1、专题十七 物理实验,高考物理 (北京市专用),1.(2018北京理综,21,18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。,考点一 力学实验 A组 自主命题北京卷题组,五年高考,图1,主要实验步骤如下: a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次。 b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T 选取一个计数点,如图2中A、B、C、D、E、F所示。,图2 c.通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度,分别记作v1、v2、v3、 v4、v5 d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐
2、标纸上描点,如图3所示。,图3,结合上述实验步骤,请你完成下列任务: (1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有 和 (填选项前的字母)。 A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平(含砝码) (2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点, 并画出v-t 图像。 (3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 。v-t图 像斜率的物理意义是 。,(4)描绘v-t图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度 表示各计数点的瞬时 速度,从理论上讲,对t的要求是 (选填“越小越好”或“与大小
3、无关”);从实验的角 度看,选取的x大小与速度测量的误差 (选填“有关”或“无关”)。 (5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时,为 此他设计了如图4所示的“斜面实验”,反复做了上百次,验证了他的猜想。请你结合匀变速 直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化 的。,图3,答案 (1)A C (2)如图所示(3)小车的速度随时间均匀变化 加速度 (4)越小越好 有关 (5)如果小球的初速度为0,其速度vt,那么它通过的位移xt2。因此,只要测量小球通过不同 位移所用的时间,就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。
4、,解析 本题考查研究匀变速直线运动规律的实验。 (1)打点计时器所用电源为50 Hz的交流电源,测量各计数点间距离需用刻度尺。 (2)图见答案。 (3)因为小车的速度随时间均匀变化,所以小车做匀加速直线运动。由匀加速直线运动中速度 v=v0+at,可知v-t图像斜率的物理意义是加速度。 (4) = ,若用 表示瞬时速度,t越小越好,而选取的x大小会影响速度测量值与真实值的偏 差大小。 (5)设v0=0,v=at,而x= at2,故可通过位移随时间的变化情况,判断速度随时间的变化情况。,解题关键 实验原理的认识 (1)图像法是实验中常用的方法,要学会通过图像分析问题。 (2)测量量的转换是实验中
5、的常用手段,当某一个物理量不易测量时,可通过该量与其他量的关 系式,转换成其他可测量的物理量。如将速度的测量转换成位移的测量。,2.(2017北京理综,21,18分)如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运 动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实 验。 图1 (1)打点计时器使用的电源是 (选填选项前的字母)。 A.直流电源 B.交流电源 (2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是 (选填选项前的字母)。 A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量,在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车。若小车拖着纸带
6、做匀 速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 A.计时器不打点 B.计时器打点 (3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O。在纸带 上依次取A、B、C若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T。测得A、B、C 各点到O点的距离为x1、x2、x3,如图2所示。图2,实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过 程中,拉力对小车做的功W= ,打B点时小车的速度v= 。 (4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2-W图像。由此图像可得v2随W 变化的表达式为 。根据功与能的关系,动能的表达
7、式中可能包含v2这个因子;分析实 验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是 。,图3,(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件, 则从理论上分析,图4中正确反映v2-W关系的是 。,图4,答案 (1)B (2)A B (3)mgx2 (4)v2=kW,k=(4.55.0)m2s-2J-1 质量 (5)A,解析 本题考查“探究动能定理”实验。 (1)打点计时器使用的是交流电源。 (2)把长木板右端垫高,利用小车的重力沿斜面的分力平衡摩擦力和其他阻力;在不挂重物且计 时器打点的情况下,小车沿斜面能匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。 (3
8、)W=Fs=mgx2,vB= = 。 (4)由图知,图线为一条纵截距为零、斜率k=(4.55.0)m2s-2J-1的直线,其函数表达式为v2=kW。 根据动能定理W= mv2得v2= W,故斜率k= ,与质量有关。 (5)根据功能关系有W= (M+m)v2,所以v2= W,v2W,图A正确。,易错警示 该实验虽然利用“验证牛顿第二定律”的实验装置来“验证动能定理”,但不要 把m不远小于小车质量的实验图线变化情况,类比到这个实验中而错选D图线。,3.2016北京理综,21(2),0.74利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。图1为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间的 。 A
9、.动能变化量与势能变化量 B.速度变化量与势能变化量 C.速度变化量与高度变化量 除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材 中,还必须使用的两种器材是 。 A.交流电源 B.刻度尺 C.天平(含砝码),实验中,先接通电源,再释放重物,得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的 点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。 已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点 的过程中,重物的重力势能变化量Ep= ,动能变化量Ek= 。 图2 大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加
10、量,原因是 。 A.利用公式v=gt计算重物速度 B.利用公式v= 计算重物速度 C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D.没有采用多次实验取平均值的方法,某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O 的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图像,并做如下判断:若图像是一条过原点的直 线,则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。,答案 A AB -mghB m C 见解析,解析 重物的机械能指它的动能和重力势能,所以机械能是否守恒要看动能和重力势能变 化量是否相等,所以选A项。 因为电磁打点计时器用6 V以下交流电源,所以A项
11、器材需要;实验中需要用刻度尺测纸带上 点间距离,所以B项器材需要;因为动能变化、重力势能变化都是对同一重物而言的,所以不需 要测它的质量,故C项不需要。 从打O点到打B点的过程中重物的重力势能在减少,所以Ep=-mghB,再由 = 得打B点时重 物的速度为vB= ,故动能变化量为Ek= m -0= m 。 因为做实验时存在空气阻力和纸带与打点计时器间的摩擦阻力,故重物下落过程不是自由 落体运动,所以|Ep|Ek,所以C项正确。 该同学的判断依据不正确。在重物下落h的过程中,若阻力 f 恒定,根据mgh-fh= mv2-0v2= 2(g- )h可知,v2-h图像就是过原点的一条直线。要想通过v2
12、-h图像的方法验证机械能是否守 恒,还必须看图像的斜率是否接近2g。,考查点 验证机械能守恒。,解题指导 用匀变速直线运动某段时间的中间时刻速度等于平均速度即 = ,求出瞬时速度, 再求动能的变化量。,4.2015北京理综,21(2),0.71用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。,组装单摆时,应在下列器材中选用 (选填选项前的字母)。 A.长度为1 m左右的细线 B.长度为30 cm左右的细线 C.直径为1.8 cm的塑料球 D.直径为1.8 cm的铁球 测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= (用L、n、t表示)。 下表是某同学记录的3组
13、实验数据,并做了部分计算处理。,图1,请计算出第3组实验中的T= s,g= m/s2。,图2,用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学 作出的T2-L图线的示意图如图2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过 原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列 分析正确的是 (选填选项前的字母)。 A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次,C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值 某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图3所示。由于家里只 有一根量
14、程为30 cm的刻度尺,于是他在细线上的A点作了一个标记,使得悬点O到A点间的细 线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变 摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得 重力加速度g= (用l1、l2、T1、T2表示)。,图3,答案 AD 2.01 9.76 B ,解析 用单摆测定重力加速 度的实验中,要求小球可看成质点,因此摆线长度要远大于球的直径,故选用长度为1 m左右的 细线;为减小空气阻力的影响,摆球应选用质量大体积小的,故选用铁球,选项A、D正确。 由单摆周期公式T=2 及T= 可知g= =
15、由T= 可知T3= s=2.01 s g= = m/s29.76 m/s2 由T=2 可得T2= L,T2-L图线应为过坐标原点的直线,图线a和图线b平行,且在T2一定 时,图线a对应的L小于图线b对应的L,因此出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距 离记为摆长L,选项A错;图线c的斜率小于图线b的斜率,由T2= L及g= 可知图线c对应,的g值应大于图线b对应的g值,B正确,C错误。 设标记以下的细线长度为l0 则有 = (l0+l1)= (l0+l2) 联立得g=,考查点 用单摆测重力加速度。,解题指导 (1)单摆在摆角很小的条件下,才能近似为简谐运动。组建单摆时,应选用摆线细而 长
16、,摆球重而小的。 (2)要注意t是完成n次全振动的总时间。 (3)在用图像处理数据时,要注意图线的函数关系式。,5.2011北京理综,21(2)如图1,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在 轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通过仅测量 (填选 项前的符号),间接地解决这个问题。 A.小球开始释放高度h B.小球抛出点距地面的高度H C.小球做平抛运动的射程 图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球m1多次从斜轨上S位置 静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程OP。,图1,然后,把被碰小球m2
17、静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2 相碰,并多次重复。 接下来要完成的必要步骤是 。(填选项前的符号) A.用天平测量两个小球的质量m1、m2 B.测量小球m1开始释放高度h C.测量抛出点距地面的高度H D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E.测量平抛射程OM,ON 若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为 (用中测量的量表示);若碰撞是 弹性碰撞,那么还应满足的表达式为 (用中测量的量表示)。 经测定,m1=45.0 g,m2=7.5 g,小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示。碰撞前、后m1 的动量分别为p1与p1,则p1p1=
18、11;若碰撞结束时m2的动量为p2,则p1p2=11 。,实验结果说明,碰撞前、后总动量的比值 为 。 有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其他条件不变,可以使被碰小球做平抛运 动的射程增大。请你用中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值 为 cm。,图2,答案 C ADE或(DEA或DAE) m1OM+m2ON=m1OP m1OM2+m2ON2=m1OP2 14 2.9 11.01 76.8,解析 小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定,即v= 。而由H= gt2知,每次竖直高度相 等,平抛时间相等。即m1 =m1 +m2 ;则可得m1OP=m1OM+m2ON
19、。故只需测射程,因而 选C;由表达式知:在OP已知时,需测量m1、m2、OM和ON。故必要步骤A、D、E若为弹性碰撞 同时满足动能守恒。m1 = m1 + m2 m1OP2=m1OM2+m2ON2 p1=m1 p1=m1 故p1p1=OPOM=44.8035.20=1411 p2=m2 p1p2= =112.9 故 = =1,其他条件不变,使ON最大,则m1、m2发生弹性碰撞。则其动量和能量均守恒,可得v2= ,而 v2= ,v0= 故ON= OP= 44.80 cm=76.8 cm,6.(2018课标,22,5分)如图(a),一弹簧上端固定在支架顶端,下端悬挂一托盘;一标尺由游标和 主尺构成
20、,主尺竖直固定在弹簧左边;托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置,简化 为图中的指针。 现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时,移动游标,使其零刻度线对准指针, 此时标尺读数为1.950 cm;当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时,移动游标,再次使其零刻度 线对准指针,标尺示数如图(b)所示,其读数为 cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2, 此弹簧的劲度系数为 N/m(保留3位有效数字)。,B组 统一命题、课标卷题组,答案 3.775 53.7,解析 本题考查游标卡尺的读数方法和胡克定律。此标尺为二十分度的标尺,精确度为0.05 mm,读数=整毫米数(主尺)
21、+n精确度,所以读数为37 mm+150.05 mm=37.75 mm=3.775 cm。当托盘中放入砝码稳定时,弹簧的伸长量x=3.775 cm-1.950 cm=1.825 cm。由平衡条件 得F=mg,由胡克定律得F=kx,联立得k=53.7 N/m。,7.(2018课标,22,6分)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。实验步骤如下: (1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木尺自然下垂。乙把手放在尺的下端(位置 恰好处于L刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落的尺。 (2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。若 夹住尺子的位置
22、刻度为L1,重力加速度大小为g,则乙的反应时间为 (用L、L1和g表 示)。 (3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80 m/s2,L=30.0 cm,L1=10.4 cm。乙的反应时间为 s。(结果保留2位有效数字) (4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议: 。,答案 (2) (3)0.20 (4)多次测量取平均值;初始时乙的手指尽可能接近尺子,解析 本题考查自由落体运动的应用。(2)(3)木尺做自由落体运动,由位移公式可得L-L1= gt2,解得t= =s=0.20 s,8.(2018课标,23,9分)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数。跨过光 滑定滑轮的细线两
23、端分别与木块和弹簧秤相连,滑轮和木块间的细线保持水平,在木块上方放 置砝码。缓慢向左拉动水平放置的木板,当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时, 弹簧秤的示数即木块受到的滑动摩擦力的大小。某次实验所得数据在下表中给出,其中f4的值 可从图(b)中弹簧秤的示数读出。,图(a),图(b),图(c),回答下列问题: (1)f4= N; (2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f-m图线; (3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数及重力加速度大小g之间的关系式为f = ,f-m图线(直线)的斜率的表达式为k= ; (4)取g=9.80 m/s2,由绘出的f-m图线求得= 。
24、(保留2位有效数字),答案 (1)2.75 (2)如图所示 (3)(M+m)g g (4)0.40,解析 本题考查物体的平衡、滑动摩擦力的计算及分析图像的能力。 (1)由图可知弹簧秤的读数为2.75 N。 (2)画图线时应使尽可能多的点落在线上,不在线上的点应均匀分布在线的两侧。 (3)以木块和砝码为研究对象,整体水平方向受木板的滑动摩擦力和细线的拉力,f=(M+m)g,整 理得f=mg+Mg,故f-m图线的斜率k=g。 (4)由图知k=3.9 N/kg,故= =0.40。,9.(2017课标,22,6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
25、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。 ()用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力
26、F1、F2的图示,然后按平行 四边形定则画出它们的合力F合;,图(a),图(b),()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。,答案 (1)4.0 (2)()F1、F2和F合如图所示()4.0 0.05,解析 (1)测力计读数时需要进行估读,此测力计分度值为0.2 N,则F的大小为4.0 N。 (2)()作力的图示时,要选好标度,再根据F1、F2的方向及大小作出相应两力的图示,图见答 案。分别以F1、F2为邻边作平行四边形并作出对角线,即得F合。 ()表示F合的线段的长度为20.0 m
27、m,根据标度算出F合大小为4.0 N。实际合力F的方向沿AO 方向,对角线为F合方向,则两者夹角的正切值tan = = = 0.05。,命题意图 本题考查验证力的平行四边形定则实验。,易错分析 测力计读数时要注意估读。,10.(2016课标,23,10分)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:图(a) (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
28、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N-n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s-t图像,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s-t图像如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度 (保留2位有效数字),将结果填入表中。,(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。,图(b),图(c),(5)利用
29、a-n图像求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8 ms-2)。 (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.a-n图线不再是直线 B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点 C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大,答案 (3)0.39(2分。在0.370.49范围内都给分) (4)如图所示(3分)(5)0.45(3分。在0.430.47范围内都给分) (6)BC(2分。选对一个给1分,有选错的不给这2分),解析 (3)由s= at2得:a= ,在s-t图像中找一点坐标,代入公式即可求出a。 (5)对小车和钩码
30、组成的系统应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a= = ,a-n图 像的斜率k= ,从而可解出M。 (6)对于已平衡摩擦力的情况,对整体应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a= n;对于 木板水平的情况,对整体应用牛顿第二定律:nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,整理得:a= n -g,比较可见,B、C均正确。,解题指导 利用图像处理实验数据是实验中最常用的方法,解决本题的基本对策是写出图像 对应的函数,困难便迎刃而解。,易错点拨 (3)(5)中的计算结果一定要按照有效数字的位数要求填写。画a-n图像时,所画直 线要符合以下要求:让尽可能多的点落在直线上;不能落在直线上
31、的点要均匀分布于直线的两 侧;一定要利用直尺画线。,11.(2016课标,22,5分)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20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图(b)所示。,图(a),图(b),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他题给条件进行推算。 (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 。 (2)已测得s1=8.89 cm,s2=9.50 c
32、m,s3=10.10 cm;当地重力加速度大小为9.80 m/s2,实验中重物受到 的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为 Hz。,答案 (1) (s1+s2)f (s2+s3)f (s3-s1)f2 (2)40,解析 (1)匀变速直线运动中,某一段位移的平均速度等于中间时刻的瞬时速度:vB= = (s 1+s2)f,同理vC= (s2+s3)f,加速度a= = (s3-s1)f2。 (2)由牛顿第二定律可知:mg-0.01mg=ma a=0.99g 又由(1)问知:a= 联立得f=40 Hz,解题指导 (1)考查通过处理纸带求瞬时速度和加速度的方法。(2)要求推算打点计时器所用 电源
33、的频率,问题新颖,但应注意到加速度表达式中,加速度与频率的相关性,只要知道加速度 就可求出频率。由给出的受力情况,根据牛顿第二定律可求出加速度,再代入第(1)问中加速度 的表达式求出频率。,深度解析 处理纸带求瞬时速度和加速度是重点,实验结果与理论相结合也是必须掌握的处 理问题的思路。,12.(2017课标,22,5分)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
34、30 s内共滴下46个小水滴),图(a),图(b),(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),C组 教师专用题组,解析 本题考查研究匀变速直线运动。(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故 相邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30 s内滴下46滴水,共 45个时间间隔,故相邻两滴水的时间间隔T= s= s。由匀变速直线运动中平均速度等于中 间时刻的瞬
35、时速度可得vA= mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a=mm/s2=0.037 m/s2。,答案 (1)从右向左 (2)0.19 0.037,方法技巧 “纸带”的处理 处理“纸带”时,对于匀变速直线运动,求某点的瞬时速度需利用 = ,求加速度时应利用x= aT2。当需要考虑减小偶然误差时,应采用逐差法求加速度。,13.2014课标,35(2),10分,0.336现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)中,气垫 导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相 连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完
36、全画出)可以记录遮光片 通过光电门的时间。,图(a),实验测得滑块A的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm;打点计 时器所用交流电的频率f=50.0 Hz。 将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰。碰后 光电计时器显示的时间为tB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。,若实验允许的相对误差绝对值( 100%)最大为5%,本实验是否在误差范 围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。,图b),解析 按定义,滑块运动的瞬时速度大小v为 v= 式中s为滑块在很短时间t内经过的路程。 设纸带
37、上打出相邻两点的时间间隔为tA,则 tA= =0.02 s tA可视为很短。 设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1。将式和图给实验数据代入式得 v0=2.00 m/s v1=0.970 m/s 设B在碰撞后的速度大小为v2,由式有 v2= 代入题给实验数据得 v2=2.86 m/s,答案 见解析,设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p,则 p=m1v0 p=m1v1+m2v2 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为 p= 100% 联立式并代入有关数据,得 p=1.7%5% 因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。,14.(2017课标,22,6分)某同学研究在固定斜面上
38、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。 实验步骤如下: 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; 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; 用s表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示, 表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内 的平均速度大小,求出 ;,将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与中位置相同,令滑块由静止开始下滑, 重复步骤、; 多次重复步骤; 利用实验中得到的数据作出 -t图,如图(c)
39、所示。图(c) 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 与vA、a和t的关系式为 = 。 (2)由图(c)可求得,vA= cm/s,a= cm/s2。(结果保留3位有效数字),答案 (1)vA+ t (2)52.1 16.3,解析 本题考查匀变速直线运动的基本规律、利用光电门测量平均速度的实验方法,考查学 生的实验能力和数据处理能力。挡光片通过光电门的平均速度 等于t时间段的中间时刻的 速度 由v=v0+at可知 =vA+a 即 =vA+ at,由图像的截距可知vA=52.12 cm/s52.1 cm/s 其斜率k= a,故
40、滑块的加速度a=2k=16.3 cm/s2,审题指导 在本实验中,每次换不同挡光片时,题给条件要求下滑前,挡光片前端相对于斜面的 位置都相同,且滑块都由静止开始下滑,这表明每次下滑实验中挡光片开始遮光时滑块的瞬时 速度都是相同的,都是vA。因此根据匀变速直线运动的规律,很容易可以写出 =vA+a 。,15.(2016课标,22,6分)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。图(
41、a) (1)实验中涉及下列操作步骤: 把纸带向左拉直 松手释放物块 接通打点计时器电源 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 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。,图(b),答案 (1) (2)1.29 M,解析 (1)实验步骤中,一定要注意接通打点计时器电源之后再松手释放物块。若次序搞反,可 能造成
42、物块已离开桌面但打点计时器还没有开始工作。 (2)从纸带上看,最后两个数据2.58 cm、2.57 cm相差不大,表示物块已经脱离弹簧,所以速度v= 10-2 m/s1.29 m/s,同理可计算出打下L纸带时物块脱离弹簧的速度要小一些。,审题指导 通过打点计时器打下的纸带可分析物体的运动过程。本题中,从前面几个数据可 以看出相等时间内的位移逐渐增大,表明此阶段物块在弹簧弹力作用下加速运动,从后面两个 数据可以看出相等时间内的位移几乎不变,表明此阶段物块已经脱离了弹簧,近似做匀速直线 运动。,评析 本题考查打点计时器的相关实验,与探究弹簧弹性势能相结合,不落俗套。,16.(2015课标,22,6
43、分,0.395)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因 数。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图 (b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离。 (1)物块下滑时的加速度a= m/s2,打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,还必须测量的物理量是 (填正确答案标号)。 A.物块的质量 B.斜面的高度 C.斜面的倾角,答案 (1)3.25(2分) 1.79(2分) (2)C(2分),解析 (1)a= =3.25 m/s2 vC= =1.79 m/s (2)因为a=(mg sin -mg cos
44、 )/m =g sin -g cos 所以= 欲求出还需知道斜面倾角,故选C项。,17.(2015课标,22,6分,0.369)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=0.20 m)。 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1.00 kg; (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
45、车,记录各次的m值如下表所示:,(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9.80 m/s2,计算结果保留2位有效数字),答案 (2)1.40(2分) (4)7.9(2分) 1.4(2分),解析 (2)示数为1.40 kg,注意估读。 (4)小车经过凹形桥最低点时对桥的压力N= g-M桥g=(1.81-1.00)9.80 N=7.9 N,小车通过最低 点时受到的支持力N=N=7.9 N,小车质量m车=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,由N-m车g=m车 ,解得v= 1.4 m/s。,1.(2016北
46、京理综,19,6分,0.67)某兴趣小组探究用不同方法测定干电池的电动势和内阻,他们提 出的实验方案中有如下四种器材组合。为使实验结果尽可能准确,最不可取的一组器材是 ( ) A.一个安培表、一个伏特表和一个滑动变阻器 B.一个伏特表和多个定值电阻 C.一个安培表和一个电阻箱 D.两个安培表和一个滑动变阻器,考点二 电学实验 A组 自主命题北京卷题组,答案 D 根据U=E-Ir,要测出E和r,就要同时测出U和I,A、B、C三个选项都能满足要求;D选 项只能测出电流I,不能测出电压U,所以选D。,解题方法 测量电源的电动势和内阻有多种方法,最常用的方法有:(1)伏安法,电路如图1所示。 图1 (
47、2)伏阻法,电路如图2所示。图2,(3)安阻法,电路如图3所示。,图3,评析 本题考查测量电源电动势和内阻的原理和方法,意在考查学生灵活应用闭合电路欧姆 定律解决实际问题的能力。,2.2016北京理综,21(1),0.74热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中。图为某种热敏电 阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图。由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电 能力 (选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的响应 更 (选填“敏感”或“不敏感”)。,答案 增强 敏感,解析 由R-t图知热敏电阻随t增大阻值R减小,所以导电能力增强;由题图中可看出,相对金属 热电阻而言,随
48、温度变化,热敏电阻的阻值变化更明显,即热敏电阻对温度变化的响应更敏感。,3.2011北京理综,21(1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。 请根据下列步骤完成电阻测量:旋动部件 ,使指针对准电流的“0”刻线。 将K旋转到电阻挡“100”的位置。 将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件 ,使指针对准电阻的 (填 “0刻线”或“刻线”)。 将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果,请,从下列选项中挑出合理的步骤,并按 的顺序进行操作,再完成读数测量。 A.将K旋转到电阻挡“1 k”的位置 B.将K旋转到电阻挡“10”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准,答案 S T 0刻线 ADC,
