【满分：110分 时间：90分钟】
实验题（共10小题，每题11分）
1．与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况时常用的计时仪器，如图甲所示：a、b分别是光电门的激光发射器和接收装置。现利用如图乙所示的装置验证滑块所受外力做功与其动能变化的关系。方法是：在滑块上安装一遮光板，把滑块放在水平放置的气垫导轨上（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略），通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连，连接好1、2两个光电门，在图示位置释放滑块后，光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为?t1、?t2。已知滑块（含遮光板）质量为M、钩码质量为m、两光电门间距为s、遮光板宽度为L、当地的重力加速度为g
（1）用游标卡尺（20分度）测量遮光板宽度，刻度如图丙所示，读数为_________mm
（2）本实验想用钩码的重力表示滑块受到的合外力，为减小这种做法带来的误差，实验中需要满足的条件是M___________m（填“远大于”“小于”“远小于”）
（3）计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为：v1=________、v2=________（用题中的字母表示）
（4）本实验中，验证滑块运动的动能定理的表达式为________（用题中所给字母表示） 【答案】（1）5.70mm（2）远大于（3）v1?LL1L21L，v2?（4）M()?M()2?mgs ?t1?t22?t22?t1【解析】（1）游标卡尺的读数为L?5mm?0.05?14mm?5.70mm （2）对整体有mg?(M?m)a，对滑块有T?Ma，联立可得T?Ma?Mmgmg，只有当M?m?M?m1?mM时，T?mg
【名师点睛】（1、2）
解决本题的关键掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法，以及掌握用钩码重力表示小车所受合力的处理方法．（3、4）解决本题的关键知道极短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，以及掌握该实验的原理，滑块的机械能守恒。
2．某学习小组利用如图所示的装置验证动能定理。
（1）安装好实验器材，要调节气垫导轨调至水平。操作应该是不挂砝码盘和细线，如果滑块 则气垫导轨调整至水平状态。
（2）从装置图中读出两光电门中心之间的距离s＝cm；通过下图游标卡尺测得挡光条的宽度d=mm
（3）挡光条的宽度为d，记录挡光条通过光电门1和2所用的时间Δt1和Δt2，并从拉力传感器中读出滑块受到的拉力F，为了完成实验，还需要直接测量的一个物理量是； （4）实验所验证的动能定理的表达式（用（2）（3）中字母表示）
（5）该实验是否需要满足砝码盘和砝码的总质量远小于滑块、挡光条和拉力传感器的总质量？（填“是”或“否”）。
【答案】（1）能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经过两个光电门的时间相等（2）50.00cm；2.25mm （3）滑块、挡光条和拉力传感器的总质量m（4）Fs?1d1dm()2?m()2（5）否 2?t22?t1【解析】（1）实验时要调整气垫导轨水平．不挂钩码和细线，接通气源，如果滑块能在气垫导轨上静止或做匀速运动或滑块经两个光电门的时间相等，则表示气垫导轨调整至水平状态
（2）光电门1的中心刻度为20.30cm，光电门2的中心刻度为70.30cm，所以光电门中心之间的距离
s=50.00cm，游标卡尺的读数为d?2mm?5?1mm?2.25mm 20【名师点睛】先明确刻度
尺的分度值，读数时注意估读一位；光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度，根据功能关系可以求出需要验证的关系式，进而得到还需要测量的物理量；该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。
3．气垫导轨是研究与运动有关的实验装置，也可以用来研究功能关系。如图甲所示，在气垫导轨的左端固定一轻质弹簧，轨道上有一滑块A紧靠弹簧但不连接，滑块的质量为m。
（1）用游标卡尺测出滑块A上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d =cm；
（2）利用该装置研究弹簧对滑块做功的大小；某同学打开气源，调节装置，使滑块可以静止悬浮在导轨上，然后用力将滑块A压紧到P点，释放后，滑块A上的挡光片通过光电门的时间为?t，则弹簧对滑块所做的功为 。（用题中所给字母表示）
（3）利用该装置测量滑块与导轨间的动摩擦因数；关闭气源，仍将滑块A由P点释放，当光电门到P点的距离为x时，测出滑块A上的挡光片通过光电门的时间为t,移动光电门，测出多组数据（滑块都能通过光电门），并绘出x?为。
1t
2
图像。如图丙所示，已知该图线斜率的绝对值为k，则滑块与导轨间的滑动摩擦因数
d21d2【答案】（1）0.960（2）m() （3）
2?t2gk【解析】（1）游标卡尺的读数为d?9mm?12?1mm?9.60mm?0.960cm 20d，?t（2）由于光电门非常窄，所以通过光电门的平均速度近似等于瞬时速度，故通过光电门的速度为v?11?d?故根据动能定理可得弹簧对滑块所做的功为W?mv2?0?m??
22??t?2【名师点睛】游标卡尺
的读数方法为：先读主尺，在读游标尺，游标尺不能估读，那个对齐就读那个．由滑块A上的挡光片通过光电门的时间可得此时滑块的平均速度，由于滑块此阶段做匀速运动，故瞬时速度等于平均速度，由能量转化和守恒可得弹簧弹性势能．每次都有P释放，则每次弹簧弹性势能都相同，由能量转化和守恒可得结果。
4．兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率，进行了如下实验：
打点计时器 纸带 图甲
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg；
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装； ③接通打点计时器（其打点周期为0.02s）；
④使电动小车以额定功率加速运动，达到最大速度一段时间后关闭小车电源，待小车静止时再关闭打点计时器（设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定）。
6.00 6.01 5.99 6.00 5.78 图乙
5.35 5.04 4.71 4.40 4.07 单位：cm
在上述过程中，打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示（纸带自左向右运动）。 请你分析纸带数据，回答下列问题： （1）该电动小车运动的最大速度为m/s； （2）该电动小车的额定功率为W。 【答案】（1） 1.5 （2） 1.2
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