2021-2022学年高一上学期期末考试专题卷 物理13

专题 13 实验专题

一、选择题

1. 图是做匀变速直线运动的物体从打点计时器打出的纸带纸带上面每打一点的时间间隔是，且每两个记数点间还有四个计时点已知，，，，，则第三个记数点的速度等于（   ）

A.  B.  C.      D.

【答案】A

【解析】因为每相邻两计数点间还有4个打点，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s，根据运动学公式得：第三个记数点的速度，A正确．

2. 探究弹力和弹簧伸长关系时，在弹性限度内，悬挂15N重物时，弹簧长度为0.16m；悬挂20N重物时，弹簧长度为0.18m，则弹簧的原长L原和劲度系统k分别为（   ）

A. L原＝0.02m　k＝500N/m    B. L原＝0.10m　k＝500N/m

C. L原＝0.02m　k＝250N/m    D. L原＝0.10m　k＝250N/m

【答案】D

【解析】根据胡克定律可得，设弹簧的原长为，则有，解得＝0.10m，故选项D正确．

3. 研究弹簧所受弹力F与弹簧长度L的关系实验时，得到如图所示的F- L图像，下列说法正确的是（　　）

A. 弹簧的原长为9.0cm     B. 弹簧的原长为3.0cm

C. 弹簧的劲度系数为2N/m D. 弹簧的劲度系数为200N/m

【答案】BD

【解析】AB．当弹力F=0时，弹簧处于原长，由图可知，弹簧原长为3.0cm，故A错误，B正确；CD．弹簧的劲度系数为，故C错误，D正确。故选BD。

4.一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如图7所示．下列表述正确的是（    ）

1. a的原长比b的长             B. a的劲度系数比b的大 
2. C. a的劲度系数比b的小           D. 测得的弹力与弹簧的长度成正比

【答案】B

【解析】A．在图中，当弹簧的弹力为零时，弹簧处于原长，故b的原长大于a的原长，A错误；

BC．斜率代表劲度系数，故a的劲度系数大于b的劲度系数，B正确C错误；

D．弹簧的弹力与弹簧的形变量成正比，故D错误

二、非选择题

5. 某次实验打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个计数点。

(1)推测纸带的运动是______（填“加速运动”或“减速运动”）；

(2)在打出这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是______；

(3)B点的瞬时速度为______。

【答案】    (1). 加速运动    (2). 0.365 m/s    (3). 0.252 m/s

【解析】（1）从A点开始各相邻计数点间的时间间隔为

每隔0.1 s纸带运动的位移分别是

说明纸带做加速运动。

（2）间纸带运动的平均速度为

。

（3）B点的瞬时速度可以用段的平均速度表示，故

。

6. 某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带，并在每条纸带上每5个计时点取一个计数点，依打点先后编为0、1、2、3、4、5.由于不小心，纸带被撕断，部分缺失，如图所示．请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：

（1）从纸带A上撕下的那段应该是B、C、D三段纸带中的_______（填字母代号）

（2）打纸带A时，物体的加速度大小是_______m/s2；打计数点1时，物体的速度大小是______m/s．

【答案】    (1). C    (2). 0.6    0.33

【解析】

【详解】（1）根根据匀变速直线运动的特点有：

，

，

，

由此可知C段与此最接近，所以属于纸带A的是C图，故选C；

（2）纸带上每5个连续计时点取一个计数点，所以相邻的计数点间的时间间隔，

根据运动学公式得，

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上1点时小车的瞬时速度大小：；

7. 如图所示某同学在探究物体自由落体运动的规律实验中打出了一条纸带，A、B、C、D、E是纸带上依次打出的5个点，A到B、C、D、E之间的距离分别为2.00cm、4.38cm、7.14cm、10.28cm，打点计时器所接电源的频率为50Hz，当地的重力加速度大小。

(1)打点计时器的周期为__________s；

(2)打点计时器打下C点时，物体的速度大小为__________m/s（结果保留两位有效数字）；

(3)物体运动的加速度大小为__________m/s2（结果保留两位有效数字）；

(4)若该物体的质量为2kg，则在运动过程中，该物体受到的平均阻力__________N。

【答案】    (1). 0.02    (2). 1.3    (3). 9.5    (4). 0.6

【解析】 (1) 打点计时器所接电源的频率为50Hz，所以打点周期为0.02s。

(2)根据速度公式得

(3)根据加速度公式得

(4)根据牛顿第二定律得

解得

8. 某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验．实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长L0=4.6cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧的长度x，数据记录如下表所示.

（1）根据表中数据在图中作出F-x图线__________；

（2）由此图线可得，该弹簧劲度系数k=________N/m；

（3）图线与x轴的交点表示_______________________，其数值_________L0（填“大于”、“等于”或“小于”），原因是_______________________________________．

【答案】    (1).     (2). 50   

(3). 弹簧不挂钩码时的长度；    大于   弹簧自身重力的影响

【解析】（1）描点作图，如图所示：如图所示

（2）图象的斜率表示劲度系数，故有：

（3）图线与x轴的交点坐标表示弹簧不挂钩码时的长度，其数值大于弹簧原长，因为弹簧自身重力的影响．

9. 某同学用如图甲所示的装置探究力的合成与分解。

(1)本实验采用的科学方法为____________；

A.理想实验法        B.控制变量法         C.等效替代法        D.建立物理模型法

(2)下列实验操作符合规范且正确的是____________；

A.同一组实验必须将结点O拉到同一位置

B.实验时两弹簧测力计的示数不能超过量程

C.应使两弹簧测力计之间的夹角总保持为，以便于计算

D.为保证实验结果尽可能准确，两弹簧测力计必须保持与木板垂直

(3)图乙是根据实验结果画出的图，其中F是以F1、F2为邻边作出的平行四边形的对角线所对应的力，为用一只弹簧测力计拉时对应的力，则图乙中的F与两力中，方向一定沿AO方向的是__________。

【答案】    (1). C    (2). AB    (3).

【解析】 (1)合力与分力是等效与替代的关系，所以本实验采用的是等效替代法。故选C。

(2)A．为了保证效果相同，同一组实验必须将结点O拉到同一位置。A正确；

B．为了不损坏器材，实验时两弹簧测力计的示数不能超过量程。B正确；

C．为了让实验结果具有普遍意义，两弹簧测力计之间的夹角为任意角。C错误；

D．为保证实验结果尽可能准确，两弹簧测力计必须保持与木板平行。D错误。

故选AB。

(3)  方向一定沿AO方向的是一根弹簧作用的方向，所以是实际作用力，不是理论合成的力，所以是。

10.在“探究求合力的方法”实验中，

(1)实验前，需要校准两把弹簧秤甲、乙的示数是否相同，某同学采取以下两种方法进行校对，正确的操作是______

(2)如图所示弹簧秤读数为_____N；

(3)在实验过程中，下列操作正确的是____。

A.两弹簧秤拉力方向必须垂直

B.同一次实验过程中，结点位置允许变动

C.弹簧秤拉力方向必须与细绳共线，且与木板平行

D.只有一把弹簧秤也能完成该实验

【答案】    (1). A    (2). 1.20    (3). CD

【解析】

【详解】(1)弹簧校对的方法是：将两个弹簧水平对拉，若示数相同，则说明两个弹簧是完全相同的，准确的，故A正确，B错误。

故选A。

(2)弹簧秤读数要估读到最小分度0.1N的下一位，所以是1.20N；

(3) A.两弹簧秤拉力方向不一定要垂直，A错误；

B.同一次实验过程中，结点位置不允许变动，B错误；

C.弹簧秤拉力方向必须与细绳共线，而且要与木板平面平行，C正确；

D.只有一把弹簧秤也能完成该实验，用手拉代替弹簧秤。要测三次，一次测合力，一次测分力，一次测分力，要保证O点及两个分力的方向不变，D正确。

故选CD。

11. 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中

(1)本实验的简要步骤如下：①把实验器材按要求安装调试好；②用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点位于某一位置O，记录下O点的位置和拉力、的大小及方向；③用一个弹簧测力计钩住绳套，再将结点拉到___________，再记录拉力F的大小及方向；④最后取下白纸作图，研究合力与分力的关系。

(2)本实验所用的两把弹簧测力计相同，弹簧和秤钩质量不计，外壳质量不能忽略。将测力计水平放置，调好后水平互钩对拉，两弹簧测力计示数总是相等；竖直互钩对拉时，上弹簧测力计的示数为F上，下弹簧测力计的示数为F下，则这两个示数的大小关系___________。

A．        B．        C．

【答案】    (1). 相同的O点位置    (2). B

【解析】

【详解】(1)用一个弹簧测力计钩住绳套，再将结点拉到相同的O点位置，是为了保证两次的作用效果相同。

(2)不管水平拉或者竖直拉，两弹簧测力计之间的力为相互作用力所以两力的大小总是相等的，则两弹簧测力计的弹簧的形变量是相同的，所以两个的示数是一样的，则B正确；AC错误；故选B。

12.(1)如图所示为实验室两种常用的打点计时器，其中工作电压需要交流220V的是______（填A或B）。

 (2)在探究“加速度与力、质量关系”的实验中，下列操作正确的是______。

A.实验前先平衡摩擦力

B.砝码和砝码盘的总质量接近小车质量

C.调节滑轮高度，使拉线与长木板平行

D.先释放小车，后打开打点计时器电源

(3)如图所示是实验中按规范操作打出纸带的一部分。已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电上，A、B、C、D…为连续打印点，由纸带可得打下C点时小车速度大小________m/s，小车运动的加速度大小________m/s2.（结果保留两位有效数字）

【答案】    (1). B    (2). AC    (3). 0.59m/s    1.3m/s2

【解析】

【详解】(1)A是电磁打点计时器，使用6V以下的低压交流电源，B是电火花计时器，使用220V的交流电源，故选B；

(2) A.实验前应该先平衡摩擦力，A正确；

B.砝码和砝码盘的总质量要远小于小车质量，B错误；

C.适当调节滑轮高度，使拉线与长木板平行，保证细绳的拉力方向与木板平行，C正确；

D.先打开打点计时器电源，后释放小车，D错误。

故选AC。

(3)，C点瞬时速度近似等于B到D的平均速度，

用逐差法求加速度

所以

【点睛】考查用平均速度的概念求瞬时速度，逐差法求加速度。

13. 用如图所示的实验装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验。

(1)所用电火花打点计时器的电源为___________。

A．交流电     B．直流电

C．交流电      D．直流电

(2)实验中，以沙与沙桶的总重力作为小车所受合外力，须满足小车的质量为M___________（填“远大于”或“远小于”）沙与沙桶的总质量m；

(3)在“平衡摩擦力”时，小车___________（填“需要”或“不需要”）挂上纸带并让纸带穿过打点计时器；

(4)某次实验中得到一条纸带，如图所示，0、1、2、3、4是选定的5个连续的计数点，相邻计数点的距离依次为、、、，打点计时器打点周期为T，则小车的加速度a=___________（用、、、、T表示）

【答案】    (1). C    (2). 远大于    (3). 需要    (4).

【解析】

【详解】(1)电火花打点计时器的电源为220V的交流电，故C正确。

(2)设沙桶与车的加速度为a，整体据牛顿第二定律满足

隔离出车，据牛顿第二定律可得

只有当M远大于m时，Fmg，才能以沙与沙桶的总重力作为小车所受合外力。

(3)在“平衡摩擦力”时，小车需要挂上纸带并让纸带穿过打点计时器，才能把纸带受到的摩擦阻力一并平衡掉。

(4)据逐差法可得小车的加速度

14. 在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验中：实验装置如图所示：一木块放在水平长木板上，左侧栓有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连，木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动。重物的质量为m，木块质量为M。

(1)如图①所示，是甲同学用以上装置，通过打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为S1、S2、S3、S4、S5、S6，打点计时器所用交流电周期为T，根据给以上数据求：木块的加速度a=______。

(2)乙同学用同一套装置，根据测量数据画出了如图②所示的a—F图线，原因可能是：____。

(3)丙、丁两位同学用同一套装置，画出了各自得到的a—F图线如图③所示，说明这两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同：_________。

(4)当M和m的大小关系满足_________时，才可以认为绳子对木块的拉力大小等于重物的重力大小。

【答案】    (1).     (2). 没有平衡摩擦力或平衡摩擦力时斜面倾角太小    (3). 木块的质量    (4).

【解析】

【详解】(1)利用逐差法求加速度为

(2)根据图象横坐标交点可知，当取某个不为零的值时，加速度为零，说明平衡摩擦力不足，即没有平衡摩擦力，或平衡摩擦力时斜面倾角太小。
(3)根据牛顿第二定律F=Ma

可得

a-F图象的斜率为，丁、丙直线斜率不同，说明这两个同学做实验时木块的质量不同。
(4)本实验中平衡摩擦力后，小车受到的合外力是绳子的拉力，对小车和重物分别列牛顿定律方程

F=Ma

mg-F=ma

可解得

可得

本实验数据小车的合外力认为就是mg，只有在M＞＞m时，才可以认为绳子对木块的拉力大小等于重物的重力大小。

15. 某实验小组利用如图所示装置研究平抛运动。

(1)让小球从斜槽上滚下，并从槽口抛出。通过多次实验，在竖直的坐标纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑曲线连接起来，得到小球做平抛运动的轨迹。下列操作要求正确的有___________。

A．应通过调节使斜槽末端保持水平

B.每次应在同一位置释放小球

C.每次必须由静止开始释放小球

D.必须用光滑小球做此实验

(2)通过正确操作，在坐标纸上得到小球做平抛运动的轨迹，选取轨迹上的一点，测量对应的水平、竖直坐标分别为x、 y，若重力加速度为g，则小球平抛的初速度v0=___________。为了依据轨迹较准确得出小球平抛的初速度，请你提出减小误差的一种方法___________。

【答案】    (1). ABC    (2).    

选取轨迹上的坐标点离原点尽量远些（或选取轨迹上多个点取速度的平均值等）

【解析】(1) A．应通过调节使斜槽末端保持水平，以保证小球做平抛运动，选项A正确；

BC.每次应在同一位置由静止开始释放小球，以保证初速度相同，选项BC正确；

D.小球是否光滑对实验无影响，选项D错误；

故选ABC。

(2)水平方向

竖直方向

解得

减小误差的方法：选取轨迹上的坐标点离原点尽量远些（或选取轨迹上多个点取速度的平均值等）.

16．在“探究平抛运动规律”的实验中：

（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，

A．通过调节使斜槽的末端保持______“水平”或者“倾斜”

B．每次释放小球的位置必须______“相同”或者“不同”

C．每次必须由静止释放小球

D．小球运动时不应与木板上的白纸相接触

E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑曲线

（2）一个同学在研究平抛物体的运动的实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C，量得。又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m,h2=0.2m，，利用这些数据，可求得：

①物体抛出时的初速度为______

②物体经过B点时速度为______。

【答案】 水平    相同    静止    平滑曲线    2.0    2.5   

【解析】

（1）A.为了保证小球做平抛运动，初速度水平，斜槽末端必须水平。

BC.为了保证每次小球平抛初速度相同每次必须从同一位置由静止释放小球。

E.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑的曲线将点连接。

（2）竖直方向，解得：，水平方向：，解得：；竖直方向匀加速，所以，所以。

1. 在一次课外活动中，某同学用图所示装置测量铁块A与放在水平光滑桌面上的金属板B间的动摩擦因数。（结果保留两位小数）

(1)已知铁块A的质量mA= 1kg。金属板B的质量mB=0.5kg。用水平力F向左拉金属板B，使其一直向左运动，稳定后弹簧秤示数的放大情况如图所示，则A、B间的摩擦力Ff=____N。A、B间的动摩擦因数μ=______。 （g取10m/s）

(2)该同学还将纸带连接在金属板B的后面，通过打点计时器连续打下一系列的点，测量结果如图所示，图中各计数点间的时间间隔为0.1s，纸带在打点计时器打下B点时的瞬时速度为____m/s，金属板B的加速度a=_____m/s2，可求得水平力F=____N。

【答案】    (1). 2.50    0.25    (2). 0.25    2.00    3.50

【解析】(1)因为A处于平衡状态，所受摩擦力等于弹簧秤示数：

根据：

代入数据可解得：；

(2)根据在匀变速直线运动中中间时刻的速度等于这段的平均速度可知：

金属板做匀加速直线运动，根据：

可得：

代入数据解得：a=2.00m/s2

根据牛顿第二定律有：

代入数据可解得：F=3.50N。

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．弹簧秤固定在一合适的木板上，桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮，细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接．在桌面上画出两条平行线、，并测出间距开始时讲模板置于处，现缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动为止，记下弹簧秤的示数,以此表示滑动摩擦力的大小．再将木板放回原处并按住，继续向瓶中加水后，记下弹簧秤的示数，然后释放木板，并用秒表记下木板运动到处的时间．

①木板的加速度可以用、表示为=______________；为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是（一种即可）_________．

②改变瓶中水的质量重复实验，确定加速度a与弹簧秤示数的关系．下列图象能表示该同学实验结果的是_________________．

a.b. c.d.

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____________________．

a．可以改变滑动摩擦力的大小

b．可以更方便地获取多组实验数据

c．可以比较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】   ①      保持不变，重复实验多次测量，求平均值    ② c    ③ bc

【解析】①根据匀变速直线运动公式得：；

为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是保持F1不变，重复实验多次测量，求平均值；

②根据牛顿第二定律得

当时，木板才产生加速度，此实验要求水的质量必须远远小于木板质量，当矿泉水的质量逐渐增大到一定量后，图象将向下弯曲，只有图象c符合该同学的实验结果，abd不符合题意。

故选c。

③a．不可以改变滑动摩擦力的大小，a错误；

b．缓慢向瓶中加水，可以更方便地获取多组实验数据，b正确；

c．缓慢向瓶中加水，直到木板刚刚开始运动，可以比较精确地测出摩擦力的大小，c正确；

d．并没有获得很大的加速度，可以获取多组实验数据以提高实验精度，d错误。

故选bc。