长度成正比．

【解析】 (1)当弹力为零时，弹簧处于原长状态，故原长为：x 0＝8 cm ，在F －x 图像中

斜率代表弹簧的劲度系数，则：k ＝ΔF Δx ＝60.24

N/m ＝25 N/m ，在乙图中弹簧秤的示数：F ＝3.00 N ，根据F ＝kx ，可知：x ＝F k ＝325

m ＝0.12 m ＝12 cm ，故此时弹簧的长度：L ＝x ＋x 0＝20 cm.(2)在丙图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b 的原长大于a 的原长，故A 错误；斜率代表劲度系数，故a 的劲度系数大于b 的劲度系数，故B 正确，C 错误；弹簧的弹力与弹簧

的形变量成正比，故D 错误．

4．(2020·江西三市一模)某同学查阅资料得知弹簧弹性势能的表达式为E p ＝12kx 2(其中k 是弹簧的劲度系数，x 是形变量)，他想通过下图所示的实验装置加以验证．有一轻质弹簧水平放置在气垫导轨上，左端固定，弹簧处于原长时另一端在O 点处，右端紧靠滑块，但不连接．

(1)其探究步骤如下：

①按图1所示安装好实验装置；

②用游标卡尺测量固定在滑块上的遮光条宽度d ，其示数如图2所示，则d ＝_3.65__mm ； ③打开气源，将滑块放在导轨上，调节气垫导轨使之水平；

④滑块压缩弹簧至位置A (记下此时弹簧的压缩量x 1)后由静止释放，记下遮光条通过光电门的时间t 1＝8×10－3 s ，则滑块离开弹簧时的速度v 1＝_0.46__m/s(结果保留两位有效数字)；

⑤重复以上步骤分别求得物体离开弹簧时的速度大小，v 1取平均值；

⑥改变A 点的位置，重复上面的实验，分别得到多组x 、v 的值；

(2)如果弹性势能的表达式为E p ＝12

kx 2，摩擦阻力不计，则物体离开弹簧时的速度v 随弹簧压缩量x 的变化图线应该是_过原点的一条直线__．

【解析】 (1)②d ＝3 mm ＋0.05 mm×13＝3.65 mm ；④滑块离开弹簧时的速度v 1＝d t 1＝

3.65×10－38×10－3 m/s≈0.46 m/s.(2)由能量关系12kx 2＝12

mv 2，则v ＝k m

x ，则物体离开弹簧时的速度v 随弹簧压缩量x 的变化图线应该是过原点的一条直线．

B 组 素养提升练

5．(2020·湖北武汉调研测试)某同学用如图所示装置来探究“在外力一定时，物体的加速度与其质量之间的关系”．

(1)下列实验中相关操作正确的是( B )

A ．平衡摩擦力时，应先将沙桶用细线绕过定滑轮系在小车上

B ．平衡摩擦力时，小车后面应固定一条纸带，纸带穿过打点计时器