优化集训22　必修一实验--2026物理学考专题练（含解析）

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2026物理学考专题练
优化集训22　必修一实验
基础巩固
1.如图所示,可用一支笔和一块表做成一台简单的“打点计时器”,为了提高计时的准确性,应掌握的操作要领是(　　)
A.使纸带做匀速运动
B.使纸带做匀加速运动
C.使打点时间间隔相等
D.使打点时间间隔为0.02 s
2.小明同学用图示装置研究小车速度随时间变化的规律。实验时小明启动计时器,然后放开小车,让它拖着纸带做匀加速直线运动。用计算机软件处理实验数据,绘制出小车的v-t图像可能是下列图中的(　　)
3.如图所示,这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹,已知打点计时器所接电源的周期为T,要计算打点计时器打E点时纸带的瞬时速度,下列做法中误差最小的是(　　)
A.测量出C、G两点间的距离x,利用平均速度的公式,得出v=
B.测量出D、F两点间的距离x,利用平均速度的公式,得出v=
C.测量出D、E两点间的距离x,利用平均速度的公式,得出v=
D.测量出E、F两点间的距离x,利用平均速度的公式,得出v=
4.(2022年浙江1月学考)打点计时器是高中物理实验常用的器材。
(1)如图甲所示的实验器材是　　　　(选填“电火花计时器”或“电磁打点计时器”),该计时器使用　　　　(选填“直流”或“交流”)电源,每隔t=　　　　(选填“0.02”或“0.1”) s打一个点;
甲
(2)下列实验需要用到打点计时器的是　　　　;
A.探究小车速度随时间变化的规律
B.探究两个互成角度的力的合成规律
C.探究加速度与力、质量的关系
D.探究向心力大小的表达式
(3)小车做匀加速直线运动时,用打点计时器获得如图乙所示的纸带,计数点a、b、c、d间均有4个点未画出,则a点的读数为　　　　　　 cm,b点的瞬时速度大小为　　　　 m/s(保留2位有效数字)。
乙
5.用等效代替法验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是白纸上根据实验结果画出的图。
(1)本实验中“等效代替”的含义是　　　　　　　　　　　。
A.橡皮筋可以用细绳替代
B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果
C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果
D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代
(2)图乙中的F与F'两力中,方向一定沿着AO方向的是　　　　　　,图中　　　　　　是F1、F2合力的理论值。
(3)完成该实验的下列措施中,能够减小实验误差的是　　　　　　　　　　　。
A.拉橡皮筋的绳细一些且长一些
B.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行
C.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
D.使拉力F1和F2的夹角很小
6.某同学用如图甲所示的装置来探究弹簧弹力F和长度L的关系,把弹簧上端固定在铁架台的横杆上,记录弹簧自由下垂时下端所到达的刻度位置。然后,在弹簧下端悬挂不同质量的钩码,记录每一次悬挂钩码的质量和弹簧下端的刻度位置,实验中弹簧始终未超过弹簧的弹性限度。通过分析数据得出实验结论。
(1)实验时认为可以用钩码所受重力的大小代替弹簧弹力的大小,这样做的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　;
(2)以弹簧受到的弹力F为纵轴、弹簧长度L为横轴建立直角坐标系,依据实验数据作出F-L图像,如图乙所示。由图像可知,弹簧自由下垂时的长度L0=　　　　 cm,弹簧的劲度系数k=　　　　 N/m;
(3)实验中未考虑弹簧自身受到的重力,请你说明这对弹簧劲度系数的测量结果是否有影响。
7.在“探究作用力和反作用力的关系”实验中,把A、B两个轻质弹簧测力计连接在一起,B的一端固定,用手拉弹簧测力计A,如图甲所示,可以看到两个弹簧测力计的指针同时移动。稳定后,弹簧测力计A受到B的拉力F',弹簧测力计B受到A的拉力F。
(1)B弹簧测力计放大如图乙所示,读数F为　　　　　 N;
(2)F和F'的关系为　　　　　;
(3)手对弹簧测力计A的拉力大小为　　　　　 N。
8.打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材,请回答下面的问题:
(1)图乙是　　　　　　　　　(选填“电磁打点”或“电火花”)计时器,电源采用的是　　　　　　　　　(选填“交流8 V”“交流220 V”或“四节干电池”)。
(2)某同学在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,其相邻点间的距离如图丙所示,每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。
丙
①试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表,要求保留3位小数。
速度 vB vC vD vE vF
数值(m/s) 　　 　 0.479 0.560 0.640 　　 　
②将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
③由所画速度—时间图像求出小车加速度为　　　　 m/s2。(结果保留2位小数)
(3)根据速度—时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度vA=　　　　 m/s。(结果保留2位小数)
9.某小组做“探究求合力的方法”实验。
(1)现有如图甲所示的器材,小李同学认为仪器有短缺,还需要的测量仪器是图乙中的　　　　(填对应字母)。
甲
乙
(2)如图丙所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。关于此实验,下列操作要求正确的是　　　(填选项前的字母)。
A.两个分力F1、F2的方向一定要垂直
B.两个分力F1、F2间夹角越大越好
C.两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉至同一位置
D.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行
(3)某次实验中,拉细绳OB的弹簧测力计指针位置如图丁所示,其读数为　　　 N。
能力提高
10.在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中,进行了如下的操作:
(1)平衡摩擦力,用如图甲所示的装置,反复调整木板的倾角,接通打点计时器电源,待打点稳定后轻推小车,若打出的三条纸带如图乙所示,打出纸带　　　(选填“A”“B”或“C”),则说明摩擦力已经平衡好,此时小车所受摩擦力恰好与小车重力沿　　　方向的分力平衡。
(2)保持悬挂物质量不变,用如图丙所示的装置。改变小车的质量,得到多条纸带,其中一条纸带如图丁所示,0~6为计数点,相邻两计数点间还有4个点未画出,已知打点计时器所使用的交流电源的频率为50 Hz,则打计数点2时小车的瞬时速度为　　　　 m/s,小车运动的加速度为　　　　 m/s2(结果均保留2位有效数字)。
丙
丁
(3)保持小车质量不变,用如图丙所示的实验装置,　　　(选填“需要”或“不需要”)重新平衡摩擦力,改变悬挂物的质量,同样得到多条纸带,计算并记录相关数据,以小车的加速度为纵坐标,以小车所受合力(即悬挂物的重力)为横坐标,描点作图如图戊所示,图像中BC部分明显弯曲的原因是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
戊
11.如图甲、乙所示是高中物理实验中常用的两种打点计时器。光电计时器和打点计时器一样,也是一种研究物体运动情况的计时仪器,其结构如图丙所示,当一辆带遮光片的小车从a、b间通过时,光电计时器就可以显示遮光片的遮光时间。某同学在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,做了一个U形遮光板如图丁所示,两个遮光片宽度均为L=5 mm,将此U形遮光板装在小车上,让小车做加速度不变的直线运动通过静止的光电门。实验时测得两次遮光时间分别为Δt1=0.10 s,Δt2=0.05 s,从第一个遮光片结束遮光到第二个遮光片开始遮光经过的时间为t=0.925 s。
(1)图乙是　　　　　(选填“电磁打点”或“电火花”)计时器;
(2)第一个遮光片通过光电门的平均速度大小为　　　　　 m/s,小车运动的加速度大小为　　　　m/s2。(结果均保留2位有效数字)
12.某课外兴趣小组做“探究求合力的方法”实验。如图所示,贴有白纸的木板竖直放置,三个细线套L1L2L3一端共系于一个结点,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的一端拉动细线,使结点静止于O点。
(1)某次实验中A的指针位置如图所示,其读数为　　　　　N。
(2)下列实验要求必要的有　　　　　。
A.使两弹簧测力计的读数非常接近
B.多次实验要保持O点位置不变
C.多次实验时弹簧测力计B始终保持水平
D.需要测出重物M的重力
(3)下列做法有助于减小实验误差的是　　　　。
A.三根细线必须等长
B.弹簧测力计需要在实验前进行校零
C.使弹簧测力计、细线都位于竖直平面内
D.重物的质量M应该大于1 kg
(4)在图中情况下,使B(与手相连)的右端缓慢上移,结点O的位置　　　　　(选填“会”或“不会”)变动。
13.(1)如图甲所示为“探究作用力与反作用力的关系”实验中,两弹簧测力计互拉的情境,请任选一个弹簧测力计读出其示数为　　　 N;两弹簧测力计的读数出现了微小偏差,出现这种偏差的原因可能是　　　　　。
甲
A.实验前没有对弹簧测力计进行调零
B.两弹簧测力计没有处于静止状态
C.弹簧测力计的外壳重力的影响
D.弹簧测力计的弹簧重力的影响
(2)如图乙所示,在“用传感器探究作用力与反作用力关系”的实验中,两传感器拉力的情况由计算机屏幕显示如图丙所示。则通过对图丙的分析可以得到的结论有　　　　　　　　　　。
乙
丙
A.作用力与反作用力性质一定相同
B.作用力与反作用力总是大小相等
C.作用力与反作用力可以相互抵消
D.作用力与反作用力总是同时发生变化
14.(1)某同学想通过对比实验来探究“加速度与力、质量的关系”。他准备了两辆质量同为150 g的小车A和小车B放在木板上,前端各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个相同的小盘,盘中可放重物,让盘和重物的总重力近似为小车所受合力。如图甲所示是侧视图,图中只画了一辆小车。两辆小车后端也各系一条细绳,用一个黑板擦把两条细绳同时按在桌上使小车静止,抬起黑板擦,两小车同时开始运动,再按下黑板擦,两车又同时停止运动,如图乙所示。
①该实验在操作时,下面说法正确的是　　　　　。
A.调节滑轮高度,让连接车和盘的绳子平行于木板
B.取下盘中重物,让空盘拉着小车做匀速直线运动以平衡摩擦力
C.其他操作都正确的前提下,在小车B中放入150 g的钩码,在两个空盘里均放入100 g的钩码,可以进行两车合力相同、质量为1∶2时的对比实验
D.其他操作都正确的前提下,保持两辆小车质量相同仍为150 g,在拉A的空盘里放入10 g砝码,拉B的空盘里放入20 g砝码,可以进行两车质量相同、合力为1∶2时的对比实验
②在进行对比实验时,除了上题中图甲、图乙所画器材外,还需要用到下图中的　　　　　。
(2)如图丙所示实验中不需要平衡摩擦力的是　　　　　。
丙
A.用a装置探究加速度与力、质量的关系
B.用a装置探究小车的速度随时间的变化规律
C.用b装置探究做功与物体速度变化的关系
参考答案
1.C　2.A　3.B
4.解析 (1)题图甲中是电火花计时器,电火花计时器使用的是220 V交流电源,交流电源频率为50 Hz,即打点时间间隔为0.02 s。
(2)打点计时器是一个记录时间的仪器,选项中探究两个互成角度的力的合成规律和探究向心力大小的表达式的实验不需要打点计时器,故选项A、C正确。
(3)读数要遵守读数规则,该刻度尺的分度值为0.1 cm,再向后估读一位,故读数为21.10 cm,b点的速度为a、c两点间的平均速度,故v==0.17 m/s。
答案 (1)电火花计时器　交流　0.02　(2)AC　(3)21.10　0.17
5.解析 (1)本实验中“等效代替”的含义是两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代,D正确。
(2)由于用一根弹簧测力计拉橡皮筋时,拉力的方向一定与橡皮筋共线,故方向一定沿着AO方向的是F',图中F是F1、F2通过平行四边形定则画出的合力,是合力的理论值。
(3)拉橡皮筋的绳细一些且长一些,确定拉力方向时较为准确,A正确;拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行,避免形成分力,产生误差,B正确;拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些,这样确定拉力方向时较为准确,C正确;若拉力F1和F2的夹角很小,作出来的平行四边形较狭长,误差较大,D错误。
答案 (1)D　(2)F'　F　(3)ABC
6.解析 (1)钩码静止时受力平衡,根据平衡条件可得钩码受到的弹力和重力是一对平衡力,所以实验时可以用钩码所受的重力代替弹簧的弹力大小;
(2)由胡克定律可得F=k(L-L0)=kL-kL0,则图像横轴截距表示弹簧的原长,由图可知L0=10.0 cm,图像的斜率表示劲度系数的大小,
k= N/m=40 N/m;
(3)因为k=,弹簧伸长量的增加量Δx取决于所挂钩码重力的增加量ΔF,即k跟弹簧自重无关,故弹簧的自重对弹簧劲度系数的测量结果无影响。
答案 (1)根据平衡条件,钩码静止时其所受重力大小等于弹力大小　(2)10.0　40　(3)无影响,因为k=,与弹簧自重无关
7.解析 (1)弹簧测力计的最小分度值为0.2 N,所以读数为4.0 N。
(2)F和F'的大小相等方向相反,作用在一条直线上是相互作用力。
(3)因为A受到的是平衡力,根据平衡条件可得手对弹簧测力计A的拉力大小为4.0 N。
答案 (1)4.0　(2)等值反向或相互作用力　(3)4.0
8.解析 (1)图乙是电火花计时器。电源采用的是交流220 V。
(2)①两个相邻的计数点之间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,则B点速度vB==0.400 m/s,F点的速度vF==0.721 m/s。
②根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后做出图像如图所示
③由图像可知,加速度
a= m/s2=0.80 m/s2。
(3)图线的纵轴截距表示A点的速度vA=0.32 m/s。
答案 (1)电火花　交流220 V　(2)①0.400　0.721
②图见解析　③0.80　(3)0.32
9.解析 (1)做“探究求合力的方法”实验需要刻度尺作力的图示。
(2)两个分力F1、F2的方向不一定要垂直;两个分力F1、F2间夹角合适即可,但两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉至同一位置。拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板平面平行。
(3)弹簧测力计最小分度值为0.2 N,故其示数为1.8 N。
答案 (1)C　(2)CD　(3)1.8
10.解析 (1)平衡摩擦力时,应不挂钩码,接通打点计时器电源,待打点稳定后轻推小车,直到纸带上打出点迹间隔相等的点为止,故选B;平衡摩擦力时,根据平衡条件可知小车所受摩擦力恰好与小车重力沿木板方向的分力平衡。
(2)相邻的两计数点之间还有4个点未画出,则T=0.02×5 s=0.1 s,由中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度可得,打计数点2时纸带的速度v2=×10-2 m/s=0.81 m/s;根据逐差法可得该小车运动的加速度大小为a==
×10-2 m/s2=1.9 m/s2。
(3)保持小车质量不变,每次改变拉小车的拉力后不需要重新平衡摩擦力;满足小车的质量远远大于悬挂物质量,才能近似认为小车合力等于悬挂物的重力,若悬挂物质量不满足这个条件时,图像斜率将减小向下弯曲,所以图线在末端弯曲的原因是没有满足小车的质量远远大于悬挂物质量。
答案 (1)B　木板或斜面或木板面
(2)0.81　1.9
(3)不需要　小车的质量没有远大于悬挂物的质量或悬挂物的质量没有远小于小车的质量或二者质量接近
11.解析 (1)图乙是电磁打点计时器。
(2)第一个遮光片通过光电门的平均速度大小v1==0.050 m/s,第二个遮光片通过光电门的平均速度大小v2==0.10 m/s,
根据a==0.054 m/s2。
答案 (1)电磁打点　(2)0.050　0.054
12.解析 (1)弹簧测力计读数为2.0 N,注意估读。
(2)据题意,两弹簧测力计的拉力与重力平衡,图中可以看出,两弹簧测力计拉力并不一定要有什么关系,选项A错误;同时本实验属于平衡问题,没有第二次做实验以体现力的效果相同的需求,所以没有必要保持O点位置不变,同样不需要始终保持OB水平,故选项B、C错误;通过力的图示做出对角线计算出合力,理论上应该与重物的重力二力平衡,需要重物重力大小作为判断依据,选项D正确。
(3)在进行实验中,绳子的长度并不能决定力的大小,选项A错误;力的平行四边形定则对力的大小也没有什么要求,选项D错误;为了减小实验误差,弹簧测力计需要进行校准且弹簧测力计、细线都要位于竖直平面内,否则通过图示做出来的平行四边形不符合实验结果,选项B、C正确。
(4)假设O点位置不变,则A弹簧测力计的拉力不变,据题意知两弹簧测力计的合力总是要与物体的重力平衡(即合力大小方向,其中一个分力大小方向确定的情况下,只有唯一解),显然无法做到B的右端缓慢上移而依然能够平衡,因此O点的位置会移动。
答案 (1)2.0　(2)D　(3)BC　(4)会
13.解析 (1)由图甲可知,上面弹簧测力计读数为3.0 N;下面弹簧测力计示数为2.8 N。两弹簧测力计的读数出现了微小偏差,两弹簧测力计示数不同,则可能是实验前没有对弹簧测力计进行调零,故A正确;两弹簧测力计没有处于静止状态,相互作用力始终相等,与状态无关,故B错误;在将两个完全相同的弹簧测力计竖直互钩对挂时,应该在水平方向进行,如果在竖直方向进行,由于上方弹簧重力的影响,会导致上方弹簧测力计示数大于下方弹簧测力计示数,故C错误,D正确。
(2)通过对图丙的分析可以得到结论作用力与反作用力总是大小相等方向相反,同时变化,不能得出性质相同,由于作用于两个物体,作用效果无法抵消,故B、D正确,A、C错误。
答案 (1)3.0或2.8　AD　(2)BD
14.解析 (1)①在实验操作过程中,由于通过黑板擦控制小车的运动时间,因此x=at2可知,加速度可以通过位移比值间接求解,所以木板不用平衡摩擦力,选项B错误;在操作过程中,拉小车的绳子应该与木板平行,所以A正确;由于空盘和砝码质量并不是远远小于小车质量,则不能用钩码重力近似等于小车拉力求解,因此选项C错误;由于还有空盘的质量,所以两次小车的合力不等于1∶2,选项D错误。
②本实验通过位移比值来确定加速度比值,所以需要刻度尺,同时在研究加速度与质量之间关系时,需要知道小车质量,因此还需要天平,其他仪器不用。
(2)图中探究加速度与质量、力的关系,以及做功与速度之间关系时是需要平衡摩擦力的,而小车速度与时间关系的规律,不用平衡摩擦力,所以选B。
答案 (1)①A　②BC　(2)B
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