【创新设计】（江苏专用）高考物理二轮复习 精选题组专练15 力学实验（含解析）.doc

专练15力学实验1(2014扬州中学高三模拟)(1)小明同学到实验室去做“验证力的平行四边形定则”的实验时看见实验桌上有一把20分度的游标卡尺，他立即用游标卡尺测量了钢笔套的长度，如图1所示，则钢笔套的长度为_mm.图1(2)随后小明开始做“验证力的平行四边形定则”的实验，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上的a点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如图2所示先用两个弹簧测力计钩住细绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，结点到某一位置o，此时记下两个弹簧测力计的读数f1和f2和两细绳的方向请完成下列问题：f1的读数如图3所示(只画出了弹簧测力计的一部分)，则f1_n.小明再用一个弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条拉长，应该使结点拉到_，记下弹簧测力计的读数，并记下_在本实验中，若保持f1和f2的大小不变，则关于这两个力的合力的说法中正确的是()a合力f的大小随f1与f2夹角的增大而增大bf1和f2的夹角在0到180之间时，夹角越小，合力f越大cf1或f2的大小总是小于合力f的大小d合力f的大小不一定大于f1或f2的大小解析(1)由题图甲，游标尺上的第11条刻线与主尺上21 mm刻线对齐，且游标尺为20分度，故钢笔套的长度为10 mm0.511 mm10.55 mm.(2)弹簧测力计的最小格为0.1 n需向下一位估读，读数为1.23 n合力与两个分力的作用效果相同，故两次将橡皮条应拉至同一位置o；力是矢量应同时记录力的大小和方向f1与f2大小不变时，两力的夹角越小，合力越大，选项a错误，选项b正确；合力与分力是等效替代的关系，但合力不一定大，分力也不一定小，选项c错误，选项d正确答案(1)10.55(2)1.23(1.221.24均可)同一位置o细绳的方向bd图422014江苏省高考命题研究专家原创卷(二)人借助计算机，力传感器的挂钩与其他物体间的弹力大小能够在屏幕上显示出来为了探究最大静摩擦力的大小跟哪些因素有关，某同学在老师的指导下做了一系列实验：将滑块平放在长木板上，用力传感器沿长木板水平拉滑块，改变拉力直到将滑块拉动；再在长木板上铺上毛巾，并在滑块上放上砝码，重复前一个过程，得到的图线分别如图4甲、乙所示(1)由图乙知：在t1t2这段时间内，滑块的运动状态是_(填“运动”或“静止”)，滑块受到的最大静摩擦力为_(填“f1”或“f2”)(2)结合甲、乙两图，_(填“能”或“不能”)得出最大静摩擦力与两物体接触面的粗糙程度和接触面的压力均有关的结论解析(1)由图乙知，在t1t2这段时间内，摩擦力不断增大，物体受到的摩擦力是静摩擦力，因此滑块是静止的；由图示可知，滑块受到的最大静摩擦力为f1.(2)实验中没有控制接触面粗糙程度相同而物体间压力不同，因此不能得到最大静摩擦力与接触面的压力有关的结论答案(1)静止f1(2)不能3(2014全国大纲卷，22)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图5所示拍摄时频闪频率是10 hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s.数据如下表所示重力加速度大小g9.80 m/s2.图5单位：cmx1x2x3x4hs10.7615.0519.3423.6548.0080.00根据表中数据，完成下列填空：(1)物块的加速度a_m/s2(保留3位有效数字)(2)因为_，可知斜面是粗糙的解析(1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，得x3x12a1t2x4x22a2t2a，又知t0.1 s联立以上各式得a4. 30 m/s2(2)如果斜面光滑，根据牛顿第二定律得，物体下滑的加速度agsin g5.88 m/s2a，所以斜面是粗糙的答案(1)4.30(2)ag5.88 m/s24(2014浙江名校高考联盟联考)光滑斜面上小球和斜面一起在水平面上加速，当加速度的大小满足一定条件时，小球和斜面可以保持相对静止为了研究此现象，某学习研究小组同学自制小车进行探究，图6甲为实验装置：钩码、小车、小球、打点计时器等(交流电频率为50hz)图6(1)打点计时器如图乙，则该打点计时器是_计时器，工作电压为_伏(2)侧面为直角三角形的斜面小车底边长l、高为h，如图丙所示，请你用计算式表示小球和小车保持相对静止时的加速度a_.(3)如图7是某同学实验时测量的纸带，则打下b点时小车的速度为_m/s，小车的加速度为_m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)图7解析(1)由图乙可知，该打点计时器为电火花计时器；工作电压要求220 v.(2)以小球为研究对象，小球受到竖直向下的重力mg、垂直斜面向上的弹力fn，两者合力方向为水平向左，由牛顿第二运动定律有关系：tan ，得：f合mgtan mgma，故小球和小车相对静止时的加速度ag.(3)相邻计数点间时间间隔t0.02 s，根据b点的瞬时速度为ac段的平均速度，得打下b点时小车的速度vb0.70 m/s；同理得：vc0.80 m/s；故小车的加速度 m/s25.0 m/s2.答案(1)电火花220(2)hg/l(3)0.705.05某同学利用图8甲所示的实验装置，探究小车在均匀长木板上的运动规律图8(1)在小车做匀加速直线运动时打出一条纸带，已知打点计时器所用电源的频率为50 hz，图乙中所示的是每打5个点所取的计数点，x13.62 cm，x45.12 cm，由图中数据可求得：小车的加速度为_m/s2，第3个计数点与第2个计数点的距离(即x2)约为_cm.图9(2)若用该实验装置“探究与f、m之间的关系”，要用钩码(质量用m表示)的重力表示小车所受的细线拉力，需满足_，满足此条件做实验时，得到一系列加速度a与合外力f的对应数据，画出af关系图象，如图9所示，若不计滑轮摩擦及纸带阻力的影响，由图象可知，实验操作中不当之处为_；小车的质量m_kg；如果实验时，在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力f，如图9所示，从理论上分析，该实验图线的斜率将_(填“变大”、“变小”或“不变”)解析(1)因为打点周期为t0.02 s，且每打5个点取一个计数点，所以每两个计数点间的时间间隔t0.1s；由匀变速直线运动的推论xmxn(mn)at2得x4x13at2，代入数据解得a0.50 m/s2；由匀变速直线运动的推论：x2x1at2得x2x1at2，代入数据得x20.041 2 m，即为4.12 cm.(2)要使细线的拉力等于钩码的重力，应该满足的条件是mm.由af关系图象可知实验操作不当之处为没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，小车的质量mf/a1 kg.实验中把钩码的重力作为拉力f，实际上，由于钩码向下加速运动，拉力小于钩码重力若在小车和钩码之间接一个不计质量的微型力传感器用来测量拉力f，则分析可知小车加速度a和拉力f的关系图线的斜率变大答案(1)0.504.12(2)mm没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足1变大6小明同学看了“神舟十号”宇航员王亚平在太空授课时，利用牛顿第二定律测量指令长聂海胜的质量后深受启发，在学校实验室里设计了如图10甲所示的实验装置，测量手机电池的质量，为使滑块平稳运动，小明把两块质量相等的手机电池用质量不计的细棉线固定在滑块的两侧接通气源，当空气从导轨两侧稳定喷出时，发现滑块与气垫导轨没有直接接触，装置能正常使用调节导轨水平，把细线的一端固定在滑块上，另一端固定在钩码上图10(1)小明用图乙中的螺旋测微器测得遮光条的宽度l_mm.(2)将附带手机电池的滑块由图甲所示位置从静止释放，在钩码的牵引下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为t17.2103s，通过第二个光电门的时间为t22.3103 s，遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t0.592 s，则手机电池经过光电门1时的瞬时速度v1_m/s(保留2位有效数字)，经过光电门2时的瞬时速度v2_m/s(保留3位有效数字)，重力加速度g10 m/s2，手机电池的加速度a_m/s2(保留2位有效数字)(3)已知钩码的质量为m1200 g，滑块与遮光条的总质量为m2510 g，则一块手机电池的质量为m_g(保留2位有效数字)解析(1)遮光条宽度l5 mm0.00.01 mm5.000 mm.(2)v1m/s0.69 m/s，v2 m/s2.17 m/s，am/s22.5 m/s2.(3)对钩码、滑块、遮光条和手机电池整体，由牛顿第二定律得：m1g(m1m22m)a，解得m45 g.答案(1)5.000或5.001或4.999(2)0.692.172.5(3)457 2014重庆卷，6(2)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图11所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为d的两立柱上，固定点分别为p和q，p低于q，绳长为l(l)图11他们首先在绳上距离p点10 cm处(标记为c)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出绳pc、qc的拉力大小tp和tq，随后，改变重物悬挂点c的位置，每次将p到c点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到tp、tq与绳长pc的关系曲线如图12所示由实验可知：(1)曲线中拉力最大时，c与p点的距离为_cm，该曲线为 _(选填：tp或tq)的曲线(2)在重物从p移到q的整个过程中，受到最大拉力的是_(选填：p或q)点所在的立柱(3)在曲线、相交处，可读出绳的拉力t0_n，它与l、d、m和重力加速度g的关系为t0_.图12解析(1)由图知曲线中拉力最大时，c与p点的距离为60 cm，由几何关系知：pc距离越小时，pc与竖直方向的夹角越小，qc与竖直方向的夹角越大，又由两段绳的拉力在水平方向的分力平衡，故tpsin tqsin ，pc距离较小时，故si