（浙江专用）高三物理二轮复习 专题十 力学实验限时训练.doc

专题十 力学实验(限时:45分钟)【测控导航】考点题号(难易度)1.研究匀变速直线运动1(易)2.探究弹力与弹簧伸长的关系3(易)3.探究求合力的方法4(难)4.探究加速度与力、质量的关系5(中)5.探究功与速度变化的关系7(中)6.验证机械能守恒定律8(中)7.实验方法和技能2(易),6(中)1.(2015石家庄一模)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,小车牵引纸带打下一系列的点,如图所示,a,b,c,d,e,f,g,h,i是计数点,每相邻两计数点间还有4个点没有标出,打点计时器使用频率f=50 hz的交流电源.分析纸带可知,小车在运动的过程中,先做匀加速直线运动,加速度大小a=m/s2,后做匀速运动,速度大小v=m/s.(结果均保留两位有效数字)解析:每两个计数点之间的时间间隔t=0.10 s,根据x2-x1=x3-x2=x4-x3=判断可知小车在a,e间做匀变速直线运动,根据匀变速直线运动的推论公式x=at2可以求出加速度的大小,得x3-x1=2a1t2,x4-x2=2a2t2,得a=a1+a22即小车运动的加速度计算表达式为a=xce-xac4t2=3.0 m/s2小车在f,i间为匀速运动,根据在相等的时间内,位移相等,则得v=xgh0.1=1.4 m/s.答案:3.01.42.(2015杭州学军中学月考)为完成“练习使用打点计时器”实验,在如图1的四种器材中,找出两种打点计时器,并完成以下填空:(1)为电磁打点计时器,工作电压为交流;为电火花计时器,工作电压为交流v.(2)某同学拉着纸带运动,得到一条点迹清晰的纸带.他确定好起点之后,作了st图象如图2所示.则在02.0 s内的平均速度大小为 m/s,在s时的瞬时速度大小等于它在0.62.0 s内的平均速度.解析:(1)丙为电磁打点计时器,工作电压为交流46 v;乙为电火花计时器,工作电压为交流220 v.(2)02.0 s内的平均速度大小为v-=st=1.62.0 m/s=0.8 m/s,由图知0.6 s时物体的位置在s=0.1 m处,0.62.0 s内的平均速度v=1.6-0.11.4 m/s=1.07 m/s,图象的斜率表示瞬时速度,由图可知,当曲线的斜率等于1.07时,瞬时速度与0.62.0 s内的平均速度相同,此时曲线的倾斜角约为45.作出曲线的切线可得,当t=1.0 s或t=1.4 s时,瞬时速度大小等于它在0.62.0 s内的平均速度.答案:(1)丙46 v乙220(2)0.81.0或1.43.(2015四川理综)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时,安装好实验装置,让刻度尺零刻度与弹簧上端平齐,在弹簧下端挂1个钩码,静止时弹簧长度为l1,如图(甲)所示,图(乙)是此时固定在弹簧挂钩上的指针在刻度尺(最小分度是1毫米)上位置的放大图,示数l1=cm.在弹簧下端分别挂2个、3个、4个、5个相同钩码,静止时弹簧长度分别是l2,l3,l4,l5.已知每个钩码质量是50 g,挂2个钩码时,弹簧弹力f2=n(当地重力加速度g=9.8 m/s2).要得到弹簧伸长量x,还需要测量的是.作出fx曲线,得到弹力与弹簧伸长量的关系.解析:刻度尺的最小分度是1 mm,读数要估读到0.1 mm,所以读数是25.85 cm.两个钩码的重力g2=2mg=2500.0019.8 n=0.98 n,所以弹簧弹力f2=0.98 n.弹簧的伸长量=弹簧长度-弹簧的原长,所以需要测量不挂钩码时弹簧的长度,即需要测量弹簧的原长.答案:25.850.98弹簧原长4.(2015浙江五校联考)某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”.三条细绳结于o点分别与两弹簧测力计和钩码相接. (1)实验步骤如下:a.弹簧测力计a挂于固定在竖直木板上的p点;b.结点o下的细线挂钩码c;c.手持弹簧测力计b缓慢向左拉,使结点o静止在某位置d.记下钩码质量、结点o的位置、读出并记录弹簧测力计a和b的示数、记录.(2)在实验过程中,下列哪些情况会对实验结果产生误差? 答: (选填选项前的字母)a.木板不竖直b.a弹簧测力计外壳的重力c.b弹簧测力计的拉力方向没有保持水平d.改变弹簧测力计b拉力进行多次实验时,结点o的位置发生变化(3)某次实验中,该同学发现弹簧测力计a的指针稍稍超出量程,请你提出解决问题的一个办法.解析:(1)“验证力的平行四边形定则”是要在图纸上面作出两个分力和合力的示意图,测力计a为合力,测力计b和钩码重力为两个分力,力的大小可以直接读出和计算,而力的方向需要我们记下绳子的方向.(2)在木板上作图时,所有力的方向都在平面内,木板若不是竖直,而重力是竖直方向,那么就没有办法画出钩码重力这个分力,对实验造成误差,选项a正确;弹簧测力计外壳的重力并没有作用在弹簧上,不会造成误差,选项b错误;在木板上作图时,所有力的方向都在平面内,如果b弹簧测力计的拉力方向没有保持水平,但只要在木板平面内对作图就没有影响,不会造成误差,选项c错误;改变弹簧测力计b拉力进行多次实验时,结点o的位置发生变化,那么合力即测力计a的示数也会发生变化,对实验没有影响,实验会造成误差的只有a.(3)弹簧测力计a的指针稍稍超出量程,就想办法使合力变小,方法可以减小分力大小即减小弹簧测力计b的拉力;或减小钩码c的质量,或者使两个分力的夹角变大,即减小ao与bo之间的夹角也可以使合力变小.答案:(1)三条细绳(拉力)的方向(2)a(3)减小弹簧测力计b的拉力或减小钩码c的质量或减小ao与bo之间的夹角5.(2015大连市二模)“探究加速度与质量、力的关系”的实验装置如图(甲)所示.(计算结果保留两位小数)(1)某同学实验过程中,打出了一条纸带如图(乙)所示.打点计时器使用50 hz交流电流,图中a,b,c,d,e为计数点,相邻两个计数点间有四个点未画出,根据纸带可计算b点的瞬时速度vb=m/s,并计算纸带所对应小车的加速度a=m/s2;(2)平衡摩擦力后,用细线跨过定滑轮,将砝码盘与小车连接,再将5个相同的砝码都放在小车上,然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中,测量小车的加速度,此过程是通过控制不变,探究加速度与的关系;(3)根据小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力f的实验数据作出af的关系图象如图(丙)所示,并据此图象确定砝码盘的质量为g.解析:(1)由于t=0.1 s,vb=xac2t=17.5410-20.2 m/s=0.88 m/s根据逐差法得a=0.1760+0.1406-0.1054-0.0740.01 m/s2=3.53 m/s2.(2)当从小车中取出砝码,加到砝码盘中,其总质量不变,但改变了拉力即探究加速度与力的关系.(3)根据图象可知,k=3.0-0.21.04 kg-12.692 kg-1m=fa=1k=12.692 kg0.371 kg.由于f=0时,a=0.2 m/s2所以mg=ma解得m=0.00757 kg7.57 g.答案:(1)0.883.53(2)整体的质量外力(3)7.576.(2015浙江第二次大联考)某实验小组利用如图(甲)所示的实验装置测量小物块与水平面之间的动摩擦因数.粗糙曲面ab固定在水平面上,其与水平面相切于b点,p为光电计时器的光电门,实验时将带有遮光条的小物块m从曲面ab上的某点自由释放,小物块通过光电门p后停在水平面上某点c.已知当地重力加速度为g.(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图(乙)所示,其读数d= cm.(2)为了测量动摩擦因数,除遮光条宽度d及数字计时器显示的时间t,还需要测量的物理量及其符号是,动摩擦因数=(用测量的量表示).(3)改变小物块释放位置,进行多次测量后,为了减小实验误差,可采用图象法即通过画出较合理的图象来处理实验数据,你认为应该建立的坐标系的纵坐标用物理量,横坐标用物理量.解析:(1)主尺的刻度值为3 mm,游标尺上的第15个刻度与主尺的刻度对齐,读数是0.0515 mm=0.75 mm,总读数为3 mm+0.75 mm=3.75 mm=0.375 cm.(2)实验的原理:根据遮光条的宽度与小物块通过光电门的时间即可求得小物块的速度v=dt,b到c的过程中,摩擦力做功,根据动能定理得-mgs=0-mv22联立以上两个公式得动摩擦因数的表达式=d22gt2s,还需要测量的物理量是光电门p与c之间的距离s.(3)由动摩擦因数的表达式可知,与t2和s的乘积成反比,所以s与1t2成正比,s1t2图线是过原点的直线,应该建立的坐标系的纵坐标用物理量s,横坐标用物理量1t2.答案:(1)0.375(2)光电门p与c之间的距离sd22gt2s(3)s1t27.(2015台州模拟)在探究“功和速度变化关系”的实验中,小张同学用如图(甲)所示装置,尝试通过细绳拉力做的功和小车获得的速度的值进行探究,则:(1)下列说法正确的是.a.该方案需要平衡摩擦力b.该方案需要重物的质量远小于小车的质量c.该方案操作时细线应该与木板平行d.该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)某次实验获得的纸带如图(乙)所示,小张根据点迹标上了计数点,每相邻两个计数点之间还有4个计时点未画出,请读出c计数点在刻度尺上的读数 cm,并求出c点的速度为 m/s.(3)小张观察纸带,发现纸带与“探究加速度a与合外力f的关系”实验的纸带很相似,请你比较后填空:两个实验处理数据时都要作图象,利用图示纸带得到的数据信息在“af”图象中能描绘个点;两个实验操作时都要先接通电源再释放小车,所以纸带上的第一个点都比较大,为探得“wv2”,实验数据处理时(填“需要”或“不需要”)这个点.解析:(1)实验时小车受到的合力等于重物的拉力,因此该方案需要平衡摩擦力,故a正确;只有当重物质量远小于小车质量时,小车所受到的拉力近似等于重物的重力,否则实验误差将很大,因此该方案需要重物的质量远小于小车的质量,故b正确;小车受到的拉力等于重物的重力,该方案操作时细线应该与木板平行,故c正确;在该实验方案中小车做匀加速直线运动,该方案处理数据时应求出某计数点的瞬时速度与小车对应于该点的位移,故d错误.(2)由图示刻度尺可知,其分度值为1 mm,刻度尺示数为9.82 cm;做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,则c点的速度vc=bd2t=(11.70-8.18)10-2250.02 m/s=0.176 m/s.(3)图示纸带为重物为某一质量时打出的纸带,由纸带可以求出小车的加速度a,可以求出该加速度对应的小车受到的拉力f(重物的重力),可以得到一组实验数据,在af图象中可以描出一个点.利用该实验探究功与速度变化的关系实验,需要测出打下某点时小车的速度与该点对应的小车的位移,小车位移等于打点计时器打下第一个点到该点的距离,为探得“wv2”,实验数据处理时需要打点计时器打下的第一个点.答案:(1)abc(2)9.820.176(3)1需要8.(2015甘肃二诊)在“验证机械能守恒定律”实验中,两实验小组同学分别采用了如图(甲)和图(乙)所示的装置,用两种不同的实验方案进行实验.(1)在(甲)图中,下落物体应选择密度较大的重物;在(乙)图中,两个重物的质量关系是m1m2(选填“”“=”