2012-2017年新课标全国卷专题分类汇总
专题7：力学实验
1. (2017新课标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)
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④；
⑥利用实验中得到的数据作出v–?t图，如图(c)所示。
(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) 2. (2017新课标Ⅱ)(6分)某同学研究在固定斜面上运
动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。
完成下列填空：
(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA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vA、a和?t的关系式为v= 。 (2)由图(c)可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。(结果保留3位有效数字) 3. (2017新课标Ⅲ卷6分)
某探究小组做“验证力的平行四边形定则”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(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮
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?t； ③用?s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?t
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(b)所示，F的大小为_______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端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)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。 (i)用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作
专题7：力学实验 第 1 页
用点，在图(a)中画出力F1．F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力F合；
的平均阻力大小约为其重力的1%，由此推算出f为________Hz。
2．(2016年新课标全国卷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。
(ii)F合的大小为_______N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。
若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。
1．(2016年新课标全国卷I)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20Hz、30Hz和40Hz。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。
图（a） (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
(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_____________。
图（a） 图（b） 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。
3．(2016年新课标全国卷III)某物理课外小组利用图
(a)中的装置探究物体加速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放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬
(2)已测得=8.89cm，=9.50cm，=10.10cm；当地重力加速度大小为9.80m/s2，实验中重物受到
图（b） 专题7：力学实验 第 2 页
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。实验步骤如下：
(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。
(2)将n(依次取n=1，2，3，4，5)个钩码挂在轻绳右端，其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。
(3)对应于不同的n的a值见下表。N=2时的st图象如图(b)所示；由图(b)求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。 n 1 2 3 0.58 4 0.78 5 1.00 a/(m·s-2) 0.20 图（a）
4．(2015年新课标全国卷I)某物理小组的同学设计
了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)。完成下列填空：
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图(a)所示，托盘秤的示数为1.00kg；
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为 kg；
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示： 序号 1 m(kg) 1.80 2 1.75 3 1.85 4 1.75 5 1.90 图（a） 图（b） (4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为 N；小车通过最低点时的速度大小为 m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2，计算结果保留2位有效数字)
(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点，并作出an图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。 (5)利用an图象求得小车(空载)的质量为______ kg(保留2位有效数字，重力加速度g取9.8 m/s)。
(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_______(填入正确选项前的标号)。 A．an图线不再是直线
B．an图线仍是直线，但该直线不过原点 C．an图线仍是直线，但该直线的斜率变大
2
5．(2015年新课标全国卷II)某学生用图(a)所示的实
验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示，图中标出了5个连续点之间的距离。
(1)物块下滑是的加速度a=______m/s2打点C点时物块的速度v=______m/s；
(2)已知重力加速度大小为g，为求出动摩擦因数，还需测量的物理量是______(填正确答案标号) A．物块的质量 B．斜面的高度
图（a） 图（b） 专题7：力学实验 第 3 页
C．斜面的倾角
的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数，取重力加速度为9.80m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60，整个弹簧的自由长度为11.88cm。 x0/cm x/cm n k(N/m) 1/k(m/N) P1 2.04 2.64 10 163 0.006 1 P2 4.06 5.26 20 ① ② P3 6.06 7.81 30 56.0 0.017 9 P4 8.05 10.30 40 43.6 0.022 9 P5 10.03 12.93 50 33.8 0.029 6 P6 12.01 15.41 60 28.8 0.034 7
6．(2014年新课标全国卷I)某同学利用图(a)所示实
验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题：
(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_______(选填“线性”或“非线性”)关系。 (2)由图(b)可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是________________。
图（a） 图（b） (1)将表中数据补充完整:①_________，②_________。
1/k（m/N） 图（b）
(2)以n为横坐标，为纵坐标，在图乙给出的坐标纸上画出-n图象。
(3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧，该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=_____N/m；该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k=_____N/m。
8．(2013年新课标全国卷I)图(a)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：
(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是________________，钩码的质量应满足的条件是________________。
7．(2014年新课标全国卷II)某实验小组探究弹簧的
劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a)所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P0．P1．P2．P3．P4．P5．P6分别固定在弹簧上距悬点0．10．20．30．40．50．60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出指针的位置，P0指向0刻度。设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为x0；挂有质量为0.100kg的砝码时，各指针
图（a）
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；用米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，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB，求出加速
图（a） 专题7：力学实验 第 4 页
度；
④多次重复步骤③，求a的平均值； ⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。 回答下列问题：
(1)测量d时，某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图(b)所示，其读数为________cm。
(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为____________。
(3)动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为___________。
(4)如果细线没有凋整到水平，由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”)。
9．(2013年新课标全国卷II)某同学利用下述装置对
轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边缘，如图(a)所示。向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
m A．小球的质量
图（b） 图（b）
B．小球抛出点到落地点的水平距离s C．桌面到地面的高度h D．弹簧的压缩量Δx E．弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek，得Ek=______。
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-Δx图线。从理论上可推出，如果h不变，m增加，s-Δx图线的斜率会_________(选填“增大”“减小”或“不变”)；如果m不变，h增加，s-Δx图线的斜率会_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知，Ep与Δx的_________次方成正比。 10．(2012年新课标全国卷)某同学利用螺旋测微器
测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为____mm，图(b)所示读数为____mm，所测金属板的厚度为____mm。
图（a） 回答下列问题：
图（a） 图（b）
专题7：力学实验 第 5 页
(1)本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的_____
答案： 1．(1)
、
、
，(2)40；
2．(1)④①③②，(2)1.29．M；3．(3)0.39(0.37～0.41均可)， (4)略，(5)0.45(0.43～0.47均可)，(6)BC；4．(2)1.40，(4)7.9．1.4；5．(1)3.25．1.79，(2)C；6．(1)非线性，(2)存在摩擦力，(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力、远小于小车质量；
7．(1)81.7．0.0122，(2)略，(3)1.71?103n (在
1.67?103n~1.83?103n之间均可)3.39l(在
03.313.62l~l之间均可)；8．(1)0.960，00(2)
，(3)
，(4)
系统误差；9．(1)A、
B．C，(2)mgs24h，(3)减小、增大、2；10．0.010；
6.870；6.860；
专题7：力学实验第 6 页
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