【优化探究】高考物理二轮专题复习 素能提升 1512 力学实验（含解析）新人教版.doc

【优化探究】2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-5-12 力学实验（含解析）新人教版1(2014年高考福建卷)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为_ cm和_ mm.解析：刻度尺的最小分度为1 mm，要估读到0.1 mm，其读数为601.0 mm60.10 cm.游标卡尺读数4 mm100.02 mm4.20 mm.答案：60.104.202(2014年高考天津卷)某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块等组装的实验装置如图所示(1)若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些_.(2)实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行他这样做的目的是下列的哪个_(填字母代号)a避免小车在运动过程中发生抖动b可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰c可以保证小车最终能够实现匀速直线运动d可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力(3)平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数较少，难以选到合适的点计算小车速度在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实验的器材提出一个解决办法：_.(4)他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些这一情况可能是下列哪些原因造成的_(填字母代号)a在接通电源的同时释放了小车b小车释放时离打点计时器太近c阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉d钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力解析：(1)计算小车的动能变化需用天平测质量；在计算小车的瞬时速度时需用刻度尺测距离(2)只有绳与板面平行时，才能保证小车运动中与板面间的压力不变，才能保证小车所受摩擦力不变，才能保证平衡摩擦力后绳的拉力等于小车所受合力，故d正确(3)要增加纸带上所打下点的数目，只有减小小车运动的加速度在所挂钩码数目不变的情况下只有增大小车的质量，即在车上增加砝码或钩码(4)当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能增量，故拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有c、d正确答案：(1)刻度尺、天平(包括砝码)(2)d(3)可在小车上加适量的砝码(或钩码)(4)cd3(2014年高考新课标全国卷)某同学利用图a所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图b所示实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成_(填“线性”或“非线性”)关系(2)由图b可知，am图线不经过原点，可能的原因是_.(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合力，则实验中应采取的改进措施是_钩码的质量应满足的条件是_解析：(1)将图b中各点连线，得到的是一条曲线，故a与m的关系是非线性关系(2)由图b可知，当钩码质量不为零时，在一定范围内小车加速度仍为零，即钩码对小车的拉力大于某一数值时小车才产生加速度，故可能的原因是存在摩擦力(3)若将钩码所受重力作为小车所受合力，则应满足三个条件，一是摩擦力被平衡，二是绳平行于轨道平面，此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力，设绳的拉力为ft，由mgftma、ftma有ftg，可见当mm时才有ftmg，故第三个条件为mm.答案：(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量4(1)一同学在某次实验中测量一物体长度，记录结果为11.75 mm，则该同学所使用的测量工具可能为_；a10分度的游标卡尺b20分度的游标卡尺c50分度的游标卡尺 d螺旋测微器(2)一个同学在研究小球自由落体运动时，用频闪照相机连续记录下小球的位置如图所示已知闪光周期为 s，测得x17.68 cm，x312.00 cm，用上述数据通过计算可得小球运动的加速度为_ m/s2，图中x2为_ cm.(结果保留三位有效数字)解析：(1)10分度游标卡尺的精确度为0.1 mm,20分度游标卡尺的精确度为0.05 mm,50分度游标卡尺的精确度为0.02 mm，螺旋测微器的精确度为0.01 mm，但要估读，读数的小数点后应为3位，所以该同学使用的测量工具可能是20分度游标卡尺，b正确(2)由匀变速直线运动推论xat2可知，x3x14at2，解得a9.72 m/s2，由x2x12at2可解得x29.84 cm.答案：(1)b(2)9.729.845.某同学现用图甲所示的实验装置来“探究动能定理”，打点计时器的打点频率为50 hz，重力加速度g取10 m/s2.分析下列问题：(1)图乙是从实验中选出的一条纸带并将纸带置于一透明刻度尺上在纸带上已标有o、a、f七个计数点(每两个打点间隔取一个计数点)，由图乙读得o到c点的位移为s3_ cm.(2)分别计算出打点计时器打下计数点a、b、e时小车速度的二次方v、v，分别求出v、v与v的差值v、v、v、v.再计算出小车通过sab、sac、sad、sae时钩码重力对小车做的功w1、w2、w3、w4；最后作出了如图丙所示的v2w图象根据该图象你得到的结论是_(3)根据图丙所得图象求得斜率k_，则小车的质量m_ kg，实验中小车受到的合力f_ n.解析：(1)o到c点的位移为s35.03 cm.(2)由题图丙可得到“小车动能的变化量与合力做的功成正比”这一结论，从而验证了动能定理(3)由动能定理wmv2，可知图象的斜率为k，若知道图象的斜率便可求出小车的质量由图象可得该直线的斜率为k15.8.故小车的质量为m kg0.127 kg.小车的加速度大小为a m/s21.24 m/s2，由牛顿第二定律可知小车所受的合力fma0.1271.24 n0.157 n.答案：(1)5.03(2)小车动能的变化量与合力做的功成正比(3)15.80.1270.1576.现在需要测量物块与长木板之间的动摩擦因数，备有如下器材：两个相同的物块a、b，一个带有固定装置的光滑小滑轮，砝码若干，一把镊子，一个黑板擦，几条长轻质细线，两个小盘小丁和晓平两个同学配合进行如下实验：首先把木板固定在水平桌面上，把小滑轮固定在木板的左端，把两个物块a和b(a、b距离较近)放到木板的右端，用细线把物块和小盘通过小滑轮连接，通过调整小滑轮的高度使木板上方的细线水平；晓平同学用黑板擦按住两个物块a和b，小丁同学在两个小盘里放上不同个数的砝码，然后晓平同学抬起黑板擦，两个物块同时运动起来，当较快的物块接近木板左端时按下黑板擦，两个物块同时停下来(1)为完成此实验，还需要如下哪些器材：_.a秒表 b刻度尺c弹簧测力计 d天平(2)晓平和小丁同学测量出a和b在木板上的位移，分别记作xa和xb，还测得小盘的质量为m、物块a(b)的质量为9m、a和b对应小盘里砝码的质量分别为5m和10m.根据这些量能否求出物块和木板之间的动摩擦因数_(填“能”或“否”)；若不能，写出还应测量哪些物理量；若能，请你计算出._(3)若细线与木板上表面平行，而木板左端比右端略低，则测量的动摩擦因数与真实值相比_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)解析：(1)根据实验步骤和原理可知，根据xat2可得出a、b的加速度之比，不需要测量时间，需测运动位移；根据牛顿第二定律fma可知只需测量质量便能结合加速度之比而得出.(2)设a和b运动的加速度大小分别为aa和ab，应用牛顿第二定律分别有(m5m)g(9m)g(m5m9m)aa、(m10m)g(9m)g(m10m9m)ab，又xaaat2、xbabt2，联立解得.(3)砝码、小盘和物块的总质量为m，物块的质量为m0，(mm0)g测m0gma；由于木板左端比右端略低，使木板成为斜面(倾角设为)，应用牛顿第二定律有(mm0)gm0gsin 真m0gcos ma，两式比较可知测量值比真实值小答案：(1)bd(2)能(3)偏小课时跟踪训练1甲、乙两同学分别用游标卡尺和螺旋测微器测身边的物体，如下所示(1)图甲为一游标卡尺的结构示意图，甲同学测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的_(填“a”“b”或“c”)进行测量，示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_ mm.(2)乙同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度该螺旋测微器校零时的示数如图丙所示，测量金属板厚度时的示数如图丁所示，图丙所示读数为_mm，图丁所示读数为_ mm，所测金属板的厚度为_mm.解析：(1)只有用“a”的两边缘才能测出钢笔帽的内径，由题图乙可知，游标尺上第6条刻度线与主尺上某一条刻度线对齐，则钢笔帽的内径d11 mm0.056 mm11.30 mm.(2)题图丙的读数为1.00.01 mm0.010 mm.题图丁的读数为6.5 mm37.00.01 mm6.870 mm，故金属板的厚度d6.870 mm0.010 mm6.860 mm.答案：(1)a11.30(2)0.0106.8706.8602在“验证力的平行四边形定则”的实验中，某同学的实验情况如图甲所示，其中a为固定橡皮筋的图钉，o为橡皮筋与细绳的结点，ob和oc为细绳图乙是在白纸上根据实验结果画出的图(1)图乙中的_是力f1和f2的合力的理论值；_是力f1和f2的合力的实际测量值(2)在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：_(选填“会”或“不会”)为什么？答：_.(3)本实验采用的科学方法是()a理想实验法 b控制变量法c等效替代法 d建立物理模型法解析：(1)力f1和f2的合力的理论值应为以f1、f2为邻边的平行四边形的对角线，即为f；则f为合力的实际测量值(2)由于实验中细绳的作用仅是描述力的方向，且橡皮筋受力情况与细绳完全相同，因此把细绳换成橡皮筋，不会影响实验结果(3)本实验的实验原理是两分力共同的作用效果与合力的作用效果相同，即等效替代法，故c正确答案：(1)ff(2)不会因为橡皮筋受力情况与原细绳相同(3)c3某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律已知打点计时器所用电源的频率为50 hz，当地重力加速度大小为g9.80 m/s2.实验中该同学得到的一条点迹清晰的完整纸带如图乙所示，纸带上的第一个点记为o，另选连续的三个点a、b、c进行测量，图中给出了这三个点到o点的距离ha、hb和hc的值回答下列问题(计算结果保留三位有效数字)：(1)打点计时器打b点时，重物速度的大小vb_ m/s.(2)通过分析该同学测量的实验数据，他的实验结果是否验证了机械能守恒定律？简要说明分析的依据解析：(1)打点计时器打b点时重物速度的大小vb m/s3.90 m/s.(2)v7.61(m/s)2，ghb7.70(m/s)2，因为mvmghb，近似验证了机械能守恒定律，或由mvmghb得出其他合理的结论也可以答案：(1)3.90(2)见解析4(2014年高考浙江卷)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图甲连接起来进行探究(1)某次测量如图乙所示，指针示数为_ cm.(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针a、b的示数la和lb如下表用表中数据计算弹簧的劲度系数为_ n/m(重力加速度g取10 m/s2)由表数据_(填“能”或“不能”)计算出弹簧的劲度系数.钩码数1234la/cm15.7119.7123.6627.76lb/cm29.9635.7641.5147.36解析：(1)刻度尺的最小分度值为0.1 cm，读数时需估读到0.01 cm，故指针的示数为16.00 cm.(2)表中对la的测量有四组数据，应采用逐差法计算增加一个钩码时弹簧增加的长度l00.04 m，故k12.50 n/m.通过计算lbla可得出a、b两指针间的长度，进而计算出增加一个钩码时弹簧增加的长度，从而计算出其劲度系数答案：(1)16.00(有效数字位数正确，15.9516.05均可)(2)12.5(12.2012.80均可)能5.(2014年潍坊联考)某同学为探究“加速度与物体受力关系”，设计了如图所示的实验装置：把一端带滑轮的木板平放在水平桌面上，将力传感器固定在小车上，用来测量绳对小车的拉力；小车的加速度由打点计时器打出的纸带测出已知打点计时器使用的低压交流电源的频率为50 hz.(1)对于实验的操作要求，下列说法正确的是_a本实验中应保持小车和传感器总质量不变b为消除小车与木板之间摩擦力的影响，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂砂桶的情况下使小车能够静止在木板上c本实验必须满足细砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量(2)下图是实验中得到的一条纸带，a、b、c、d、e、f、g为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出量出计数点之间的距离分别为sab4.12 cm、sac8.67 cm、sad13.65 cm、sae19.04 cm、saf24.85 cm、sag31.09 cm，则小车的加速度a_ m/s2(结果保留两位有效数字)解析：本题考查探究“加速度与物体受力关系”的实验，意在考查考生对实验原理的理解能力和数据处理能力(1)探究加速度与物体受力的关系时，应保持小车和传感器的总质量不变，a正确；实验中拉力为小车和传感器所受合力，故需要平衡摩擦力，平衡摩擦力时，在不挂砂桶的情况下使小车能沿木板匀速下滑，b错误；因为传感器直接测量绳的拉力，故无需使细砂和桶的总质量远小于小车和传感器的质量，c错误(2)根据匀变速直线运动规律的推论xat2可知，a，代入相关数据解得a0.42 m/s2.答案：(1)a(2)0.426(2014年高考山东卷)某实验小组利用弹簧秤和刻度尺，测量滑块在木板上运动的最大速度实验步骤：用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力，记作g；将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定弹簧秤相连，如图甲所示在a端向右拉动木板，待弹簧秤示数稳定后，将读数记作f；改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤；实验数据如下表所示：g/n1.502.002.503.003.504.00f/n0.590.830.991.221.371.61如图乙所示，将木板固定在水平桌面上，滑块置于木板上左端c处，细绳跨过定滑轮分别与滑块和重物p连接，保持滑块静止，测量重物p离地面的高度h；滑块由静止释放后开始运动并最终停在木板上的d点(未与滑轮碰撞)，测量c、d间的距离s.完成下列作图和填空：(1)根据表中数据在给定坐标纸上作出fg图线(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数_(保留两位有效数字)(3)滑块最大速度的大小v_(用h、s、和重力加速度g表示)解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧(2)因弹簧秤示数稳定后滑块静止，由题意知此时滑动摩擦力fff，又因滑块与板间压力为ng，故由ffn得fg，即fg图线的斜率即为，由图线可得k0.40.(3)根据牛顿第二定律，p落地后，滑块运动的加速度的大小为ag，且p落地后滑块的位移xsh，根据速度和位移的关系得0v22ax，所以滑块的最大速度v.答案