全国各地高考模拟题—力学实验（练习二）专题汇编

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2019年全国各地高考模拟题—力学实验（练习二）专题汇编1.（2019·辽宁沈阳二模）某学习小组利用弹簧测力计同时进行了“探宄弹力和弹簧伸长量的关系”和“探究弹性势能和弹簧伸长量的关系”的实验。具体操作如下：(1)将弹簧秤左端固定并安装拉力传感器(图中未画出)，缓慢向右拉动挂钩至某位置，读出传感器的示数为F0，用刻度尺测量弹簧的伸长量x0；(2)多次改变弹簧伸长量，读出多组上述数据；(3)利用以上数据做出F-x图象如图所示，小组同学利用以上数据和图象得到以下结论：弹簧弹力和弹簧伸长量成正比，弹簧的劲度系数可以表示为______；弹簧伸长量为x1时弹性势能的表达式为______，弹簧由伸长量为x1拉到伸长量为x2(x2>x1)的过程中弹簧弹力做的功为______。【答案】F0x0 F02x0x12 F02x0(x12-x22)【解析】解：(1)根据胡克定律知F=kx，即知F-x图象的斜率即为弹簧劲度系数，即k=F0x0；(2)根据功能关系知弹性势能的增加量等于克服弹簧弹力做功，弹力与位移成正比，则EP=-W1=F1+F22x=0+kx12⋅x1=F02x0x12；(3)弹簧由伸长量为x1拉到伸长量为x2(x2>x1)的过程中弹簧弹力做的功W2=kx1+kx22(x2-x1)=F02x0(x12-x22)故答案为：(1)F0x0；(2)F02x0x12；F02x0(x12-x22)。(1)F-x图象的斜率即为弹簧劲度系数；(2)弹性势能的增加量等于克服弹簧弹力做功，弹力与位移成正比，弹力做功等于平均力乘以位移；(3)弹力与位移成正比，弹力做功等于平均力乘以位移。此题考查胡克定律和弹簧弹力做功的计算，知道当弹力与位移成正比，弹力做功等于平均力乘以位移。2.（2019·河南天一大联考模拟四）在验证力的平行四边形定则实验中，实验装置如图1所示(1)将橡皮条的一端固定在水平木板上的A

1点，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套。实验中先用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条，将结点拉伸到某一位置O，记下两只弹簧测力计的示数F1、F2及细绳的方向和O点的位置，此时左边弹簧测力计的示数如图2所示，则OB绳套上的张力大小为______N，在纸上按比例作出力F1和F2的图示，用平行四边形定则求出合力F。(2)再只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到______，记下弹簧测力计的示数F'和细绳的方向，按同样比例作出力F'的图示。(3)如图3所示的F与F'两力中，方向一定沿AO方向的是______(填“F”或“F'”)，F1、F2、F、F'中，不需要用弹簧测力计测量的力是______。(4)对于这个实验，下列说法正确的是______A.用两个弹簧测力计拉小绳套时，两弹簧测力计间的夹角越大越好B.描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些C.为了实验尽可能精确，弹簧测力计的拉力应适当大些D.为了实验尽可能精确，作力的标度时，1N的力对应的线段的长度应小一些【答案】4.0 O点 F' F BC【解析】解：(1)图中测力计分度值为0.2N，示数为4.0N；(2)用一个弹簧测力计把细绳套把橡皮条的结点仍拉到O点，保证和用两个弹簧测力计共同的作用效果相同；(3)实验中F是由平行四边形得出的不要要用弹簧测力计测量，而F'是通过实验方法得出的，其方向一定与AO方向相同；(4)A、在实验中两个分力的夹角大小适当，在作图时有利于减小误差即可，并非越大越好，故A错误；B、描点确定拉力方向时，两点之间的距离应尽可能大一些。可以减小误差，故B正确；C、为了有利于作图，弹簧测力计的拉力可以适当大一些，故C错误；D、作图时作图比例应该适当大一些，这样可以减小误差，故D错误；故选：BC。故答案为：(1)4.0；(2)O点；(3)F'，F(4)BC；(1)根据图中测力计分度值读数；(2)该实验采用了等效替代的方法，因此要求两次拉橡皮筋要使橡皮筋的形变相同，即将橡皮筋拉到同一点O点；(3)(4)在实验中F和F'分别由平行四边形定则及实验得出，明确理论值和实验值的区别即可正确解答；本实验中采用了两个力合力与一个力效果相同来验证的平行四边形定则，因此采用“等效法”，理解实验步骤和实验目的，了解整个实验过程的具体操作，以及这些具体操作的意义；本实验采用的是“等效替代”的方法，即一个合力与几个分力共同作用的效果相同，可以互相替代，明确“理论值”和“实验值”的区别。3.（2019·河南郑州一模）用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。(1)为了减小实验误差，下列做法正确的是______。A.两球的质量和半径都一样大       B.多次将A球从不同的高度释放C.

2保证斜槽末端的切线水平           D.减小斜槽对小球A的摩擦(2)图乙是B球的落点痕迹，刻度尺的“0”刻线与O点重合，可以测出碰撞后B球的水平射程为______cm(3)本次实验必须进行测量的是______A.水平槽上未放B球时，A球的落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后，A球和B球的落点位置到O点的距离C.A球与B球下落的时间D.A球和B球的质量(或两球质量之比)【答案】C 64.45 ABD【解析】解：(1)A、为防止碰撞后入射球反弹入射球的质量应大于被碰球的质量，故A错误；B、为使球到达轨道末端时的速度相等，多次将A球应从同一的高度释放，故B错误；C、为使小球离开轨道后做平抛运动，保证斜槽末端的切线水平，故C正确；D、斜槽对小球的摩擦对实验没有影响，不需要减小斜槽对小球A的摩擦，故D错误；故选：C。(2)碰撞后B球的水平射程落点如图所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，约为64.45cm；(3)根据实验原理可得mav0=mbv1+mbv2，又因下落时间相同，即可求得：maOB=maOA+mbOC，可知需要测量的物理量是水平槽上未放B球时，A球的落地点到O点的距离OP，A球与B球碰撞后，A、B两球落点到O点的距离OM和ON，需要测量A球和B球的质量，不需要测量水平槽面离地面的高度或小球在空中飞行时间，故选：ABD。故答案为：(1)C；(2)64.45；(3)ABD。(1)根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤。(2)B球的水平射程落点如图所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，根据图乙所示确定刻度尺的分度值，然后读出其示数。(3)根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式本题考查了实验注意事项、刻度尺读数与实验数据处理问题，掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键，注意理解动量守恒定律的条件。4.（2019·湖南常德一模）某实验小组应用如图1所示装置“探究加速度与物体所受合力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50Hz.实验步骤如下：A.按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B.调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；C.

3挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；D.改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度。根据以上实验过程，回答以下问题：(1)对于上述实验，下列说法正确的是______A.小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等B.与小车相连的轻绳与长木板一定要平行C.弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半D.砝码和砝码盘的总质量不需要远小于小车的质量(2)实验中打出的其中一条纸带如图2所示，由该纸带可求得小车的加速度a=______m/s2(结果保留2位有效数字)(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象(如图3)，与本实验相符合的是______。【答案】BD 0.88 A【解析】解：(1)A、由图可知，小车的加速度是砝码盘的加速度大小的2倍，故A错误；B、与小车相连的轻绳与长木板一定要平行，才能保证绳子的拉力等于小车受到的合力，故B正确；C、实验过程中，砝码向下加速运动，处于失重状态，故弹簧测力计的读数小于砝码和砝码盘总重力的一半，故C错误；D、由于不是砝码的重力，即为小车的拉力，故不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件，故D正确；故选：BD；(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，即△x=aT2，解得：a=△xT2，将△x=0.88cm，T=0.1s带入解得：a=0.88m/s2。(3)实验前已经平衡摩擦力，由牛顿第二定律得：a=2MF，小车的加速度a与弹簧测力计的示数F成正比，a-F图象为过原点的直线，由图示图线可知，故A正确，BCD错误；故选：A；故答案为：(1)BD；(2)0.88；(3)A。(1)根据实验原理，可知小车的加速度与砝码盘的加速度不等，但弹簧测力计的读数为小车所受合外力，砝码加速度向下，处于失重状态，不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件；(2)

4在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，根据作差法求解加速度；(3)数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，应该是过原点的一条倾斜直线。解答实验问题的关键是正确理解实验原理，加强基本物理知识在实验中的应用，同时不断提高应用数学知识解答物理问题的能力；掌握求加速度的方法，注意单位的统一，同时理解由图象来寻找加速度与合力的关系5.（2019·江苏淮安一调）某同学用图甲所示的装置宋探究小车加速度与小质量的关系。(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，其读数为______cm；(2)为了使细线对小车的拉力等于小车受到的合力，应______；A.平衡摩擦力B.调节细线与长木板平行C.使砝码及砝码盘的总质最远小于小车的质量D.使砝码及砝码盘的总质量远大于小车的质量(3)该同学完成相关操作后将小车由静止释放，读出遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，测出遮光条的宽度为d，A、B之间的距离为x，则小车的加速度a=______(用给定的物理量字母表示)；(4)若保持砝码和砝码盘的总质量m不变，改变小车质量M，则作出1a-M图象为______。【答案】1.030 A d22x(1t22-1t12) C【解析】解：(1)由图乙所示游标卡尺可知，主尺示数为1.0cm，游标尺示数为6×0.05mm=0.30mm=0.030cm，游标卡尺读数d=1.0cm+0.030cm=1.030cm；(2)进行实验操作时，为了使细线对小车的拉力就等于小车受到的合外力，首先要平衡摩擦力，故A正确，BCD错误；故选：A；(3)遮光条经过光电门A时的速度表达式为：vA=dt1，经过光电门B时的速度表达式为：vB=dt2则有：a=vB2-vA22x=d22x(1t22-1t12)(4)设小车的加速度为a，绳子拉力为F，以砝码和砝码盘为研究对象得：mg-F=ma以小车为研究对象有：F=Ma解得：1a=1mgM+1g，故ABD

5错误，C正确。故选：C；故答案为：(1)1.030；(2)A；(3)d22x(1t22-1t12)；(4)C。(1)游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；(2)为了使细线对小车的拉力就等于小车受到的合外力，必须平衡摩擦力；(3)知道光电门测量小车瞬时速度的原理。根据运动学公式求出加速度；(4)设小车的加速度为a，由牛顿第二定律小车加速度表达式分析即可。明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习。要熟练掌握求解匀变速运动瞬时速度的方法。6.（2019·江苏七市二模）利用图甲所示装置探究物体的加速度与所受合外力的关系，小车质量约300g，另配置质量20g的钩码5个，质量500g的砝码1个。(1)实验中，平衡摩擦力的具体做法是：______(选填“挂上”或“移去”)钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。(2)实验通过添加钩码改变小车的受力。关于小车，下列说法中正确的有______。A.当钩码质量远小于小车总质量时，可认为小车所受合外力与钩码重力大小相等B.开始实验时，应将砝码放人小车C.小车内放入砝码后需重新平衡摩擦力D.实验中不需要测出小车的质量(3)实验中打出一条纸带，如图乙所示，从某清晰点开始取计数点，分别标为0、1、2、3、4、5、6，测量点0到点3的距离为d1，点0到点6的距离为d2，已知相邻计数点间的时间间隔均为T，则加速度a=______。(4)实验小组由小车受到的拉力F和对应的加速度a，作出a-F图线，如图丙中实线所示，下列对实验图线偏离直线的原因分析，正确的是______。A.测量不准确引起的，属于偶然误差       B.实验原理方法引起的，属于系统误差C.加速度大，空气阻力作用更加明显       D.滑轮与轴间有摩擦【答案】移去 ABD d2-2d19T2 B【解析】解：(1)平衡摩擦力时，移去钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。(2)A、当钩码的质量远小于小车的质量时，可以认为小车所受的合力等于钩码的重力，故A正确。B、开始实验时，应将砝码放入小车，使得钩码质量远小于小车质量，故B正确。C、小车内放入砝码后，不需要重新平衡摩擦力，故C错误。D、实验研究加速度与力的关系，需保持小车的总质量不变，所以不需要测出小车的质量，故

6D正确。故选：ABD。(3)根据d2-d1-d1=a(3T)2得，加速度a=d2-2d19T2。(4)a-F图线中图线上端偏离直线的原因是不能满足钩码的质量远小于小车的质量，该误差属于系统误差，是由实验原理方法引起的，故选：B。故答案为：(1)移去，(2)ABD，(3)d2-2d19T2，(4)B。(1)平衡摩擦力时，不能挂钩码连接在小车上。(2)根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤。(3)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，求出加速度。(4)a-F图线上端偏离直线的原因是不能满足钩码的质量远小于小车的质量。解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，理解实验中的两个认为：1、认为绳子的拉力等于小车的合力，前提需平衡摩擦力，2、认为钩码的重力等于细线的拉力，前提需满足钩码的质量远小于小车的质量。7.（2019·江苏宿迁模拟3月）利用图甲所示装置探究物体的加速度与所受合外力的关系，小车质量约300g，另配置质量20g的钩码5个，质量500g的砝码1个。(1)实验中，平衡摩擦力的具体做法是：______(选填“挂上”或“移去”)钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。(2)实验通过添加钩码改变小车的受力，关于小车，下列说法中正确的有______。A.当钩码质量远小于小车总质量时，可认为小车所受合外力与钩码重力大小相等B.开始实验时，应将砝码放入小车C.小车内放入砝码后需重新平衡摩擦力D.实验中不需要测出小车的质量(3)实验中打出一条纸带，如图乙，从某清晰点开始取计数点，分别标为0、1、2、3、4、5、6，测量点0到点3的距离为d1，点0到点6的离为d2，已知相邻计数点间的时间间隔均为T，则加速度a=______。(4)实验小组由小车受到拉力F和对应的加速度a，作出a-F图线，如图丙中实线所示，下列对实验线偏离直线的原国分析，正确的是______A.测量不准确引起的，属于偶然误差       B.实验原理方法引起的，属于系统误差C.加速度大，空气阻力作用更加明显       D.滑轮与轴间有摩擦【答案】移去 ABD d2-2d19T2 B

7【解析】解：(1)实验中，平衡摩擦力的具体做法是：移去钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。(2)A、当钩码质量远小于小车总质量时，可认为小车所受合外力与钩码重力大小相等，故A正确；B、为使小车质量远大于钩码质量，开始实验时，应将砝码放入小车，故B正确；C、实验前平衡摩擦力，小车内放入砝码后不需重新平衡摩擦力，故C错误；D、探究加速度与力的关系实验，只需控制小车质量不变改变拉力大小测出小车加速度即可，实验中不需要测出小车的质量，故D正确；故选：ABD；(3)由匀变速直线运动推论：△x=at2可知，小车的加速度为：a=x36-x03(3T)2=(d2-d1)-d19T2=d2-2d19T2；(4)当钩码质量远小于小车质量时，小车受到的拉力近似等于钩码的重力，当钩码质量逐渐增大不满足远小于小车质量时，小车受到的拉力明显小于钩码重力，a-F图象发生完全，这是由于实验设计造成的系统误差，故ACD错误，B正确；故选：B；故答案为：(1)移去；(2)ABD；(3)d2-2d19T2；(4)B。(1)平衡摩擦力时小车前面不能挂钩码。(2)平衡摩擦力后，当钩码质量远小于小车质量时可以近似认为小车受到的拉力等于钩码重力，根据实验注意事项分析答题。(3)应用匀变速直线运动的推论：△x=at2可以求出小车的加速度。(4)当钩码质量不满足远小于小车质量时，小车受到的拉力明显小于钩码的重力，a-F图象发生弯曲，据此分析答题。本题考查了求加速度、实验现象分析，知道实验原理、知道实验注意事项是解题的前提；掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与掌握。8.（2019·江苏南京、盐城二模）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证机械能守恒定律。在铁架台的顶端有一电磁铁，正下方某位置固定一光电门，电磁铁吸住直径为d的小铁球，此时球心与光电门的竖直距离为h(h>>D)。断开电源小球下落通过光电门的挡光时间为t请回答下列问题：(1)

8用游标卡尺测得d的长度如图乙所示，则该示数为______cm。(2)该实验需要验证的表达式为______(用题中字母表示，设重力加速度为g)。(3)在实验过程中，多次改变h，重复实验，这样做可以______A.减小偶然误差B.减小系统误差C.使实验结论更具有普遍性(4)小组内某同学提出用高为d的铁质小圆柱体代替小铁球可提高实验的准确性，其理由是______【答案】0.565 gh=d22t2 A 小铁球通过光电门的挡光长度不一定等于直径d，小圆柱体通过光电门的挡光长度等于直径d【解析】解：(1)游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.05×13mm=0.65mm，则示数为5.65mm=0.565cm。(2)小球通过光电门的瞬时速度v=dt，则动能的增加量△Ek=12mv2=12md2t2，重力势能的减小量△Ep=mgh，需验证的表达式为：mgh=12md2t2，即gh=d22t2。(3)在实验过程中，多次改变h，重复实验，这样做可以减小偶然误差，无法减小系统误差，故选：A。(4)利用小铁球时，若小铁球运动时偏离光电门中心时，挡光时间内运动的位移会小于直径，可知小铁球通过光电门的挡光长度不一定等于直径d，小圆柱体通过光电门的挡光长度等于直径d。故答案为：(1)0.565，(2)gh=d22t2，(3)A，(4)小铁球通过光电门的挡光长度不一定等于直径d，小圆柱体通过光电门的挡光长度等于直径d。(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读。(2)抓住重力势能的减小量等于动能的增加量得出验证的表达式。(3)多次改变h进行实验可以减小偶然误差。(4)用高为d的铁质小圆柱体代替小铁球可提高实验的准确性，小铁球通过光电门时，若偏离光电门中心，挡光时间内的运动的位移会小于d。解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，知道实验误差形成的原因，能够通过极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球通过光电门的瞬时速度，从而得出动能的增加量。9.（2019·湖南娄底二模）某兴趣小组用如图甲所示的实验装置来测物块与斜面间的动摩擦因数。PQ为一块倾斜放置的木板，在斜面底端Q处固定有一个光电门，光电门与数字计时器相连(图中未画)。每次实验时将一物体(其上固定有宽度为d的遮光条)从不同高度h处由静止释放，但始终保持斜面底边长L=0.500m不变。(设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同)(1)用20分度游标卡尺测得物体上的遮光条宽度d如乙图所示，则d=______cm；(2)该小组根据实验数据，计算得到物体经过光电门的速度v，并作出了如图丙所示的v2-h图象，其图象与横轴的交点为0.25.由此可知物块与斜面间的动摩擦因数μ=______；

9(3)若更换动摩擦因数更小的斜面，重复上述实验得到v2-h图象，其图象的斜率将______(填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】0.225 0.5 不变【解析】解：(1)由图知第5条刻度线与主尺对齐，d=2mm+5×0.05 mm=2.25mm=0.225 cm；(2)设斜面的长为s，倾角为θ.由动能定理得：(mgsin θ-μmgcos θ)s=12mv2即为：mgh-μmgL=12mv2得：v2=2gh-2μgL由图象可知，当h=0.25 m时，v=0，代入v2=2gh-2μgL得：μ=0.5；(3)由v2=2gh-2μgL知斜率k=2g为定值，若更换动摩擦因数更小的斜面，图象的斜率不变。故答案为：(1)0.225；(2)0.5；(3)不变。(1)根据游标卡尺的读数方法进行读数；(2)由动能定理得到v2-h的关系式，根据图象的截距求解动摩擦因数；(3)根据v2-h图象的斜率表示的物理意义进行分析。本题主要是考查测物块与斜面间的动摩擦因数实验，掌握游标卡尺的读数方法和该实验的实验原理是关键。10.（2019·江西临川模拟3月）某同学验证动能定理的实验装置如图1所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离。滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度。①该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图2所示，遮光片的宽度d=______cm。②该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用轻绳通过滑轮连接在滑块上。让滑块恰好在A点静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为______。(用题目中所给的物理量符号表示)③为验证从A→B过程中小车合外力做功与动能滑块变化的关系，需要验证的关系式为______(用题目中所给的物理量符号表示)。【答案】1.14 mg mgL=12M(dt)2

10【解析】解：①游标卡尺的主尺读数为：1.1cm，游标尺上第4个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为4×0.1mm=0.4mm=0.04cm，所以最终读数为：1.1cm+0.04cm=1.14cm；②小车匀速下滑时受到重力、支持力、摩擦力和拉力，合力为零；撤去拉力后，其余力不变，故合力等于撤去的拉力，故其合力大小为mg。③小车获得的速度为：v=dt合外力做功为：W=mgL，根据功能关系可知需要验证的表达式为：mgL=12M(dt)2。故答案为：①1.14；②mg；③mgL=12M(dt)2。①解决本题的关键掌握游标卡尺读数的方法，主尺读数加上游标读数，不需估读。②小车匀速下滑时受到重力、支持力、摩擦力和拉力，合力为零；撤去拉力后，其余力不变，故合力等于撤去的拉力。③光电门测速度的原理是利用平均速度来代替瞬时速度，求出最后获得的速度，然后根据功能关系即可明确需要验证的表达式。对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原理，正确使用这些基本仪器进行有关测量；解题的关键根据实验原理确定需要验证的等式，其中合力的求解根据共点力平衡条件确定。11.（2019·河南名校联盟2月）某同学想测出当地的重力加速度，并验证机械能守恒定律。为了减小误差，他设计了一个实验如下：将一根长直铝棒用细线悬挂在空中(如图甲所示)，在靠近铝棒下端的一侧固定电动机M，使电动机转轴处于竖直方向，在转轴上水平固定一支特制笔N，借助转动时的现象，将墨汁甩出形成一条细线。调整笔的位置，使墨汁在棒上能清晰地留下墨线。启动电动机待转速稳定后，用火烧断悬线，让铝棒自由下落，笔在铝棒上相应位置留下墨线。图乙是实验时在铝棒上所留下的墨线，将某条合适的墨线，作为起始线，此后每隔4条墨线取一条计数墨线，分别记作B、C、D、E.将最小刻度为毫米的刻度尺的零刻度线对准A，此时B、C、D、E对应的刻度依次为14.68cm，39.15cm，73.41cm，117.46cm。已知电动机的转速为3000r/min。求：(1)相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为______s。(2)由实验测得当地的重力加速度为______m/s2(结果保留三位有效数字)。(3)该同学计算出划各条墨线时的速度υ，以v22为纵轴，以各条墨线到墨线A的距离h为横轴，描点连线，得出了如图丙所示的图象，据此图象______(填“能”或“不能”)验证机械能守恒定律，图线不过原点的原因______。

11【答案】0.1 9.79 能 A点对应速度不为零【解析】解：(1)电动机的转速为3000r/min=50r/s，可知相邻两条墨线的时间间隔为0.02s，每隔4条墨线取一条计数墨线则相邻的两条计数墨线对应的时间间隔为0.1s；(2)由xBC=39.15-14.68cm=24.47cm，xCD=73.41-39.15cm=34.26cm，xDE=117.46-73.41cm=44.05cm，可知连续相等时间内的位移之差为：△x=9.79cm，根据△x=gT2得：g=△ xT2=9.79×10-20.01=9.79m/s2。(3)根据mgh=12mv2-12mv02得：v2=v02+2gh，若v2-h图线为直线，则机械能守恒。所以此图象能验证机械能守恒。图线的斜率为2g，图线不过原点的原因是A点对应的速度不为零。故答案为：(1)0.1，(2)9.79，(3)能，2g，A点对应速度不为零。(1)根据转速求出转动的周期，从而得出相邻的两条计数墨线对应的时间间隔；(2)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出重力加速度的大小；(3)根据机械能守恒得出v2-h的关系式，结合关系式得出图线斜率的含义和图线不过原点的原因。本题中笔在铝棒上相应位置留下墨线和打点计时器的原理相同，处理的方法和纸带的处理方法相同，会通过连续相等时间内的位移之差是一恒量求解重力加速度。12.（2019·河南许昌二模）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出一定电压，两光电传感器与计算机相连滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象。(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的△t1______△t2(选填>m“=”或“<”)时，说明气垫导轨已经水平。(2)用螺旋测微器测遮光条宽度d测量结果如图丙所示，则d=______mm。(3)滑块P

12用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示若△t1、△t2和d已知，重力加速度为g，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出两光电门间距离L和______(写出物理量的名称及符号)。(4)若上述物理量间满足关系式______，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。【答案】= 8.475 滑块质量M mgL=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)2【解析】解：(1)如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平。(2)螺旋测微器的固定刻度读数为8mm，可动刻度读数为0.01×47.5mm=0.475mm，所以最终读数为：8mm+0.475mm=8.475mm。(3)要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，光电门测量瞬时速度是实验中常用的方法。由于光电门的宽度很小，所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度。vB=d△t2，vA=d△t1滑块和砝码组成的系统动能的增加量△Ek=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)2。滑块和砝码组成的系统动能的重力势能的减小量△Ep=mgL所以还应测出滑块质量M。(4)如果系统动能的增加量等于系统重力势能的减小量，那么滑块和砝码组成的系统机械能守恒。即：mgL=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)2故答案为：(1)=；(2)8.474～8.476；(3)滑块质量M；(4)mgL=12(m+M)(d△t2)2-12(m+M)(d△t1)2。(1)如果遮光条通过光电门的时间相等，说明遮光条做匀速运动，即说明气垫导轨已经水平；(2)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；(3)要验证滑块和砝码组成的系统机械能是否守恒，就应该去求出动能的增加量和重力势能的减小量，根据这两个量求解；(4)滑块和砝码组成的系统机械能守恒列出关系式。掌握螺旋测微器的读数方法；了解光电门测量瞬时速度的原理；实验中我们要清楚研究对象和研究过程，对于系统我们要考虑全面。13.（2019·湖北八校二模）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，弹力F与伸长量x成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实践都表明k=YSL，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。(1)在国际单位制中，杨氏模量Y的单位应该是______A.N    B.m    C.N/m    D.N/m2(2)

13有一段横截面是圆形的橡皮筋，应用如图甲所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y.首先利用刻度尺测出橡皮筋未受拉力时的长度L，然后用螺旋测微器测出橡皮筋的直径d，如图乙所示，则d=______mm。(3)作出橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的关系图象，该图象为一条倾斜的直线，其斜率为ko，则该橡皮筋的杨氏模量Y=______(用ko、d、L表示)。【答案】D 5.695 4k0Lπd2【解析】解：(1)根据表达式k=YSL得：Y=KLS已知K的单位是N/m，L的单位m，S的单位是m2，所以Y的单位是N/m2，也就是Pa；故D正确ABC错误；(2)螺旋测微器固定部分读数为5.5mm，转动部分读数为19.5，故读数为：5.5+19.5×0.01=5.695mm；(3)根据F=k(l-l0)可知，图象的斜率大小等于劲度系数大小，根据k=YSL可知Y=k0LS；S=πd24；联立解得：Y=4k0Lπd2；故答案为：(1)D；(2)5.695(5.693-5.697)(3)4k0Lπd2(1)根据表达式k=YSL推导出Y的表达式和单位；(2)明确螺旋测微器的读数方法即可确定对应的读数；(3)根据F-x图象斜率代表劲度系数；再根据k=YSL求得Y值本题结合图象考查了胡克定律的基础知识，是一道考查基础知识的好题。注意明确题目中给出信息的准确应用。14.（2019·江西吉安一模）一个圆盘加速转动时，把角速度的增加量△ω与对应时间△的比值定义为角加速度β(即β=△ω△t)。我们用电磁打点计时器(所接交流电的频率为50H)、刻度尺等器材进行如下实验来测量圆盘的角加速度：(1)如图甲所示，纸带一端穿过打点计时器限位孔后固定在圆盘上，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘的外缘处；(2)接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；(3)

14经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。①如图乙所示，在实验的纸带上选取A、B、C、D，…为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出，则打下计数点D时，纸带的速度大小为______m/s，纸带运动的加速度大小为______m/s2.(本题答案均保留两位有效数字)②已知圆盘的半径为6.0cm，圆盘转动的角加速度大小为______rad/s2。【答案】0.39 0.60 10【解析】解：(1)相邻两计数点间有四个点未画出，所以相邻计数点之间的运动时间是0.1s，根据平均速度等于中间时刻瞬时速度得打下D时，纸带的速度为：vD=xCE2T=0.39 m/s，据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2得纸带运动的加速度大小为：a=0.03-0.024(0.1)2=0.60m/s2。(2)圆盘转动的角加速度的大小为：β=ar=10rad/s2。故答案为：(1)0.39，0.60；(2)10。①根据平均速度等于中间时刻瞬时速度求出D点的瞬时速度，根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小。②根据加速度等于角加速度与半径的乘积来计算角加速度。本题根据根据题意中角加速度的定义，同时结合纸带处理中加速度和速度的求法进行分析处理。