高考2013物理實驗大全

高考(2013)物理實驗大全實驗1誤差、有效數(shù)字、長度的測量實驗2驗證力的平行四邊形定則探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系實驗3研究勻變速直線運動實驗4研究平拋物體的運動實驗5驗證機械能守恒定律實驗6驗證動量守恒定律實驗7用單擺測定重力加速度實驗8用油膜法估測分子的大小實驗9用描跡法畫出電場中平面上的等勢線實驗10描繪小燈泡的伏安特性曲線、實驗11測定金屬的電阻率實驗12把電流表改裝為電壓表、實驗13測定電源的電動勢和內(nèi)電阻實驗14用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學元件、實驗15傳感器的簡單應用實驗16練習使用示波器實驗一1．關(guān)于測量，下列說法錯誤的是()A．測量長度要有估計數(shù)字，估計數(shù)字的位數(shù)越多，誤差就越小B．在記錄測量結(jié)果時，只寫數(shù)值，不寫單位是毫無意義的C．記錄測量的結(jié)果，所用單位不同時，不會影響測量結(jié)果的準確程度D．為了減小誤差，進行任何一個測量，都要采取多次測量求平均值的方法【解析】估計數(shù)字只有一位，故選項A錯．【答案】A2．用某刻度尺測得的某物體的長度為0.623m，則該工具的精確度為()A．1mB．0.1mC．0.01mD．0.001m【解析】據(jù)讀數(shù)規(guī)則，最后一位為估讀，可知精確度為0.01m.【答案】C3．準確度為0.1mm的游標卡尺，游標卡尺刻度總長度為9mm，若其最末一個刻度線與主尺的44mm刻度線對齊，則游標尺的第5條刻度線所對著的主尺刻度為()A．35.0mmB．39.5mmC．43.4mmD．35.4mm【解析】游標尺上每刻度為0.9mm，第5條刻線與最末一條刻線的距離為0.9×5＝4.5mm，所以第5條刻線對齊的是與44mm差4.5mm的刻度，故為39.5mm.【答案】B4．(2009·江蘇蘇州中學測試)用某精密儀器測量一物件的長度，得其長度為1.63812cm.如果用最小刻度為mm的米尺來測量，則其長度應讀為________cm，如果用50分度的卡尺來測量，則其長度應讀為________cm.【解析】最小刻度為mm的米尺精確到1mm，即0.1cm，但有一位估讀，因此讀數(shù)為1.64cm；50分度的卡尺沒有估讀，精確到0.02mm，即0.002cm，故其長度應為1.638cm.【答案】1.641.6385．一游標卡尺的主尺最小分度為1毫米，游標上有10個小等分間隔，現(xiàn)用此卡尺來測量工件的直徑，如圖所示．該工件的直徑為________mm.【解析】29mm＋8×0.1mm＝29.8mm.【答案】29.86．(2007·天津卷)一種游標卡尺，它的游標尺上有50個小的等分刻度，總長度為49mm，用它測量某物體長度，卡尺示數(shù)如圖所示，則該物體的長度是________cm.【解析】41mm＋10×0.02mm＝4.120cm.【答案】4.1207．現(xiàn)用最小分度為1mm的米尺測量金屬絲長度，如圖所示，圖中箭頭所指位置是拉直的金屬絲兩端在米尺上相對應的位置，測得的金屬絲長度為________mm.在測量金屬絲直徑時，如果受條件限制，身邊只有米尺1把和圓柱形鉛筆1支．如何較準確地測量金屬絲的直徑？請簡述測量方法：【解析】本題主要考查毫米刻度尺的讀數(shù)；放大法測量物體的長度．本題是一道考查考生基本素質(zhì)的基礎題目．觀察本題圖示，注意金屬絲的起點不在“0”處，所以測得金屬絲的長度為：982.0mm－10.0mm＝972.0mm由于一根金屬絲的直徑太小，用mm刻度尺不易測量，故采用放大法測量：在鉛筆上緊密排繞N匝金屬絲，用毫米刻度尺測出該N匝金屬絲的長度D.由此可以算出金屬絲的平均直徑為D/N.【答案】見解析8．圖中給出的是利用游標卡尺測量某一物體長度時的示數(shù)，此示數(shù)應為________．【解析】29mm＋14×0.05mm＝29.70mm，最后一位數(shù)字雖然是零，但它代表精確程度，是計算中得出的，不能省略不寫．【答案】29.70mm9．(2009·河北石家莊)(1)測量玻璃管內(nèi)徑時，應該用如圖(甲)中游標卡尺的A、B、C三部分的________部分來進行測量(填代號)．(2)圖(乙)中玻璃管的內(nèi)徑d＝________mm.【解析】(2)5mm＋5×0.05mm＝5.25mm.【答案】(1)A(2)5.2510．(2008·高考海南物理卷)某同學用螺旋測微器測量一金屬絲的直徑，測微器的示數(shù)如圖所示，該金屬絲直徑的測量值為________mm.【答案】2.793(在2.791～2.795mm之間都可以)11．(1)用刻度尺和直角三角板測量一圓柱體的直徑，方法如右圖所示，此圓柱體的直徑為()A．2.5cmB．2.0cmC．2.00cmD．2.05cm(2)用游標為50分度的游標卡尺測定某圓筒的內(nèi)徑時，卡尺上的示數(shù)如圖所示，可讀出圓筒的內(nèi)徑為________mm.【答案】(1)C(2)53.1012．(2008·高考四川理綜卷)一水平放置的圓盤繞過其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，盤邊緣上固定一豎直的擋光片．盤轉(zhuǎn)動時擋光片從一光電數(shù)字計時器的光電門的狹縫中經(jīng)過，如圖甲所示．乙為光電數(shù)字計時器的示意圖．光源A中射出的光可照到B中的接收器上，若A、B間的光路被遮斷，顯示器C上可顯示出光線被遮住的時間．擋光片的寬度用螺旋測微器測得，結(jié)果如圖丙所示．圓盤直徑用游標卡尺測得，結(jié)果如圖丁所示，由圖可知(1)擋光片的寬度為________mm；(2)圓盤的直徑為________cm；(3)若光電數(shù)字計時器所顯示的時間為50.0ms，則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為________弧度/秒(保留3位有效數(shù)字)．【解析】(1)螺旋測微器的固定尺上讀數(shù)為10mm.可動尺上的讀數(shù)為24.3，其中最后一位是估讀數(shù)字，其大小讀2、3、4都正確．螺旋測微器的精確度為0.01mm，則擋光片寬度為L＝10mm＋24.3×0.01mm＝10.243mm.(2)游標卡尺為20分度，其精確度為0.05mm.固定尺讀數(shù)為242mm.游標尺讀數(shù)為4，圓盤直徑R＝242mm＋4×0.05mm＝242.20mm＝24.220mm.(3)因顯示時間t＝50.0ms，則轉(zhuǎn)動角速度ω＝eq\f(v,R)＝eq\f(L,tR)≈1.69rad/s.【答案】(1)10.243(2)24.220(3)1.6913．在一些實驗中需要較準確地測量物體轉(zhuǎn)過的角度，為此人們在這樣的儀器上設計了一個可轉(zhuǎn)動的圓盤，在圓盤的邊緣標有刻度(稱為主尺)，圓盤外側(cè)有一個固定不動的圓弧(稱為游標尺)．如圖所示(圖中畫出了圓盤的一部分和游標尺)．圓盤上刻有對應的圓心角，游標尺上把與主尺9°對應的圓心角等分為10格．試根據(jù)圖中所示的情況讀出此時游標上的零刻度與圓盤的零刻線之間所夾的角度為________．【解析】因為游標尺上把與主尺上9°對應的圓心角等分為10格，所以，將精確度為0.1mm的游標尺的原理和讀數(shù)方法遷移到這里，就可得到該游標尺的精確度為d′＝(1/10)°＝0.1°，主尺上的整數(shù)部分為19°，游標尺上的第7條刻度線與主尺上的26條刻度線相重合，則其小數(shù)部分為7×0.1°＝0.7°，故總的讀數(shù)為19°＋0.7°＝19.7°.【答案】19.7°14．有一根橫截面為正方形的薄壁管(如圖所示)，現(xiàn)用游標為20分度(測量值可準確到0.05mm)的游標卡尺測量其外部的邊長l，卡尺上部分刻度的示數(shù)如下圖甲所示；用螺旋測微器測得其壁厚d的情況如下圖乙所示．則此管外部橫截面邊長的測量值為l＝________cm；管壁厚度的測量值為d＝________mm.【答案】2.4401.00015．某同學使用20分度的游標卡尺測量一物體的尺寸，而另一同學卻故意遮擋住了一部分刻度，使其只能看到游標卡尺的后半部分，如圖所示，問該同學還能得到的物體的尺寸大小嗎？說說你的觀點．【答案】能得到物體的尺寸大?。蓤D可知，游標尺的第7條刻度線與主尺上2.7cm的刻度線正好對齊，而20分度游標尺每一刻度的長度為0.95mm，故7個刻度的總長度為7×0.95mm＝6.65mm，游標尺上“0”刻度線所對主尺的長度即為測量值，l測＝27mm－6.65mm＝20.35mm.實驗二1．(6分)(2009·高考山東理綜)某同學在家中嘗試驗證平行四邊形定則，他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物，以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子，設計了如下實驗：將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上，另一端與第三條橡皮筋連接，結(jié)點為O，將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物．(1)為完成該實驗，下列操作中必需的是________．a(chǎn)．測量細繩的長度b．測量橡皮筋的原長c．測量懸掛重物后橡皮筋的長度d．記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置(2)釘子位置固定，欲利用現(xiàn)有器材，改變條件再次驗證，要采用的方法是________．【答案】(1)bcd(2)更換不同的小重物2．(6分)在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，下列哪些方法可減小實驗誤差()A．使用彈簧秤拉橡皮條時不應超過其量程，且使用前要校準零點B．實驗中，先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程，然后只需調(diào)節(jié)另一個彈簧秤拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點C．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧秤之間夾角應取90°以便于算出合力大小D．拉橡皮條的細線要長些，標記兩條細線方向要盡可能遠些【解析】對選項B，第一個彈簧秤有可能超過量程而損壞；兩個分力間的夾角只要不過大或過小就行，故選項C錯；D項中可以更準確的確定拉力方向，故選AD.【答案】AD3．(6分)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要兩次拉伸橡皮條：一條是通過細繩用兩個彈簧互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧秤通過細繩拉橡皮條，在這兩次拉伸中()A．只要求將橡皮條拉到相同的長度B．要求將橡皮條沿相同的方向拉到相同的長度C．將彈簧秤拉到相同的刻度D．將橡皮條和細繩的結(jié)點拉到相同的位置【解析】在這個實驗中用橡皮條在拉力作用下發(fā)生的變化來反映作用效果，橡皮條的變化包括伸長方向和伸長量兩項，用伸長方向反映橡皮條所受合力的方向，用伸長量反映合力的大小，僅用一項不完整，故B正確，A、C錯誤，如果兩次拉動時使細繩和橡皮條的結(jié)點位于同一位置，橡皮條兩次的伸長方向和伸長量一定相同，因此D選項正確．【答案】BD4．(6分)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中關(guān)于操作步驟先后順序，下列說法正確的是()A．先測量原長，后豎直懸掛B．先豎直懸掛，后測量原長C．先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果無影響D．先后順序?qū)嶒灲Y(jié)果的影響程度取決于彈簧的自重【解析】由于彈簧自身有重力，懸掛時的長度大于水平放置時的長度，所以測量其豎直懸掛時的長度為彈簧原長．【答案】BD5．(6分)下列結(jié)論中正確的是()A．彈簧的彈力與彈簧的長度成正比B．彈簧的彈力總是同彈簧的伸長量成正比C．彈簧的彈力總是同彈簧被壓縮的長度成正比D．在彈性限度內(nèi)，彈簧產(chǎn)生的彈力與彈簧的形變量成正比【解析】由實驗探究得出“在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力與其形變量成正比”．故只有D項正確．【答案】D6．(6分)(2009·西城區(qū)模擬)某同學做“探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系”實驗．他先把彈簧平放在桌面上使其自然伸長，用直尺測出彈簧原長L0，再把彈簧豎直懸掛起來，掛上砝碼后測出彈簧伸長后的長度L，把L－L0作為彈簧的伸長量x.這樣操作，由于彈簧自身重力的影響，最后畫出的圖線可能是下圖中的哪一個()【解析】原長的測量值小于真實值，設誤差為Δl，彈簧的實際伸長量x′＝x－Δl，彈力與伸長量成正比，即F＝k(x－Δl)．所以最后的圖線是C.【答案】C7．(6分)做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時，在水平放置的木板上鋪一張白紙，把橡皮條的一端固定在板的A點，橡皮條的另一端拴有兩細繩套，如圖所示，兩個彈簧秤分別勾住細繩套，互成角度地拉橡皮條使之伸長．到達某一位置O時需記下________、________，描下________，再用一個彈簧秤勾住細繩套把橡皮條拉長，使結(jié)點達到位置________，再記下彈簧秤的讀數(shù)________．【答案】(1)兩彈簧秤的讀數(shù)兩細繩的方向結(jié)點O的位置O點細繩的方向(前兩空的順序可以交換)8．(6分)下面列出的措施中，有利于改進實驗結(jié)果的是()A．橡皮條彈性要好，拉到O點時拉力應適當大些B．兩個分力F1和F2間的夾角要盡量大些C．拉橡皮條時，橡皮條、細繩和彈簧測力計平行貼近木板面D．拉橡皮條的繩要細，而且稍長一些【解析】拉力“適當”大些能減小誤差；而夾角“盡量”大些，則使作圖誤差變大；橡皮條等“貼近”木板，目的是使拉線水平；繩子細長便于確定力的方向．【答案】ACD9．(6分)如圖所示，使彈簧測力計②從圖示位置開始沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動，在此過程中，保持結(jié)點O的位置不變，保持彈簧測力計①的拉伸方向不變．那么，在全過程中關(guān)于彈簧測力計①、②的示數(shù)F1和F2的變化情況是()A．F1增大，F(xiàn)2減小B．F1減小，F(xiàn)2增大C．F1減小，F(xiàn)2先增大后減小D．F1減小，F(xiàn)2先減小后增大【解析】由于結(jié)點O的位置不變，所以F1和F2合力的大小與方向均不改變，即平行四邊形的對角線不變．由于彈簧測力計①的拉伸方向不變，所以，F(xiàn)1的方向不變，即平行四邊形的一組對邊(F1)所在的直線不變．當彈簧測力計②從圖示的位置沿順時針方向緩慢轉(zhuǎn)動時，平行四邊形的另一組對邊(F2)分別繞對角線的兩端順時針轉(zhuǎn)動如圖所示．由圖可知，當F2與F1垂直時，F(xiàn)2最小，故在這一過程中，F(xiàn)2先減小后增大，而F1一直減?。敬鸢浮緿10．(6分)(2010·安徽合肥模擬)某同學在做研究彈簧的形變與外力關(guān)系的實驗時，將一輕彈簧豎直懸掛讓其自然下垂，測出其自然長度；然后在其下部施加外力F，測出彈簧的總長度L，改變外力F的大小，測出幾組數(shù)據(jù)，作出外力F與彈簧總長度L的關(guān)系圖線如圖所示．(實驗過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進行的)由圖可知該彈簧的自然長度為________cm；該彈簧的勁度系數(shù)為________N/m.【解析】當外力F大小為零時，彈簧的長度即為原長，圖線的斜率是其勁度系數(shù)．【答案】(1)10(2)5011．(6分)(2008·廣東理基)探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系時，在彈性限度內(nèi)，懸掛15N重物時，彈簧長度為0.16m；懸掛20N重物時，彈簧長度為0.18m，則彈簧的原長L0和勁度系數(shù)k分別為()A．L0＝0.02mk＝500N/mB．L0＝0.10mk＝500N/mC．L0＝0.02mk＝250N/mD．L0＝0.10mk＝250N/m【解析】由胡克定律F＝kx可得，15＝k(0.16－L0),20＝k(0.18－L0)．解得：k＝250N/m，L0＝0.10m.D正確．【答案】D12．(8分)(2010·武漢市五校聯(lián)考)利用下列器材設計實驗研究三力平衡的規(guī)律．器材：三根完全相同的輕質(zhì)彈簧(每根彈簧的兩端均接有適當長度的細繩套)，幾個小重物，一把刻度尺，一塊三角板，一枝鉛筆，一張白紙，幾枚釘子．(1)按下列步驟進行實驗，請在橫線上將步驟補充完整：①用兩枚釘子將白紙(白紙的上邊沿被折疊幾次)釘在豎直墻壁上，將兩根彈簧一端的細繩套分別掛在兩枚釘子上，另一端的細繩套與第三根彈簧一端的細繩套連接．待裝置靜止后，用刻度尺測出第三根彈簧兩端之間的長度，記為L0；②在第三根彈簧的另一個細繩套下面掛一個重物，待裝置靜止后，用鉛筆在白紙上記下結(jié)點的位置O和三根彈簧的方向．用刻度尺測出第一、二、三根彈簧的長度L1、L2、L3，則三根彈簧對結(jié)點O的拉力之比為________；③取下器材，將白紙平放在桌面上．用鉛筆和刻度尺從O點沿著三根彈簧的方向畫直線，按照一定的標度作出三根彈簧對結(jié)點O的拉力F1、F2、F3的圖示．用平行四邊形定則求出F1、F2的合力F.④測量發(fā)現(xiàn)F與F3在同一直線上，大小接近相等，則實驗結(jié)論為：________；(2)若釘子位置固定，利用上述器材，改變條件再次驗證，可采用的辦法是__________；(3)分析本實驗的誤差來源，寫出其中兩點：__________；__________.【答案】(1)②(L1－L0)(L2－L0)(L3－L0)④在實驗誤差范圍內(nèi)，結(jié)點O受三個力的作用處于靜止狀態(tài)，合力為零(2)換不同重量的小重物(3)未考慮彈簧自身的重量記錄O、L0、L1、L2、L3及彈簧的方向時產(chǎn)生誤差(或白紙未被完全固定等)13．(8分)做“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗步驟如下：A．以彈簧伸長量為橫坐標，以彈力為縱坐標，描出各組數(shù)據(jù)(x，F(xiàn))對應的點，并用平滑的曲線連接起來；B．記下彈簧不掛鉤碼時其下端在刻度尺上的刻度L0；C．將鐵架臺固定于桌子上(也可在橫梁的另一側(cè)掛上一定的配重)，并將彈簧的一端系于橫梁上，在彈簧附近豎直固定一刻度尺；D．依次在彈簧下端掛上2個、3個、4個……鉤碼，并分別記下鉤碼靜止時彈簧下端所對應的刻度并記錄在表格內(nèi)，然后取下鉤碼；E．以彈簧伸長為自變量，寫出彈力與伸長的關(guān)系式．首先嘗試寫成一次函數(shù)，如果不行則考慮二次函數(shù)；F．解釋函數(shù)表達式中常數(shù)的物理意義；G．整理儀器．請將以上步驟按操作的先后順序排列出來：________.【答案】C、B、D、A、E、F、G14．(9分)(2009·廣東揭陽一模)為了探求彈簧彈力F和彈簧伸長量x的關(guān)系．李強同學選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進行測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖象．從圖象上看，該同學沒有完全按實驗要求做，使圖象上端成為曲線，圖象上端成為曲線是因為________．這兩根彈簧的勁度系數(shù)分別為：甲彈簧為________N/m，乙彈簧為________N/m.若要制作一個精確度較高的彈簧測力計，應選彈簧________(填“甲”或“乙”)．【解析】圖象上端成為曲線是因為彈簧超出彈性限度，彈力與伸長量不成正比了．據(jù)胡克定律得k甲＝eq\f(F甲,x甲)＝66.7N/m，k乙＝eq\f(F乙,x乙)＝200N/m.要制作一個精確度較高的彈簧測力計，則應選勁度系數(shù)小的彈簧，即甲．【答案】彈簧超出彈性限度，彈力與伸長量不成正比了66.7200甲15．(9分)(2008·高考北京理綜卷)某同學和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系，并測彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上，然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè)，并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上．當彈簧自然下垂時，指針指示的刻度數(shù)值記作L0，彈簧下端掛一個50g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L1；彈簧下端掛兩個50g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L2；……；掛七個50g的砝碼時，指針指示的刻度數(shù)值記作L7.(1)下表記錄的是該同學已測出的6個值，其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤，它們的代表符號分別是________和________．測量記錄表：代表符號L0L1L2L3L4L5L6L7刻度數(shù)值/cm1.703.405.108.6010.312.1(2)實驗中，L3和L7兩個值還沒有測定，請你根據(jù)下圖將這兩個測量值填入記錄表中．(3)為充分利用測量數(shù)據(jù)，該同學將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差，分別計算出了三個差值：d1＝L4－L0＝6.90cm，d2＝L5－L1＝6.90cm，d3＝L6－L2＝7.00cm.請你給出第四個差值：d4＝________cm＝________cm.(4)根據(jù)以上差值，可以求出每增加50g砝碼時彈簧的平均伸長量ΔL.ΔL用d1、d2、d3、d4表示的式子為：ΔL＝________，代入數(shù)據(jù)解得ΔL＝________cm.(5)計算彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.(g取9.8m/s2)【解析】(1)L5、L6兩組數(shù)據(jù)在讀數(shù)時均沒有估讀值．(2)略(3)題中三組數(shù)據(jù)在尋求多掛4個砝碼形成的長度差，故d4＝L7－L3＝(14.05－6.85)cm＝7.20cm.(4)每增加4個砝碼彈簧的平均伸長量ΔL1＝eq\f(d1＋d2＋d3＋d4,4)，則每增加1個砝碼彈簧的平均伸長量ΔL＝eq\f(ΔL1,4)＝eq\f(d1＋d2＋d3＋d4,4×4)，代入數(shù)據(jù)求得ΔL＝1.75cm.(5)由(3)(4)可知，彈力F和彈簧伸長量ΔL成正比，即滿足F＝kΔL，代入數(shù)據(jù)k＝eq\f(F,ΔL)＝eq\f(50×10－3×9.8,1.75×10－2)N/m＝28N/m.【答案】(1)L5L6(2)6.85(6.84～6.86)14.05(14.04～14.06)(3)L7—L37.20(7.18～7.22)(4)eq\f((d1＋d2＋d3＋d4),4×4)1.75(5)28實驗三1．(8分)(2009·高考廣東理基)“研究勻變速直線運動”的實驗中，使用電磁式打點計時器(所用交流電的頻率為50Hz)，得到如圖所示的紙帶．圖中的點為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有四個點未畫出來，下列表述正確的是()A．實驗時應先放開紙帶再按通電源B．(s6－s1)等于(s2－s1)的6倍C．從紙帶可求出計數(shù)點B對應的速率D．相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.02s【答案】C2．(8分)(2009·高考天津理綜)如圖所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度．①所需器材有打點計時器(帶導線)、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需__________(填字母代號)中的器材．A．直流電源、天平及砝碼B．直流電源、毫米刻度尺C．交流電源、天平及砝碼D．交流電源、毫米刻度尺②通過作圖象的方法可以剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù)，提高實驗的準確程度．為使圖線的斜率等于重力加速度，除作v－t圖象外，還可作__________圖象，其縱軸表示的是__________，橫軸表示的是__________．【解析】本題考查了利用驗證機械能守恒定律的實驗裝置測定重力加速度，意在考查考生的知識遷移能力和利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的能力．①本實驗不需要測量重物的質(zhì)量，直接通過處理紙帶，利用勻變速直線運動的規(guī)律即可求得，缺少低壓交流電源和刻度尺，故選項D正確；②由勻變速直線運動的規(guī)律2gh＝v2可得：eq\f(v2,2)＝gh，當縱軸表示eq\f(v2,2)，橫軸表示重物下落高度h，則圖象的斜率即為重力加速度．【答案】①D②eq\f(v2,2)－h(huán)速度平方的二分之一重物下落高度h(關(guān)于圖象的其他正確答案也可)3．(8分)在使用打點計時器時()A．應先接通電源，再使紙帶運動B．應先使紙帶運動，再接通電源C．在使紙帶運動的同時接通電源D．先使紙帶運動或先接通電源都可以【解析】先接通電源再使紙帶運動，可使紙帶上打出的點子更多，紙帶利用率更高，另外，在紙帶運動較快的情況下，如果先釋放紙帶后接通電源，可能造成紙帶上無點的情況．【答案】A4．(8分)一同學在用打點計時器做“測勻變速直線運動加速度”的實驗時，紙帶上打出的點不是圓點，而是如圖所示的一些短線，這可能是因為()A．打點計時器錯接在直流電源上B．電源電壓不穩(wěn)定C．電源的頻率不穩(wěn)定D．打點針壓得過緊【解析】當打點計時器到直流電源上時，某振動片不可能磁化，也就不會引起振針的上下運動而打點，故選項A首先應被排除．電源頻率的不穩(wěn)定會引起打點周期的不穩(wěn)定，電壓的不穩(wěn)定會影響點跡的清晰度．故用排除法可確定A、B、C三選項均不是本題答案．當打點計時器的振動片一端的打點針(振針)與復寫紙片間的距離過大(即振針太短)，這時打點針向下運動時還觸不著復寫紙，可能出現(xiàn)時有時無的點跡，也可能完全沒有點跡，即漏點．當打點計時器的振針(打點針)壓得過緊，即振針與復寫紙間間隙過小(振針太長)，每一個打點周期內(nèi)就會有較長一段時間接觸并擠壓在復寫紙上，這樣打出的點就變?yōu)橐欢我欢蔚男【€段，即打出的點有拖尾巴的現(xiàn)象．所以引起紙帶上打出的不是圓點，而是一些短線；其原因是打點針壓得過緊．答案應為D.所以在使用打點計時器前要檢查振針到復寫紙間的距離是否適中，否則要做適當調(diào)整．一般說來，振針針尖與限位板間的間隙調(diào)節(jié)到3～4mm為宜，然后再旋緊固定螺母．【答案】D5．(8分)(2009·安徽蚌埠模擬)用接在50Hz交流電源上的打點計時器測定小車的運動情況．如圖所示是實驗得到的紙帶．則小車的加速度和打點1時的瞬時速度的大小分別是()A．a(chǎn)＝5.00m/s2和v1＝1.60m/sB．a(chǎn)＝5.00m/s2和v1＝3.20m/sC．a(chǎn)＝50.0m/s2和v1＝1.60m/sD．a(chǎn)＝50.0m/s2和v1＝3.20m/s【解析】由s3＋s4－(s1＋s2)＝a(2T)2，又T＝0.02s2，解得a＝5.00m/s2.v1＝eq\f(s1＋s2,2T)＝1.60m/s.【答案】A6．(8分)(2009·河南鞏義模擬)(1)某同學要進行探究勻變速直線運動的實驗，請在下面列出的實驗器材中，選出本實驗中不需要的器材填在橫線上(填編號)：________①打點計時器②天平③低壓交流電源④低壓直流電源⑤細繩和紙帶⑥鉤碼和小車⑦秒表⑧一端有滑輪的長木板⑨刻度尺(2)某同學利用打點計時器所記錄的紙帶來研究做勻變速直線運動小車的運動情況，實驗中獲得一條紙帶，如圖所示，其中兩相鄰計數(shù)點間有四個點未畫出．已知所用電源的頻率為50Hz，則打A點時小車運動的速度大小vA＝________m/s，小車運動的加速度大小a＝________m/s2.(結(jié)果要求保留三位有效數(shù)字)【解析】(2)vA＝eq\f(OB,2T)，T＝0.1s，所以解出vA＝0.337m/s.由BD－OB＝a(2T)2，解出a≈0.393m/s2.【答案】(1)②④⑦(2)0.3370.3937．(8分)用打點計時器研究勻變速直線運動的實驗中，造成各連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差不是一個恒量的主要原因是()A．長度測量不準確B．打點間隔不是0.02s，而是0.018sC．運動中受摩擦力作用D．木板未調(diào)成水平【解析】本實驗的目的是研究勻變速直線運動的規(guī)律，因此，只要求小車能滿足做勻變速直線運動的條件就可以了．小車運動中雖受到摩擦力，或者木板未調(diào)水平，形成一個傾角，但只要保證對小車的牽引力大于它所受的阻力，小車就能做勻變速運動；摩擦力的大小、木板的傾斜與否以及傾角的大小，僅影響小車運動中加速度的大小，亦即打點間隔分布的疏密，不是造成各打點間隔內(nèi)位移之差不是恒量的原因，時間間隔長短只會影響點的疏密．【答案】A8．(8分)在研究勻變速直線運動的實驗中，算出小車經(jīng)過各計數(shù)點的瞬時速度如以下表格中所示，為了算出加速度，合理的方法是()計數(shù)點序號123456計數(shù)點對應時刻(s)0.10.20.30.40.50.6通過計數(shù)點的速度(cm/s)44.062.081.0100.0110.0168.0A.根據(jù)任意兩計數(shù)點的速度應用公式a＝Δv/Δt算出加速度B．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出v－t圖象，量出其傾角，由公式a＝tanα算出加速度C．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，畫出v－t圖象，由圖線上任意兩點所對應的速度，用公式a＝Δv/Δt算出加速度D．依次算出通過連續(xù)兩計數(shù)點間的加速度，算出平均值作為小車的加速度【解析】方法A偶然誤差較大，方法D實際上也僅由始末兩段位移決定，偶然誤差也較大，只有C充分利用畫出的v－t圖象的各次數(shù)據(jù)，減小了偶然誤差，而B找v－t圖象的傾角tanα是不妥的，因為物理學計算圖象中縱橫坐標的分度選取往往是不相同的，是由我們自己隨意定大小的，不像數(shù)學中的純數(shù)坐標．【答案】C9．(8分)某同學在測定勻變速直線運動的加速度時，得到了幾條較為理想的紙帶，已在每條紙帶上每5個計時點取好了一個計數(shù)點，即兩計數(shù)點之間的時間間隔為0.1s，依打點先后編為0、1、2、3、4、5.由于不小心，紙帶被撕斷了，如圖所示．請根據(jù)給出的A、B、C、D四段紙帶回答：(填字母，單位：cm)(1)從紙帶A上撕下的那段應該是B、C、D三段紙帶中的________．(2)打A紙帶時，物體的加速度大小是________m/s2.【解析】因小車做勻變速直線運動，加速度保持不變，打A紙帶時，加速度a＝eq\f(Δs,T2)＝eq\f(s2－s1,T2)＝eq\f((36.0－30.0)×10－3,0.12)m/s2＝0.6m/s2.又小車運動的加速度：a＝eq\f(s5－s2,3T2)，則4、5兩點間隔為：s5＝s2＋3aT2＝36.0×10－3m＋3×0.6×＝54×10－3m所以從紙帶A上撕下的那段應是C.【答案】(1)C(2)0.610．(9分)如圖所示，是打點計時器打出的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F等是按時間順序先后打出的計數(shù)點(每兩個計數(shù)點間有四個計時點未畫出)．用刻度尺量出AB、EF之間的距離分別是2.40cm和0.84cm，那么小車的加速度大小是________，方向是________．【解析】由紙帶數(shù)據(jù)知，s1＝2.40cm，s5＝0.84cm，計數(shù)點時間間隔T＝5×0.02s＝0.1s則小車的加速度a＝eq\f(s5－s1,4T2)＝eq\f((0.84－2.40)×10－2,4×0.12)m/s2＝－0.39m/s2所以，加速度大小為0.39m/s2，方向與運動方向相反．【答案】0.39m/s2與運動方向相反11．(9分)利用打點時器測定勻加速直線運動的小車的加速度，如圖所示給出了該次實驗中，從0點開始，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0,1,2,3,4,5,6都為計數(shù)點．測得：s1＝1.40cm，s2＝1.90cm，s3＝2.38cm，s4＝2.88cm，s5＝3.39cm，s6＝3.87cm.(1)在計時器打出點1,2,3,4,5時，小車的速度分別為：v1＝________cm/s，v2＝________cm/s，v3＝________cm/s，v4＝________cm/s，v5＝________cm/s.(2)作出v－t圖象，并由圖象求出小車的加速度a＝________cm/s2.【解析】(1)小車速度v1＝eq\f(s1＋s2,2T)＝eq\f(1.40＋1.90,2×0.1)cm/s＝16.50cm/s，v2＝eq\f(s2＋s3,2T)＝eq\f(1.90＋2.38,2×0.1)cm/s＝21.40cm/s，v3＝eq\f(s3＋s4,2T)＝eq\f(2.38＋2.88,2×0.1)cm/s＝26.30cm/s，v4＝eq\f(s4＋s5,2T)＝eq\f(2.88＋3.39,2×0.1)cm/s＝31.35cm/s，v5＝eq\f(s5＋s6,2T)＝eq\f(3.39＋3.87,2×0.1)cm/s＝36.30cm/s.(2)圖象如圖所示，在作出v－t圖象后，取A和B兩點計算加速度，vA＝12.00cm/s，tA＝0，vB＝42.20cm/s，tB＝0.6s，則a＝eq\f(vB－vA,tB－tA)＝eq\f(42.20－12.00,0.6－0)cm/s2＝50.33cm/s2.【答案】(1)16.5021.4026.3031.3536.30(2)圖見解析50.3312．(10分)如圖所示為小球從某一高度處自由下落時，用頻閃照相獲得的軌跡的一部分，計數(shù)點1、2的間隔為7.71cm,2、3的間隔為8.75cm,3、4的間隔為9.80cm，4、5的間隔為10.86cm，每次閃光的時間間隔為1/30s，求小球運動到計數(shù)點3時的瞬時速度是多少？【解析】根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度可以“粗略”代表某點的速度的思想來計算小球的速度．小球運動到計數(shù)點3時，其速度為v3＝eq\f(s23＋s34,2T)＝eq\f(0.0875＋0.0980,2×\f(1,30))m/s＝2.7825m/s【答案】2.7825m/s實驗四1．(8分)在做“研究平拋物體的運動”的實驗時，為了能較準確地描繪出運動軌跡，下列操作要求正確的是()A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B．每次釋放小球的位置可以不同C．每次必須由靜止釋放小球D．小球運動時不應與木板上的白紙(或方格紙)相接觸【解析】本實驗必須調(diào)節(jié)斜槽的末端保持水平，以保證物體做平拋運動；每次釋放必須從同一位置由靜止釋放；小球運動時不應與木板上的白紙(或方格紙)相接觸，以防止摩擦，保證小球做平拋運動．【答案】ACD2．(8分)(2009·濰坊質(zhì)檢)某同學利用如圖所示的兩種裝置探究平拋運動，方案如下：裝置1：用小錘打擊金屬片，A球水平拋出，同時B球自由下落．仔細觀察A、B兩球是否同時落到水平地面上．若同時落地，則說明水平分運動是勻速運動，豎直分運動是自由落體運動．裝置2：豎直管A上端要高于水面，這樣可在較長時間內(nèi)得到穩(wěn)定的細水柱．水平管B噴出水流，在緊靠水流、平行于水流的玻璃板上用彩筆描出水流的軌跡，這就是平拋運動的軌跡．找出以上敘述中不當之處并寫到下面：(1)_______________________________________________________________________；(2)_______________________________________________________________________．【解析】(1)若同時落地，則說明水平分運動是勻速運動(只要說明豎直方向為自由落體運動)．(2)豎直管A上端要高于水面(應低于)．【答案】見解析3．(8分)某同學設計了一個研究平拋運動的實驗裝置，如圖所示．在水平桌面一個斜面，讓鋼球從斜面上同一位置由靜止?jié)L下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運動．在鋼球拋出后經(jīng)過的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過豎直尺讀出，木板可以上下自由調(diào)節(jié)．在木板上固定一張白紙．該同學在完成裝置安裝后進行了如下步驟的實驗：A．實驗前在白紙上畫一條直線，并在線上標出a、b、c三點，且ab＝bc，如圖．量出ab長度L＝20.00cm.B．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板位置，使得鋼球正好擊中c點，記下此時木板離地面的高度h1＝70.00cm.C．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板位置，使得鋼球正好擊中b點，記下此時木板離地面的高度h2＝90.00cm.D．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板位置，使得鋼球正好擊中a點，記下此時木板離地面的高度h3＝100.00cm.則該同學由上述測量結(jié)果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小v0＝________m/s.鋼球擊中b點時其豎直分速度大小為vby＝________m/s.已知鋼球的重力加速度為g＝10m/s2，空氣阻力不計．【解析】由于小球每次都是從斜面上同一位置釋放的，所以小球的水平初速度不變，小球從落到a點到落到b點與從落到b點到落到c點所用的時間相同，可設為T.水平方向：v0＝eq\f(ac,2T)①豎直方向：ab對應的豎直高度Δh1＝h3－h(huán)2＝10cm.bc對應的豎直高度Δh2＝h2－h(huán)1＝20cm則Δh＝Δh2－Δh1＝gT2②聯(lián)立①②代入數(shù)據(jù)得v0＝2m/s，T＝0.1s由運動學公式：vby＝eq\f(h3－h(huán)1,2T)＝eq\f(0.3m,2×0.1s)＝1.5m/s.【答案】21.54．(9分)某同學設計了一個研究平拋運動的實驗．實驗裝置示意圖如圖(甲)所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(圖(甲)中P0P0′、P1P1′…)，槽間距離均為d.把覆蓋復寫紙的白紙鋪貼在硬板B上．實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放．每打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d.實驗得到小球在白紙上打下的若干痕跡點．如圖(乙)所示．(1)實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到________，每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了______________________．(2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了______________________．(3)在圖(乙)中繪出小球做平拋運動的軌跡．【解析】平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動．實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到斜槽末端水平，每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了保持小球水平拋出的初速度相同．每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了保持相鄰痕跡點的水平距離大小相同．有些考生不明白每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d的道理．【答案】(1)斜槽末端水平小球每次平拋速度相同(2)保持相鄰痕跡點的水平距離大小相同(3)如圖所示5．(9分)一名同學在“研究平拋運動”實驗中，只畫出了如圖所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離Δs相等的三點A、B、C，量得Δs＝0.2m.又量出它們之間的豎直距離分別為h1＝0.1m，h2＝0.2m，利用這些數(shù)據(jù)，可求得：(1)物體拋出時的初速度為________；(2)物體經(jīng)過B點時的豎直分速度為________；(3)拋出點在A點上方的高度為________．(g取10m/s2)【解析】(1)設物體拋出時的初速度為v0，水平方向發(fā)生Δs位移所用時間為t，則Δs＝v0t，h2－h(huán)1＝gt2，可解得v0＝2m/s，t＝0.1s.(2)vBy＝eq\f(h1＋h2,2t)＝1.5m/s.(3)從拋出到落到B點的時間為tB，有vBy＝gtB，解得tB＝eq\f(vBy,g)＝0.15s，從拋出點落到A點的時間tA＝tB－t＝0.05s；拋出點在A點上方的高度為hA＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,A)＝0.0125m.【答案】(1)2m/s(2)1.5m/s(3)0.0125m6．(9分)試根據(jù)平拋運動原理設計“測量彈射彈丸出射的初速度”的實驗方案．提供的實驗器材為彈射器(含彈丸，如圖)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺．(1)畫出實驗示意圖．(2)在安裝彈射器時應注意__________________________________________．(3)實驗中需要測量的量為______________________．(在示意圖中用字母標出)(4)彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應采取的方法是______________________．(5)計算公式為________．【解析】(1)實驗示意圖如圖所示．(2)彈射器必須保持水平．(3)彈丸下降高度y和水平射程x.(4)在不改變高度y的條件下，進行多次實驗，測量水平射程eq\x\to(x).(5)eq\x\to(v)0＝eq\x\to(x)eq\r(\f(g,2y)).【答案】見解析7．(9分)在做“研究平拋物體的運動”的實驗時，坐標紙應當固定在豎直的木板上，如圖所示坐標紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是()【解析】A圖中坐標紙偏右，斜端末端沒有在坐標紙內(nèi)，A錯；B圖中坐標紙放得不豎直，B錯；C圖中坐標紙豎直，斜槽末端又在坐標紙內(nèi)，C正確；D圖中坐標紙偏下，斜槽末端沒有落在坐標紙內(nèi)，D項錯．【答案】C8．(8分)在做“研究平拋物體的運動”的實驗時，已備有下列器材：有孔的硬紙片、白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺，還需要的器材有()A．秒表B．天平C．重垂線D．測力計【答案】C9．(10分)(2008·蘇、錫、常、鎮(zhèn)四市模擬)如圖甲所示，是一位同學在實驗室中照的一小球做平拋運動的頻閃照片的一部分，由于照相時的疏忽，沒有擺上背景方格板，圖中方格是后來用直尺畫在相片上的(圖中格子的豎直線是實驗中重垂線的方向，每小格的邊長均為5mm)．為了補救這一過失，他對小球的直徑進行了測量，如圖乙所示，如果取重力加速度g＝10m/s2，則(1)照相機的閃光頻率為________Hz；(2)小球做平拋運動的初速度為________m/s.【解析】真實小球的直徑是底片上小球的4倍，說明小球?qū)嶋H做平拋運動的水平、豎直位移應是照片的4倍．對豎直分運動，由Δs＝gT2＝0.1m得T＝0.1s，則頻率為10Hz，則v＝eq\f(l,T)＝1m/s.【答案】(1)10(2)110．(10分)(2007·高考上海卷)利用單擺驗證小球平拋運動規(guī)律，設計方案如圖所示，在懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L，懸點到木板的距離OO′＝h(h>L)．(1)電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是______________________．(2)將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點，O′C＝s，則小球做平拋運動的初速度為v0＝________.(3)在其他條件下不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角θ，小球落點與O′點的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實驗，以s2為縱坐標、cosθ為橫坐標，得到如圖所示圖象．則當θ＝30°時，s為________m；若懸線長L＝1.0m，懸點到木板間的距離OO′為________m.【解析】(1)因為是利用單擺驗證小球做平拋運動的規(guī)律，所以小球必須做平拋運動．如果電熱絲不在O點的正下方，懸線被燒斷時小球的速度不是水平的，不能做平拋運動．所以只有在O點的正下方才能保證小球做平拋運動．(2)小球在豎直方向做自由落體運動，有h－L＝eq\f(1,2)gt2，水平方向做勻速直線運動，有s＝v0t，所以有v0＝eq\f(s,t)＝seq\r(\f(g,2(h－L))).(3)由圖象可得函數(shù)關(guān)系式為s2＝(－2cosθ＋2)m2，所以當θ＝30°時，cosθ＝eq\f(\r(3),2)，代入得s2≈0.27m2，所以s≈0.52m.若懸線長為1m，θ＝90°，小球在最低點的速度為v，根據(jù)機械能守恒定律有mgL＝eq\f(1,2)mv2，所以v＝eq\r(2gL)，而此時水平位移為s＝eq\r(2)m，代入(2)中結(jié)果v0＝seq\r(\f(g,2(h－L)))可得h＝1.5m.【答案】(1)保證小球沿水平方向拋出(2)seq\r(\f(g,2(h－L)))(3)0.521.511．(12分)(2008·北京海淀區(qū)高三期中測試)某同學在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，在已經(jīng)判定平拋運動在豎直方向為自由落體運動后，再來用如圖甲所示實驗裝置研究水平方向的運動．他先調(diào)整斜槽軌道使槽口末端水平，然后在方格紙(甲圖中未畫出方格)上建立直角坐標系xOy，將方格紙上的坐標原點O與軌道槽口末端重合，Oy軸與重垂線重合，Ox軸水平．實驗中使小球每次都從斜槽同一高度由靜止?jié)L下，經(jīng)過一段水平軌道后拋出．依次均勻下移水平擋板的位置，分別得到小球在擋板上的落點，并在方格紙上標出相應的點跡，再用平滑曲線將方格紙上的點跡連成小球的運動軌跡如圖乙所示．已知方格邊長為L，重力加速度為g.(1)請你寫出判斷小球水平方向是勻速運動的方法(可依據(jù)軌跡圖說明)．(2)小球平拋的初速度v0__________；(3)小球豎直下落距離y與水平運動距離x的關(guān)系式為y＝__________.【解析】(1)在軌跡上取坐標為(3L，L)、(6L,4L)、(9L,9L)的三點，分別記為A、B、C點，其縱坐標y1y2y3＝149，由于已研究得出小球在豎直方向是自由落體運動，因此可知從拋出到A點所用時間t1與從A點到B點所用時間t2、從B點到C點所用時間t3相等，這三點的橫坐標之間的距離也相等，說明了在相等時間內(nèi)水平位移相等，即說明平拋運動在水平方向的運動為勻速直線運動．(2)由平拋運動性質(zhì)可得v0t1＝3L,2L＝gteq\o\al(2,1)解得v0＝eq\f(3,2)eq\r(2gL)(3)由平拋運動性質(zhì)得x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2；解之得y＝eq\f(1,9L)x2【答案】(1)詳見解析(2)eq\f(3,2)eq\r(2gL)(3)eq\f(1,9L)x2【知識拓展】物體做平拋運動的條件是初速度方向水平，只在重力作用下運動．其運動可以看成水平方向上的的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合成．“方格題”往往是通過自由落體運動規(guī)律Δs＝gt2成為解決此類問題的突破口．實驗五1．(9分)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，下列物理量中需要用工具測量的有()；通過計算得到的有()A．重錘的質(zhì)量B．重力加速度C．重錘下落的高度D．與重錘下落高度對應的重錘瞬時速度【解析】重錘下落的高度從紙帶上用毫米刻度尺測量．某點速度由公式vn＝eq\f(sn＋sn＋1,2T)或vn＝eq\f(hn＋1－h(huán)n－1,2T)算出．【答案】CD2．(9分)在驗證機械能守恒定律的實驗中有關(guān)重錘質(zhì)量，下列說法中正確的是()A．應選用密度和質(zhì)量較大的重錘，使重錘和紙帶所受的重力遠大于它們所受的阻力B．應選用質(zhì)量較小的重錘，使重錘的慣性小一些，下落時更接近于自由落體運動C．不需要稱量錘的質(zhì)量D．必須稱量重錘的質(zhì)量，而且要估讀到0.01g【解析】本實驗依據(jù)的原理是重錘自由下落驗證機械能守恒定律，因此重錘的密度和質(zhì)量應取得大一些，以便系統(tǒng)所受的阻力和重錘的重力相比可以忽略不計，以保證重錘做自由落體運動．本實驗不需要測出重錘的質(zhì)量，實驗只需要驗證gh＝eq\f(1,2)v2就行了．【答案】AC3．(11分)(2009·深圳調(diào)研)某同學利用透明直尺和光電計時器來驗證機械能守恒定律，實驗的簡易示意圖如圖所示，當有不透光物體從光電門間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．所用的XDS—007光電門傳感器可測的最短時間為0.01ms.將擋光效果好、寬度為d＝3.8×10－3m的黑色磁帶貼在透明直尺上，從一定高度由靜止釋放，并使其豎直通過光電門．某同學測得各段黑色磁帶通過光電門的時間Δti與圖中所示的高度差Δhi并對部分數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)果如下表所示．(取g＝9.8m/s2，注：表格中MΔti(10－3s)vi＝eq\f(d,ti)(m·s－1)ΔEki＝eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,i)－eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,1)Δhi(m)MgΔhi11.213.1421.153.300.520.060.5831.003.782.290.232.2540.954.003.170.323.1450.900.41(1)從表格中數(shù)據(jù)可知，直尺上磁帶通過光電門的瞬時速度是利用vi＝eq\f(d,ti)求出的，請你簡要分析該同學這樣做的理由是________．(2)請將表格中數(shù)據(jù)填寫完整．(3)通過實驗得出的結(jié)論是________________．(4)根據(jù)該實驗請你判斷下列ΔEk—Δh圖象中正確的是()【解析】(1)因瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度．(4)因為ΔEp＝mg·Δh，ΔEp＝ΔEk，所以ΔEk＝mg·Δh，所以正確答案為C.【答案】(1)瞬時速度等于極短時間或極短位移內(nèi)的平均速度(2)4.223.97M或4.00M4.01M4．(11分)在利用電磁打點計時器(電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz)“驗證機械能守恒定律”的實驗中：(1)某同學用如圖所示裝置進行實驗，得到如圖所示的紙帶，把第一個點(初速度為零)記作O點，測出點O、A間的距離為68.97cm，點A、C間的距離為15.24cm，點C、E間的距離為16.76cm，已知當?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2，重錘的質(zhì)量為m＝1.0kg，則打點計時器在打O點到C點的這段時間內(nèi)，重錘動能的增加量為________J，重力勢能的減少量為________J.(2)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a＝________m/s2.(3)在實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減少的重力勢能總大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘帶著紙帶下落的過程中存在著阻力的作用，用題目中給出的已知量求重錘下落過程中受到的平均阻力大小為________N.【解析】本題主要考查“驗證機械能守恒定律”這個實驗的基本原理和應用，并且綜合了牛頓第二定律．(1)C點速度vC＝eq\f(\x\to(AE),4T)＝eq\f(32.00×10－2,4×0.02)m/s＝4.00m/s該過程動能的增加量ΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)＝eq\f(1,2)×1.0×(4.00)2J＝8.00J該過程重力勢能的減少量為ΔEp＝mg·eq\x\to(OC)＝1.0×9.8×(68.97＋15.24)×10－2J＝8.25J.(2)加速度a＝eq\f(\x\to(CE)－\x\to(AC),(2T)2)＝eq\f((16.76－15.24)×10－2,(2×0.02)2)m/s2＝9.50m/s2.(3)由牛頓第二定律得mg－Ff＝ma即Ff＝mg－ma＝0.30N.【答案】(1)8.008.25(2)9.50(3)0.305．(11分)利于如圖所示的裝置驗證機械能守恒定律．圖中AB是固定的光滑斜面，斜面的傾角為30°，1和2是固定在斜面上適當位置的兩個光電門，當光電門中有物體通過時與它們連線的光電計時器(都沒有畫出)能夠顯示擋光時間．讓滑塊從斜面的頂端滑下，光電門1、2各自連接的光電計時器顯示的擋光時間分別為5.00×10－2s、2.00×10－2s.已知滑塊質(zhì)量為2.00kg，滑塊沿斜面方向的長度為5.00cm，光電門1和2之間的距離為0.54m，g取9.80m/s2，取滑塊經(jīng)過光電門時的速度為其平均速度．(1)滑塊通過光電門1時的速度v1＝________m/s，通過光電門2時的速度v2＝________m/s；(2)滑塊通過光電門1、2之間的動能增加量為________J，重力勢能的減少量為________J.(3)由以上數(shù)據(jù)，得出的結(jié)論是____________________．【解析】(1)光電門記錄的瞬時速度取經(jīng)過光電門時的平均速度v1＝eq\f(L,t1)＝eq\f(0.05,0.05)m/s＝1.00m/sv2＝eq\f(L,t2)＝eq\f(0.05,0.02)m/s＝2.50m/s.(2)ΔEk＝eq\f(1,2)m(veq\o\al(2,2)－veq\o\al(2,1))＝5.25JΔEp＝mgs12sin30°＝2×9.8×0.54×0.5J＝5.29J.(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒．【答案】(1)1.002.50(2)5.255.29(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，ΔEk＝ΔEp，所以小車沿斜面下滑過程中機械能守恒6．(11分)如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1.00kg的圓柱棒替代紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，使之替代打點計時器．當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面的紙上畫出記號，如圖乙所示，設毛筆接觸棒時不影響棒的運動．測得記號之間的距離依次為26.0mm、50.0mm、74.0mm、98.0mm、122.0mm、146.0mm，已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣，由此驗證機械能守恒定律，根據(jù)以上內(nèi)容，可得(1)毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T＝________s.(2)根據(jù)乙圖所給的數(shù)據(jù)，可知毛筆畫下記號3時，圓柱棒下落的速度v3＝________m/s；畫下記號6時，圓柱棒下落的速度v6＝________m/s；記號3、6之間棒的動能的變化量為________J．重力勢能的變化量為________J，由此可得出的結(jié)論是______________________．(g取9.80m/s2，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)T＝eq\f(60,1200)s＝0.05s.(2)v3＝eq\f((50.0＋74.0),2T)×10－3m/s＝1.24m/sv6＝eq\f((122.0＋146.0),2T)×10－3m/s＝2.68m/sΔEk＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,6)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,3)＝2.82JΔEp＝mg(122.0＋98.0＋74.0)×10－3＝2.88J在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒．【答案】(1)0.05s(2)1.242.682.822.88在誤差允許的范圍內(nèi)，機械能守恒7．(11分)如圖所示，是用自由落體法驗證機械能守恒定律時得到的一條紙帶，我們選中N點來驗證機械能守恒定律，下面舉出一些計算N點速度的方法，其中正確的是()①N點是第n個點，則vn＝gnT②N點是第n個點，則vn＝g(n－1)T③vn＝eq\f(sn＋sn＋1,2T)④vn＝eq\f(dn＋1－dn－1,2T)A．①③B．①②③C．③④D．①③④【解析】由于本實驗需要的是物體在某一時刻的真實速度，故應使用紙帶上的數(shù)據(jù)求解，利用做勻變速運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速率等于這段時間的中間時刻的瞬時速度這一規(guī)律求解．【答案】C8．(13分)(2009·荊州調(diào)研)如圖所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律．實驗所用的電源為學生電源，輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種．重錘從高處由靜止開始落下，重錘上拖著的紙帶通過打點計時器打出一系列的點，對紙帶上的點痕跡進行測量，即可驗證機械能守恒定律．(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟：()A．按照圖示的的裝置安裝器件；B．將打點計時器接到電源的直流輸出端上；C．用天平測量出重錘的質(zhì)量；D．釋放懸掛紙帶的夾子，同時接通電源開關(guān)打出一條紙帶；E．測量打出的紙帶上某些點之間的距離；F．根據(jù)測量的結(jié)果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能．指出其中沒有必要進行的或者操作不恰當?shù)牟襟E，將其選項對應的字母填在下面的橫線上，并說明理由．________________________________________________________________________.(2)利用這個裝置也可以測量重錘下落的加速度a的數(shù)值，如圖所示．根據(jù)打出的紙帶，選取紙帶上打出的連續(xù)五個點A、B、C、D、E，測出A點距起始點O的距離為s0，點A、C間的距離為s1，點C、E間的距離為s2，使用交流的頻率為f，則根據(jù)這些條件計算重錘下落的加速度a的表達式為：a＝________.(3)在驗證機械能守恒定律的實驗中發(fā)現(xiàn)，重錘減小的重力勢能總是大于重錘增加的動能，其原因主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用，可以通過該實驗裝置測定該阻力的大?。粢阎?shù)刂亓铀俣裙J的較準確的值為g，還需要測量的物理量是______．(4)試用這些物理量和紙帶上的測量數(shù)據(jù)表示出重錘在下落過程中受到的平均阻力大小為F＝________.【解析】(1)步驟B是錯誤的，應接到交流電源的輸出端；步驟D是錯誤的，應先接通電源，待打點穩(wěn)定后再釋放紙帶；步驟C不必要，因為根據(jù)測量原理，重錘的動能和勢能中都包含m，可以約去．(2)因為s2－s1＝a(eq\f(2,f))2＝eq\f(4a,f2)，所以a＝eq\f((s2－s1)f2,4).(3)重錘質(zhì)量m.由牛頓第二定律mg－F＝ma，所以阻力F＝m[g－eq\f((s2－s1)f2,4)]．【答案】(1)見解析(2)eq\f((s2－s1)f2,4)(3)重錘質(zhì)量m(4)m[g－eq\f((s2－s1)f2,4)]9．(14分)如圖所示的裝置可用來驗證機械能守恒定律．擺錘A拴在長L的輕繩一端，另一端固定在O點，在A上放一個小鐵片，現(xiàn)將擺錘拉起，使繩偏離豎直方向成θ角時靜止開始釋放擺錘，當其到達最低位置時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離擺錘而做平拋運動．(1)為了驗證擺錘在運動中機械能守恒，必須求出擺錘在最低點的速度．為了求出這一速度，實驗中還應該測得的物理量是______________________．(2)根據(jù)測得的物理量表示擺錘在最低點的速度v＝________.(3)根據(jù)已知的和測量的物理量，寫出擺錘在運動中機械能守恒的關(guān)系式為________．【解析】(1)鐵片離開擺錘后做平拋運動，故要想求出擺錘在最低點的速度，需根據(jù)平拋運動的規(guī)律：s＝v0t①，h＝eq\f(1,2)gt2②，因此需測h、s.(2)由(1)中①、②聯(lián)立求得：v＝seq\r(\f(g,2h)).(3)擺錘在下擺過程中只有重力做功，由機械能守恒得：mgL(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mv2，把v＝seq\r(\f(g,2h))代入上式得：L(1－cosθ)＝eq\f(s2,4h).【答案】(1)擺錘A最低點離地面的豎直高度h和鐵片做平拋運動的水平位移s(2)seq\r(\f(g,2h))(3)L(1－cosθ)＝eq\f(s2,4h)實驗六1．(8分)在驗證碰撞中的動量守恒的實驗中，入射小球在斜槽軌道上釋放點的高低對實驗影響的下列說法正確的是()A．釋放點越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B．釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量的相對誤差越小，兩球速度測量值越精確C．釋放點越高，兩球相碰時，相互作用的內(nèi)力越大，碰撞前后總動量之差越小，誤差越小D．釋放點越高，入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ叫　窘馕觥坑捎谠搶嶒炘趦尚∏蚺鲎矔r不會完全符合合力為零的條件，故小球位置越高時，碰撞時的內(nèi)力越大，外力相對越小，碰撞越接近動量守恒．【答案】C2．(8分)現(xiàn)有下列A、B、C、D四個小球，在做“驗證動量守恒定律”的實驗時，入射小球、被撞小球應分別選用()A．質(zhì)量20g，直徑為3.2cmB．質(zhì)量22g，直徑為3.0cmC．質(zhì)量為40g，直徑為2.0cmD．質(zhì)量為4g，直徑為2.0cm【解析】選擇的兩個相碰的小球要大小相等而質(zhì)量不同，且選擇的入射小球的質(zhì)量應大于被碰小于的質(zhì)量，故選C、D.【答案】CD3．(8分)在本實驗中，產(chǎn)生誤差的主要原因是()A．碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對沿水平方向B．小球在空氣中飛行時受到空氣阻力C．通過復寫紙描得的各點，不是理想點，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差D．測量長度時有誤差【解析】由于碰撞前后小球的速度方向不是絕對沿水平方向，及落點不確定，長度測量等都是造成誤差的主要原因，而在本實驗中，由于小球的運動速度不是很大，所以空氣阻力雖然會對測量結(jié)果造成影響，但不是產(chǎn)生誤差的主要原因．【答案】ACD4．(8分)做“驗證碰撞中的動量守恒”實驗中，稱得小球的質(zhì)量m1＝0.1kg，m2＝0.05kg，應選________做入射小球．斜槽末端邊緣在白紙上的投影為O，碰撞前后兩球多次落點的平均位置分別為P、M、N，但N點的位置模糊不清．請你根據(jù)動量守恒和圖中的讀數(shù)判定N點的位置應在________cm的刻度線上．【解析】根據(jù)入射球質(zhì)量大于被碰球質(zhì)量的實驗要求，應選質(zhì)量為m1的小球做入射球．OM＝(15－1)cm＝14cm，OP＝(31－1)cm＝30cm，根據(jù)動量守恒有m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，代入數(shù)據(jù)計算得ON＝32.00cm.因為O點位于1cm處，故N點位置的刻度為(32.00＋1.00)cm＝33.00cm.【答案】質(zhì)量為m1的小球33.005．(8分)(2009·保定模擬)(1)“驗證動量守恒定律”的實驗裝置原來的教科書采用圖甲所示的方法，經(jīng)過編者修改后，現(xiàn)行的教科書采用圖乙所示的方法．兩個實驗裝置的區(qū)別在于：①懸掛重垂線的位置不同；②圖甲中設計有一個支柱(通過調(diào)整，可使兩球的球心在同一水平線上；上面的小球被碰離開后，支柱立即倒下)，圖乙中沒有支柱，圖甲中的入射小球和被碰小球做平拋運動的拋出點分別在通過O、O′點的豎直線上，重垂線只確定了O點的位置，比較這兩個實驗裝置，下列說法正確的是()A．采用圖甲所示的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑B．采用圖乙所示的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑C．為了減小誤差，采用圖甲所示的實驗裝置時，應使斜槽末端水平部分盡量光滑D．為了減小誤差，采用圖乙所示的實驗裝置時，應使斜槽末端水平部分盡量光滑(2)在做“驗證動量守恒定律”的實驗中：如果采用(1)題圖乙所示裝置做實驗，某次實驗得出小球的落點情況如圖丙所示，圖中數(shù)據(jù)單位統(tǒng)一，假設碰撞動量守恒，則碰撞小球質(zhì)量m1和被碰撞小球質(zhì)量m2之比m1m2________.【解析】圖甲必須測出兩個小球的直徑，計算水平射程時用到小球直徑；但圖乙不用測出兩球直徑，原因是小球在斜槽末端做直接平拋運動，水平距離直接為OM、OP或ON，不用直徑．據(jù)m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，把圖中數(shù)據(jù)代入即得m1∶m2＝4∶1.【答案】(1)AD(2)4∶16．(12分)用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律．質(zhì)量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為H的小支柱N上，O點到A球球心的距離為L，使懸線在A球釋放前張直，且線與豎直線的夾角為α.A球釋放后擺動到與豎直線夾角β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復寫紙的白紙D.保持α角度不變，多次重復上述實驗，白紙上記錄到多個B球的落點．(1)圖中s應是B球初始位置到________的水平距離．(2)為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，應測得________、________、________、________、________、________、________等物理量．(3)用測得的物理量表示碰撞前后A球、B球的動量：pA＝________，pA′＝________，pB＝________，pB′＝________.【解析】(1)s是B球的水平分位移．(2)A、B組成的系統(tǒng)碰撞前后，若動量守恒．則有mAvA＝mAvA′＋mBvB′，要求出vA需知L、α，要求出vA′需知β，要求出vB′需知H、s.故應測mA、mB、L、α、β、H、s.(3)碰前：pA＝mAvA①eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)＝mAgL(1－cosα)②由①②得：pA＝mAeq\r(2gL(1－cosα)).碰后：eq\f(1,2)mAveq\o\al(′2,A)＝mAgL(1－cosβ)，得pA′＝mAeq\r(2gL(1－cosβ)).碰前pB＝0碰后，vB′＝eq\f(s,t)＝eq\f(s,\r(\f(2H,g)))，pB′＝mBvB′＝mBseq\r(\f(g,2H)).【答案】(1)B球落點(2)mAmBLαβHs(3)mAeq\r(2gL(1－cosα))mAeq\r(2gL(1－cosβ))0mBseq\r(\f(g,2H))7．(12分)在“驗證碰撞中的動量守恒”實驗中，讓質(zhì)量為m1的小球從斜面上某處自由滾下，與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生對心碰撞，則(1)兩小球質(zhì)量的關(guān)系應滿足()A．m1＝m2B．m1>m2C．m1<m2D．沒有限制(2)實驗必須滿足的條件是()A．斜槽軌道末端的切線必須是水平的B．斜槽軌道必須光滑C．入射球m1每次必須從同一高度滾下D．入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度(3)實驗中必須測量的量是()A．小球的質(zhì)量m1和m2B．小球半徑R1和R2C．桌面離地的高度HD．小球起始高度E．從兩球相碰到兩球落地的時間F．小球m1單獨滾下的水平距離G．兩小球m1和m2相碰后飛出的水平距離【解析】(1)為防止反彈造成入射球返回斜槽，要求入射球質(zhì)量大于被碰球質(zhì)量，即m1>m2，故選B.(2)為保證兩球從同一高度做平拋運動，實驗中要求斜槽軌道末端的切線要調(diào)成水平；為保證實驗有較好的重復性以減小誤差，實驗中要求入射球每次從同一高度滾下；為保證兩球發(fā)生一維正碰，實驗中要求調(diào)節(jié)裝置使兩球碰撞瞬間在同一高度．因本實驗驗證的是碰撞前后動量守恒，故不需要斜槽軌道必須光滑，故選A、C、D.(3)本實驗必須測量的是兩小球的質(zhì)量m1和m2、入射球m1單獨滾下的水平距離和兩小球m1和m2相碰后飛出的水平距離．因小球脫離軌道后做的是相同高度的平拋運動，因此兩球碰后落地時間相等，兩小球水平分運動的時間也相等，故可以利用水平距離的測量代替速度的測量，所以不需要測量桌面離地面的高度及兩小球碰后落地的時間．因驗證的是碰撞前后的動量是否守恒，所以，小球起始高度也不需測量，故選A、F、G.【答案】(1)B(2)ACD(3)AFG8．(12分)某同學用如圖所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，先將球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次，再把同樣大小的球b放在斜槽軌道水平端的最右端處靜止，讓球a仍從原來固定點由靜止開始滾下，且與b球相碰，碰后兩球分別落在記錄紙上的不同位置，重復10次．(1)確定小球的平均落點的方法是______________________．(2)放上被碰小球，兩球相碰后，小球a、b的平均落點位置依次是圖中的點________和點________．(3)a、b兩球在記錄紙上留下的落點痕跡如圖所示，其中米尺的零點與O點對齊，則撞后b球的