1、专题 16 力学试验1.（2017 全国卷）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 30 s 内共滴下 46 个小水滴）（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/s 2.（结果均保留 2 位有
2、效数字）答案：（1）从右向左 （2）0.19 0.037解析：(1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的.(2)滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴，其滴水的时间间隔为.根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b)中 A 点位置时的30s2=46-1 T速度大小为 .由 x=aT2和逐差法可得，小车运.7+0.13m/s019/s .AvT动的加速度大小为 .2225730m/s037/s4()() (.aT 2.（2017 全国卷）某同学研究在固定斜面
3、上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vt 时间内的平均速度大小，求出 ；v将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，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）所
4、示.v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） （2）52.1 16.3(15.816.8)1t解析：(1)由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得:，则 t.(2)由 结合题图2()Avttat1Ava12Avat(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为 vA，将图线延长与纵轴相交，得 vA=52.1 cm/s，图线的斜率等于 ，即 ，求得 a=16.3
5、 cm/s2.12253.60-.=cm/s183.（2017 全国卷）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
6、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.（i）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 F1、 F2的图示，然后按平形四边形定则画出它们的合力 F 合 ；（ii） 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）（i）如图 （ii）4.0 0.05解析：（1）由图可知， F 的大小为 4.0 N.（2
7、）作力 F1、 F2的图示，作出合力 F 合 ， F 合 长为 20 mm，所以 F 合 大小为 4.0 N， F 合 与拉力 F 的夹角的正切值为 0.05.4.（2017 江苏卷）利用如题 101 图所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系小车的质量为 M=200.0 g，钩码的质量为 m=10.0 g，打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电（1）挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_（2）挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如题 102 图所示选择某一点为 O，依次每隔 4 个计时点取一个计数点用刻度尺量出相邻计数点间的距离 x，记录在纸带上
8、计算打出各计数点时小车的速度 v，其中打出计数点“1”时小车的速度 v1=_m/s（3）将钩码的重力视为小车受到的拉力，取 g=9.80 m/s，利用 W=mg x算出拉力对小车做的功 W利用2k1EMv算出小车动能，并求出动能的变化量 kE计算结果见下表3/10J2.45 2.92 3.35 3.81 4.26k2.31 2.73 3.12 3.61 4.00请根据表中的数据，在答题卡的方格纸上作出 kEW图象（4）实验结果表明， kE总是略小于 W某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力 F=_N答案：（1）小车做匀速运动 （2）0.
9、228（3）（4）0.093解析：本题考查探究恒力做功与物体动能变化关系的实验. (1)挂钩码前，调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做匀速直线运动，表明此时已消除了摩擦力的影响.(2)打出计数点“1”时小车的速度 .(3)根21（ 2.06+5） 1m/s08/s .v据题表格中的数据，描点作图.(4)由于 W=mg x， Ek=F x，则有.k4.2-098 N35.EFmgW5.（2017 北京卷）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.（1）打点计时器使用的电源
10、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.实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的
11、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 v2W 图象.由此图象可得 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_.（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 v2W 关系的是_.答案：（1）B （2）A B （3） mgx2 31xT（4） v2=kW， k=(4.55.0) kg1
12、 质量 （5）A解析：(1)打点计时器使用的电源是交流电源,故选 B.(2)实验中,平衡摩擦力和其它阻力时,应先不挂重物,把长木板右端适当垫高,在小车后面挂上纸带,接通电源,在打点计时器打点的情况下,轻推一下小车,给小车一个初速度,若小车拖着纸带做匀速运动,则表明已经消除了摩擦力和其它阻力的影响.（3）小车拖动纸带移动的距离等于重物下落的距离，又小车所受拉力约等于重物重力，因此 W=mgx2；小车做匀变速直线运动，因此打 B 点时小车的速度为打 AC 段的平均速度，则31xvT.（4）由图 3 可知，图线斜率 k4.7 kg1，即 v2=4.7 kg1W；设小车质量为 M，根据动能定理有2Mv
13、，变形得2vW，即 k= M，因此与图线斜率有关的物理量为质量.（5）若 m 不满足远小于 M，则由动能定理有2()0mv，可得2vW， v2与 W 仍然成正比关系，选 A.6.（2017 天津卷）如图所示，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律.对于该实验，下列操作中对减小实验误差有利的是_.A重物选用质量和密度较大的金属锤B两限位孔在同一竖直面内上下对正C精确测量出重物的质量D用手托稳重物，接通电源后，撒手释放重物某实验小组利用上述装置将打点计时器接到 50 Hz 的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有部分未画出
14、，如图所示.纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中 O 点为纸带上打出的第一个点.重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用下列测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有_.A OA、 AD 和 EG 的长度 B OC、 BC 和 CD 的长度C BD、 CF 和 EG 的长度 D AC、 BD 和 EG 的长度答案：（2）AB BC解析：选用质量和密度较大的金属锤、限位孔对正都可以降低摩擦阻力对实验结果造成的误差，所以 A、B 正确；动能与重力势能表达式中都含有质量 m，可以约去，故不需要测量出质量 m 的具体数值，C 错误；重锤下落之前应该用手拉住纸带上端而不是用手托住重锤， D 错
15、误.测出 BC 和 CD 的长度就可以计算出打下 C 点时的速度 vC，再测出 OC 的长度，就可验证 是否成立，所以 B 正确；测出 BD、 EG 的长度可计算出打下21OCghvC、 F 两点时的速度 vC和 vF，再测出 CF 的长度，就可验证 是否221CFFCmghv成立，所以 C 正确.7.（2017 海南卷）某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图（a）和图（b）所示由图可读出，圆管内壁的直径为 cm，圆管外壁的直径为 cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积答案：2.23，2.99.解析：图 a 中游标卡尺的主尺读数为 22mm，游标尺上第 3 个刻
16、度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为 30.1mm=0.3mm，所以最终读数为：22mm+0.3mm=22.3mm=2.23cm图 b 中游标卡尺的主尺读数为 29mm，游标尺上第 9 个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为 90.1mm=0.9mm，所以最终读数为：29mm+0.9mm=29.9mm=2.99cm8.（2017 浙江卷）在研究“平抛运动”实验中，(1)图 1 是横档条，卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的 .A.球心 B.球的上端 C.球的下端在此实验中，下列说法正确的是 .（多选）A. 斜槽轨道必须光滑 B.记录的
17、点应适当多一些C.用光滑曲线把所有的点连接起来 D.y 轴的方向根据重垂线确定（2）图 2 是利用图 1 装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是 .A.释放小球时初速度不为零 B.释放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切线不水平（3）图 3 是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是_.答案:（1）B BD （2）C （3）B解析:（1）题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点点.所以坐标原点也应选为球的上端.选 ； B;斜槽轨到不必光滑，A 错.记录的点 i 适当多一点，以便更准确的描出平抛轨迹.；B 对.为比较准确地描出小球运动的轨迹.将这些点平滑连接起来，C 错，用中垂线确定 Y 轴坐标，D 对.（2）由图可知，小球做斜抛运动.所以斜槽末端没有水平放置，选 C.（3）A 没有水流出，c随着液面降低，压力减小，水柱流速不断减小，C 错只有 B 瓶内能维持相对稳定的压强，水柱流速稳定，选择 B.
