2024年2月23日发(作者：屈安彤)
2023步步高二轮复习 专题七 第16讲 力学实验
一、实验题
1. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出。滑块A和滑块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架。实验开始前，滑块A被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间。
（1）打开控制开关，滑块A被弹出。数字计时器记录了挡光片通过光电门1的时间△t1，挡光片先后通过光电门2的时间分别为△t2和△t3，则滑块A（含挡光片）与滑块B（含挡光片）的质量大小关系是mA____mB（选填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若滑块A和滑块B的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为___________________（用“mA、mB、△t1、△t2、△t3”表示）。
（3）若滑块A和滑块B的碰撞是弹性碰撞，则=___________（用“”表示）。
2. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律，当地的重力加速度g=9.80m/s2，操作步骤如下：
①用天平测量物块a的质量m1和物块b的质量m2；
②把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上，跨过定滑轮的轻质细线连接物块a和物块b；
③把固定在物块a上的纸带穿过打点计时器的限位孔，让物块a靠近打点计时器，先_________，再_________；
④实验过程中打出的一条纸带如图乙所示；
⑤更换物块重复实验。
（1）请把步骤③补充完整；
（2）所用交变电源的频率为50Hz，测得计数点O、A、B、C、D、E、F相邻两点间的距离分别为x1=6.00cm、x2=8.39cm、x3=10.81cm、x4=13.20cm、x5=15.59cm、x6=18.01cm，相邻两个计数点间还有4个点未画出，打下计数点A时物块a和物块b运动的速度大小vA=________m/s，打下计数点E时物块a和物块b运动的速度大小vE=________m/s；（结果均保留三位有效数字）
（3）用天平测出物块a和物块b的质量分别为m1、m2（m1 3. 某实验小组为了探究物体加速度与力、质量的关系，设计了如下实验。 （1）在探究小车加速度a与其质量M的关系时，采用了图a所示的方案。 ①保持盘中砝码不变，通过增减小车中的砝码个数改变小车的总质量M，利用打出的纸带测量出小车对应的加速度。下列实验操作合理的是___________。 A．为了平衡阻力，把木板的一侧垫高，并将砝码盘用细线通过定滑轮系在小车上 B．先接通电源，待打点计时器正常工作后再释放小车 C．调节滑轮，使细线与木板平行 ②图b为实验中打出的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出。交变电源的频率为50Hz，小车的加速度a= ___________m/s2（结果保留两位有效数字）； ③下表为实验小组记录的6组实验数据，其中5组数据的对应点已经标在图c的坐标纸上，请用×标出余下的一组数据的对应点，并作出图像可得出的实验结论：_________。 图像________，由 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 1.16 0.86 0.61 0.41 0.36 0.25 0.34 0.48 0.71 0.81 0.29 0.31 0.93 （2）在探究小车加速度a与所受力F的关系时，设计了图d所示的方案。其实验操作步骤如下： a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m，并让小车沿木板下滑，测出加速度a； c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出a-F图像。 ①该实验方案___________（选填需要或不需要）满足条件M>>m； ②若实验操作规范，通过改变砝码个数，画出的a-F图像最接近下图中的___________。 A. B. C. 4. 某同学用单摆测量重力加速度， ①为了减少测量误差，下列做法正确的是_____（多选）； A．摆的振幅越大越好 B．摆球质量大些、体积小些 C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些 D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处 ②改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是_____。 A．测周期时多数了一个周期 B．测周期时少数了一个周期 C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长 D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长 5. 如图为“探究互成角度的力的合成规律”的实验，三个细线套、、，共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P。手持B拉动细线，使结点静止于O点。 （1）某次实验中弹簧测力计A的指针位置如图甲所示，其读数为________N。 （2）图乙中的F与两力中，方向和细线PO方向相同的是________（选填“F”或“”）。 （3）下列实验要求中，必要的是_________。（填字母序号） A．弹簧测力计B始终保持水平 B．用天平测量重物M的质量 C．细线套方向应与木板平面平行 D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持细线套结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 （4）本实验采用的科学方法是_________（填字母序号） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 6. 物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置和频闪照相仪探究平抛运动的规律。 （1）关于实验注意事项，下列说法正确的是___________（选填选项前的字母）； A．必须将小球从斜槽上的同一位置由静止释放 B．斜槽轨道必须光滑 C．必须选择质量大的小球 D．小球运动时不能与方格纸相触 （2）某同学用频闪照相仪拍摄到小球抛出后几个位置的照片如图乙所示，由照片可以判断斜槽轨道末端向___________倾斜，根据照片也可判断小球在水平方向做匀速直线运动，依据是___________； （3）物理兴趣小组重新调整斜槽轨道末端，规范完成实验，根据拍摄到的一张照片测出小球不同位置的竖直位移y和水平位移x，以为横坐标，以y为纵坐标，在坐标纸上画出对应的图像为过原点的倾斜直线，测得直线的斜率，取 ，由此可得小球做平抛运动的初速度___________。 7. 某实验小组用图中装置探究质量一定情况下加速度和力的关系。他们用不可伸长的细线将滑块（含挡光片）通过一个定滑轮和挂有物的动滑轮与力的传感器相连，细线与气垫导轨平行，在水平气垫导轨的A、B两点各安装一个光电门，A、B两点间距为x，释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为tA、tB，已知挡光片宽度为d。 （1）实验操作过程中___________（ 选填“需要"或“不需要”）满足重物的质量远小于滑块及挡光片的质量； （2）滑块通过AB段时的加速度大小为_______ （ 用题中已知的物理量字母表示）； （3）多次改变重物质量，同时记录细绳的拉力大小F，重复上述实验步骤，得到多组加速度a与拉力F，以a为纵坐标、F为横坐标作图，若图线是________ ，则物体质量一定情况下加速度与合外力成正比的结论成立。 8. 某同学用如图甲所示的装置验证动量定理，部分实验步骤如下： (1)将一遮光条固定在滑块上，用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，游标卡尺如图乙所示，则遮光条的宽度___________mm； (2)用天平称得滑块（包含遮光条）的质量； (3)将一与轻弹簧相连的压力传感器固定在气垫导轨左端，一光电门安装在气垫导轨上方，用滑块将弹簧压缩一段距离后由静止释放，压力传感器显示出弹簧弹力F随时间t变化的图像如图丙所示，根据图丙可求得弹簧对滑块的冲量大小为___________N·s；滑块离开弹簧一段时间后通过光电门，光电门测得遮光条的挡光时间为，可得弹簧恢复形变的过程中滑块的动量增量大小为___________kg·m/s。（计算结果均保留2位有效数字） 9. 某同学用如图甲所示装置研究小车在倾斜轨道上运动的加速度a与轨道倾角θ的正弦值（sinθ）之间的关系，实验步骤如下： （1）在水平实验台上，将长为l的长木板一端放在垫块上构成斜面，为得出长木板倾角θ的正弦值sinθ，则需要测出___________ A．长木板末端距实验台的高度h B．垫块的高度 （2）将打点计时器固定在轨道末端，纸带穿过打点计时器固定在小车上；接通电源，释放小车，打出一条如图乙所示的纸带，图中相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，通过测得的数据可计算出D点的速度大小________m/s，滑块的加速度a=_________；（结果均保留三位有效数字） （3）改变垫块高度，重复实验，测出多组轨道倾角θ的正弦值（sinθ）及对应小车的加速度a，通过计算，该同学发现a与sinθ的比值小于当地的重力加速度，原因是_________ 10. 某小组利用力的传感器探究“圆周运动的向心力表达式”。如图所示，在光滑的水平面上，固定一个光滑的轨道，处安装光电门可以测量小球的速度，处安装力的传感器，可以测得小球到点时对轨道的压力。 （1）在这个实验中，利用________来探究向心力大小与小球质量、速度、轨道半径之间的关系。 A．理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 （2）实验中，同一小球先后两次以不同的速度沿着同一轨道做匀速圆周运动，若光电门记录的时间比为1：2，传感器记录的压力比为________，则可得到向心力与________成正比。 （3）实验中，让同一小球先后两次沿着不同半径的轨道做匀速圆周运动。若光电门记录的时间相同，轨道半径比为1：2，则传感器记录的压力比为________，则可得到向心力与________成正比。 11. 用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2.在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2 ，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。 （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON ①本实验必须满足的条件是___________ A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的 C．小球1每次必须从同一位置由静止释放 ②实验器材准备时，为确保小球1碰后不弹回，要求m1________m2（选填“>”、“<”、“=”） ③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：OP=________ ；（用m1、m2、OM、ON表示） （2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的是________。 12. 在“探究共点力的平衡条件”的实验中，将三个细绳套系于一点，在水平桌面上用三支弹簧测力计互成角度地水平拉细绳套，使结点静止在纸面上O点，如图所示。 （1）测力计1的指针位置如图所示，其读数为________N，测力计2和3的读数分别为1.30N和1.25N。 （2）取1cm代表1N，请在虚线框内作出三个力的图示，并借助平行四边形定则作图，求出其中两个力的合力。( ) （3）改变三个弹簧测力计的弹力方向和大小，多次实验。 （4）在误差允许范围内，可归纳出这三个共点力的平衡条件，是：___________。 13. 某同学用如图甲所示实验装置“探究弹簧的弹力和伸长量的关系”。直尺和光滑的细杆水平固定在铁架台上，一根弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接。细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出对应的弹簧总长度L，并将所挂钩码的重力大小作为弹簧的弹力大小F。弹簧伸长均在弹性限度内。 （1）把以上测得的数据描点连线，如图乙所示，则该弹簧的原长L0=_______cm，劲度系数k=_______N/m。（结果均保留3位有效数字） （2）若该同学先把弹簧竖直悬挂，下端不挂钩码测出弹簧原长为L1，再按照图甲所示方法悬挂钩码，测出弹簧伸长后长度L，以L-L1作为弹簧伸长量x，以钩码重力大小作为弹力F大小。由于弹簧自身重力的影响，得到的图线可能是图丙中的___________。 14. 在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： （1）弹簧的劲度系数为_____N/m。 （2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg。 （3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg。 15. 用实验测量小滑块与木板表面间的动摩擦因数，已知当地重力加速度为g。 （1）第一实验组采用如图甲所示的装置测量。将足够长的木板水平放置，弹簧的一端与固定挡板相连，另一端紧靠带有遮光条的小滑块但不与之拴接，弹簧处于原长时整个弹簧都在光电门左侧。先用小滑块压缩弹簧至某一位置，释放后记录小滑块上的遮光条通过光电门的挡光时间t，并测量小滑块停止时的位置B与光电门中心A的距离L。 ①利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为____； ②多次重复实验，记录多组数据。选择L为纵轴，____为横轴，拟合得到一条过坐标原点的倾斜直线。若该直线的斜率为k，则小滑块与木板之间的动摩擦因数的表达式为____________（用题目中已有的符号表示）。 （2）第二实验组使用位移传感器设计了如图丙所示的实验装置，让小滑块从倾斜木板上的A点由静止释放，与计算机连接的位移传感器可以测出小滑块到传感器的距离x，并能描绘出这个x随时间t变化的图像。某次实验得到的图像如图丁。 ①根据图丁，可计算出时刻小滑块的速度大小________，小滑块的加速度大小______。（结果均保留2位有效数字） ②为了测定小滑块与木板间的动摩擦因数，本次实验还必须测量的物理量是____ A.小滑块的质量B.小滑块的宽度C.木板的长度D.木板的倾角 16. 某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。 （1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在 误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。 （2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。
2024年2月23日发(作者：屈安彤)
2023步步高二轮复习 专题七 第16讲 力学实验
一、实验题
1. 某实验小组用如图所示的装置验证动量守恒定律。实验开始前在水平放置的气垫导轨左端装一个弹射装置，打开控制开关，滑块可被弹射装置向右弹出。滑块A和滑块B上装有相同宽度的挡光片，在相碰的端面装有轻质弹性架。实验开始前，滑块A被弹射装置锁定，滑块B静置于两个光电门之间。
（1）打开控制开关，滑块A被弹出。数字计时器记录了挡光片通过光电门1的时间△t1，挡光片先后通过光电门2的时间分别为△t2和△t3，则滑块A（含挡光片）与滑块B（含挡光片）的质量大小关系是mA____mB（选填“大于”“等于”或“小于”）。
（2）若滑块A和滑块B的碰撞过程中满足动量守恒，则应满足的关系式为___________________（用“mA、mB、△t1、△t2、△t3”表示）。
（3）若滑块A和滑块B的碰撞是弹性碰撞，则=___________（用“”表示）。
2. 某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置验证系统机械能守恒定律，当地的重力加速度g=9.80m/s2，操作步骤如下：
①用天平测量物块a的质量m1和物块b的质量m2；
②把打点计时器、定滑轮固定在铁架台上，跨过定滑轮的轻质细线连接物块a和物块b；
③把固定在物块a上的纸带穿过打点计时器的限位孔，让物块a靠近打点计时器，先_________，再_________；
④实验过程中打出的一条纸带如图乙所示；
⑤更换物块重复实验。
（1）请把步骤③补充完整；
（2）所用交变电源的频率为50Hz，测得计数点O、A、B、C、D、E、F相邻两点间的距离分别为x1=6.00cm、x2=8.39cm、x3=10.81cm、x4=13.20cm、x5=15.59cm、x6=18.01cm，相邻两个计数点间还有4个点未画出，打下计数点A时物块a和物块b运动的速度大小vA=________m/s，打下计数点E时物块a和物块b运动的速度大小vE=________m/s；（结果均保留三位有效数字）
（3）用天平测出物块a和物块b的质量分别为m1、m2（m1 3. 某实验小组为了探究物体加速度与力、质量的关系，设计了如下实验。 （1）在探究小车加速度a与其质量M的关系时，采用了图a所示的方案。 ①保持盘中砝码不变，通过增减小车中的砝码个数改变小车的总质量M，利用打出的纸带测量出小车对应的加速度。下列实验操作合理的是___________。 A．为了平衡阻力，把木板的一侧垫高，并将砝码盘用细线通过定滑轮系在小车上 B．先接通电源，待打点计时器正常工作后再释放小车 C．调节滑轮，使细线与木板平行 ②图b为实验中打出的一条纸带，相邻两个计数点间还有四个点未画出。交变电源的频率为50Hz，小车的加速度a= ___________m/s2（结果保留两位有效数字）； ③下表为实验小组记录的6组实验数据，其中5组数据的对应点已经标在图c的坐标纸上，请用×标出余下的一组数据的对应点，并作出图像可得出的实验结论：_________。 图像________，由 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 1.16 0.86 0.61 0.41 0.36 0.25 0.34 0.48 0.71 0.81 0.29 0.31 0.93 （2）在探究小车加速度a与所受力F的关系时，设计了图d所示的方案。其实验操作步骤如下： a.挂上砝码盘和砝码，调节木板的倾角，使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑； b.取下砝码盘和砝码，测出其总质量为m，并让小车沿木板下滑，测出加速度a； c.改变砝码盘中砝码的个数，重复步骤a和b，多次测量，作出a-F图像。 ①该实验方案___________（选填需要或不需要）满足条件M>>m； ②若实验操作规范，通过改变砝码个数，画出的a-F图像最接近下图中的___________。 A. B. C. 4. 某同学用单摆测量重力加速度， ①为了减少测量误差，下列做法正确的是_____（多选）； A．摆的振幅越大越好 B．摆球质量大些、体积小些 C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些 D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处 ②改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图象如图所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是_____。 A．测周期时多数了一个周期 B．测周期时少数了一个周期 C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长 D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长 5. 如图为“探究互成角度的力的合成规律”的实验，三个细线套、、，共系于一个结点，另一端分别系于轻质弹簧测力计A、B和重物M上，A挂于固定点P。手持B拉动细线，使结点静止于O点。 （1）某次实验中弹簧测力计A的指针位置如图甲所示，其读数为________N。 （2）图乙中的F与两力中，方向和细线PO方向相同的是________（选填“F”或“”）。 （3）下列实验要求中，必要的是_________。（填字母序号） A．弹簧测力计B始终保持水平 B．用天平测量重物M的质量 C．细线套方向应与木板平面平行 D．若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而保持细线套结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可 （4）本实验采用的科学方法是_________（填字母序号） A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法 6. 物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置和频闪照相仪探究平抛运动的规律。 （1）关于实验注意事项，下列说法正确的是___________（选填选项前的字母）； A．必须将小球从斜槽上的同一位置由静止释放 B．斜槽轨道必须光滑 C．必须选择质量大的小球 D．小球运动时不能与方格纸相触 （2）某同学用频闪照相仪拍摄到小球抛出后几个位置的照片如图乙所示，由照片可以判断斜槽轨道末端向___________倾斜，根据照片也可判断小球在水平方向做匀速直线运动，依据是___________； （3）物理兴趣小组重新调整斜槽轨道末端，规范完成实验，根据拍摄到的一张照片测出小球不同位置的竖直位移y和水平位移x，以为横坐标，以y为纵坐标，在坐标纸上画出对应的图像为过原点的倾斜直线，测得直线的斜率，取 ，由此可得小球做平抛运动的初速度___________。 7. 某实验小组用图中装置探究质量一定情况下加速度和力的关系。他们用不可伸长的细线将滑块（含挡光片）通过一个定滑轮和挂有物的动滑轮与力的传感器相连，细线与气垫导轨平行，在水平气垫导轨的A、B两点各安装一个光电门，A、B两点间距为x，释放重物，挡光片通过A、B时的遮光时间分别为tA、tB，已知挡光片宽度为d。 （1）实验操作过程中___________（ 选填“需要"或“不需要”）满足重物的质量远小于滑块及挡光片的质量； （2）滑块通过AB段时的加速度大小为_______ （ 用题中已知的物理量字母表示）； （3）多次改变重物质量，同时记录细绳的拉力大小F，重复上述实验步骤，得到多组加速度a与拉力F，以a为纵坐标、F为横坐标作图，若图线是________ ，则物体质量一定情况下加速度与合外力成正比的结论成立。 8. 某同学用如图甲所示的装置验证动量定理，部分实验步骤如下： (1)将一遮光条固定在滑块上，用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，游标卡尺如图乙所示，则遮光条的宽度___________mm； (2)用天平称得滑块（包含遮光条）的质量； (3)将一与轻弹簧相连的压力传感器固定在气垫导轨左端，一光电门安装在气垫导轨上方，用滑块将弹簧压缩一段距离后由静止释放，压力传感器显示出弹簧弹力F随时间t变化的图像如图丙所示，根据图丙可求得弹簧对滑块的冲量大小为___________N·s；滑块离开弹簧一段时间后通过光电门，光电门测得遮光条的挡光时间为，可得弹簧恢复形变的过程中滑块的动量增量大小为___________kg·m/s。（计算结果均保留2位有效数字） 9. 某同学用如图甲所示装置研究小车在倾斜轨道上运动的加速度a与轨道倾角θ的正弦值（sinθ）之间的关系，实验步骤如下： （1）在水平实验台上，将长为l的长木板一端放在垫块上构成斜面，为得出长木板倾角θ的正弦值sinθ，则需要测出___________ A．长木板末端距实验台的高度h B．垫块的高度 （2）将打点计时器固定在轨道末端，纸带穿过打点计时器固定在小车上；接通电源，释放小车，打出一条如图乙所示的纸带，图中相邻两个计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，通过测得的数据可计算出D点的速度大小________m/s，滑块的加速度a=_________；（结果均保留三位有效数字） （3）改变垫块高度，重复实验，测出多组轨道倾角θ的正弦值（sinθ）及对应小车的加速度a，通过计算，该同学发现a与sinθ的比值小于当地的重力加速度，原因是_________ 10. 某小组利用力的传感器探究“圆周运动的向心力表达式”。如图所示，在光滑的水平面上，固定一个光滑的轨道，处安装光电门可以测量小球的速度，处安装力的传感器，可以测得小球到点时对轨道的压力。 （1）在这个实验中，利用________来探究向心力大小与小球质量、速度、轨道半径之间的关系。 A．理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 （2）实验中，同一小球先后两次以不同的速度沿着同一轨道做匀速圆周运动，若光电门记录的时间比为1：2，传感器记录的压力比为________，则可得到向心力与________成正比。 （3）实验中，让同一小球先后两次沿着不同半径的轨道做匀速圆周运动。若光电门记录的时间相同，轨道半径比为1：2，则传感器记录的压力比为________，则可得到向心力与________成正比。 11. 用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的小球1和2半径相等，用天平测得质量分别为m1、m2.在水平木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2 ，使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平木板P点。再把小球2静置于斜槽轨道末端，重复上述操作，小球1和小球2碰撞后分别落在水平木板上，在白纸上留下各自落点的痕迹。 （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的水平射程来解决这个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON ①本实验必须满足的条件是___________ A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端必须是水平的 C．小球1每次必须从同一位置由静止释放 ②实验器材准备时，为确保小球1碰后不弹回，要求m1________m2（选填“>”、“<”、“=”） ③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式为：OP=________ ；（用m1、m2、OM、ON表示） （2）在上述实验中换用不同材质的小球，其它条件不变，记录下小球的落点位置。下面三幅图中，可能正确的是________。 12. 在“探究共点力的平衡条件”的实验中，将三个细绳套系于一点，在水平桌面上用三支弹簧测力计互成角度地水平拉细绳套，使结点静止在纸面上O点，如图所示。 （1）测力计1的指针位置如图所示，其读数为________N，测力计2和3的读数分别为1.30N和1.25N。 （2）取1cm代表1N，请在虚线框内作出三个力的图示，并借助平行四边形定则作图，求出其中两个力的合力。( ) （3）改变三个弹簧测力计的弹力方向和大小，多次实验。 （4）在误差允许范围内，可归纳出这三个共点力的平衡条件，是：___________。 13. 某同学用如图甲所示实验装置“探究弹簧的弹力和伸长量的关系”。直尺和光滑的细杆水平固定在铁架台上，一根弹簧穿在细杆上，其左端固定，右端与细绳连接。细绳跨过光滑定滑轮，其下端可以悬挂钩码。实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出对应的弹簧总长度L，并将所挂钩码的重力大小作为弹簧的弹力大小F。弹簧伸长均在弹性限度内。 （1）把以上测得的数据描点连线，如图乙所示，则该弹簧的原长L0=_______cm，劲度系数k=_______N/m。（结果均保留3位有效数字） （2）若该同学先把弹簧竖直悬挂，下端不挂钩码测出弹簧原长为L1，再按照图甲所示方法悬挂钩码，测出弹簧伸长后长度L，以L-L1作为弹簧伸长量x，以钩码重力大小作为弹力F大小。由于弹簧自身重力的影响，得到的图线可能是图丙中的___________。 14. 在天宫课堂中、我国航天员演示了利用牛顿第二定律测量物体质量的实验。受此启发。某同学利用气垫导轨、力传感器、无线加速度传感器、轻弹簧和待测物体等器材设计了测量物体质量的实验，如图甲所示。主要步骤如下： ①将力传感器固定在气垫导轨左端支架上，加速度传感器固定在滑块上； ②接通气源。放上滑块。调平气垫导轨； ③将弹簧左端连接力传感器，右端连接滑块。弹簧处于原长时滑块左端位于O点。A点到O点的距离为5.00cm，拉动滑块使其左端处于A点，由静止释放并开始计时； ④计算机采集获取数据，得到滑块所受弹力F、加速度a随时间t变化的图像，部分图像如图乙所示。 回答以下问题（结果均保留两位有效数字）： （1）弹簧的劲度系数为_____N/m。 （2）该同学从图乙中提取某些时刻F与a的数据，画出a—F图像如图丙中I所示，由此可得滑块与加速度传感器的总质量为________kg。 （3）该同学在滑块上增加待测物体，重复上述实验步骤，在图丙中画出新的a—F图像Ⅱ，则待测物体的质量为________kg。 15. 用实验测量小滑块与木板表面间的动摩擦因数，已知当地重力加速度为g。 （1）第一实验组采用如图甲所示的装置测量。将足够长的木板水平放置，弹簧的一端与固定挡板相连，另一端紧靠带有遮光条的小滑块但不与之拴接，弹簧处于原长时整个弹簧都在光电门左侧。先用小滑块压缩弹簧至某一位置，释放后记录小滑块上的遮光条通过光电门的挡光时间t，并测量小滑块停止时的位置B与光电门中心A的距离L。 ①利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度为____； ②多次重复实验，记录多组数据。选择L为纵轴，____为横轴，拟合得到一条过坐标原点的倾斜直线。若该直线的斜率为k，则小滑块与木板之间的动摩擦因数的表达式为____________（用题目中已有的符号表示）。 （2）第二实验组使用位移传感器设计了如图丙所示的实验装置，让小滑块从倾斜木板上的A点由静止释放，与计算机连接的位移传感器可以测出小滑块到传感器的距离x，并能描绘出这个x随时间t变化的图像。某次实验得到的图像如图丁。 ①根据图丁，可计算出时刻小滑块的速度大小________，小滑块的加速度大小______。（结果均保留2位有效数字） ②为了测定小滑块与木板间的动摩擦因数，本次实验还必须测量的物理量是____ A.小滑块的质量B.小滑块的宽度C.木板的长度D.木板的倾角 16. 某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图1所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。 （1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图2所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T（在 误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点）。从打出A点到打出F点时间内，弹簧的弹性势能减少量为______，钩码的动能增加量为______，钩码的重力势能增加量为______。 （2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图3所示。由图3可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是______。