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第一部分 名师综述
综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查必修中的基本概念和基本规律。
考纲要求
1、掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。
2、了解打点计时器的构造，会使用打点计时器；会计算纸带上各点的瞬时速度；会利用纸带计算加速度；会用图象法探究小车速度与时间的关系，并能根据图象求加速度。
3、学会用列表法、图象法等处理实验数据。
命题规律
1、高考对于基本仪器的读数作为基础知识考查频率较高。在力学部分，考查的实验仪器主要有弹簧测力计、秒表、螺旋测微器、游标卡尺，大多数时候是填空题，注意估读和误差分析。
2、力学中有多个实验都要用到打点计时器,能否正确使用打点计时器,并根据纸带进行正确的数据运算，是能否完成这些实验的关键，利用纸带直接测量的时间和位移，可以计算研究对象的瞬时速度和加速度，若结合其它物理量的测量，还可以解决与上面这些量直接有关或间接有关的问题，例如：计算动能、重力势能、动摩擦因数、功率、转速等，从而延伸出很多与纸带有关的力学实验。
3、图象法是一种重要的实验数据处理方法．图象具有既能描述物理规律，又能直观地反映物理过程、表示物理量之间定性定量关系及变化趋势的优点．当前高考试题对数据处理、结果分析考查的频率较高。
第二部分 精选试题
一、实验题
1．在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中。
①关于操作步骤先后顺序，下列说法正确的是
A．先测量原长，后竖直悬挂
B．先竖直悬挂，后测量原长
C．先后顺序对实验结果无影响
D．先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
②为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量的关系，李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为 .这两根弹簧的劲度系数分别为：甲弹簧为 N/m，乙弹簧为
N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧秤，应选弹簧 (填“甲”或“乙”)。
③以下是一位同学准备完成的实验步骤，请你帮这位同学按操作的先后顺序，用字母排列出来
是： .
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组数据（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连结起来.
B．记下弹簧不挂钩码时，其下端在刻度尺上的刻度L0
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一刻度尺
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码，并分别记下钩码静止时，弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内，然后取下钩码
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与弹簧伸长量的关系式。
F．解释函数表达式中常数的物理意义。
④下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据：
弹力（F/N）
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧原来长度（L0/cm）
15
15
15
15
15
弹簧后来长度（L/cm）
16.2
17.3
18.5
19.6
20.8
弹簧伸长量（x/cm）
请你算出每一次弹簧伸长量，并将结果填在上表的空格内；在图11的坐标上作出F-x图线；并写出曲线的函数表达式（x用cm作单位）： ，其中常数的物理意义表示：
【答案】 ①D；②表明弹簧已经超过了弹簧的弹性限度；k甲=66.7N/m；k乙=200N/m；甲。
③C B D A E F
④F-x图线如图所示；曲线的函数式（x用cm作单位）：F = 0.43x；函数表达式中的常数为弹簧的劲度系数，表示使弹簧每伸长或压缩0.01m（1cm）所需的拉力，大小为0.43N.
【解析】①先后顺序对实验结果的影响程度取决于弹簧的自重
②向上弯曲的原因是超出了弹性限度，注意该图象中纵坐标为伸长量，横坐标为拉力，斜率的倒数为劲度系数，由此可求出k乙=200N/m，由于甲的劲度系数小，因此其精度高．
③先组装器材，即CB，然后进行实验，即D，最后数据处理，即AEF．所以先后顺序为CBDAEF．
④1、描点作图．如下图．
2．某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧测力计固定在一合适的木块上，桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮，细绳的两端分别与弹簧测力计的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线P、Q，并测出间距d。开始时将木块置于P处，现缓慢向瓶中加水，直到木块刚刚开始运动为止，记下弹簧测力计的示数F0，以此表示滑动摩擦力的大小。再将木块放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧测力计的示数F（即水和瓶的重力大小），然后释放木块，并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t。
（1）木块的加速度可以用d、t表示为a=____。
（2）改变瓶中水的质量，重复实验，确定加速度a与弹簧测力计示数F的关系。下列图像能表示该同学实验结果的是____。
（3）用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比，它的优点是__________。（有两个选项正确）
A．可以改变滑动摩擦力的大小
B．可以更方便地获取更多组实验数据
C．可以更精确地测出摩擦力的大小
D．可以获得更大的加速度以提高实验精度
【答案】 C C
考点：探究“加速度与力的关系”
【名师点睛】本题的难点在与第二问图像上端为什么会弯曲，一定要理解原因，书本上的实验，我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚．实验的图象描绘，物理结合数学的应用都值得注意。
3．如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m，小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．
①a－F图象斜率的物理意义是_________________________________________．
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？?答：________.(填“合理”或“不合理”)
③本次实验中，是否应该满足M?m这样的条件？?答：________(填“是”或“否”)；?理由是________．
(2)验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．
【答案】 (1)①②合理 ③否 因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg
(2)M＋m
4．为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，某小组设计了如图甲所示的实验装置，其中挡板可固定在桌面上，轻弹簧左端与挡板相连，图中桌面高为h，O1、O2、A、B、C点在同一水平直线上。已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计。
实验过程一：挡板固定在O1点，推动滑块压缩弹簧，滑块移到A处，测量O1A的距离，如图甲所示。滑块由静止释放，落在水平面上的P点，测出P点到桌面右端的水平距离为x1。
实验过程二：将挡板的固定点移到距O1点距离为d的O2点，如图乙所示，推动滑块压缩弹簧，滑块移到C处，使O2C的距离与O1A的距离相等。滑块由静止释放，落在水平面上的Q点，测出Q点到桌面右端的水平距离为x2。
（1）为完成本实验，下列说法中正确的是______________
A．必须测出小滑块的质量 B．必须测出弹簧的劲度系数
C．弹簧的压缩量不能太小 D．必须测出弹簧的原长
（2）写出动摩擦因数的表达式_______________（用题中所给物理量的符号表示）
（3）小红在进行实验过程二时，发现滑块未能滑出桌面。为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数，还需测量的物理量是______________。
（4）某同学认为，不测量桌面高度，改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，也可测出小滑块与水平桌面间的动摩擦因数。此实验方案_____（选填“可行”或“不可行”），理由是
________________________________________________。
【答案】 （1）C （2）（3）滑块停止滑动的位置到B点的距离 （4）不可行 滑块在空中飞行时间很短,难以把握计时起点和终点,秒表测时间误差较大
（3）实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量的误差外，其他可能的原因是滑块受到空气阻力作用等．
（4）改用秒表测出小滑块从飞离桌面到落地的时间，来测定小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．此实验方案是不可行的，原因是 滑块在空中飞行时间很短，难以把握计时起点和终点，秒表测时间误差较大．
考点：测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数
【名师点睛】此题是测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的实验；解决实验问题首先要掌握该实验原理，了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项，同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题。
5．利用图示装置可以做力学中的许多实验．
（1）以下说法正确的是 ．
A.利用此装置“研究匀变速直线运动” 时，须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响
B.利用此装置探究 “小车的加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的a-M关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比
C.利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响
小华在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导致钩码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a的值随钧码个数的增加将趋近于 的值.
【答案】 （1）C（2）g
（2）设小车质量为m，钩码质量为M，则对小车有Mg﹣F=Ma，对钩码有F﹣μmg=ma
联立解得，将上式变形为，可见当Mm时，加速度a趋近于g．
6．某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点针时器工作频率为50 Hz．
（1）实验的部分步骤如下：
①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线跨过定滑轮连接小车和钩码；
②将小车停在打点计时器附近，先 ，再 ，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点， ；
③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作。
（2）如图是钩码质量为0.03 kg，砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到0的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置．
（3）在上述的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统， 做正功，
做负功．
（4）实验小组根据实验数据绘出了图中的图线（其中Δv2=v2-v20）,根据图线可获得的结论是 ．要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和 ．
表1纸带的测量结果
测量点
S/cm
v/(m·s-1)
0
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
【答案】 （1）接通电源，放开小车 ，关闭电源 （2）5.08±0.01 , 0.49
（3）钩码的重力，摩擦力（4）△V2与S成正比，小车的质量 。
【解析】（1）本实验要求先接通电源在释放纸带（2）C点为位移为6.08cm-1cm=5.08cm，C点为BD间的中间时刻，C点速度等于BD间的平均速度（3）对于钩码、砝码和小车组成的系统，钩码的重力做正功，摩擦力做负功（3）由运动学公式结合描点连线的图像可知△V2与S成正比，要验证“动能定理”，还需要测量的物理量是摩擦力和小车的质量
7．小明同学用如图所示的实验装置验证牛顿第二定律。
(1)该实验装置中有两处错误，分别是：____________和________________________。
（2）小明同学在老师的指导下改正了实验装置中的错误后，将细绳对小车的拉力当作小车及车上砝码受到的合外力，来验证“合外力一定时加速度与质量成反比”。
①小明同学在实验时用电磁打点计时器打了一条理想的纸带，他按要求选取计数点后，在测量各相邻两计数点间的距离时不慎将纸带撕成了几段，如图所示，但他知道甲、乙属于同一纸带，则丙、丁、戊中属于上述纸带的是__________。
②已知打点计时器所用电源频率为50 Hz，则由甲、乙纸带可求得小车的加速度大小为__________m/s2(结果保留两位小数)。
【答案】 滑轮太高(或细绳与长木板不平行 打点计时器接到直流电源上(或打点计时器未接交流电源) 戊 1.13
【解析】（1）电磁打点计时器工作电压是６V以下的交流电源，该实验装置使用的是直流电源，故错误之处是打点计时器接到直流电源上(或打点计时器未接交流电源)，为了减小误差，拉小车的拉力方向与长木板平行，即拉小车的细绳与长木板平行，该实验装置中细绳与长木板不平行，故错误之处是滑轮太高(或细绳与长木板不平行。
8．如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动．在圆形卡纸的旁边安装一个改装了的电火花计时器。
下面是该实验的实验步骤：
①使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触；
②启动电动机，使圆形卡纸转动起来；
③接通电火花计时器的电源，使它工作起来；
④关闭电动机，拆除电火花计时器；研究卡纸上留下的一段痕迹（如图乙所示），写出角速度ω的表达式，代入数据，得出ω的测量值。
（1）要得到角速度ω的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是____
A．秒表 B．游标卡尺 C．圆规 D．量角器
（2）设电火花计时器打点时间间隔为t，卡纸上有连续打下的n个点，写出ω的表达式，并指出表达式中各个物理量的含义 ；
（3）为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠，在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所示。你认为这对测量结果有无影响，写出理由
。
【答案】 ①D（2分）②（1分），θ是n个点对应的圆心角（1分）；③没有影响（1分），电火花计时器向卡纸中心移动时不影响角度的测量（1分）
【解析】分析：从题意上可知，打点计时器可以记录时间，要求角速度，还得知道在一定的时间里转过的角度，这点可用量角器测量
缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动．则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，点跟点间的角度没变，对测量无影响．
点评：本题要求要有较好的实验分析能力，要较熟练的掌握实验的步骤、要点和仪器的熟练应用，既考查到了角速度的定义和求解，也考察到了对实验有无影响的因素分析，是一道较好的题．
9．某同学验证动能定理的实验装置如图所示．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，如下图所示，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____．
（3）为验证从A→B过程中小车合外力做功与滑块动能变化的关系，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）1．14，（2）mg，（3）mgL＝M
【解析】
试题分析：（1）宽度d＝（11＋0．4）mm＝11．4 mm＝1．14 cm；
（3）本实验应该验证mgL＝Mv2，而到达B点时的速度v＝，代入可得mgL＝M．
10．为了探究机械能守恒定律，某高中的学生设计了如图甲所示的实验装置，并提供了如下的实验器材：
A小车??? B钩码??? C一端带滑轮的木板????D细线?? E．电火花计时器?? F．纸带
G．毫米刻度尺?? H．低压交流电源?? I．220V的交流电源
（1）根据上述实验装置和提供的实验器材，你认为实验中不需要的器材是________??????（填写器材序号），还应补充的器材是___________???????????．
（2）实验中得到了一条纸带如图乙所示，选择点迹清晰且便于测量的连续7个点（标号0~6），测出0到1、2、3、4、5、6点的距离分别为、、、、、，打点周期为T．则打点2时小车的速度v2=_________,若测得小车质量为M、钩码质量为m，打点1和点5时小车的速度分别用、表示，已知重力加速度为g，则验证点1与点5间系统的机械能守恒的关系式可表为?_______________?．（不计小车和木板间的摩擦）
（3）在实验数据处理时，如果以为纵轴，以d为横轴，根据实验数据绘出 图象，其图线的斜率表示的物理量的表达式为___________．
【答案】 （1）H（1分） 天平（1分）；（2）或（1分），（2分）；（31）（2分）
【解析】试题分析：（1）电火花计时吕髟的是220V交流电源，因此低压交流电源用不着；另外还需要用到天平测出小车的质量M；（2）打点2时的速度等于1—3间的平均速度，即；根据机械能守恒，整个系统减小的重力势能等于整个系统增加的动能，即；（3）根据，因此的斜率就是加速度，而对砝码进行受力分析可知： ，而对小车，因此可得
11．如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m．
（1）用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=_________cm；（2）某同学打开气源，将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为___（用题中所给字母表示）；
（3）开始实验时，细线另一端挂有6个钩码，由静止释放后细线上的拉力为F1，接着每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，当只剩3个钩码时细线上的拉力为F2，则F1___2F2（填“大于”、“等于”或“小于”）；
（4）若每次移动钩码后都从同一位置释放滑块，设挡光片距光电门的距离为L，钩码的个数为n，测出每次挡光片通过光电门的时间为t，测出多组数据，并绘出?n-1/t2图象，已知图线斜率为k，则当地重力加速度为___（用题中字母表示）．
【答案】 0.520cm 小于
，隔离对滑块分析,根据牛顿第二定律得,F2=7ma2=2.1mg,知F1<2F2.
12．在“利用打点计时器测定匀变速直线运动加速度”的实验中，打点计时器接在50Hz的低压交变电源上，某同学在打出的纸带上按打点的先后顺序每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间还有四个点）．从A点开始在每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由长到短紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图所示．
①若把每一段纸带的右上端连接起来，结果得到一条倾斜的直线，如图所示，由图可知纸带做_____运动，且直线与﹣x方向夹角越大，说明纸带运动的加速度_____（填“越大”或“越小”）．
②从第一个计数点A开始计时，为求出0.25s时刻纸带的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？
答：_____（填a、b、c、d、e）
③若测得a段纸带的长度为10.0cm，e段纸带的长度为2.0cm，则可求出加速度的大小为_____m/s2．
【答案】 匀减速； 大； c； 2.0
【解析】试题分析：①纸带剪接后，水平方向每条宽度相同，正好与时间对应，竖直长度为相邻相等时间的位移，由于，纸带长度差相等，变化规律恰好与速度一样．图线可看作v﹣t图象，即速度均匀减少，匀减速运动，图象斜率越大，加速度越大．
②求0.25s的速度，即求0.2～0.3s内的平均速度，0.2～0.3s内的位移恰好是纸带C段对应的长度．
③利用，即，有： m/s2，所以a大小为2.0m/s2

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