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，x1、x2、x3、x4，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，并作出－t图像如图丙所示．
xtxt
(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，打A点时小车的速度vA＝_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＝1x11.4－0.422
v0t＋at2可得＝v0＋at，由图像可知：v0＝vA＝0.4 m/s；a＝2k＝2× m/s＝5.0 m/s
2t20.4
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 )
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2
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F1和F2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 42 N>5 N .
【解析】 (1)拉力F1和F2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42 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x0＝_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：x0＝8 cm，在F－x图像中ΔF6斜率代表弹簧的劲度系数，则：k＝＝ N/m＝25 N/m，在乙图中弹簧秤的示数：F＝3.00
Δx0.24N，根据F＝kx，可知：x＝＝
F3
m＝0.12 m＝12 cm，故此时弹簧的长度：L＝x＋x0＝20 cm.(2)k25
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
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的形变量成正比，故D错误．
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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Ep＝kx(其中k2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x1)后由静止释放，记下遮光条通过光电门的时间t1＝8×10 s，则滑块离开弹簧时的速度v1＝_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，v1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；
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(2)如果弹性势能的表达式为Ep＝kx，摩擦阻力不计，则物体离开弹簧时的速度v随弹
2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v1＝＝3.65×101212
m/s.(2)由能量关系kx＝mv，则v＝－3 m/s≈0.46
8×1022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”．
－3
－3
dt1
kx，则物体离开弹簧时的速m
(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
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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.doc
