高中物理力学实验实验题

2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下：

$\left(i\right)$如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为 $53°$，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺（图中未画出）。

$\left(\mathit{ii}\right)$调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离 $L$与运动时间 $t$的数据。

$\left(\mathit{iii}\right)$该同学选取部分实验数据，画出了 $\frac{2L}{t}-t$图象，利用图象数据得到小物块下滑的加速度大小为 $5.6m/s^2$。

$\left(\mathit{iv}\right)$再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。

回答以下问题：

（1）当木板的倾角为 $37°$时，所绘图象如图乙所示。由图象可得，物块过测量参考点时速度的大小为　　 $m/s$；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的 $A$、 $B$两点，利用 $A$、 $B$两点数据得到小物块下滑加速度的大小为　　 $m/s^2$（结果均保留2位有效数字）。

（2）根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为　　 $m/s^2$．（结果保留2位有效数字， $\sin 37°=0.60$， $\cos 37°=0.80)$

在做“验证力的平行四边形定则”实验时：
(1)除已有的器材(方木板、白纸、细绳套、刻度尺、三角尺、图钉和铅笔)外，还必须有________   和____________．
(2)要使每次合力与分力产生相同的效果，必须(       )
A．每次将橡皮条拉到同样的位置
B．每次把橡皮条拉直
C．每次准确读出弹簧测力计的示数
D．每次记准细绳的方向
(3)下面的措施中，哪些是不利于减小误差，提高实验的精度(       )
A．橡皮条弹性要好，拉力要适当大些
B．两个分力F₁、F₂间的夹角要尽量大些
C．拉橡皮条时，橡皮条细绳和弹簧测力计应平行贴近木板
D．拉橡皮条的细绳要细长，描出细绳拉力方向时，要在细绳正下方，稍远的距离描点

某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧弹性势能与压缩量的关系

①如图23（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测量相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数=。（取）

砝码质量（g）	50	100	150
弹簧长度（cm）	8.62	7.63	6.66

②取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图23（b）所示：调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小。
③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为。
④重复③中操作，得到与的关系如图23（c）。由图可知，与成关系。由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的成正比。

某同学利用如图甲所示装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．

(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态(填“水平”或“竖直”)．
(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x₀＝________cm，劲度系数k＝________N/m.
(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x＝________cm.

为了探究弹簧弹力F和弹簧伸长量x的关系，某同学选了A、B两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线的原因是________，B弹簧的劲度系数为________。

在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中：
（1）需要测量悬线长度，现用最小分度为1mm的米尺测量，图中箭头所指位置是拉直的悬线两端在米尺上相对应的位置，测得悬线长度为       mm。

（2）一组同学测得不同摆长l单摆对应的周期T，将数据填入表格中，根据表中数据，在坐标纸上描点，以T为纵轴，l为横轴，作出做简谐运动的单摆的T-l图像。根据作出的图像，能够得到的结论是_________。
A. 单摆周期T与摆长l成正比
B. 单摆周期T与摆长l成反比
C. 单摆周期T与摆长l的二次方根成正比
D. 单摆摆长l越长，周期T越大
（3）另一组同学进一步做“用单摆测定重力加速度”的实验，讨论时有同学提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是      。
A. 适当加长摆线
B. 质量相同、体积不同的摆球，选用体积较大的
C. 单摆偏离平衡位置的角度不能太大
D. 当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期

在做“验证力的平行四边形定则”的实验中：
（1）某同学准备了以下器材，其中多余的器材是      （选填序号）；
A．方木板
B．图钉（几个）
C．白纸
D．天平
E．刻度尺
F．测力计（两只）
G．橡皮条
H．细线套（两个）
I．铅笔
（2）某同学根据实验数据画出力的图示，如图所示，图上标出了F₁、F₂、F、F′四个力，其中      （填上述字母）不是由弹簧秤直接测得的；若F与F′的      和      都基本相同，说明共点力合成的平行四边形定则得到了验证．

（3）同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是      （填字母代号）．
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要尽量靠近．

（1）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，当单摆做简谐运动时，用秒表测出单摆做n次（一般为30次～50次）全振动所用的时间t，算出周期；用米尺量出悬线的长度L，用游标卡尺测量摆球的直径d，则重力加速度g＝______（用题中所给的字母表达）．

（2）将一单摆挂在测力传感器的探头上，用测力探头和计算机组成的实验装置来测定单摆摆动过程中摆线受到的拉力（单摆摆角小于5°），计算机屏幕上得到如图①所示的F－t图像．然后使单摆保持静止，得到如图②所示的F－t图像．那么：
①此单摆的周期T为__________s；②设摆球在最低点时E_p＝0，已测得当地重力加速度为g，单摆的周期用T表示，那么测得此单摆摆动时的机械能E的表达式是_________    （用字母表示）．

用单摆测定重力加速度时，有如下器材供选用，请把应选用的器材填在横线上________．(填字母)

A．1 m长的粗绳

B．1 m长的细线

C．半径为1 cm的小木球

D．半径为1 cm的小铅球

E．时钟
F．秒表
G．最小刻度为mm的米尺
H．最小刻度为cm的米尺
I．铁架台 
J．附砝码的天平

在探究单摆周期与摆长关系的实验中，有如下器材供选用，请把应选用的器材填在横线上 ____________                         (填字母)。 
A1m长的粗绳                   B1m长的细线     
C半径为lcm的小木球            D半径为lcm的小铅球
E时钟                         F秒表     
G最小刻度为mm的米尺           H最小刻度为cm的米尺
I铁架台                       J附砝码的天平

用如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙中ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙中cd虚线所示，已知每个钩码质量为50 g，重力加速度g＝9.8 m/s²，则被测弹簧的劲度系数为　　　N/m，挂三个钩码时弹簧的形变量为　　　cm.

为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测得了砝码的质量m与弹簧长度l的相应数据，7个对应点已在图上标出．（取g=10m/s²)

（1）作出m-l的关系图线；
（2）弹簧的原长为        cm；
（3）弹簧的劲度系数为      N/m （保留2位有效数字）。

为了测量某一弹簧的劲度系数，将该弹簧竖直悬挂起来，在自由端挂上不同质量的砝码．实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据，其对应点已在图中标出．(g＝9.8 m/s²)

(1)作出m—l的关系图线；
(2)弹簧的劲度系数为________。

如下图为物体运动时打点计时器打出的一条纸带，图中相邻的点间还有四个点，已知打点计时器接交流50 Hz的电源，则相邻的两点时间间隔为________ s ，d点的瞬时速度约为________ m/s.

（1）有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标上有20个小的等分刻度．用它测量一小球的直径，如图甲所示的读数是________mm；（2）如图乙，用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图所示的读数是________ mm.