高考物理二轮复习 专题一 力与运动（五）聚焦实验题考法——力与运动练习

实验题增分练(五) 力与运动1(2017湖北黄冈检测)某实验小组利用图甲所示的实验装置测定重力加速度。钢球自由下落过程中，计时装置测出钢球先后通过光电门A、B的时间分别为tA、tB，用钢球通过光电门A、B的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h。(1)先用游标卡尺测量钢球的直径，读数如图乙所示，钢球直径为d_cm。(2)钢球通过光电门B的瞬时速度vB_；测定重力加速度的表达式为g_。(用实验中测得的物理量符号表示)解析：(1)钢球直径为d0.8 cm0.05 mm100.850 cm。(2)由钢球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，则有：vA；同理有： vB。根据： vB2vA22gh，解得g。答案：(1)0.850(2)2(2017太原模拟)在“验证力的平行四边形定则”的实验中，实验小组找到一根橡皮筋和一个弹簧测力计，他们进行了如下操作，请将实验操作和处理补充完整。(1)用刻度尺测量橡皮筋的自然长度L20 cm。(2)将橡皮筋一端固定在水平面上，用弹簧测力计沿水平方向拉橡皮筋的另一端，测量橡皮筋的长度，记录测力计的示数，分析数据，得出结论：橡皮筋的弹力与其伸长量成正比，且比例系数为k0.20 N/cm。(3)将橡皮筋的两端固定在水平面上的A、B两点，A、B两点间距为20 cm。(4)将弹簧测力计挂在橡皮筋的中点，用手在水平面内沿垂直方向拉测力计，稳定后如图甲所示，测得橡皮筋的总长度为40 cm。弹簧测力计的示数如图乙所示，则读数为F_N。(5)根据上述数据可求得橡皮筋此时的弹力T_N。(6)在图甲中根据给出的标度，作出橡皮筋对挂钩拉力的合力F的图示。(7)比较F与_(填物理量的符号)的大小是否相等、方向是否相同，即可得出实验结论。解析：(4)由题图乙可知弹簧测力计读数为3.46 N。(5)OA、OB段橡皮筋的形变量均为(4020)cm10 cm，所以弹力Tkx2.0 N。(6)合力F的图示：(7)理论上橡皮筋的合力与弹簧测力计的拉力等大反向，所以要比较F与F的大小是否相等、方向是否相同。答案：(4)3.46(3.453.47均可)(5)2.0(2或2.00均可)(6)图见解析(7)F3(2017吉林延边州检测)某实验小组用DIS来研究物体加速度与力的关系，实验装置如图甲所示。其中小车和位移传感器的总质量为M，所挂钩码总质量为m，轨道平面及小车和定滑轮之间的轻绳均水平，不计轻绳与滑轮之间的摩擦及空气阻力，重力加速度为g，用所挂钩码的重力mg作为轻绳对小车的拉力F，小车加速度为a，通过实验得到的aF图线如图乙所示。(1)保持小车的总质量M不变，通过改变所挂钩码的质量m，多次重复实验来研究小车加速度a与F的关系。这种研究方法叫_(填选项前的字母)。A微元法 B等效替代法C控制变量法 D科学抽象法(2)若m不断增大，图乙中曲线部分不断延伸，那么加速度a趋向值为_。(3)图乙中图线未过原点的可能原因是_。解析：(1)由题意可知，研究方法叫控制变量法，故C正确。(2)由牛顿第二定律得：a，当m趋向于无穷大时，趋向于0，加速度a趋向于g，由此可知，若m不断增大，题图乙中曲线部分不断延伸，加速度a趋向值为g。(3)由题图乙可知，当F到达一定值时，小车才有加速度，则图线未过原点的可能原因是：测量前未平衡小车所受摩擦力或者平衡摩擦力不够。答案：(1)C(2)g(3)测量前未平衡小车所受摩擦力或者平衡摩擦力不够4某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：用天平测出电动小车的质量为0.4 kg；将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装；接通打点计时器(其打点周期为0.02 s)；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(设在整个过程中小车所受的阻力恒定)。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。请你分析纸带数据，回答下列问题：(结果均保留两位有效数字)(1)该电动小车运动的最大速度_m/s。(2)关闭小车电源后，该电动小车运动的加速度大小为_m/s2。(3)该电动小车的额定功率为_W。解析：(1)根据纸带可知，当所打的点点距均匀时，表示小车做匀速运动，此时速度最大，故有： vm m/s1.5 m/s。(2)由题意可知，关闭小车电源后，小车做匀减速直线运动，对应纸带上点距逐渐减小的部分，各小段位移的时间间隔T0.04 s，根据逐差法有：acm/s22.1 m/s2，方向与运动方向相反。(3)根据牛顿第二定律有：fma，将m0.4 kg代入得：f0.8 N。当小车达到额定功率，做匀速运动时，Ff，PFvmfvm，解得：P1.2 W。答案：(1)1.5(2)2.1(3)1.25(2017宁夏固原模拟)如图，研究平抛运动规律的实验装置，放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移，保持水平槽口距底板高度h0.420 m 不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。v0(m/s)0.7411.0341.3181.584t(ms)292.7293.0292.8292.9d(cm)21.730.338.646.4(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成_关系，与_无关。(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理 s289.8 ms，发现理论值与测量值之差约为3 ms。经检查，实验及测量无误，其原因是_。(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竟发现测量值t依然大于自己得到的理论值t理，但二者之差在37 ms之间，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认水平槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是_。解析：(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成正比，与时间t无关。(2)根据t求解出的t偏小，是因为g值取了10 m/s2，取值偏大。(3)导致偏差的原因是：光电门传感器位于水平槽口的内侧，传感器的中心距离水平槽口(小球开始做平抛运动的位置)还有一段很小的距离，小球从经过传感器到小球到达抛出点还有一段很小的时间，而且速度越大，该时间越短。答案：(1)正比时间t(2)重力加速度数值取了10 m/s2(3)光电门传感器位于水平槽口的内侧，传感器的中心距离水平槽口(小球开始做平抛运动的位置)还有一段很小的距离6(2017日照模拟)装有拉力传感器的轻绳，一端固定在光滑水平转轴O，另一端系一小球，空气阻力可以忽略。设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图甲)，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2。某兴趣小组的同学用该装置测量当地的重力加速度g。(1)小明同学认为，实验中必须测出小球的直径，于是他用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d_mm。(2)小军同学认为不需要测小球的直径。他认为借助最高点和最低点的拉力F1、F2，再结合机械能守恒定律即可求得重力加速度g。小军同学还需要测量的物理量有_(填字母代号)。A小球的质量mB轻绳的长度lC小球运动一周所需要的时间T(3)根据小军同学的思路，重力加速度g的表达式为_。解析：(1)螺旋测微器的固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为0.0119.5 mm0.195 mm，所以最终读数为：(5.50.195)mm5.695 mm。(2)由牛顿第二定律，在最高点，有F1mgm，而在最低点，有：F2mgm；再依据机械能守恒定律，则有：mv22mv122mgl，解得g，因此已知最高点和最低点的拉力F1、F2，小军同学还需要测量的物理量有小球的质量m，故A正确，B、C错误。(3)根据小军同学的思路，重力加速度g的表达式为g。答案：(1)5.695(2)A(3)g7(2018届高三苏锡常镇四市联考)在探究“加速度与力和质量的关系”实验时，某老师对传统实验进行了改进，其实验操作如下：如图所示，先将沙和沙桶通过细绳绕过滑轮悬挂于小车一端，调节平板的倾角，使小车沿斜面向下做匀速直线运动，测出沙和沙桶的总质量m；保持平板倾角不变，去掉沙和沙桶，小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动，通过纸带测量其加速度a；保持小车质量M不变，多次改变沙和沙桶的总质量m，重复两步操作，得到小车加速度与合力的关系；多次改变小车的质量，进行适当的操作，得到小车加速度和质量的关系。(1)多选在上述实验操作过程中，以下说法正确的是_。A可以用电池盒给打点计时器供电B应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源C要保持细绳与平板平行D应让小车从靠近滑轮处开始运动(2)在操作中若打出了一条如图所示的纸带，已知纸带左端为连接小车处，则应将平板的倾角适当_(选填“增大”或“减小”)些。 (3)在操作中，小车所受的合力大小等于_(用题中所给定的字母以及重力加速度g表示)。(4)在本实验中_(选填“需要”或“不需要”)满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量；在操作中，每次改变小车质量后，_(选填“需要”或“不需要”)重新调节平板的倾角。解析：(1)打点计时器必须要用交流电源供电，故不可以用电池盒给打点计时器供电，选项A错误；应在接通打点计时器的电源后再让小车开始运动，选项B错误；要保持细绳与平板平行，选项C正确；应让小车从靠近滑轮处开始运动，选项D正确。(2)由纸带可看出，小车做加速运动，说明平板倾角过大，故应该减小平板倾角。(3)因操作中小车拖着沙和沙桶做匀速直线运动，故在操作中，去掉沙和沙桶后，小车所受的合力大