高中物理实验题

某兴趣小组的同学看见一本物理书上说“在弹性限度内，劲度系数为k的弹簧，形变量为x时弹性势能为E_p＝kx²”，为了验证该结论就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置（如图甲）设计了以下步骤进行实验：

A．水平桌面上放一长木板，其左端固定一弹簧，通过细绳与小车左端相连，小车的右端连接穿过打点计时器的纸带；

B．将弹簧拉伸x后用插销锁定，测出其伸长量x；

C．打开打点计时器的电源开关后,拔掉插销解除锁定，小车在弹簧作用下运动到左端；

D．选择纸带上某处的A点测出其速度v；

E．取不同的x重复以上步骤多次，记录数据并利用功能关系分析结论．实验中已知小车的质量为m，弹簧的劲度系数为k，则：
（1）长木板右端垫一小物块，其作用是_____________________；
（2）如图乙中纸带上A点位置应在________（填s₁、s₂、s₃）段中选取；

（3）若E_p＝kx²成立，则实验中测量出物理量x与m、k、v关系式是x＝________．

（1）某同学设计了一个探究无轮子小车的加速度a与小车所受拉力F关系的实验，图甲为实验装置简图。他想用钩码的重力表示小车受到的合外力，为了减小这种做法带来的实验误差，你认为下列说法正确的是（   ）

A．实验时要平衡摩擦力
B．实验时不需要平衡摩擦力
C．钩码的重力要远小于小车的总重力
D．实验进行时应先释放小车再接通电源
（2）如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带，期中A、B、C、D、E是计数点，相邻计数点间的时间间隔为T，距离如图所示。纸带的加速度的表达式为a=__________________m/s²。
（3）若相邻计数点间的时间间隔T=0.1s，则打计数点1时的速度大小v₁=_______________。（结果保留三位有效数字）

（4）保持实验小车质量不变，改变钩码质量，得到图丙种的图象不通过原点的原因是_____________________________________。

某同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验中，主要实验步骤如下
A．在桌面上放一块木板，在木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在木板上
B．用图钉把橡皮条的一端固定在木板上的A点，在橡皮条的另一端栓上两条细绳，细绳的另一端打成绳套
C．用两个弹簧秤分别勾住绳套，平行于木板且互成角度地拉橡皮条，把橡皮条的结点拉到某一位置O，记录下O点的位置和两条细绳的方向，读出两个弹簧秤的示数
D．按选好的比例，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧秤的拉力F₁和F₂的图示，并用平行四边形求出合力F
E．只用一个弹簧秤，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一比例作出这个力F’的图示
F．比较力F’和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论
（1）有重要遗漏的步骤序号是______________
（2）遗漏的内容是____________________________________________________________
（3）本实验采用的科学方法是____________________（填字母代号）
A．理想实验法     B．等效替代法
C．控制变量法      D．建立物理模型法

用计算机辅助实验系统做验证牛顿第三定律的实验，观察分析两个力传感器的相互作用力随时间变化的曲线。把两个力传感器的挂钩钩在一起，向相反方向拉动，观察显示器屏幕上出现的实验结果如图。由图可以得到的实验结论错误的是（  ）

A．作用力与反作用力同时变化

B．作用力与反作用力方向相反

C．作用力与反作用力大小相等

D．作用力与反作用力作用在同一物体上

为了探究加速度与力的关系，使用如图所示的气垫导轨装置 进行实验。其中G₁、G₂为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G₁、G₂光电门时，光束被遮挡的时间Δt₁、Δt₂都可以被测量并记录。滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m。回答下列问题。

（1）实验开始时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气 垫导轨水平，在不增加其他仪器的情况下，判定调节是否到位的方法是_________________________。
（2）若取M＝0.4 kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值不合适的一个是________。
A.m₁＝5 g  B.m₂＝10 g   C.m₃＝25 g  D.m₄＝30 g    E、m₅=200 g
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为________（用Δt₁、Δt₂、D.x表示）。
（4）某同学经过思考与分析，对本实验进行了改进，选择了一个带凹槽的能装几个砝码的滑行器M，将（2）中参与实验的其它砝码都装在滑块M上，把所有砝码的质量计为m，且把M+m作为研究对象，每次交换一个砝码（每个砝码的质量不等）进行实验，他这样做处理数据的图像最接近      图。

“研究共点力的合成”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位置，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。

（1）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是     。
（2）关于此实验,下列情况正确的是：

A．两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大

B．橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力

C．如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不同

D．两次拉橡皮筋结点到同一位置O的目的是确保两次弹簧秤拉力的效果相同

在探究加速度与力、质量关系的实验中：
（1）某同学保持小车合力不变，改变小车质量M，做出关系如图所示，从图像中可以看出，作用在小车上的恒力F=_____N，当小车的质量为M=5kg时，它的加速度a=_______

（2）如图a所示，甲同学根据测量数据画出a-F图线，表明实验存在的问题是_____________。
（3）乙丙两同学用同一装置实验，画出了各自得到的a-F图线如图b所示，说明两个同学做实验时哪一个物理量取值不同，并比较其大小_______________。

图a为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F以及质量m的关系”实验装置简图，A为小车，B为电火花打点计时器，C为装有砝码的小桶，D为你一端带有定滑轮的长方形木板，在实验中近似认为细线对小车拉力F的大小等于砝码和小桶的总重力，小车运动加速度a可用纸带上的点求得。

（1）实验过程中，电火花打点计时器应接在____________（选填“直流”或者“交流”）电源上，调整定滑轮的高度，使________________________。
（2）图b是实验中获取的一条纸带的一部分，电火花打点计时器的电源频率为50Hz，其中0、1、2、3、4是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图所示，打“3”计数点时小车的速度大小为______m/s，由纸带求出小车的加速度的大小a=____________（计算结果保留2位有效数字）
（3）在“探究加速度与合外力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F关系图线如图c所示，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因是_____________________________________

为了探究“加速度与力、质量的关系”，现提供如左下图所示实验装置。请思考探究思路并回答下列问题：
（1）为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是        。

A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动

B．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动

C．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动

D．将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动

（2）某学生在平衡摩擦力时，不慎使长木板倾角偏大。则他所得到的a - F关系应该是上面右图中的哪根图线？答：________（图中a是小车的加速度，F是细线作用于小车的拉力）。
（3）消除小车与水平木板之间摩擦力的影响后，要用钩码总重力代替小车所受的拉力，此时钩码质量m与小车总质量M之间应满足的关系为_______________；
（4）某同学在实验中得到的纸带如图所示，已知实验所用电源的频率为50Hz。据纸带可求出小车的加速度大小为          m/s²（结果保留两位有效数字）。

有一待测的电阻器R_x，其阻值约在40～50Ω之间， 实验室准备用来测量该电阻值的实验器材有：
电压表Ｖ（量程0～10Ｖ，内电阻20ｋΩ）；
电流表Ａ₁（量程0～50ｍＡ，内电阻约20Ω）；
电流表Ａ₂（量程0～300ｍＡ，内电阻约40Ω）；
滑动变阻器Ｒ₁（最大阻值为２0Ω，额定电流为1Ａ）；
滑动变阻器Ｒ₂（最大阻值为300Ω，额定电流为0.1Ａ）；
直流电源Ｅ（电动势为9Ｖ，内电阻约为0.5Ω）；
开关；此外还有若干根供连线用的导线．
实验要求电表读数从零开始变化，并多测出几组电流、电压值，以便画出电流电压的关系图线，为了实验能正常进行，减少测量误差，还要求滑动变阻器便于调节．
（1）电流表应选用_________；
（2）滑动变阻器应选用_________；（以上均填实验器材的代号）
（3）请在图甲所示的方框内画出实验电路图，并将图乙中器材连成符合要求的实验电路．

在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中，采用如图A所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出．

①当M与m的大小关系满足             时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力；
②一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与_______的图象；
③如图B所示为甲同学根据测量数据作出的a—F图象，说明实验存在的问题是                                           ；
④乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图象如图C所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同____（选填M、m或F）

测定电源的电动势和内电阻的实验电路和U﹣I图象如下，回答下列问题：

①如图1所示在闭合开关之前为防止电表过载而滑动变阻器的滑动头P应放在      处
②现备有以下器材：
A．干电池1个
B．滑动变阻器（0～20Ω）
C．滑动变阻器（0～2000Ω）
D．电压表（0～3V）
E．电压表（0～15V）
F．电流表（0～0.6A）
G．电流表（0～3A）
其中滑动变阻器应选用      ，电流表应选      ，电压表应选      ．（填字母代号）
③如图2是根据实验数据画出的U﹣I图象．由此可知这个干电池的电动势E=      V，内阻r=_______________

如图所示，质量为5kg的物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.2，现用F=25N与水平方向成的力拉物体，使物体由静止加速运动，10s后撤去拉力，（），求：

（1）物体在两个阶段的加速度各是多少；
（2）物体从运动到停止总的位移

在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m分别测得小车的加速度a与对应的质量m数据如下表

根据上表数据，为进一步直观反映F不变时a与m的关系，可在坐标系中选择物理量________和_________为坐标轴建立坐标系并作出图线（选填表格中的物理量名称），该小车受到的拉力F为______N，

（1）在“研究物体平抛运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度，实验简要步骤如下：
A.让小球多次从①________________位置②__________________释放，记下小球穿过卡片孔的一系列位置；
B.安装好器材，注意斜槽末端水平和平板竖直，记下小球在斜槽末端O点时球心在白纸上的投影点的位置和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是③___________________
C.测出曲线上某点的坐标x、y，用=④__________________________，算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求的值，然后求它们的平均值。
D.取下白纸，以O为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹
上述实验步骤的合理顺序为⑤________________（只排列序号即可）

（2）如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的变长L=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的A.B.C.d所示，则小球平抛的初速度的计算式为=⑥_________（用L、g表示）。其值是⑦__________（取），小球在b点的速率是⑧________（保留两位有效数字）