2021屆高考物理23個命題熱點十五力學(xué)創(chuàng)新型實驗（解析版）

備戰(zhàn)2021年高考物理23個命題熱點巧練

熱點十五力學(xué)創(chuàng)新型實驗

1.(2020?湖南高三模擬)光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、b

分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始

擋光到擋光結(jié)束的時間記錄下來。圖乙中MN是水平桌面，。是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長

木板適當(dāng)位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端尸點懸有一鉛錘，實驗時，

讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1.0xl(T2s和4.0x10-3s。

用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度d,其示數(shù)如圖丙所示。

123cm

05101520

甲丙

(1)滑塊的寬度d=cm。

(2)滑塊通過光電門1時的速度叨=m/s,滑塊通過光電門2時的速度吸=m/s?(結(jié)果保

留兩位有效數(shù)字)

(3)由此測得的瞬時速度片和V2只是一個近似值，它們實質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時的,要使

瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將的寬度減小一些。

【答案】(1)1.010(2)1.02.5⑶平均速度滑塊

【解析】(l)rf=10mm+0.05mmx2=10.10mm=1.010cm。

dl.OlOxlO_2

(2)vi=-=10xl02m/s=1.0m/s

dl.OlOxlO-2

,丁4.0x10-m/s=2.5m/s。

(3)%、也實質(zhì)上是滑塊通過光電門1和2時的平均速度，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將滑塊

的寬度減小一些。

2.(2020年?云南楚雄高三下學(xué)期第一次模擬)1.某同學(xué)用如圖甲所示裝置測小滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù).實

驗過程如下：一輕質(zhì)彈簧放置在粗糙水平固定桌面MN上，彈簧左端固定，彈簧處于原長時，彈簧右端恰

好在桌面邊緣處，現(xiàn)用一個小滑塊壓縮彈簧并用鎖扣鎖住.已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,彈簧的勁度系數(shù)為

k.

(1)實驗中涉及下列操作步驟：

①用天平測量出小滑塊的質(zhì)量m,查出勁度系數(shù)為k的彈簧的形變量為x時的彈性勢能的大小為Ep=*.

②測量桌面到地面的高度h和小滑塊拋出點到落地點的水平距離s.

③測量彈簧壓縮量x后解開鎖扣.

④計算小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù).

I.上述步驟正確的操作順序是(填入代表步驟的序號).

H.上述實驗測得小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)的大小為.

(2)再通過更換材料完全相同、但大小和質(zhì)量不同的滑塊重復(fù)操作，得出一系列滑塊質(zhì)量機與它拋出點到落

地點的水平距離s.根據(jù)這些數(shù)值，作出$2-5圖象，如圖乙所示.由圖象可知，滑塊與水平桌面之間的動摩

擦因數(shù);每次彈簧被壓縮時具有的彈性勢能大小是.(用兒%,〃，g表示)

【答案】：⑴I.①③②④II(2選總

【解析】：(i)n.由平拋運動規(guī)律，s=%〃=妗，解得尸nJ各設(shè)彈簧被壓縮時的彈性勢能為心，由功

能關(guān)系可知Ep—“，陪=品/,而仇=如2,解得一木.

2

(2)EP—/umgx=^mv,而v=syj^,有品=卬昭工+號盧，對照題給s?—《圖象，變形得4/z/zx.

由$2—《圖象可知，圖線斜率￡=華圖線在縱軸上的截距6=4〃而，解得滑塊與水平桌面之間的動摩擦因

數(shù)〃=含；彈性勢能大小為芥「=能?

3.某實驗小組利用如圖甲所示裝置測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值。實驗開始時，小鋼球被電磁鐵吸引靜止不動,

光電門位于鋼球的下方，二者的中心處在同一豎直線上。將此時鋼球球心位置記為4點，光電門中心位置

記為。點，A。間距離為山

電磁鐵

甲乙丙

(1)使用螺旋測微器測定小鋼球的直徑如圖乙所示，可知鋼球的直徑大小為d=mm。

(2)斷開電磁鐵開關(guān)，小鋼球由靜止開始下落，下落過程中通過位于。點處的光電門，由數(shù)字計時器記錄鋼

球通過光電門的時間加?？捎杀磉_式v=得到小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度。

(3)將光電門向下移動一小段距離后，重新釋放小鋼球，記錄小鋼球通過光電門時數(shù)字計時器顯示的時間An

和此時光電門與。點間距離制。

(4)重復(fù)步驟(3),得到若干組。和x的數(shù)值。

(5)在3*f坐標(biāo)中描點連線，得到如圖丙所示直線并計算出其斜率大小為1.6X105,根據(jù)此斜率值，可以

得到當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值為iWs2?

(6)本實驗在獲得鋼球球心通過光電門時的瞬時速度時存在誤差，測量的速度值(選填“大于”“等于“

或“小于，，)球心通過光電門時的瞬時速度的真實值。

(7)(多選)下列可以減小速度誤差的方式有(填選項字母)。

A.增大A0間的距離力

B.減小4。間的距離/i

C.換用直徑大一些的小鋼球

D.換用直徑小一些的小鋼球

【答案】(1)11.000(2)《(5)9.68⑹小于(7)AD

【解析】(1)螺旋測微器的讀數(shù)11.000mm。

(2)用很短時間的平均速度表示瞬時速度V%

(5)由運動學(xué)規(guī)律得《J=2g〃，

整理得盤=孤

則至=1.6x105,解得重力加速度g=9.68m/s2o

(6)小球通過光電門的平均速度等于對應(yīng)中間時刻的瞬時速度，其一定小于位移中點的瞬時速度(球心通過光

電門的瞬時速度)。

(7)通過光電門時的速度適當(dāng)?shù)拇笮?，有利于減小實驗誤差，所以A、D兩項正確。

4.(2020?青島二模)如圖所示，某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解，A、8為兩個相同的

雙向力傳感器，該型號傳感器在受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負(fù).4連接質(zhì)量不計的細(xì)繩，可沿

固定的板做圓弧形移動.8固定不動，通過光滑較鏈連接長0.3m的桿.將細(xì)繩連接在桿右端。點構(gòu)成支

架.保持桿在水平方向，按如下步驟操作：

>o>

①測量繩子與水平桿的夾角NAOB=e

②對兩個傳感器進行調(diào)零

③用另一根繩在。點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù)

④取下鉤碼，移動傳感器A改變。角

重復(fù)上述實驗步驟，得到表格.

Fi1.0010.5801.002

Fi-0.868-0.2910.865

030°60°150°

⑴根據(jù)表格，A傳感器對應(yīng)的是表中力(選填“Fi”或"B”).鉤碼質(zhì)量為kg(g取10m/s2,保

留1位有效數(shù)字).

(2)本實驗中多次對傳感器進行調(diào)零，對此操作說明正確的是.

A.因為事先忘記調(diào)零

B.何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響

C.為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響

D.可以完全消除實驗的誤差

【答案】：(1)-10.05(2)C

【解析】：(1)A傳感器中的力均為拉力，為正值，故A傳感器對應(yīng)的是表中力Q,平衡時，wg=Qsin仇當(dāng)

。=30。時，Q=1.001N,可求得m=0.05kg.

(2)在掛鉤碼之前，對傳感器進行調(diào)零，是為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響，故C正確.

5.(202()?全國押題卷二)甲、乙同學(xué)均設(shè)計了測動摩擦因數(shù)的實驗，已知重力加速度為g.

（1）甲同學(xué)設(shè)計的實驗裝置如圖甲所示，其中4為置于水平面上的質(zhì)量為M的長直木板，8為木板上放置的

質(zhì)量為m的物塊,C為物塊右端連接的一個輕質(zhì)彈簧測力計，連接彈簧的細(xì)繩水平,實驗時用力向左拉動A,

當(dāng)C的示數(shù)穩(wěn)定后（3仍在A上），讀出其示數(shù)F,則該設(shè)計能測出（填“與8"或“與地面”）之間的

動摩擦因數(shù)，其表達式為〃=.

（2）乙同學(xué)的設(shè)計如圖乙所示，他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A、8兩個光電門，與光電門相連的計時

器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤

處所受的拉力，長木板固定在水平面上，物塊與滑輪間的細(xì)繩水平，實驗時，多次改變沙桶中沙的質(zhì)量，

每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的

運動時間f；在坐標(biāo)系中作出F—《的圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k,與縱軸的截距為從因乙同學(xué)不能

測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為（填所測物理量及符號）.根據(jù)所測物理量及圖線信

息，可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達式為“=.

【答案】：（1）A與8翟（2）光電門48之間的距離x普

【解析】：（1）當(dāng)A達到穩(wěn)定狀態(tài)時，8處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測力計的讀數(shù)F與8所受的滑動摩擦力/大小相

等.B對木塊A的壓力大小等于B的重力mg,由尸得：/，=磊，由C上讀取凡即可求出A與8間的

動摩擦因數(shù)出

12x

⑵小車由靜止開始做勻加速運動，根據(jù)勻加速直線運動位移公式得：尸務(wù)2,解得：〃=寧，根據(jù)牛頓第二

定律得：對于小車廠一則翠'圖線的斜率為&=2小,縱軸的截距為

A與摩擦力是否存在無關(guān)，小車與木板間的動摩擦因數(shù)〃=念=+=瓷，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量是

光電門A、8之間的距離工

6.(2020?廣州模擬)一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗證力的平行四邊

形定則。

(1)如圖甲，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時電子秤的示數(shù)幾

(2)如圖乙，將三細(xì)線辦、入2、上的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺帶上。水平拉

開細(xì)線L，在白紙上記下結(jié)點。的位置、和電子秤的示數(shù)

(3)如圖丙，將另一顆墻釘8釘在與O同一水平線上，并將心拴在其上。手握電子秤沿著(2)中心2的方向拉

開細(xì)線上，使和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)

(4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力尸、尸卜B的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出Q、尸2的合力尸的圖

示，若，則平行四邊形定則得到驗證。

【答案】(1)靜止(2)三細(xì)線的方向(3)結(jié)點O的位置(4)尸和尸在誤差允許的范圍內(nèi)重合

【解析】(1)要測量裝滿水的水壺的重力，需記下水壺靜止時電子秤的示數(shù)幾

(2)要畫出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點。的位置的同時，也要記錄

三細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)

(3)已經(jīng)記錄了一個分力的大小，還要記錄另一個分力的大小，則結(jié)點。位置不能變化，力的方向也不能變

化，所以應(yīng)使結(jié)點O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)乃。

(4)根據(jù)平行四邊形定則作出Q、B的合力戶的圖示，若尸和尸在誤差允許的范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定

則得到驗證。

7.某興趣小組的同學(xué)用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律，輕繩一端固定在光滑固定轉(zhuǎn)軸。處，另一端

系一小球.

（1）小明同學(xué)在小球運動的最低點和最高點附近分別放置了一組光電門，用螺旋測微器測出了小球的直徑，

如圖乙所示，則小球的直徑d=mm.使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動，測出小球經(jīng)過最高點的擋光時

間為△小經(jīng)過最低點的擋光時間為Ah

（2）小軍同學(xué)在光滑水平轉(zhuǎn)軸0處安裝了一個拉力傳感器，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)

做圓周運動，通過拉力傳感器讀出小球在最高點時繩上的拉力大小是Q,在最低點時繩上的拉力大小是F2.

⑶如果要驗證小球從最低點到最高點機械能守恒，小明同學(xué)還需要測量的物理量有（填字母代

號）.小軍同學(xué)還需要測量的物理量有（填字母代號）.

A.小球的質(zhì)量m

B.輕繩的長度/

C.小球運行一周所需要的時間T

（4）根據(jù)小明同學(xué)的思路，請你寫出驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式：

⑸根據(jù)小軍同學(xué)的思路，請你寫出驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式:

【答案】：（1）5.700（3）BA（4）圈;）一（羔）=4g/（5）尸2一4=6，咫

【解析】：（1）螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為5.5mm,可動刻度讀數(shù)為20.0x0.01mm,故最終讀數(shù)為兩者相加,

即5.700mm.

(3)根據(jù)小明同學(xué)的實驗方案，小球在最高點的速度大小為叨=看，小球在最低點的速度大小為也=￡,設(shè)

輕繩長度為/,則從最低點到最高點依據(jù)機械能守恒定律有品島)一+，咯2/=%(勃，化簡得目J一層)

2

=4],所以小明同學(xué)還需要測量的物理量是輕繩的長度/；根據(jù)小軍同學(xué)的實驗方案，設(shè)小球做圓周運動

的半徑為廠，則小球在最低點有r2—=〃，錯誤！，在最高點有2|+加9=〃7錯誤！，從最低點到最高點依據(jù)

機械能守恒定律有攝”該=52v?+2〃?gr,聯(lián)立方程化簡得F2-Fy=6mg,所以小軍同學(xué)還需要測量的物理量

就是小球的質(zhì)量m.

(4)由(3)可知，根據(jù)小明同學(xué)的思路，驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式為(支)

(5)由(3)可知，根據(jù)小軍同學(xué)的思路，驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式為Fi-

F\=6mg.

8.某物理學(xué)習(xí)小組用如圖甲所示裝置來研究橡皮筋的勁度系數(shù)(遵循胡克定律且實驗中彈力始終未超過彈性

限度)，將一張白紙固定在豎直放置的木板上，原長為。的橡皮筋的上端固定在。點，下端掛一重物。用與

白紙平行的水平力(由拉力傳感器顯示其大小)作用于N點，靜止時記錄下N點的位置a,請回答：

第一次位盲6

第二次位星'

甲乙

(1)若拉力傳感器顯示的拉力大小為F,用刻度尺測量橡皮筋ON的長為4及N點與0點的水平距離為x,

則橡皮筋的勁度系數(shù)為(用所測物理量表示)。

(2)若換用另一個原長相同的橡皮筋，重復(fù)上述過程，記錄靜止時N點的位置〃，發(fā)現(xiàn)。、a、6三點剛好在

同一直線上，其位置如圖乙所示，則下列說法中正確的是。

A.第二次拉力傳感器顯示的拉力示數(shù)較大

B.兩次拉力傳感器顯示的拉力示數(shù)相同

C.第二次所用的橡皮筋的勁度系數(shù)小

D.第二次所用的橡皮筋的勁度系數(shù)大

【答案】(1)、““：、(2)BC

【解析】(1)設(shè)橡皮筋與豎直方向夾角為仇重物重力為G,結(jié)點N在豎直拉力(重物重力G)、橡皮筋拉力T

和水平拉力尸作用下處于平衡狀態(tài)，滿足圖示關(guān)系，則

,八F

sinu—7，

x

而sin6=2，T=k(L-Lo),

聯(lián)立得T場

(2)由受力圖知尸=Gtan以兩次中G、，均相同，所以兩次拉力傳感器顯示的拉力示數(shù)相同，A錯，B對；

同理，兩次橡皮筋的拉力也相同，而橡皮筋的原長相同，第二次的伸長量大，由胡克定律知第二次所用的

橡皮筋的勁度系數(shù)小，C對，D錯。

9.(2020?河南省高三段考)如圖(a)所示，沖擊擺是一個用細(xì)線懸掛著的擺塊，彈丸擊中擺塊時陷入擺塊內(nèi),

使擺塊擺至某一高度，利用這種裝置可以測出彈丸的發(fā)射速度。

圖(a)圖(b)

實驗步驟如下:

①用天平測出彈丸的質(zhì)量m和擺塊的質(zhì)量M；

②將實驗裝置水平放在桌子上，調(diào)節(jié)擺繩的長度，使彈丸恰好能射入擺塊內(nèi)，并使擺塊擺動平穩(wěn)，同時用

刻度尺測出擺長；

③讓擺塊靜止在平衡位置，扳動彈簧槍的扳機，把彈丸射入擺塊內(nèi)，擺塊和彈丸推動指針一起擺動，記下

指針的最大偏角；

④多次重復(fù)步驟③，記錄指針最大偏角的平均值；

⑤換不同擋位測量，并將結(jié)果填入下表。

平均最大偏角。(角彈丸質(zhì)量擺長彈丸的速度

擋位擺塊質(zhì)量M(kg)

度)zn(kg)/(m)v(m/s)

低速擋15.70.007650.07890.2705.03

中速擋19.10.007650.07890.2706.77

高速擋0.007650.07890.2707.15

完成下列填空：

(1)現(xiàn)測得高速擋指針最大偏角如圖(b)所示，請將表中數(shù)據(jù)補充完整：9=。

(2)用上述測量的物理量表示發(fā)射彈丸的速度丫=。(已知重力加速度為g)

(3)為減小實驗誤差，每次實驗前，并不是將指針置于豎直方向的零刻度處，常常需要試射并記下各擋對應(yīng)

的最大指針偏角，每次正式射擊前，應(yīng)預(yù)置指針，使其偏角略小于該擋的最大偏角。請寫出這樣做的一個

理由：

【答案】(1)22.4(22.1?22.7均正確)(2)一齊02g/(l—cos6)(3)較大的速度碰撞指針,會損失較多的機械能

【解析】(1)分度值為1°,故讀數(shù)為22.4(22.1?22.7均正確)。

(2)彈丸射入擺塊內(nèi)，系統(tǒng)動量守恒：

擺塊向上擺動，由機械能守恒定律得:

2(w+M)v'2—(w+—cos6),

聯(lián)立解得：v=-7、/2g/(1—cos

(3)較大的速度碰撞指針，會損失較多的機械能(其他理由，如擺塊在推動指針偏轉(zhuǎn)時要克服摩擦力做功、指

針擺動較長的距離損失的機械能較多等，只要合理即可)。

10.(2020?河南商丘高三模擬)某同學(xué)利用如圖中所示的裝置探究動能定理。固定并調(diào)整斜槽，使它的末端。

點的切線水平，在水平地面上依次鋪放好木板、白紙、復(fù)寫紙。將小球從不同的標(biāo)記點由靜止釋放，記錄

小球到達斜槽底端時下落的高度H,并根據(jù)落點位置測量出小球平拋的水平位移尤

甲乙

改變小球在斜槽上的釋放位置，進行多次測量，記錄數(shù)據(jù)如下:

高度H也為單位長

h2h3h4h5h6h7h8/z9h

度)

水平位移x(cm)5.59.111.714.215.917.619.020.621.7

(1)斜槽傾角為仇小球與斜槽之間的動摩擦因數(shù)為"，斜槽底端離地面的高度為)，，不計小球與水平槽之間

的摩擦，小球從斜槽上滾下的過程中，動能定理若成立應(yīng)滿足的關(guān)系式是。

(2)以“為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點作圖，如圖乙所示。

(3)由第(1)(2)問，可以得出結(jié)論。

【答案】(1)〃名41-扁)=篝2⑵/

(3)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，小球運動到斜槽底端的過程中，合外力對小球所做的功等于小球動能的增量

【解析】(1)設(shè)小球離開斜槽時的速度為V，根據(jù)平拋運動的規(guī)律得：x=%

聯(lián)立解得:

小球在斜槽上滾下的過程中，重力和摩擦力做功，則合力做的功為:

W=mgH-//wgcos6-

小球動能的變化量AEk=1/nv2=7^x2

z4y

則小球從斜槽上滑下的過程中，動能定理若成立應(yīng)滿足的關(guān)系式是〃唱Mj一高)=笫也

(2)根據(jù)以上分析可知，以，為橫坐標(biāo)，以『為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點作圖，如題圖乙所示。

(3)由第(1)(2)問，結(jié)合圖象可得：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，小球運動到斜槽底端的過程中，合外力對小球

所做的功等于其動能的增量。

II.(2020?安陽高三期末)學(xué)習(xí)了傳感器之后，在研究小車加速度與所受合外力的關(guān)系”實驗時，甲、乙兩實驗

小組引進“位移傳感器”“力傳感器”，分別用如圖(a)、(b)所示的實驗裝置實驗，重物通過細(xì)線跨過滑輪拉相

同質(zhì)量的小車，位移傳感器B隨小車一起沿水平軌道運動，位移傳感器A固定在軌道一端。甲組實驗中把

重物的重力作為拉力F,乙組直接用力傳感器測得拉力F,改變重物的重力重復(fù)實驗多次，記錄多組數(shù)據(jù)，

并畫出。-尸圖象。

位移傳感器位移傳感器位移傳感器位移傳感器

(a)(b)

(c)

（1）甲組實驗把重物的重力作為拉力尸的條件為。（重物質(zhì)量為機，小車與傳感器總質(zhì)量為M）

（2）圖（c）中符合甲組同學(xué)作出的實驗圖象是；符合乙組同學(xué)作出的實驗圖象是。（選填

“①”“②”或“③”）

【答案】⑴加⑵②①

【解析】（1）在該實驗中實際是：，”g=（例+，"）〃，要滿足，跖=用“，應(yīng)該使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的

總質(zhì)量。

（2）在質(zhì)量不變的條件下，加速度與外力成正比；

由實驗原理：，，吆=Mm得。=翳，而實際上詈，即隨著重物的質(zhì)量增大，不再滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)

遠(yuǎn)小于小車與傳感器的總質(zhì)量，所以題圖（C）中符合甲組同學(xué)作出的實驗圖象是②。乙組直接用力傳感器測

得拉力F,隨著重物的質(zhì)量增大，拉力F的測量是準(zhǔn)確的，a-尸關(guān)系為一傾斜的宜線，符合乙組同學(xué)作出的

實驗圖象是①。

12.（2020?黃岡質(zhì)檢）圖甲所示為測量木塊與水平桌面之間動摩擦因數(shù)〃的實驗裝置示意圖。提供的器材有

光電計時器、固定有遮光片的木塊（圖中未畫出遮光片）、游標(biāo)卡尺、米尺、8個質(zhì)量均為〃7的鉤碼以及細(xì)線

等。實驗操作過程如下：

①按圖甲所示組裝好實驗裝置，用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度“，用米尺測量兩光電門之間的距離s。

②將細(xì)線一端與木塊相連，另一端跨過定滑輪掛上鉤碼，其余鉤碼都疊放在木塊的凹槽中，調(diào)整輕滑輪，

使細(xì)線水平。

③讓木塊從光電門的左側(cè)由靜止釋放，分別測出遮光片經(jīng)過光電門A和8所用的時間△〃和\tB,記下懸掛

鉤碼的個數(shù)〃。

④將木塊上的鉤碼逐個移到懸掛鉤碼端，重復(fù)實驗操作③。

⑤測出每種情況對應(yīng)的加速度小作出a-n圖象如圖丙所示。

光省門光電門

熱里溫苛滑輪123cm

go5101520

甲乙

回答下列問題：

(1)測量d時，某次游標(biāo)卡尺(主尺的分度值為Imm)的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為cm。

(2)木塊的加速度a可用“、s、AM和As表示為a=。

(3)根據(jù)圖丙中的圖象，動摩擦因數(shù)可表示為〃=。(選用圖象中的截距從p和重力加速度g表

示)

(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差屬于(填"偶然誤差'’或"系統(tǒng)誤差”)。

【答案】(1)0.955⑵君圜-匾)](3)-^(4)系統(tǒng)誤差

【解析】本題考查利用光電門研究勻變速直線運動并計算動摩擦因數(shù)。

(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為0.9cm+0.05mmx11=0.955cm。

(2)木塊經(jīng)過A、8兩個光電門的速度分別為么=備，口8=總，根據(jù)詔一蘇=2數(shù)得(懸)]。

(3)對木塊和鉤碼的系統(tǒng)，根據(jù)牛頓第二定律得

川咫一川M+(8—(1+〃)〃吆

a=Sm+M=8m+M"一陽，

則由圖象可知一/g=。,即〃=一!

O

(4)如果細(xì)線沒有調(diào)整到水平，由此引起的誤差是由實驗器材造成的，屬于系統(tǒng)誤差。

13.(202()?云南玉溪一中期中)某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示的裝置驗證動能定理.

⑴安裝好實驗器材，要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌至水平.操作應(yīng)該是不掛祛碼盤和細(xì)繩，如果滑塊

，則說明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)整至水平狀態(tài).

(2)從裝置圖中讀出兩光電門中心之間的距離s=cm,通過圖乙所示游標(biāo)卡尺測得擋光條的寬度d=

________mm.

012cm

LM11111山i*11

|o20|

乙

(3)擋光條的寬度為d,記錄擋光條通過光電門1和2所用的時間AA和\t2,并從拉力傳感器中讀出滑塊受

到的拉力凡為了完成實驗，還需要直接測量的一個物理量是.

(4)實驗所驗證的動能定理表達式為［用(2)(3)中的字母表示］.

(5)該實驗是否需要滿足祛碼盤和祛碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量？(選填

“是,，或，否，，)

【答案］⑴能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做勻速運動或滑塊經(jīng)過兩個光電門的時間相等⑵50.002.25(3)滑

塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量，"(4)八="(用一品/)⑸否

【解析】：(1)實驗時要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平.不掛祛碼和細(xì)繩，接通氣源，如果滑塊能在氣墊導(dǎo)軌上靜止或做

勻速運動或滑塊經(jīng)兩個光電門的時間相等，則說明氣墊導(dǎo)軌已調(diào)整至水平狀態(tài).

(2)光電門1的中心對應(yīng)的刻度值為20.30cm,光電門2的中心對應(yīng)的刻度值為70.30cm,所以兩光電門中

心之間的距離5=50.00cm.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為d—2mm+5x=mm=2.25mm.

(3)要計算動能，還需要測量總質(zhì)量，即滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量也

(4)拉力所做的功為W=Fs,滑塊通過光電門1的速度為也=/，通過光電門2的速度為也=羔，故滑塊的

動能變化量為侵;)一57島)，根據(jù)動能定理可得臼=*"(0,

(5)該實驗中，由于已經(jīng)用拉力傳感器測出細(xì)繩的拉力大小，不用將祛碼和祛碼盤的總重力作為滑塊受到的

拉力，故不需要滿足祛碼和祛碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于滑塊、擋光條和拉力傳感器的總質(zhì)量.

14.(2020?廣東實驗中學(xué)月考改編)某同學(xué)使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度(圖

a).在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發(fā)出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時，若再次擋光，計時

器將重新開始計時.實驗中該同學(xué)將鋼條豎直置于一定高度(下端A高于光控開關(guān))，由靜止釋放，測得先后

兩段擋光時間t\和t2.

狹縫

光源I4光控開關(guān)

a—

圖a

(1)用游標(biāo)卡尺測量43、AC的長度，其中A3的長度如圖b所示，其值為mm.

(2)該同學(xué)利用7AB=竽及74°=生，求出7"、VAC，再利用測量的時間〃和d可得到重力加速度的表

*1f1十攵

達式為(用7A8、及給出的時間表示)；若狹縫寬度不能忽略，則測量值比真實值

(選填“偏大'或“偏小”).

【答案】：(1)74.3(2)g=2(-C；丫加偏大

【解析】：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為74mm,游標(biāo)尺上第3個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)

為0.1x3mm=0