题目内容

（1）某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图1所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源一台，导线、复写纸、纸带、垫块、细沙若干．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，要验证滑块所受合外力做的功等于其动能的变化，则：
①还需要补充的实验器材是
天平、刻度尺
天平、刻度尺
．
②为了简化实验，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是：
平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止
平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止
；
要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：保持沙和沙桶的质量
远小于
远小于
滑块的质量．
③若挑选的一条点迹清晰的纸带如图2，且已知滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，相邻两个点之间的时间间隔为T，从A点到B、C、D、E点的距离依次为S1、S2、S3、S4，则由此可求得纸带上由B点到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=
mg（S3-S1）
mg（S3-S1）
；该滑块动能改变量的表达式为△EK=
M
8T2
[(S4-S2)2-
S
2
2
]
M
8T2
[(S4-S2)2-
S
2
2
]
．（结果用题中已知物理量的字母表示）

（2）为了减小实验误差，以下操作中不必要的是
AC
AC

A．在“研究匀变速直线运动”的实验中，供小车运动的平板应光滑．
B．在“验证力的平行四边形定则”的实验中，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度．
C．用落体法验证机械能守恒定律时，必需选择纸带上的第一打点为起始点．
D．在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验中，弹簧竖直悬挂状态下测出弹簧原长．
分析：（1）本题的关键是明确该实验的实验原理和方法，只有平衡摩擦力才能使滑块受到的拉力为合力，只有满足沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量才能使绳子的拉力等于沙和沙桶的重力，然后求出合力对滑块做的功和滑块动能的变化，比较即可．
（2）明确实验原理，了解具体操作即可正确解答，如“研究平抛物体运动”的实验中要求小球每次以相同的初速度水平抛出，对于轨道是否光滑没有要求；在“验证力的平行四边形定则”的实验中，为了减小实验误差，弹簧测力计必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度等；“验证机械能守恒定律”的实验中，选择点迹清晰的点进行验证，并非一定选择纸带上的第一打点为起始点；在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验中，当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量，所以先竖直悬挂，后测量原长．
解答：解：（1）①由于实验需要测量纸带的长度，所以需要刻度尺，根据动能定理表达式可知，需要用天平测量物体的质量，所以缺少的器材是天平和刻度尺．
②受力分析可知，使滑块所受合外力等于绳子的拉力，应采取的措施是平衡摩擦力平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止；
设滑块的质量为M，沙和沙桶的总质量为m，绳子上的拉力为F，则根据牛顿第二定律得：
对m有：mg-F=ma
对M有：F=Ma
联立解得：F=
mg
(1+
m
M
)
，
因此要使绳子拉力约等于沙和沙桶的重力，应满足的条件是：m＜＜M，即保持沙和沙桶的质量远小于滑块的质量．
③由点B到D点所对应的过程中，沙和沙桶的重力所做的功W=mg（s3-s1）
根据匀变速直线运动规律，得：
B点的速度为：vB=
s2
T

D点的速度为：vD=
(s4-s2)
2T

该滑块动能改变量的表达式为△EK=
1
2
M
v
2
D
-
1
2
M
v
2
B
，
化简得：△EK=
1
2
M[(
S4-S2
2T
)2-(
S2
2T
)2]或　△EK=
M
8T2
[(S4-S2)2-
S
2
2
]．
（2）A、在“研究匀变速直线运动”的实验中，只要物体所受合外力恒定，至于是否光滑没有影响，故A错误；
B、本实验是通过在白纸上作力的图示来验证平行四边定则，为了减小实验误差，弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，否则，作出的是拉力在纸面上的分力，误差较大．读数时视线必须与刻度尺垂直，防止视觉误差，故B正确；
C、用落体法验证机械能守恒定律时，可以舍掉开始比较密集的点，选择点迹清晰的点为第一个点进行验证，只要能算出重力势能的减小量和动能的增加量即可，并非一定选择纸带上的第一打点为起始点，故C错误．
D、在“探究弹簧弹力与伸长量的关系”实验中，当竖直悬挂时，由于自身重力的影响弹簧会有一段伸长量，所以先竖直悬挂，后测量原长，故D正确．
本题选择不必要的，故选AC．
故答案为：（1）①天平和刻度尺；
②平衡摩擦力平衡摩擦力：先将小沙桶和滑块的连线断开，用垫块将长木板的左端稍垫起，直至轻推滑块，滑块能在水平长木板上匀速滑行为止；远小于；
 ③W=mg（S3-S1），△EK=
1
2
M[(
S4-S2
2T
)2-(
S2
2T
)2]或　△EK=
M
8T2
[(S4-S2)2-
S
2
2
]；
（2）AC．
点评：（1）注意动能定理中功是总功或合力做的功的含义，及平衡摩擦力的用意．本题考查了实验的基础操作，以及利用功能关系和匀变速直线运动规律来处理数据，较好的考查了学生对基础知识、基本规律的掌握情况．
（2）实验的核心是实验原理，根据原理选择器材，安排实验步骤，分析实验误差，明确注意两项，进行数据处理等等．
练习册系列答案
相关题目
（1）某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图．
①实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车
 
（选填“拖着”或“不拖着”）纸带运动．
②打点计时器使用频率为50Hz的交流电，记录小车运动的纸带如图乙所示．在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出．本实验需根据此纸带计算
 
（选填“速度”、“加速度”）的值，其中小车通过计数点“B”时，该值=
 
（计算结果保留两位有效数字）．
③若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m=50g，小车总质量M=200g，用该实验装置验证动能定理，则需验证重力对钩码所做的功是否等于
 
（选填“小车”或“小车和钩码”）动能的增量．
（2）小明同学为了测定某太阳能硅光电池组的电动势和内电阻，设计了如图甲所示的电路，在一定光照条件下进行实验：
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①请根据图1完成图2中实物的连线．
②将测量出来的数据记录在下表中，其中第4组数据的电压如图3所示，则此时电压为
 
V．
③将这些数据在图4中描点，第4组数据还未描出．
a．请在图4中描出第4组数据的点，作出该硅光电池组的U-I图线；
b．由此U-I图线可知，该硅光电池组的电动势E=1.80V，电池组的内阻随其输出电流的变化而改变，在电流为80μA时，该电池组的内阻r=
 
Ω（保留两位有效数字）．
1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 1.77 1.75 1.70 1.54 1.27 1.00 0.50
I/μA 12 30 48 60 68 76 80 86
精英家教网（1）某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小 木块、细沙，当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时，释放小桶，滑块处于静止状态，若你是小组中的一位成员，要完成该项实验，则：
1）你认为还需要的实验器材有
 
．
2）实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质
量应满足的实验条件是
 
，实验时首先要做的步骤是
 
．
3）在（2）的基础上，某同学用天平称量滑块的质量脱往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量M．让沙桶带动滑块加速运动，用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距三和这两点的速度大小vl与v2 （vl＜v2）．则本实验最终要验证的数学表达式为
 
 （用题中的字母表示实验中测量得到的物理量）．
精英家教网（2）实验桌上有下列实验仪器：
A．待测电源一个（电动势约3V，内阻小于lΩ）
B．直流电流表（量程O～0.6～3A，0.6A档的内阻约0.22Ω，3A档的内阻约0.1Ω）
C．直流电压袭（量程0～3～15V，3V档内阻约15kΩ，15V，档内阻约25kΩ）
D．滑动变阻器（阻值范围为O～15Ω，允许最大电流为5A）
精英家教网E．滑动变阻器（阻值范围为0～1000Ω，允许最大电流为0.2A）
F．开关                G．导线若干
请你解答下列问题：
1）利用给出的器材测电源的电动势和内阻有如图甲、乙两种
电路，为了减小测量误差，应选择图
 
所示电路；
2）你选择的滑动变阻器是
 
（填代号）；
3）根据你选择的电路将图丙中实物连接好；
4）某同学根据测出的数据，作出U--I图线如图丁a线所示，实验所测电源的电动势E=
 
V，内电阻r=
 
Ω．
（2013?广州三模）（1）某探究学习小组的同学试图以图中的滑块为对象验证“动能定理”，他们在实验室组装了如图甲所示的一套装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、小木块、细沙．当连上纸带，释放沙桶时，滑块处于静止．要完成该实验，你认为：
①还需要的实验器材有
天平、刻度尺
天平、刻度尺
．
②实验时首先要做的步骤是
平衡摩擦力
平衡摩擦力
，为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的条件是
沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量
沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量
．
③在上述的基础上，某同学测得滑块的质量M．往沙桶中装入适量的细沙，测得此时沙和沙桶的总质量m．接通电源，释放沙桶，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2（v1＜v2）．则对滑块，本实验最终要验证数学表达式为
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
mgL=
1
2
M
v
2
2
-
1
2
M
v
2
1
（用题中的字母表示）．
（2）在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V 1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：
A．直流电源3V（内阻可不计）
B．直流电表0～3A（内阻0.1Ω）
C．直流电表0～600mA（内阻约0.5Ω）
D．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）
E．直流电压表0～15V（内阻约200kΩ）
F．滑线变阻器（10Ω，1A）
G．滑线变阻器（1kΩ，300mA）
①除开关、导线外，为完成实验，需要从上述器材中选用
ACDF
ACDF
（用字母代号）
②某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图乙所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表的电流表已调零．闭合开关后发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可判断断路的电线是
d
d
；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是
h
h
；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是
g
g
．
③下表中的各组数据该同学在实验中测得的，根据表格中的数据在图丙所示的方格纸上作出该灯泡的伏安特性曲线．
④若将该灯泡与一个10Ω的定值电阻串联，直接接在题中电源两端，则可以估算出该灯泡的实际功率为
1.8W
1.8W
（结果保留两位有效数字）

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