专题11实验与探究-近5年全国各地合格性考试（学业水平测试）真题专题汇编（含解析）

近5年全国各地合格性考试（学业水平测试）真题专题汇编
专题11 实验与探究
考点
实验一：研究匀变速直线运动
实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系
实验三：验证力的平行四边形定则
实验四：验证牛顿运动定律
实验五：探究动能定理
实验六：验证机械能守恒定律
选考实验一：研究影响通电导体所受磁场力大小的因素
选考实验二：传感器的简单使用
选考实验三：探究导体电阻与其影响因素的定量关系
23.（2020·北京）某实验小组利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动时的瞬时速度．该实验小组选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示．图中、、、、是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔为．他们发现，纸带上由点到点相邻计数点之间的距离逐渐增大，用和分别表示打点计时器打下点和点时小车运动的速度，可判断______（选填“大于”或“小于”）．测得、两点间距离为，打点计时器打下点时小车运动的速度______．
【答案】 小于
【解析】
【详解】[1]小车做匀变速直线运动，纸带上由点到点相邻计数点之间的距离逐渐增大，说明从O到D的过程中，速度在逐渐增大，故有，即小于；
[2]匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故有
12. （2017·安徽）（1）小明在利用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，得到如图所示的一条纸带，A、B、C、D 为 四个计数点，相邻两点间的距离分别为 x1=5.10cm、x2=7.30cm、x3=9.50cm，相邻两点间的时间间隔均为 0.1s，则在打下 C 点时，纸带运动的速度为_____m/s.
【答案】0.84
【解析】
根据匀变速直线运动过程中中间时刻速度推论可知．
【点睛】做分析匀变速直线运动情况时，其两个推论能使我们更为方便解决问题，一、在相等时间内走过的位移差是一个定值，即，二、在选定的某一过程中，中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度．
17. （2017·河南）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,某同学得到了如图所示的一条纸带,已知电源频率为50Hz,点迹为打点计时器直接打出来的点,测出D、F两点间的距离为3cm,则打出D、F这两个点的时间间隔为_________s,在这段时间内,小车的平均速度为_________m/s．
【答案】 (1). 0.06； (2). 0.5
【解析】
【详解】D与F之间有三个时间间隔，故D、F这两个点的时间间隔为，则在这段时间内,小车的平均速度为．
【点睛】打点计时器每隔0.02s打一个点，由此可知D、F两点的时间间隔；根据平均速度的定义即可求解．
23. （2017·河南）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,某同学得到了如图所示的一条纸带,已知电源频率为50Hz,点迹为打点计时器直接打出来的点,测出D、F两点间的距离为3cm,则打出D、F这两个点的时间间隔为_________s,在这段时间内,小车的平均速度为_________m/s．
【答案】 (1). 0.06； (2). 0.5
【解析】
【详解】D与F之间有三个时间间隔，故D、F这两个点的时间间隔为，则在这段时间内,小车的平均速度为．
【点睛】打点计时器每隔0.02s打一个点，由此可知D、F两点的时间间隔；根据平均速度的定义即可求解．
25. （2018·江苏）在研究匀变速直线运动规律的实验中，做匀变速直线运动的小车带动纸带运动，用打点计时器打下一条点迹清晰的纸带，如图所示．打点计时器打点的时间间隔为0.02s，按打点时间先后顺序，每五个点取一个计数点，依次得到A、B、C、D、E 五个计数点．用刻度尺量得B、C、D、E各点到A点的距离分别为AB＝7.60cm，AC＝13.60cm，AD＝18.00cm，AE＝20.80cm．由此可知，打点计时器打B点时，小车的速度为________m/s，小车运动的加速度大小为______m/s2，加速度方向与小车运动方向_____（填“相同”或“相反”）．
【答案】 ①. 0.68； ②. 1.6； ③. 相反；
【解析】
【详解】试题分析：纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度．
根据纸带上相邻点的距离间隔判断小车的运动情况，再根据小车的运动情况判断小车的加速度和速度方向关系．
解：每五个点取一个计数点，所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s．
利用匀变速直线运动的推论得：
vB===68cm/s=0.68m/s，
根据运动学公式得：△x=at2，
a===160cm/s2=1.60m/s2，
从题目中数据得知，相邻的计数点的距离越来越小，也就说明了小车的速度越来越小即做减速运动，所以小车的加速度和速度方向相反．
故答案为0.68、1.60、相反．
【点评】能够知道相邻的计数点之间的时间间隔．要注意单位的换算．
29. （2021.6·广东）某同学在做“探究匀变速直线运动规律”的实验中，进行如下操作：
步骤1：长木板一端用小木块垫高，把打点计时器固定在长木板的垫高端，连好电路；
步骤2：纸带穿过打点计时器，并固定在小车上，把小车停在靠近打点计时器处；
步骤3：先放开小车，让小车运动，然后再接通电源，开始在纸带上打点。
（1）上面的操作步骤有一个不妥，该步骤是___________；
（2）该同学正确操作后得到了一条清晰的纸带如图所示，各相邻计数点间的距离分别为，，，，，，在这组数据中，记录错误的数据是___________；
（3）已知相邻计数点间的时间间隔为，打点计时器打下点时，小车的速度___________。
【答案】 ①. 步骤3 ②. ③. 49.9
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1]为了让小车跑得快一些，长木板一端用小木块垫高，把打点计时器固定在长木板的垫高端，连好电路，故步骤1正确；为了提高纸带利用率，纸带应穿过打点计时器，并固定在小车上，把小车停在靠近打点计时器处，故步骤2正确；为了避免浪费纸带，应先接通电源，然后再放开小车，让小车运动，开始在纸带上打点，故步骤3错误。
故选3。
（2）[2]测量长度的刻度尺为毫米刻度尺，读数是应该估读到0.01cm，很显然记录错误。
[3]打B点时的速度，等于A、C之间的平均速速度
39. （2018.7·宁夏）某学习小组通过自由落体运动及规律来测定当地的重力加速度g的大小．
（1）该小组同学认为，只要测出重物由静止开始下落的高度h和下落的时间t，就可以算出重力加速度的大小．若用测量值表示g，则g=____
（2）如图所示，他们选用的实验装置如图所示．为完成此实验，除了图中已有的器材外，还需要的实验器材有____．（填选项字母）
A．刻度尺
B．秒表
C．220V的交流电源
D．4~6V的交流电源
（3）如图所示，在某次实验中，得到一条点迹清晰的纸带．截取部分纸带如图所示，测得AB=7.65cm，BC=9.17cm．已知交流电频率是50Hz，由已知数据可得g=___m/s2，打B点时重物的瞬时速度大小为___m/s．
（4）该小组同学通过多次实验发现，用测得的数值计算出的重力加速度g的大小，总小于课本中提供的当地重力加速度值．试分析产生误差的主要原因_________．
【答案】 (1). (2). AC (3). 9.5m/s2 (4). 2.1m/s (5). 重物在下落过程中受空气阻力；纸带和限位孔之间存在摩擦
【解析】
【详解】第一空.重物由静止开始下落的高度h和下落的时间t，根据自由落体运动的公式h=gt2得g=．
第二空.A、实验中需要测量计数点之间距离，即需要刻度尺，故A正确；
B、实验的过程中打点计时器是测量时间的，故不需要秒表．故B错误；
C、电火花计时器使用220V的交流电源，故D错误，C正确；
第三空.根据匀变速直线运动的推论： ；
第四空.时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度：
第五空.存在误差的可能原因是重物在下落中受到空气阻力，及纸带与限位孔之间的摩擦阻力的影响．
2. （2019.12·河北）如图所示，甲、乙为实验室常用的计时器，下列说法正确的是（　　）
A. 甲为电磁打点计时器 B. 乙为电火花计时器
C. 甲使用交流电源，工作电压为220 V D. 乙使用交流电源，工作电压为220 V
【答案】C
【解析】
【详解】图甲为电火花打点计时器，工作电压为交流电压220V，图乙为电磁打点计时器，工作电压为交流电压4-6V，故C正确，ABD错误；
故选C。
23. （2019·北京）某实验小组利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动时的瞬时速度．该实验小组选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示．图中、、、、是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔为．他们发现，纸带上由点到点相邻计数点之间的距离逐渐增大，用和分别表示打点计时器打下点和点时小车运动的速度，可判断______（选填“大于”或“小于”）．测得、两点间距离为，打点计时器打下点时小车运动的速度______．
【答案】 ①. 小于 ②.
【解析】
【详解】[1]小车做匀变速直线运动，纸带上由点到点相邻计数点之间的距离逐渐增大，说明从O到D的过程中，速度在逐渐增大，故有，即小于；
[2]匀变速直线运动中，时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故有
27. （2019·福建）某同学在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，选用一条纸带进行数据处理．
(1)该同学选取的纸带应是________（填“A”或“B”）；
A．点迹清晰且间距适当 B．点迹模糊或出现划线
(2)如图所示，若A、B、C是所选纸带上依次相邻的计数点，且相邻两计数点间的时间间隔为0.10s．则B点的速度大小vB=________m/s；
(3)若打点计时器使用的电源频率变大，其它条件不变，纸带上相邻两点间的距离和原来相比将_____（填“A”或“B"）．
A．变大 B．变小
【答案】 ①. A ②. 0．420（或0．42） ③. B
【解析】
【详解】(1)[1]在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，选用一条点迹清晰且间距适当的纸带，来进行数据处理．
A．点迹清晰且间距适当，与分析相符，故A项正确；
B．点迹模糊或出现划线，与分析不符，故B项错误．
(2)[2]根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出B点速度的大小为：
(3)[3]若打点计时器使用的电源频率变大，即周期减小，因其它条件不变，纸带上相邻两点间的距离和原来相比将变小．
A．变大，与分析不符，故A项错误；
B．变小，与分析相符，故B项正确．
6. （2020.12·河北）某同学在做“练习使用打点计时器”实验时得到一条纸带如图所示A、B、C为相邻的三个计数点，A、B两个计数点间的距离为4.20cm，时间间隔为0.04s，则在打出A、B这两个点的时间间隔内，纸带运动的平均速度大小为（　　）
A. 4.20m/s B. 2.10m/s C. 1.05m/s D. 0.85m/s
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】在打出A、B这两个点的时间间隔内，纸带运动的平均速度大小
故选C。
23. （2020·北京）某实验小组利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。该实验小组选取了一条点迹清晰的纸带，如图所示。图中O、A、B、C、D是按打点先后顺序依次选取的计数点，相邻计数点间的时间间隔相同。他们发现，纸带上由O点到D点相邻计数点之间的距离逐渐增大，则可判断小车做_______（选填“加速”或“匀速”）直线运动。打点计时器打下A点时，小车速度的大小用vA表示，打点计时器打下A点到打下C点这段时间内，小车平均速度的大小用vAC表示，则vA_____vAC（选填“>”或“<”）。
【答案】 (1). 加速 (2). <
【解析】
【详解】[1]由纸带的点的轨迹可以看出，在同样时间内，小车运动的位移越来越大，故小车是加速运动的。
[2]由于小车是加速运动，从A点到C点的过程中，小车在A点时速度是最小的，因此。
16. （2021.7·云南）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器得到以下一条纸带，每隔T=0.1s取一个计数点，分别标上0、1、2、3，量得相邻计数点间的距离如图所示，则小车做____（选填“匀速”或“变速”）运动，打点计时器打下计数点1时小车的速度大小为_____m/s。
【答案】 ①. 变速 ②. 0.9
【解析】
【分析】
【详解】[1]由纸带可看出，相邻两个计数点间的距离越来越大，可得小车做变速运动；
[2]由图得，连续相等时间内的位移差是常数，则知小车做匀加速直线运动，根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于平均速度可得打点计时器打下计数点1时小车的速度大小为
41. （2017.6·广东）图是在“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，相邻计数点间的距离分别为s1、s2和s3，时间间隔均为T，则打点计时器打下的点1时物体速度大小的表达式为
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】因为物体做匀变速运动，打点1时物体的速度等于打点0到2的平均速度，由图可知，0到2过程的位移为：s=s1+s2；时间为2T；故1时物体的速度为：，故C正确，ABD错误．故选C．
7. （2018·江苏）如图所示，“探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中打出的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，则打C点时物体运动速度的大小为（　　）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】C点的瞬时速度等于BD段的平均速度，则有
故选D。
27. （2020.7·青海）打点计时器交流电源频率是50 Hz，则打点周期是________，实验得到做匀变速运动的纸带上A、B两点与B、C两点之间各有三个点，如图所示，则相邻计数点的时间间隔是________．若测得x1＝15 cm，x2＝19 cm，则B点的瞬时速度是______m/s.(结果保留3位有效数字)
【答案】 ①. 0.02 s ②. 0.08 s ③. 2.13
【解析】
【详解】打点计时器交流电源频率是50 Hz，则打点周期是
由于每相邻两个计数点间还有3个点，所以相邻的计数点间的时间间隔
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B点时小车的瞬时速度大小：．
点睛：要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用，要注意单位的换算和有效数字的保留．
11．（2021.1·广东）下列器材在“验证力的平行四边形定则”的实验中，不需要使用的是(　　)
A．弹簧测力计 B．刻度尺
C．三角板 D．天平
【解析】验证力的平行四边形定则需要用到：弹簧测力计，刻度尺，三角板，橡皮筋等，不需要天平，所以D符合题意．
【答案】D
29．（2021.1·广东）(12分)一组同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验，先测出弹簧自然下垂时指针指示的标尺刻度L0，然后在该弹簧下端逐个加挂钩码，弹簧始终处于弹性限度内，依次测出指针指示的标尺刻度L1～L5，得到下表：
代表符号 L0 L1 L2 L3 L4 L5
钩码个数 0 1 2 3 4 5
标尺刻度/cm 15.00 18.48 22.00 25.47 29.06 32.45
实验中所挂的每一个钩码，质量都是50克，重力加速度大小取9.8 m/s2.
(1)当弹力为F时，弹簧的伸长量为x，该弹簧劲度系数的表达式k＝________；
(2)采用逐差法处理实验数据，分别计算：d1＝L3－L0＝10.47 cm，d2＝L4－L1＝10.58 cm，d3＝L5－L2＝________cm；
(3)根据以上差值，每加挂一个钩码，可以求出弹簧的平均伸长量＝＝＝________cm；
(4)这根弹簧的劲度系数k＝________N/m.
【解析】(1)由胡克定律F＝kx得k＝.
(2)L5－L2＝32.45 cm－22.00 cm＝10.45 cm.
(3)＝＝3.50 cm.
(4)由k＝＝＝＝
14 N/m.
【答案】(1)　(2)10.45　(3)3.50　(4)14
24. （2017·河南）在“研究力的合成与分解”的实验中：
（1）某同学在水平放置的木板上垫一张白纸，并使白纸固定，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线，通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点达到某一位置O点，下列关于此时应记录的数据的说法中正确的是_____
A．只需记录下此时两弹簧秤的读数F1与F2及对应的两拉力的方向
B．需记录下此时两弹簧秤的读数F1与F2、对应的两拉力的方向以及结点对应的位置O
（2）接着该同学改用一个弹簧秤来拉橡皮条，关于此时的操作及应记录的数据的说法中正确的是________
A．拉橡皮条时必须使结点与位置O重合
B．拉橡皮条时不必使结点与位置O重合
C．此时必须要记录下弹簧秤的读数F′
D．只需记录下拉力的方向而不必记录下弹簧秤的读数F′
（3）此后为了探究F1、F2与F′关系，应作出F1、F2与F′的______。
A．力示意图 B．力的图示
【答案】 (1). B (2). AC (3). B
【解析】
【详解】（1）[1]在该实验中，需要研究两个力的作用效果和一个力的作用效果是否相同，当用两根弹簧秤拉时，需记下两弹簧秤的读数F1与F2、对应的两拉力的方向以及结点对应的位置O，故B正确，A错误。
故选B。
（2）[2]当用一根弹簧秤拉时，要使得一根弹簧秤的拉力效果和两根弹簧秤的拉力效果相同，则需将结点与位置O重合，同时需记下弹簧秤的示数和方向，故AC正确，B、D错误。
故选AC。
（3）[3]在探究力的关系时，需将力的大小和方向都反映出来，所以采用力的图示法，故B正确，A错误。
故选B。
42. （2019.6·广东）一个实验小组在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用了两根不同的轻质弹簧M和N，他们得到弹力与弹簧长度的关系图像如图所示，则由图可知（　　）
A. M的原长比N的长
B. M的劲度系数比N的小
C. M的劲度系数比N的大
D. 弹力与弹簧长度成正比
【答案】C
【解析】
【详解】A、由胡克定律，图象中与x轴交点的横坐标代表弹簧的原长，故的原长比的长，故选项A错误；
BC、图象中斜率代表弹簧的劲度系数，故的劲度系数比大，故选项C正确，B错误；
D、弹簧弹力与弹簧的形变量成正比，与弹簧长度是一次函数关系，故选项D错误．
23. （2019.6·福建）“验证力的平行四边形定则”的实验装置如图所示：
(1)实验中两弹簧测力计拉力的大小_________（选填“A”或“B”）相等。
A、一定 B、不一定
(2)实验中两细绳OB与OC__________（选填“A”或“B”）相互垂直。
A、一定 B、不一定
(3)实验中采用的科学方法是______________（选填“A”或“B”）
A、等效替代法 B、控制变量法
【答案】 ①. B ②. B ③. A
【解析】
【详解】(1)[1]本实验中采用作图的方式来验证平行四边形定则，所以两测力计的拉力相等不一定相等；故选B；
(2)[2]本实验中采用作图的方式来验证平行四边形定则，两绳的方向也不一定相互垂直，故选B；
(3)[3]本实验可以用两根线子拉力的合力来替代一根绳子时的拉力，故采用的是等效替代法，故选A。
11. （2020.12·河北）某同学在做“探究弹簧弹力与形变量的关系”实验时，得到一弹簧的弹力大小F与其伸长量x的关系图像如图所示。由图像可知该弹簧的劲度系数为（　　）
A. 0.5N/m B. 2.0N/m C. 50N/m D. 200N/m
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】弹簧的弹力大小F与其伸长量x的关系图像斜率是劲度系数
故选C。
22. （2020·北京）利用如图所示的装置可探究弹簧的弹力 F 与伸长量 x 的关系。某同学选取了1、2两根不同的弹簧分别进行探究。在实验过程中，弹簧始终在弹性限度内，弹簧质量可忽略 不计。根据实验数据，他在同一个坐标系内作出了 F-x图像，如图 所示，据此可知： 在弹性限度内，弹簧的弹力 F 与其伸长量 x 成_____（选填“正比”或“反比”）；弹簧1、2 的劲度系数分别为 k1 和 k2，则 k1_____k2（选填“>”或“<”）。
【答案】 (1). 正比 (2). >
【解析】
【详解】[1] F-x图像是过原点的直线，故弹簧的弹力F与其伸长量x成正比。
[2] F-x图像的斜率反映劲度系数的大小，故k1 >k2。
23. （2020.1·福建）“探究弹簧伸长量与弹力的关系”的实验装置如图所示，测得弹簧未挂钩码时的长度，在弹簧下端挂上一个钩码，平衡时测出弹簧的总长度L，依次增加钩码并测出对应弹簧的总长度。已知每个钩码的质量均为m，重力加速度为g，弹簧的形变始终保持在弹性限度内。则：
(1)只挂一个钩码时，弹簧的弹力大小为_______（填“A”或“B”）；
A． B．
(2)只挂一个钩码时，弹簧的伸长量为_______（填“A”或“B”）；
A．L B．
(3)当挂上两个钩码后，弹簧的劲度系数将________（填“A”或“B”）。
A．变大 B．不变
【答案】 (1). A (2). B (3). B
【解析】
【详解】(1)[1]只挂一个钩码时，弹簧的弹力大小等于钩码的重力大小，即弹力大小为mg，故选A；
(2)[2]根据胡克定律，只挂一个钩码时，弹簧的伸长量为 故选B；
(3)[3]弹簧的劲度系数是由弹簧本身决定的，则当挂上两个钩码后，弹簧的劲度系数将不变，故选B；
42. （2017.6·广东）在“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验中，下列图示能正确表达弹簧弹力F与伸长量x之间关系的是(　　)
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由胡克定律， 可以知道，当k一定的时候，F与形变量x成正比，故选项A正确．
9. （2018·江苏）在“力的合成的平行四边形定则”实验中，用两只弹簧测力计同时拉伸橡皮筋的拉力记为F1、F2．用一只弹簧测力计拉伸橡皮筋的力为F．下列关于实验操作的说法正确的是(　　)
A. 拉伸橡皮筋时，F1和F2必须相互垂直
B. 拉伸橡皮筋时，F1和F2的大小必须相等
C. 实验时，必须测量F1和F2间的夹角
D. 作F和F1、F2的图像时，必须使用同一标度
【答案】D
【解析】
【分析】在实验过程中，需要根据力的大小和方向做平行四边形，由此可知需要记录力的大小和方向，同时该实验采用了“等效替代”方法，要求两次拉橡皮筋时橡皮筋的伸长量大小和方向相同，对于两分力的夹角没有定性要求，只要便于减小误差即可．
【详解】A项：在进行“验证力的合成的平行四边形定则”实验时，F1、F2的方向并非要求一定垂直，故A错误；
B项：拉伸橡皮筋时，F1和F2的大小不一定要相等，故B错误；
C项：实验时，应记录两力的方向而不是测两力间的夹角，故C错误；
D项：在做力的图示时，F和F1、F2一定要使用同一标度，故D正确．
【点睛】要解答本题应熟练掌握实验的目的及原理，尤其是理解“等效”含义，“等效”指橡皮筋的形变量和方向均相同．
28. （2020.7·青海）如图为“验证力的平行四边形定则”实验，三个细线套L1、L2、L3一端共系于一个结点，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的指针位置如图所示，其读数为_____________N；
②下列实验要求中必要的是_________（填选项的字母代号）；
A.细线套方向应与木板平面平行
B.需要用天平测量重物M的质量
C.需要测量重物M的重力
D.弹簧测力计B始终保持水平
【答案】 ①. 2.00 ②. AC
【解析】
【详解】①[1]弹簧测力计读数，每1N被分成10格，则1格就等于0.1N，所以读数为2.00N
②[2]A．拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力大小准确性，故A正确；
B．实验中有弹簧秤可以直接测量出重物的重力，不需要天平，故B错误；
C．实验过程中，为了验证平行四边形定则，所以必须知道三根绳子的拉力，所以需要测量出M的重力，故C正确；
D．该题中需要验证弹簧A、B拉力的合力，是否与绳l3的拉力等大反向，B弹簧不一定非要保持水平，故D错误。
故选AC。
21. （2019·山东）在“研究互成角度力的合成规律”的实验中，为了得到一组对应的合力和分力，将橡皮条的一端固定在木板上，先用两个弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到O点。再用一个弹簧测力计拉橡皮条，如图所示，下列实验操作正确的是（　　）
A. 两次拉动橡皮条，只需将橡皮条拉伸到相同的长度
B. 两次拉动橡皮条，必须将橡皮条的另一端拉伸到相同位置
C. 用两个弹簧测力计同时拉橡皮条时，两细绳间的夹角必须为90°
D. 用两个弹簧测力计同时拉橡皮条时，只需记录两个弹簧测力计的示数
【答案】B
【解析】
【详解】为了保证合力和分力的作用效果相同，两次拉橡皮条位置必须相同。夹角的大小不用为确切值，不要太大也不要太小，每次拉橡皮条都需要记录弹簧测力计示数大小和方向。
故选B。
15. （2016·云南）在“探究加速度与力、质量的关系”的实验步骤中，下列做法中正确的是：
A．同时改变拉力F和小车质量m的大小
B．先保持小车质量m不变，研究加速度a与拉力F的关系，再保持F不变，研究a与m的关系，最后导出a与F及m的关系
C．只改变拉力F的大小，小车质量m始终保持不变
D．只改变小车质量m，拉力F的大小始终保持不变
上述步骤体现的物理学实验研究方法是_____．
【答案】控制变量法
【解析】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，由于涉及物理量比较多，因此该实验采用的控制变量法．
9. （2017·河南）在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,当保持力不变,研究加速度与质量的关系时,为了更直观地判断加速度 a是否与质量 m成反比, 我们应作
A. a-m图象 B. a-图象
C. a-m2图象 D. a-图象
【答案】B
【解析】
【详解】为了探究加速度与质量的关系，应保持F不变，为了直观地判断加速度a与质量m的数量关系，应作图象，故选B.
【点睛】“探究加速度与力、质量的关系”实验中，研究三者关系必须运用控制变量法，通过图象得出两个物理量之间的关系，该图线需是线性图线．
43. （2019.6·广东）用图所示装置做“验证牛顿运动定律”的实验，在平衡摩擦力的过程中，下列操作正确的是
A. 移动木块，使挂砂桶的小车在斜面上匀速运动
B. 移动木块，使不挂砂桶的小车在斜面上匀速运动
C. 移动木块，使挂砂桶的小车在斜面上静止
D. 移动木块，使不挂砂桶的小车在斜面上静止
【答案】B
【解析】
【详解】在平衡摩擦力时不应挂砂桶，但是要挂纸带，调节斜面的倾角，即移动木块，给小车一个初速度，使小车做匀速直线运动即可，故选项B正确，A、C、D错误．
12. （2019.12·河北）某小组利用如图所示装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，下列说法正确的是
A. 调整定滑轮的高度，使细线与长木板平行
B. 不需要平衡摩擦力
C. 先释放小车，再启动打点计时器
D. 小车的质量应远小于小盘和砝码的总质量
【答案】A
【解析】
【详解】A.调节细线与木板平行，使绳中拉力等于小车受到的合力，A正确；
B.为使拉力为小车受到的合力，需要平衡摩擦力，B错误；
C.应该先打开电源，再释放小车，C错误；
D.盘和砝码的总质量应远小于小车质量，D错误；
故选A。
22. （2020·陕西）如图所示，在探究加速度与力、质量的关系的实验中：
（1）小车和砝码的总质量与沙和沙桶的总质量应满足________（选填“”或“”）；
（2）某同学通过正确的操作，获得如图乙所示的一段记录小车运动的纸带，相邻两计数点的时间间隔是0.1s，则小车的加速度大小是________ m/s2。
【答案】 (1). (2). 1.73
【解析】
【详解】（1）[1]在本实验中，我们需要将mg认为是小车所受的合外力F，设小车的加速度大小为a，则根据牛顿第二定律有
①
②
联立①②解得
③
由③式可知只有当时，才能满足F与mg近似相等。
（2）[2]根据运动学公式可得小车的加速度大小是
43. （2017.6·广东）在“验证牛顿运动定律”实验准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度。这样做的目的是（　　）
A. 测量小车运动的加速度
B. 平衡摩擦力
C. 测量小车运动的速度
D. 测量木板倾斜的角度
【答案】B
【解析】
【详解】在“验证牛顿运动定律”实验的准备阶段，小车不挂小桶时，先将木板的一端垫起一定高度，这样做的目的是平衡摩擦力，使绳的拉力为小车受到的合力，故选项B正确，ACD错误。
故选B。
25. （2018·江苏）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示．
（1）在消除小车所受摩擦力的影响力的过程中，小车后面______（选填“需要”或“不需要”）悬挂砝码
（2）实验中，小车所受的拉力近似等于砝码和砝码盘的重力，需要满足的条件是：小车的质量______（选填“远大于”或“远小于”或“等于”）砝码和砝码盘的质量．
（3）图是根据实验数据作出的a-1/m图像，根据该图象可以得出实验结论是：________．
　　　　
【答案】 ①. 不需要 ②. 远大于 ③. 小车所受合外力不变时，加速度a与质量m成反比
【解析】
【详解】(1) 探究加速度与拉力的关系实验时，要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，要求小车在无动力的情况下平衡摩擦力，不需要挂任何东西；
(2) 当小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量时，才能近似认为细线对小车的拉力大小等于砝码盘和砝码的总重力大小；
(3)由图象可知，a-1/m为过原点直线，说明a与成正比，即小车所受合外力不变时，加速度a与质量m成反比．
17．（2015·山东）“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图甲所示。保持小车A的质量不变，改变矿泉水C中水的质量，从而改变小车所受拉力F。测量小车图象在不同拉力F作用下的加速度a，作出a﹣F图象如图乙所示。造成图线不过原点的原因可能是（　　）
　 A． 没有平衡摩擦力
　 B． 平衡摩擦力时木板倾角过大
　 C． 小车质量太大
　 D． 矿泉水瓶和其中水的质量太大
【答案】A
【解析】由图象可知，当F≠0时，加速度仍然为零，说明没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不足。
26.（2015·陕西）在验证机械能守恒的实验中，选用自由下落重物的质量为m，现得到一条点迹清晰的纸带，如图所示。把第一个点记作O点（速度为零），另选三个相邻的点A、B、C作为计数点，相邻两计数点的时间间隔为T。测得B到O的距离为h，A到B距离为h1，B到C的距离为h2，重力加速度用g表示。则从起始点O到打点计时器打下B点的过程中，重物重力势能减少量ΔEp=__，重物动能增加量ΔEk=____（ΔEp和ΔEk分别用m、h、h1、h2、T表示）。通过比较ΔEp和ΔEk的大小验证机械能是否守恒。
【答案】 (1). mgh (2).
【解析】
【详解】[1]由题意可知重力势能的减少量为：
[2]根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度，则有：
则动能的增量：
16. （2016·云南）在“验证机械能守恒定律”的实验中，重物自由下落，纸带上打出一系列的点，如图所示，相邻计数点间的时间间隔为0.02s．
（1）打点计时器打下计数点B时，重物下落的速度vB=_____m/s；（计算结果保留三位有效数字）
（2）经过多次测量及计算发现，重物重力势能的减小量△Ep略大于动能的增加量△Ek，这是由于纸带与打点计时器之间存在摩擦等原因造成的，由此得出结论：在实验误差允许范围内，_____．
【答案】 (1). 0.978 (2). 机械能守恒
【解析】
（1）据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度为：．
（2）经过多次测量及计算发现，重物重力势能的减小量△Ep略大于动能的增加量△Ek，这是由于纸带与打点计时器之间存在摩擦等原因造成的，由此得出结论：在实验误差允许范围内，机械能守恒．
14. （2017·河南）某同学用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”的实验,下列说法正确的是
A. 必须用秒表测里重物下落的时间
B. 可以不测量重物的质量
C. 电火花计时器使用的是直流电源
D. 应先释放纸带,再接通电源
【答案】B
【解析】
【详解】打点计时器可以测量重锤下落时间，不需要用秒表测量．故A错误．实验中验证动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，式子两边都有质量，可以约去，实验不需要测量重物的质量．故B正确；电火花计时器使用的是交流电源，故C错误；应先接通电源,再释放纸带，故D错误；故选B．
【点睛】打点计时器使用交流电源，在该实验中不需要测量重物的质量，为了高效的利用纸带应先接通电源，再释放纸带．打点计时器可以测量重锤下落的时间．
44. （2019.6·广东）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是
A. 重锤和纸带下落过程中有阻力做功
B. 选用的重锤质量较大
C. 重锤离地面较高
D. 重锤离地面较低
【答案】A
【解析】
【详解】重锤带动纸带下落过程中，除了重力还受到阻力，从能量转化角度，由于阻力做功，重锤的重力势能减小除了转化给了重锤的动能还有一部分转化给摩擦产生的内能，所以在做“验证机械能守恒定律”的实验时，发现重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能，其主要原因是重锤下落过程中受到阻力的作用，故选项A正确，B、C、D错误．
32. （2019.12·河北）（多选）某小组利用如图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验，得到了如图乙所示的一条纸带。图乙中O点是打出的第一个点，A、B、C、D、E、F是依次打出的点，OE间的距离为x1，DF的距离为x2，已知相邻两点间的时间间隔为T，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 打点计时器打下E点时，重物的速度大小为
B. 打点计时器打E点时，重物的速度大小为
C. 在误差允许范围内，若gx1=，则重物下落过程中机械能守恒
D. 在误差允许范围内，若gx1=，则重物下落过程中机械能守恒
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.E点的瞬时速度等于DF的平均速度，故，A正确，B错误；
CD.有机械能守恒定律，将E点速度代入可得，，C正确，D错误；
故选AC。
24.（2019.6·福建） “探究恒力做功与动能改变量的关系”的实验装置如图所示。
(1)该实验需要的测量工具是___（选填“A”或“B”）
A、秒表 B、刻度尺
(2)装置中的打点计时器所用电源是___（选填“A”或“B”）
A、交流电源 B、直流电源
(3)实验前__（选填“A”或“B”）平衡摩擦力。
A、需要 B、不需要
【答案】 ①. B ②. A ③. A
【解析】
【详解】(1)[1]本实验中不需要记录时间，故秒表不需要；但需要测量长度计算速度，故需要用到刻度尺；故选B；
(2)[2]打点计时器需要用交流电源；故选A；
(3)[3]实验中用钩码重力充当物体受到的合力，故需要用重力的分力平衡摩擦力，故选A。
28. （2019·福建）如图所示是“验证机械能守恒定律”的实验装置，让质量为m的重锤自由下落，打出一条较为理想的纸带，若A、B、C、D是所选纸带上依次相邻的计数点，用刻度尺测出A、B间距离为h1，B、C间距离为h2，C、D间距离为h3，已知重力加速度为g；
(1)装置中的打点计时器所用电源是________（填“A”或“B）；
A．交流电源 B．直流电源
(2)实验时，释放纸带和接通电源的合理顺序是________（填“A”或“B”）；
A．先释放纸带，再接通电源 B．先接通电源，再释放纸带
(3)从A到C的下落过程中，重锤的重力势能减少量△Ep=____________．
【答案】 ①. A ②. B ③. mg（h1+h2）
【解析】
【详解】(1)[1]打点计时器所用电源是交流电源．
A．交流电源，与分析相符，故A项正确；
B．直流电源，与分析不符，故B项错误．
(2)[2]为了有效使用纸带，实验时应先接通电源，再释放纸带．
A．先释放纸带，再接通电源，与分析不符，故A项错误；
B．先接通电源，再释放纸带，与分析相符，故B项正确．
(3)[3]从A到C的过程中重力势能减少为：
△EP=mg（h1+h2）
5. （2020.12·河北）用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验时除图中的器材外，以下器材中还必须使用的是（　　）
A. 秒表 B. 刻度尺 C. 长木板 D. 直流电源
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】打点计时器可以计时，不需要秒表，需要刻度尺测量长度，不需要长木板，打点计时器需要交流电源，故选B。
15. （2021.7·云南）在用如图所示的装置“验证机械能守恒定律”的实验中∶
（1）实验时，应____（填字母代号）
A.先接通电源后释放纸带
B.先释放纸带后接通电源
（2）可以直接从纸带上读出的物理量是_____（填字母代号）
A.重物的速度
B.重物下落的时间
C.重物下落的高度
【答案】 ①. A ②. B
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]如果先释放纸带再接通电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对试验产生较大的误差。故选A。
(2)[2]计时器打点的频率固定，则相邻两个计数点的时间间隔相同，可以直接从纸带上读出重物下落的时间，物体下落的高度需要用刻度尺测量，重物的速度需要结合测量的计数点的距离和得到的时间计算所得。
故选B。
24. （2020.1·福建）“探究恒力做功与动能改变的关系”的实验装置如图所示。
(1)实验时小车应________（填“A”或“B”）打点计时器由静止释放；
A．远离 B．靠近
(2)已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，该打点计时器打点的时间间隔为_______s；
(3)实验时把沙和沙桶的总重力当作细线对小车的拉力，为减小实验误差，沙和沙桶的总质量m与小车的质量M的关系必须满足：m_________M。
【答案】 (1). B (2). 0.02 (3). )<<（或“远小于”）
【解析】
【详解】(1)[1]实验时小车应靠近打点计时器由静止释放，否则有一段纸带打不上点。
(2)[2]已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，该打点计时器打点的时间间隔为0.02s。
(3)[3]实验时沙和沙桶的总质量m必须远远小于小车的质量M，小车的加速度才能足够小，沙和沙桶的总重力才能更接近于绳的拉力。
12. （2018·江苏）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图所示，实验中发现重物减小的重力势能略大于增加的动能，其主要原因是(　　)
A. 未测量重物的质量 B. 先接通电源，后释放纸带
C. 使用的重物质量大，体积小 D. 重物和纸带在下落时受到阻力
【答案】D
【解析】
【详解】A项：由公式可知，与物体的质量无关，故A错误；
B项：本实验应先接通电源，后释放纸带，对实验结果没有影响，故B错误；
C项：使用的重物质量大，体积小可以减小实验误差，故C错误；
D项：重物和纸带在下落时受到阻力，部分机械能转化为内能，即减小的重力势能一部分转化为内能，故D正确．
19. （2019.1·浙江）用如图甲所示装置作“探究做功与物体速度变化的关系”实验．
(1)除了图甲中已给出的实验器材外，还需要的测量器材是______(填字母)；
A.秒表 B.天平
C.刻度尺 D.弹簧测力计
(2)实验前，要求通过调整长木板的倾角来平衡小车受到的阻力．可认为阻力已被平衡的方法是_____(填字母)；
A.轻推小车后，小车运动越来越快
B静止释放小车后，小车仍保持静止
C.静止释放小车后，小车运动越来越快
D.轻推小车后，拖着纸带的小车能缓慢持续下滑
(3)有同学根据实验数据得到的图象如图乙所示，为了能更加直观地确定W与v之间的 关系，应作出_______图象(填“”、“”或“”)．
【答案】 ①. C ②. D ③.
【解析】
【详解】（1）实验需要求出橡皮筋做功完毕时的小车的速度，需要应刻度尺测出纸带上两点间的距离，实验需要刻度尺，故选C．
（2）实验前要平衡摩擦力，轻推小车后，拖着纸带的小车能缓慢持续下滑做匀速直线运动，故D正确．
（3）由动能定理得：，W与v2成正比，W-v2图象是直线，为方便实验数据处理，应作W-v2图象．
18．（2015·山东）“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示。
（1）通过研究重物下落过程中增加的动能与减少的　 　关系，从而验证机械能是否守恒；
（2）实验中打点计时器应接　 　电源（填“交流”或“直流”）．正确操作得到的纸带如图乙所示，O点对应重物做自由落体运动的初始位置，从合适位置开始选取的三个连续点A、B、C到O点的距离分别为h1、h2、h3。已知打点计时器每隔时间T打一个点，则打点计时器打下B点时，重物的瞬时速度为　　。
【答案】 （1）重力势能；（2）交流；
【解析】（1）研究重物自由下落过程中重力势能的减少量与动能的增加量的关系，可以验证机械能守恒定律；
实验中打点计时器应接交流电源，则打点计时器打下B点时，重物的瞬时速度为vB=。