高中物理粤教版必修一同步练习重难点强化练（五）+实验综合训练+Word版含答案

重难点强化练（五） 实验综合训练
1．如图1是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点。加速度大小用a表示。
图1
(1)O、E间的距离为________ cm。
(2)如图2是根据实验数据绘出的s-t2图线(s为各计数点至同一起点的距离)，斜率表示________，加速度大小为________ m/s2(保留3位有效数字)。
图2
解析：(1)此刻度尺的分度值为1 mm，要估读到0.1 mm。
(2)由s＝at2可知图线的斜率k＝a，由图中数据可计算出k，则加速度大小为0.933 m/s2。
答案：(1)1.80　(2)a　0.933
2．某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻弹簧一端固定于某一深度为h＝0.25 m、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端位于筒内)，如图3甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出F-l变化的图线如图乙所示。
图3
(1)由此图线可得出的结论是______________________________________________；
(2)弹簧的劲度系数为________ N/m，弹簧的原长l0＝________ m；
(3)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于：________________________________________________________________________，
缺点在于：_______________________________________________________。
解析：(1)在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比。
(2)由ΔF＝kΔx和乙图可知：(30－10)＝k×20×10－2
所以k＝100 N/m，
由乙图可知F＝20 N时，l＝10 cm＝0.1 m，
所以20＝k(0.1＋0.25－l0)，
即l0＝0.15 m。
(3)优点是避免弹簧自身重力对实验的影响，缺点是弹簧与筒及绳子与滑轮间存在的摩擦会造成实验误差。
答案：见解析
3.在“利用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，打点计时器接在50 Hz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个点取一个计数点，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4所示。
图4
(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________越大。
(2)从第一个计数点A开始计时，为求出0.25 s时刻纸带的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答：________。
(3)若测得a段纸带的长度为10.0 cm，e段纸带的长度为2.0 cm，则可求出加速度的大小为________ m/s2。(结果保留2位有效数字)
解析：(1)由匀变速直线运动的位移规律，可得每段纸带的平均速度与该段纸带的长度有关，则图象可看做v-t图，可得纸带做匀减速直线运动，图线倾角的大小反映了加速度的大小。
(2)横轴x轴即可等效成t轴，0.25 s时恰好对应纸带c的中间时刻，故测出c段的长度即可求出0.25 s时刻纸带的瞬时速度。
(3)根据sm－sn＝(m－n)aT2，代入数据可求得加速度为2.0 m/s2。
答案：(1)匀减速直线　加速度　(2)c段　(3)2.0
4．有同学利用如图5所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将绳子打一个结点O，每个钩码的重量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，回答下列问题：
图5
(1)(多选)改变钩码个数，实验能完成的是(　　)
A．钩码的个数N1＝N2＝2，N3＝4
B．钩码的个数N1＝N3＝3，N2＝4
C．钩码的个数N1＝N2＝N3＝4
D．钩码的个数N1＝3，N2＝4，N3＝5
(2)在拆下钩码和绳子前，最重要的一个步骤是(　　)
A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C．用量角器量出三段绳子之间的夹角
D．用天平测出钩码的质量
(3)在作图时，你认为图6中________(选填“甲”或“乙”)是正确的。
图6
解析：(1)对O点受力分析如图所示，OA、OB、OC分别表示N1、N2、N3的大小，由于三共点力处于平衡，所以N1、N2的合力大小等于N3，且N3＜N1＋N2，即|N1－N2|＜N3＜N1＋N2，故B、C、D能完成实验。
(2)为验证平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此要做好记录，应从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OA、OB、OC三段绳子的方向，故A正确，B、C、D错误。
(3)以O点为研究对象，F3的实际作用效果在OC这条线上，由于误差的存在，F1、F2的合力的理论值与实际值有一定偏差，故甲图符合实际，乙图不符合实际。
答案：(1)BCD　(2)A　(3)甲
5．利用如图7甲所示的装置可以测量滑块和滑板间的动摩擦因数。将质量为M的滑块A放在倾斜滑板B上，倾角α＝37°，C为位移传感器，它能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上，经计算机处理后在屏幕上显示出滑块A的速率—时间(v-t)图象。(取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)
图7
(1)先给滑块A一个沿滑板B向上的初速度，得到的v-t图象如图乙所示。利用该图象可算出滑块A上滑时加速度的大小为________ m/s2。
(2)从图线可得滑块与滑板之间的动摩擦因数μ＝______。
解析：(1)根据v-t图象容易求得滑块A上滑时加速度的大小为a1＝＝ m/s2＝
8.0 m/s2。
(2)滑块A沿滑板B向下滑时的加速度a2＝＝ m/s2＝4.0 m/s2，此过程中，根据牛顿第二定律，滑块A向下滑动时，有mgsin α－μmgcos α＝ma2，而滑块A向上滑动时，则有mgsin α＋μmgcos α＝ma1，解得μ＝0.25。
答案：(1)8.0　(2)0.25
6.如图8所示为用光电门测定钢球下落时受到的阻力的实验装置。直径为d、质量为m的钢球自由下落的过程中，先后通过光电门A、B，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB。用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h，当地的重力加速度为g。
图8
(1)钢球下落的加速度大小a＝________，钢球受到的空气平均阻力f＝________。
(2)本题“用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度”，但从严格意义上讲是不准确的，实际上钢球通过光电门的平均速度________(选填“＞”或“＜”)钢球球心通过光电门的瞬时速度。
解析：(1)钢球在竖直方向上做匀加速运动，通过两光电门时时间很短，可近似看作匀速运动，可用平均速度代替瞬时速度，故钢球通过两光电门的瞬时速度vA＝和vB＝，根据匀变速直线运动的速度位移关系vB2－vA2＝2ah，得钢球下落的加速度大小a＝＝。对钢球受力分析，根据牛顿第二定律有：mg－f＝ma，得平均阻力f＝mg－ma＝mg－。
(2)钢球通过光电门的瞬时速度使用平均速度代替，而平均速度等于中间时刻的速度v＝，钢球通过光电门的瞬时速度应为中间位移的速度，v＝ ，由数学知识可知v＜v，即钢球通过光电门的平均速度小于钢球球心通过光电门的瞬时速度。
答案：(1)　mg－　(2)＜
7．某同学利用如图9所示的装置探究加速度与合外力的关系。小车质量为M，桶和砂子的总质量为m，通过改变m改变小车所受的合外力大小，小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出。现保持小车质量M不变，逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验，得到多组a、F值(F为弹簧测力计的示数)。
图9
(1)图10为上述实验中打下的一条纸带，A点为小车刚释放时打下的起始点，每两点间还有四个计时点未画出，打点计时器的频率为50 Hz，则C点的速度为________ m/s，小车的加速度为________ m/s2。(以上两空保留一位有效数字)
图10
(2)根据实验数据画出了如图11所示的一条过坐标原点的倾斜直线，其中纵轴为小车的加速度大小，横轴应为________。(选填字母代号)
图11
A.　　　　　　　　　 　B.
C．mg D．F
(3)当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时，关于图11的说法，正确的是________。(选填字母代号)
A．图线逐渐偏向纵轴
B．图线逐渐偏向横轴
C．图线仍保持原方向不变
解析：(1)做匀变速直线运动过程中一段过程中的中间时刻速度等于该段过程中的平均速度，故vC＝＝f＝0.8 m/s，根据逐差法可得sDE－sBC＝2aT2，sCD－sAB＝2aT2，联立可得a＝4 m/s2。
(2)从图中可得加速度与横坐标表示的物理量成正比，根据牛顿第二定律可得F＝ma，当质量一定时，外力与加速度成正比，故D正确。
(3)由于图象的斜率为k＝，所以增大砂和砂桶质量，k不变，仍保持原方向不变，所以C正确。
答案：(1)0.8　4　(2)D　(3)C
8．某同学设计了如图12所示的装置，来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。给定的实验器材有米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m′，托盘和盘中砝码的总质量为m。实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g取
10 m/s2。
图12
(1)若利用上述实验器材和公式a＝可以测量滑块在A、B间运动时的加速度。请你在下面的虚线框中设计一个记录两个物理量数据的表格，记录次数为5次。在表格中标明要测量的两个物理量。
(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：a＝ m－μg
当上式中的(m′＋m)保持不变时，a是m的一次函数。该同学想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算μ。为了保证实验中(m′＋m)不变，在改变m时，应将从托盘中取出的砝码置于____________上。
(3)实验得到a与m的关系如图13所示，由此可知μ＝________。(取两位有效数字)
图13
解析：(1)这两个物理量分别是位移s和时间t，表格中记录原始数据，故如表所示。
1
2
3
4
5
s/m
t/s
(2)要使(m′＋m)不变，应将砝码从砝码盘中取出放入滑块上。
(3)在图线上找到两个点，一个是当a＝0.35 m/s2时，m＝6.7 kg，另一个是当a＝0.15 m/s2时，m＝6.2 kg，将两组数据代入到原公式中，并且将公式先变形一下为：(a＋μg)[M＋(m′＋m)]＝(1＋μ)gm，代入后将两式相除，即可将[M＋(m′＋m)]与(1＋μ)约掉，从而计算出μ＝0.23。
答案：(1)见解析　(2)滑块　(3)0.23(0.21～0.25均可)