小义同学用光电计时器研究自由落体运动，实验装置如图甲所示。步骤如下：①测量小钢球的直径D；②让电磁铁吸附小钢球；③安装光电门并调节光电门的位置，使小钢球下落通过光电门时，光电门的激光束可以正对小球的球心；④用刻度尺测量小钢球球心到光电门的高度h；⑤断开电磁铁开关，让小钢球由静止释放，记录小钢球通过光电门所用的时间t；⑥竖直移动光电门的位置，重复步骤④和⑤，记录多组关于h、t的数据。

1. 小义同学用光电计时器研究自由落体运动，实验装置如图甲所示。步骤如下：

①测量小钢球的直径D；

②让电磁铁吸附小钢球；

③安装光电门并调节光电门的位置，使小钢球下落通过光电门时，光电门的激光束可以正对小球的球心；

④用刻度尺测量小钢球球心到光电门的高度h；

⑤断开电磁铁开关，让小钢球由静止释放，记录小钢球通过光电门所用的时间t；

⑥竖直移动光电门的位置，重复步骤④和⑤，记录多组关于h、t的数据。

(1) 根据实验步骤可知，小钢球通过光电门时的速度为（用题中所给的字母表示）；

(2) 老师指导小义以h为纵坐标、t ⁿ（n=±1，±2）为横坐标在坐标纸上描点作图，图像如图乙所示。为了获得线性的拟合图线，从而更好地观察规律，n应该取（填“-1”、“+1”、“-2”或“+2”），得到的图像最合理的是（填“a”、 “b”或“c”）；

(3) 根据上述最合理的图像计算出图线的斜率k，由可知重力加速度的表达式为g=（用题中所给的字母表示）；

(4) 小义发现，实验测量出来的重力加速度与本地重力加速度的实际值不符合。经过检查发现，其原因是步骤③光电门的位置没有调节好，导致小钢球通过光电门时，球心略微偏离光电门的激光束。则测量的重力加速的值比实际值（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【考点】

匀变速直线运动规律的综合运用; 重力加速度;

【答案】

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实验探究题普通

实验探究题普通

A.接通电磁铁的电源（图中未画出），让小铁球吸在开始端

B.用游标卡尺测出小铁球的直径为d=10.0 mm

C.用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为L=82 cm

D.电磁铁断电时，小铁球自由下落

(1)在小铁球经过光电门的时间内，计时装置记下小铁球经过光电门所用的时间为t=2.50×10^–3s，由此可得小铁球经过光电门的速度公式为v=（用题目中给的物理量的字母表示），速度大小为m/s。

(2)计算重力加速度的公式为g=，重力加速度的值为m/s²。

实验探究题困难

（1）除电火花计时器、纸带、重物、铁架台、夹子、导线及开关外，在下面的器材中，还必须使用的有（填选项代号）

A．电压为 $\text{[math]}$ 的交流电源 B．电压为 $\text{[math]}$ 的交流电源 C．刻度尺 D．停表

（2）打出的纸带如图乙所示，可以判断实验时重物连接在纸带的端（填“左”或“右”）

（3）已知纸带上记录的点为电火花计时器连续打出的点，则电火花计时器在打 $\text{[math]}$ 点时重物的瞬时速度大小为 $\text{[math]}$ ，所测得的重力加速度大小为 $\text{[math]}$ （结果均保留三位有效数字）

（4）小明同学在学校找到一个如图所示的自由落体仪，其主体是一个有刻度尺的立柱，其上装有磁式吸球器、光电门1、光电门2、捕球器、小钢球（直径 $\text{[math]}$ ）．他利用自由落体仪测量重力加速度实验步骤如下：

a．将自由落体仪直立于水平地面上，调节水平底座使立柱竖直，固定好吸球器；

b．适当调节两光电门1、2的位置，由刻度尺读出两光电门的高度差为 $\text{[math]}$ ，用吸球器控制使小球自由下落，由光电计时器读出小球从光电门1到光电门2的时间，重复数次，求出时间的平均值为 $\text{[math]}$ ；

c．光电门1不动，改变光电门2的位置，由刻度尺读出两光电门的高度差为 $\text{[math]}$ ，用吸球器控制使小球自由下落，由光电计时器读出小球由光电门1到光电门2的时间，重复数次，求出时间的平均值为 $\text{[math]}$ ；

d．计算重力加速度值 $\text{[math]}$

①在步骤 $\text{[math]}$ 中光电门1的位置保持不动的目的是。

A．保证小球每次从光电门1到光电门2的时间相同

B．保证小球每次通过光电门1时的速度相同

C．保证小球每次通过光电门1时的重力加速度相同

（2）用测得的物理量表示重力加速度值 $\text{[math]}$ 。

实验探究题普通