1、专题专题 18 力学、光学、热学实验力学、光学、热学实验 1.(2021 浙江卷)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中： 观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是_。(单选) A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 要增大观察到的条纹间距，正确的做法是_ (单选) A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离 2.(2021 浙江卷)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图 1 所示的装置，让重物从静止 开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图 2 所示。O
2、点是打下的第一个点，A、 B、C和 D 为另外 4个连续打下的点。 为了减小实验误差， 对体积和形状相同的重物， 实验时选择密度大的理由是_。 已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度 2 9.80m/sg ，则从 O点 到 C 点，重物的重力势能变化量的绝对值 p E_J、C 点的动能 kC E _J(计算结果均保留 3 位有效数字)。 比较 kC E与 p E 的大小， 出现这一结果的原 因可能是_。 A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带 3.(2021 全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。 实验时该同学使用频闪仪 和
3、照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到 的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。 图中的背景是放在竖直平面内的带 有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实 验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。 完成下列填空：(结果均保留 2位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置 A 时，其速度的水平分量大小为_m/s，竖直分量大小 为_m/s； (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为_ 2 m/s。 4.(2021 全国甲卷)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺
4、的瓷砖的一 端放在水平桌面上，形成一倾角为的斜面(已知 sin=0.34，cos=0.94)，小铜块可在斜 面上加速下滑， 如图所示。 该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程， 然后解析视频记录的图像， 获得 5 个连续相等时间间隔(每个时间间隔T=0.20s)内小铜块沿斜面下滑的距离 si(i=1， 2， 3， 4，5)，如下表所示。 s1 s2 s3 s4 s5 5.87cm 7.58cm 9.31cm 11.02cm 12.74cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为_m/s2，小铜块与瓷砖表面 间的动摩擦因数为_。(结果均保留 2 位有效数字，重力加速度大小取 9.80m/s2)
5、 5.(2021 湖南卷)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。 主要实 验步骤如下： (1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h_cm； (2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； (3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； (4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a； (5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表： n 1 2 3 4 5 6 2 / m sa 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线_。 如果表中缺
6、少的第 4 组数据是正确的，其应该是_ 2 m/s(保留三位有效数字)。 6.(2021 河北卷)某同学利用图 1 中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材 有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门 2 个、数字计时器、带遮光 条的滑块(质量为200g，其上可放钩码)、刻度尺，当地重力加速度为 2 9.80m/s，实验操作 步骤如下： 安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂 4 个钩码，如图 1 所示； 接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光 电门的速度； 保持最下端悬挂 4 个钩码不变， 在滑块上依次增
7、加一个钩码， 记录滑块上所载钩码的质量， 重复上述步骤； 完成 5 次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量 M、系统(包含滑块、滑块 所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量 k E及系统总机械能的减少量 E，结果如下 表所示： / kgM 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 k/J E 0.582 0.490 0.392 0.294 0.195 /JE 0.393 0.490 0.686 0.785 回答下列问题： (1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为_J(保留三位有效数字)； (2)步骤中的数据所缺数据为_； (3)若 M为横轴，E为纵轴，选择合
8、适的标度，在图 2中绘出EM 图像_； 若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为_(保 留两位有效数字) 7.(2021 春 浙江卷) (1)用如图所示装置进行“探究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘 用绕过滑轮的细线牵引小车， 盘和砝码的重力可当作牵引力。 小车运动的位移和速度可以由 打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变 化的关系。 关于这个实验，下列说法正确的是_； A.需要补偿小车受到阻力的影响 B.该实验装置可以“验证机械能守恒定律” C.需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行 D.需要满足盘和砝码总质量远小于
9、小车的质量 如图 2所示是两条纸带，实验时打出的应是第_条(填写“I”或“II”)纸带； 根据实验数据， 在坐标纸上画出的 W-v2图象是一条过原点的直线， 据此图象_(填“能” 或“不能”)求出小车的质量。 (2)小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有 3 枚大头针，他把大头针 A、B、C 插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图，标出入射 角 i和折射角 r，并写出折射率 n 的计算式。_ 8.(2021 广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在 斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30 ， 弹簧固定在有机玻璃管底端
10、。 实验过程如下： 先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为 200g 的钢球(直径略小于玻璃管内径) 逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数 n和弹簧上端对应的 刻度尺示数 0 L，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹 簧压缩量，进而计算其劲度系数。 n 1 2 3 4 5 6 /cm n L 8.04 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 (1)利用 ii 3i i1,2,3LLL 计算弹簧的压缩量： 1 6.03cmL， 2 6.08cmL， 3 L_cm，压缩量的平均值 123 3 LLL L _cm； (
11、2)上述 L 是管中增加_个钢球时产生的弹簧平均压缩量； (3)忽略摩擦，重力加速度 g 取 2 9.80m /s，该弹簧的劲度系数为_N/m。(结果保留 3 位有效数字) 9.(2021 四川泸州三模)科学探究活动通常包括以下环节提出问题、形成猜想和假设、设计 实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及交流、评估、反思 等。某物理学习小组在进行研究影响滑动摩擦力的因素的探究实验时，提出“滑动摩擦 力可能与接触面间的压力有关”。 (1)这属于科学探究活动的_环节； (2)他们用如图甲所示的实验装置来探究滑动摩擦力与正压力的关系，测得木块 1 的重力为 1N，木板 2 在拉
12、力作用下向右运动，木块 1 相对于地面静止，读出此时弹簧测力计的示数 F1。改变放在木块 1 上面的砝码，重复上述操作，得到一组 Fn与相应的砝码重力 G 的数据 如下表。其中 F6的值从图乙中弹簧测力计的示数读出，则表中 F6=_N，根据表中的数 据在如图丙所示的坐标纸中作出滑动摩擦力 f与正压力 FN的关系图线；_ 砝码重力 G/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 正压力 F N/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 400 弹簧测力计读 数 F /N 0.44 0.62 0.75 0.89 1.06 F6 (3)由作出的图线你得到的科学结论是：
13、 _。 10.(2021 北京海淀一模)现用如图 11 所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互_放置。(选填“垂直”或“平行”)； (2)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 分度。某同学调整手轮使测量头的分划 板中心刻线与某亮纹中心对齐， 并将该亮纹定为第 1 条亮纹， 此时测量头上游标卡尺的读数 为 1.16mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时测量 头上游标卡尺的示数如图 12 所示， 则读数为_mm。 已知双缝间距 4 2.00 10md ， 测得双缝到毛玻璃屏的距离 L=0.800m， 所测光的波长_n
14、m。 (保留 3 位有效数字)； (3)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离x，而是先测量 n 个条纹的间距 再求出x。下列实验采用了类似方法的有_。 A.探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量 B.探究弹簧弹力与形变量的关系的实验中弹簧的形变量的测量 C.用单摆测重力加速度的实验中单摆的周期的测量 D.用油膜法估测油酸分子的大小的实验中 1 滴油酸酒精溶液体积的测量 11.(2021 北京海淀一模)如图 13 所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个 半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 (1)为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用
15、的是_。(选填选项前的 字母) A.刻度尺 B.天平 C.打点计时器 D.秒表 (2)关于本实验，下列说法中正确的是_。(选填选项前的字母) A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平 (3)图 13 中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影， 实验时先让入射小球多次从斜轨上位置 S 由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置 P，测出平抛射程 OP。然后， 把被碰小球静置于轨道的水平部分末端， 仍将入射小球从斜轨上位置 S 由静止释放， 与被碰 小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地
16、点位置分别为 M、N。实验中还需要测量的 有_。(选填选项前的字母) A.入射小球和被碰小球的质量 12 mm、 B.入射小球开始的释放高度 h C.小球抛出点距地面的高度 H D.两球相碰后的平抛射程 OM、ON (4)在某次实验中，记录的落点平均位置 M、N 几乎与 OP 在同一条直线上，在实验误差允许 范围内，若满足关系式_，则可以认为两球碰撞前后在 OP 方向上的总动量守恒。【用(3)中测量的量表示】 (5)某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为 12 2mm，其它条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图 14 所示。他将米尺的 零刻线与 O 点
17、对齐，测量出 O 点到三处平均落地点的距离分别为 OA、OB、OC。该同学通 过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒的。 由此可以判断出图 14 中 B 处是_； A.未放被碰小球，入射小球的落地点 B.入射小球碰撞后的落地点 C.被碰小球碰撞后的落地点 若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞， 还需要判断关系式_是否 成立。【用(5)中的物理量表示】 12.(2021 河北唐山一模)在探究物体质量一定时加速度与力的关系实验中，小明同学做了如 图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了用力传感器来测细线中的拉力。 (1)关于该实验的操作，下列说法正确的是_。 A.必须用天平测出砂和砂桶的质量
18、 B.一定要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量 C.应当先释放小车，再接通电源 D.需要改变砂和砂桶的总质量，打出多条纸带 (2)实验得到如图乙所示的纸带，已知打点计时器使用的交流电源的频率为 50Hz，相邻两计 数点之间还有四个点未画出，由图中的数据可知，小车运动的加速度大小是_m/s2。 (计算结果保留三位有效数字) (3)由实验得到小车加速度 a 与力传感器示数 F 的关系如图丙所示。则小车与轨道的滑动 摩擦力 Ff=_N。 13.(2021 云南曲靖一模)利用如图所示的装置可以探究滑动摩擦力f与正压力FN之间的关系， 请回答下列问题： 适当添加钩码，使其能够带动小车向右运动； 多次在
19、木块上添加砝码以改变压力， 尽可能多测几组数据， 实验中应该测量和记录的数据 是：_、_； 如果用图像法处理实验数据，以摩擦力 f 为横轴，正压力 FN为纵轴，如实验步骤正确， 得到的应是一条_(选填“直线”或“折线”或“曲线”)，图像的哪一数值表示是动摩擦因 数：_； 正确的实验结论是：_。 14.(2021 江苏常州一模)某同学用图甲所示装置，测量系统运动过程中所受阻力的大小。已 知 m460g、M520g 的两物体用细线连接，跨过光滑轻质小滑轮。在 m 下端接上纸带， 接通打点计时器电源，让 M 从高处由静止开始下落，如图乙为实验打出的一条纸带，每相 邻两计数点间还有 4 个点(图中未标
20、出)，g 取 9.8m/s2，请测量并求出运动过程中系统受到的 阻力大小(结果保留两位有效数字)。 15.(2021 河北石家庄一模)如图所示是某同学验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线 速度关系”的实验装置。已知重力加速度为 g。主要实验步骤如下： (1)用天平测出小钢球的质量 m； (2)用游标卡尺测出小钢球直径 d； (3)轻质细线一端与小钢球相连，另一端固定在拉力传感器上。小钢球静止时刚好位于光电 门中央，用米尺量出线长 L； (4)将小钢球拉到适当的高度处释放。测出小钢球通过光电门的时间 t，小钢球经过光电门时 的速度大小为_。则此时小钢球向心力表达式 F向=_； (5)读出力传
21、感器示数的最大值 Fm。则向心力还可表示为 F向_。对比 F向和 F向的大小， 可得出结论。 16.(2021 河北石家庄一模)某同学利用重捶的自由落体运动验证机械能守恒定律。实验中： (1)实验室提供了铁架台、重锤、夹子、纸带等器材，为完成此实验，除了所给的器材，从 图中还必须选取的实验器材是_。(填字母代号)。 (2)下列方法有助于减小实验设差的是_。(填字母代号)。 A.在重锤的正下方地面铺橡胶垫 B.必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒 C.重复多次实验，重锤必须从同一位置开始下落 D.重锤的密度尽量大一些 (2)实验中，质量为 0.20kg 的重锤拖着纸带自由下落，在纸带上
22、打出一系列的点，O 为打下 的第一个点，A、B、C 为三个计数点，相邻两点之间还有一个点未画出，如图所示。已知 打点计时着所用交流电的频率为 50Hz，当地的重力加速度为 9.80m/s2。从起点 O 到打下 B 点的过程中重锤的重力势能减少量Ep=_J；此过程中重物动能的增加量Ek=_J 根 据数据，该同学验证了机械能守恒定律。(计算结果均保留 3位有效数字) 17.(2021 广西柳州一模)某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验操作步骤如下： I.先将光滑斜槽轨道的末端调至水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木 板立于靠近槽口处，使小球 a从斜槽轨道上某固定点处由静止
23、开始滚下， 撞到木板在记录纸 上留下压痕 O。 II.将木板向右平移适当距离，再使小球 a 从原固定点由静止释放，撞到木板在记录纸上留下 压痕。 III.把半径相同的小球 b(mamb )静止放在斜槽轨道水平段的右边缘，让小球 a仍从原固定点 由静止开始滚下，与小球 b 相碰后，a球沿轨道反弹后返回，两球撞在木板上留下压痕。 将这些压痕标记为 A、B、C，已知 b 球的压痕为 C。 (1)本实验必须测量的物理量是_(填选项前的字母)； A.小球 a、b的质量 ma、mb B.小球 a、b的半径 r C.斜槽轨道末端到本板的水平距离 x D.记录纸上 O点到 A、B、C的距离 y1、y2、y3
24、(2)放上被碰小球 b，两球相碰后，小球 a 在图中的压痕点为_(填“A”或“B”)； (3)用本实验中所测得的物理量来验证两球碰撞过程动量守恒，其表达式为_。 18.(2021 北京东城一模)在“用双缝干涉测光波长”的实验中， (1)如图 1 所示， 将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐， 将该亮纹定为第 1 条亮纹， 此时手轮上的示数 x1=2.320 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹 中心对齐，记下此时图 2 中手轮上的示数 x6=_mm； (2)已知双缝间距d为2.0 10-4 m， 测得双缝到屏的距离l为0.700m， 由计算式=_， 可得所测红光波长
25、为_m。(结果保留两位有效数字) 专题专题 18 力学、光学、热学实验力学、光学、热学实验 1.(2021 浙江卷)图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中： 观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是_。(单选) A.旋转测量头 B.增大单缝与双缝间的距离 C.调节拨杆使单缝与双缝平行 要增大观察到的条纹间距，正确的做法是_ (单选) A.减小单缝与光源间的距离 B.减小单缝与双缝间的距离 C.增大透镜与单缝间的距离 D.增大双缝与测量头间的距离 图 1 图 2 答案： (1).C (2).D 解析： 1若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原
26、因是单缝 与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。 故选 C。 2根据 l x d 可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离 l，减小双缝的间距 d； 故选 D。 2.(2021 浙江卷)在“验证机械能守恒定律”实验中，小王用如图 1 所示的装置，让重物从静止 开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图 2 所示。O点是打下的第一个点，A、 B、C和 D 为另外 4个连续打下的点。 为了减小实验误差， 对体积和形状相同的重物， 实验时选择密度大的理由是_。 已知交流电频率为50Hz，重物质量为200g，当地重力加速度 2 9.80m/sg ，则从 O点 到
27、C 点，重物的重力势能变化量的绝对值 p E_J、C 点的动能 kC E _J(计算结果均保留 3 位有效数字)。 比较 kC E与 p E 的大小， 出现这一结果的原 因可能是_。 A.工作电压偏高 B.存在空气阻力和摩擦力 C.接通电源前释放了纸带 答案：(1).阻力与重力之比更小(或其它合理解释) (2).0.547 (3).0.588 (4).C 解析： 1在验证机械能守恒实验时阻力越小越好，因此密度大的阻力与重力之比更小 2由图中可知 OC 之间的距离为27.90cm OC x，因此机械能的减少量为 p 0.2 9.8 0.2790J0.547J OC Emgx 3匀变速运动时间中点
28、的速度等于这段时间的平均速度，因此 0.3300.233 m/s2.425m/s 22 0.02 BD C x v T 因此动能的增加量为 2 k 11 0.2 2.425 2.425J0.588J 22 Cc Emv 4工作电压偏高不会影响实验的误差，存在摩擦力会使重力势能的减少量大于动能的增加 量，只有提前释放了纸带，纸带的初速度不为零，下落到同一位置的速度偏大才会导致动能 的增加量大于重力势能的减少量。 3.(2021 全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。 实验时该同学使用频闪仪 和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到 的
29、照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。 图中的背景是放在竖直平面内的带 有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实 验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。 完成下列填空：(结果均保留 2位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置 A 时，其速度的水平分量大小为_m/s，竖直分量大小 为_m/s； (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为_ 2 m/s。 答案：(1).1.0 (2).2.0 (3).9.7 解析： (1)1因小球水平方向做匀速直线运动，因此速度为 0 0.05 m/s1.0m/s 0.05 x v t
30、 2竖直方向做自由落体运动，因此 A 点的竖直速度可由平均速度等于时间中点的瞬时速度 求得 2 8 5 10 m/s2.0m/s 0.05 4 y v (2)3由竖直方向的自由落体运动可得 3421 2 4 yyyy g T 代入数据可得 2 9.7m/sg 4.(2021 全国甲卷)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数，一同学将贴有标尺的瓷砖的一 端放在水平桌面上，形成一倾角为的斜面(已知 sin=0.34，cos=0.94)，小铜块可在斜 面上加速下滑， 如图所示。 该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程， 然后解析视频记录的图像， 获得 5 个连续相等时间间隔(每个时间间隔T=0.20s)内小
31、铜块沿斜面下滑的距离 si(i=1， 2， 3， 4，5)，如下表所示。 s1 s2 s3 s4 s5 5.87cm 7.58cm 9.31cm 11.02cm 12.74cm 由表中数据可得，小铜块沿斜面下滑的加速度大小为_m/s2，小铜块与瓷砖表面 间的动摩擦因数为_。(结果均保留 2 位有效数字，重力加速度大小取 9.80m/s2) 答案：(1).0.43 (2).0.32 解析： 1根据逐差法有 5421 2 2 ssss a T 代入数据可得小铜块沿斜面下滑的加速度大小 2 0.43m/sa 2对小铜块受力分析根据牛顿第二定律有sincosmgmgma 代入数据解得0.32 5.(2
32、021 湖南卷)某实验小组利用图(a)所示装置探究加速度与物体所受合外力的关系。 主要实 验步骤如下： (1)用游标卡尺测量垫块厚度h，示数如图(b)所示，h_cm； (2)接通气泵，将滑块轻放在气垫导轨上，调节导轨至水平； (3)在右支点下放一垫块，改变气垫导轨的倾斜角度； (4)在气垫导轨合适位置释放滑块，记录垫块个数n和滑块对应的加速度a； (5)在右支点下增加垫块个数(垫块完全相同)，重复步骤(4)，记录数据如下表： n 1 2 3 4 5 6 2 / m sa 0.087 0.180 0.260 0.425 0.519 根据表中数据在图(c)上描点，绘制图线_。 如果表中缺少的第 4
33、 组数据是正确的，其应该是_ 2 m/s(保留三位有效数字)。 答案： (1).1.02 (2). (3).0.342 解析： (1)1垫块的厚度为 h=1cm+2 0.1mm=1.02cm (5)2绘制图线如图； 3根据 nh mgma l 可知 a 与 n成正比关系，则根据图像可知，斜率 0.6 = 74 a k 解得 a=0.342m/s2 6.(2021 河北卷)某同学利用图 1 中的实验装置探究机械能变化量与力做功的关系，所用器材 有：一端带滑轮的长木板、轻细绳、50g的钩码若干、光电门 2个、数字计时器、带遮光条 的滑块(质量为200g，其上可放钩码)、刻度尺，当地重力加速度为 2
34、 9.80m/s，实验操作步 骤如下： 安装器材，调整两个光电门距离为50.00cm，轻细绳下端悬挂 4 个钩码，如图 1 所示； 接通电源，释放滑块，分别记录遮光条通过两个光电门的时间，并计算出滑块通过两个光 电门的速度； 保持最下端悬挂 4 个钩码不变， 在滑块上依次增加一个钩码， 记录滑块上所载钩码的质量， 重复上述步骤； 完成 5 次测量后，计算出每次实验中滑块及所载钩码的总质量 M、系统(包含滑块、滑块 所载钩码和轻细绳悬挂钩码)总动能的增加量 k E及系统总机械能的减少量 E，结果如下 表所示： / kgM 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 k/J E 0
35、.582 0.490 0.392 0.294 0.195 /JE 0.393 0.490 0.686 0.785 回答下列问题： (1)实验中轻细绳所悬挂钩码重力势能的减少量为_J(保留三位有效数字)； (2)步骤中的数据所缺数据为_； (3)若 M为横轴，E为纵轴，选择合适的标度，在图 2中绘出EM 图像_； 若系统总机械能的减少量等于克服摩擦力做功，则物块与木板之间的摩擦因数为_(保 留两位有效数字) 答案：(1).0.980 (2).0.588 (3). (4).0.40(0.380.42) 解析： (1)1四个钩码重力势能的减少量为 P 44 0.05 9.8 0.5J0.980JEm
36、gL (2)2对滑块和钩码构成的系统，由能量守恒定律可知 22 f21 11 4(4)(4) 22 mgL WmM vmM v 其中系统减少的重力势能为 P 4EmgL 系统增加的动能为 22 k21 11 (4)(4) 22 EmM vmM v 系统减少的机械能为 f EW，则代入数据可得表格中减少的机械能为 4 0.980.3920.588JE (3)3根据表格数据描点得EM的图像为 4根据做功关系可知EMgL 则EM图像的斜率为 0.7850.393 1.96 0.40.2 kgL 解得动摩擦因数为 0.40(0.380.42) 7.(2021 春 浙江卷) (1)用如图所示装置进行“探
37、究功与速度变化的关系”实验。装有砝码的盘 用绕过滑轮的细线牵引小车， 盘和砝码的重力可当作牵引力。 小车运动的位移和速度可以由 打点纸带测出，以小车为研究对象，改变砝码质量，便可探究牵引力所做的功与小车速度变 化的关系。 关于这个实验，下列说法正确的是_； A.需要补偿小车受到阻力的影响 B.该实验装置可以“验证机械能守恒定律” C.需要通过调节定滑轮使细线与长木板平行 D.需要满足盘和砝码总质量远小于小车的质量 如图 2所示是两条纸带，实验时打出的应是第_条(填写“I”或“II”)纸带； 根据实验数据， 在坐标纸上画出的 W-v2图象是一条过原点的直线， 据此图象_(填“能” 或“不能”)求
38、出小车的质量。 (2)小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有 3 枚大头针，他把大头针 A、B、C 插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图，标出入射 角 i和折射角 r，并写出折射率 n 的计算式。_ 【答案】(1).ACD (2). (3).能 (4). (5). sin sin i n r 【解析】 (1)1A.题中需要将盘和砝码的重力可当作牵引力， 所以首先需要补偿小车受到阻力的影响， 即抬高长木板右端，小车在不接盘和砝码的情况下，轻推小车，使小车做匀速直线运动，说 明小车重力沿斜面的分力与小车所受阻力等大反向，A 正确； D.然后挂上盘与砝码m
39、，根据牛顿第二定律mg Tma 对小车M，根据牛顿第二定律TMa 两式相比解得绳子拉力 1 1 M Tmgmg m Mm M 当满足盘和砝码的总质量远小于小车的质量，即Tmg，盘和砝码的重力可当作牵引力， D正确； B.实验过程中摩擦阻力无法消除，本实验装置无法验证“机械能守恒定律”故 B错误。 C.细线与长木板平行需要平行，保证绳子的拉力与小车运动方向一致，这样盘和砝码的重力 可完全当作牵引力，C正确。 故选 ACD。 2小车做匀加速直线运动，位移逐渐增大，所以实验打出的纸带是第 II条。 3根据动能定理可知 2 1 2 WMv，图像的斜率为 1 2 M，据 2 Wv 能求出小车的质量。 (
40、2)4光路图如图所示 5根据折射定律可知 sin sin i n r 。 8.(2021 广东卷)某兴趣小组测量一缓冲装置中弹簧的劲度系数，缓冲装置如图所示，固定在 斜面上的透明有机玻璃管与水平面夹角为30 ， 弹簧固定在有机玻璃管底端。 实验过程如下： 先沿管轴线方向固定一毫米刻度尺，再将单个质量为 200g 的钢球(直径略小于玻璃管内径) 逐个从管口滑进，每滑进一个钢球，待弹簧静止，记录管内钢球的个数 n和弹簧上端对应的 刻度尺示数 0 L，数据如表所示。实验过程中弹簧始终处于弹性限度内。采用逐差法计算弹 簧压缩量，进而计算其劲度系数。 n 1 2 3 4 5 6 /cm n L 8.04
41、 10.03 12.05 14.07 16.11 18.09 (1)利用 ii 3i i1,2,3LLL 计算弹簧的压缩量： 1 6.03cmL， 2 6.08cmL， 3 L_cm，压缩量的平均值 123 3 LLL L _cm； (2)上述 L 是管中增加_个钢球时产生的弹簧平均压缩量； (3)忽略摩擦，重力加速度 g 取 2 9.80m /s，该弹簧的劲度系数为_N/m。(结果保留 3 位有效数字) 答案：(1).6.04 (2).6.05 (3).3 (4).48.6 解析： (1)1根据压缩量的变化量为 363 (18.09 12.05)cm6.04cmLLL 2压缩量的平均值为 1
42、23 6.036.086.04 cm6.05cm 33 LLL L (2)3因三个L是相差 3 个钢球的压缩量之差， 则所求平均值为管中增加 3 个钢球时产生的 弹簧平均压缩量； (3)4根据钢球的平衡条件有3sinmgkL 解得 -2 3sin3 0.2 9.8 sin30 N/m48.6N/m 6.05 10 mg k L 9.(2021 四川泸州三模)科学探究活动通常包括以下环节提出问题、形成猜想和假设、设计 实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及交流、评估、反思 等。某物理学习小组在进行研究影响滑动摩擦力的因素的探究实验时，提出“滑动摩擦 力可能与接触面间的压
43、力有关”。 (1)这属于科学探究活动的_环节； (2)他们用如图甲所示的实验装置来探究滑动摩擦力与正压力的关系，测得木块 1 的重力为 1N，木板 2 在拉力作用下向右运动，木块 1 相对于地面静止，读出此时弹簧测力计的示数 F1。改变放在木块 1 上面的砝码，重复上述操作，得到一组 Fn与相应的砝码重力 G 的数据 如下表。其中 F6的值从图乙中弹簧测力计的示数读出，则表中 F6=_N，根据表中的数 据在如图丙所示的坐标纸中作出滑动摩擦力 f与正压力 FN的关系图线；_ 砝 码 重 力 G/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 正 压 力F N/N 1.50 2.0
44、0 2.50 3.00 3.50 400 弹簧测力计 读数 F /N 0.44 0.62 0.75 0.89 1.06 F6 (3)由作出的图线你得到的科学结论是： _。 【答案】(1).形成猜想和假设 (2).1.20(1.19 或 1.21也得分) (3).在误差允许范围内，滑动摩擦力的大小与正压力成正比 (4). 【解析】 (1)1这属于科学探究活动的形成猜想和假设环节； (2)2由图可知 F6=1.20N 3滑动摩擦力 f与正压力 FN的关系图线如图； (3)4由作出图线得到的科学结论是：在误差允许范围内，滑动摩擦力的大小与正压力成 正比。 10.(2021 北京海淀一模)现用如图 1
45、1 所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 (1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互_放置。(选填“垂直”或“平行”)； (2)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 分度。某同学调整手轮使测量头的分划 板中心刻线与某亮纹中心对齐， 并将该亮纹定为第 1 条亮纹， 此时测量头上游标卡尺的读数 为 1.16mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时测量 头上游标卡尺的示数如图 12 所示， 则读数为_mm。 已知双缝间距 4 2.00 10md ， 测得双缝到毛玻璃屏的距离 L=0.800m， 所测光的波长_nm。 (保留 3 位有效数字)； (3)为减小误差，
46、该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离x，而是先测量 n 个条纹的间距 再求出x。下列实验采用了类似方法的有_。 A.探究两个互成角度的力的合成规律的实验中合力的测量 B.探究弹簧弹力与形变量的关系的实验中弹簧的形变量的测量 C.用单摆测重力加速度的实验中单摆的周期的测量 D.用油膜法估测油酸分子的大小的实验中 1 滴油酸酒精溶液体积的测量 【答案】(8 分)(1)平行(2 分)；(2)15.02(2 分)；693(2 分)；(3)CD(2 分，漏选得 1 分)。 【解析】(1)在组装仪器时，单缝与双缝应该相互平行放置； (2)读数为 15mm+1 0.02mm=15.02mm； 根据 x= L
47、 d 可知，光的波长 = 34 (15.02 1.16) 102.00 10 (6 1) 0.800 xd L m=6.93 10-6m=693nm； (3)测 x 时采用的是积累法来减小误差的，而选项 A 用的是等效法，B 用的是间接法，CD 都是用的积累法测量的，故选项 CD 正确。 11.(2021 北京海淀一模)如图 13 所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个 半径相同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。 (1)为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是_。(选填选项前的 字母) A.刻度尺 B.天平 C.打点计时器 D.秒表 (2)关于本实验，下列说
48、法中正确的是_。(选填选项前的字母) A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放 B.入射小球的质量必须小于被碰小球的质量 C.轨道倾斜部分必须光滑 D.轨道末端必须水平 (3)图 13 中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影， 实验时先让入射小球多次从斜轨上位置 S 由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置 P，测出平抛射程 OP。然后， 把被碰小球静置于轨道的水平部分末端， 仍将入射小球从斜轨上位置 S 由静止释放， 与被碰 小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为 M、N。实验中还需要测量的 有_。(选填选项前的字母) A.入射小球和被碰小球的质量 12
49、 mm、 B.入射小球开始的释放高度 h C.小球抛出点距地面的高度 H D.两球相碰后的平抛射程 OM、ON (4)在某次实验中，记录的落点平均位置 M、N 几乎与 OP 在同一条直线上，在实验误差允许 范围内，若满足关系式_，则可以认为两球碰撞前后在 OP 方向上的总动量守恒。【用(3)中测量的量表示】 (5)某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为 12 2mm，其它条件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如图 14 所示。他将米尺的 零刻线与 O 点对齐，测量出 O 点到三处平均落地点的距离分别为 OA、OB、OC。该同学通 过测量和计算发现，两小球在
50、碰撞前后动量是守恒的。 由此可以判断出图 14 中 B 处是_； A.未放被碰小球，入射小球的落地点 B.入射小球碰撞后的落地点 C.被碰小球碰撞后的落地点 若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞， 还需要判断关系式_是否 成立。【用(5)中的物理量表示】 【答案】(1)AB(2 分，漏选得 1 分)；(2)AD(2 分，漏选得 1 分)；(3)AD(2 分，漏选得 1 分)； (4)m1OP=m1OM+m2ON(2 分)；(5)C(1 分)； 1 2 m1 OC2= 1 2 m1 OA2+ 1 2 m2 OB2(1 分，其他正 确形式同样给分)； 【解析】(1)本实验必须使用的是刻度尺，用来测距离
