2020(人教版)高考物理复习 课时过关题39 力学实验（含答案解析）.doc

2020(人教版)高考物理复习 课时过关题39 力学实验在探究弹力和弹簧伸长的关系时，某同学先按图甲对弹簧甲进行探究，然后把弹簧甲和弹簧乙并联起来按图乙进行探究在弹性限度内，将质量为m=50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，分别测得图甲、图乙中弹簧的长度L1、L2如下表所示已知重力加速度g=9.8 m/s2，要求尽可能多地利用测量数据，计算弹簧甲的劲度系数k=_N/m(结果保留两位有效数字)由表中数据_(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的劲度系数某实验小组利用图示的装置研究匀变速直线运动(1)下列操作中必要的是_(填字母代号)A调节滑轮的高度，使牵引小车的细线与长木板保持平行B为减小系统误差，应使钩码质量远小于小车质量C调节木板的倾斜度以平衡摩擦力D实验时，先放开小车再接通打点计时器的电源(2)如图是实验中获得的一条纸带的一部分，选取0、1、2、3计数点，但0与2之间的原始记录数据已模糊不清，已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，则小车运动的加速度大小为_m/s2(保留三位有效数字)用图甲所示的装置做验证力的平行四边形定则实验。 (1)某同学的实验操作如下,请完成相关内容。在桌面上放一方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上。用图钉把橡皮条一端固定在A点,另一端系上两根细绳,细绳的另一端系有绳套。用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,橡皮条伸长,使结点到达某一位置O。记下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数,并。按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F。只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示。(2)某次实验中弹簧测力计的示数如图乙所示,则两弹簧测力计的拉力的大小分别为： N、 N。(3)某同学完成验证力的平行四边形定则实验操作后得到的数据如图丙,请选好标度在方框中作图完成该同学未完成的实验处理。结论: (4)若两个弹簧测力计的读数分别为3.00 N、4.00 N,且两弹簧测力计拉力方向的夹角为锐角,则(选填“能”或“不能”)用一个量程为5 N的弹簧测力计测出它们的合力,理由是 。为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同，体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：步骤1：在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；步骤2：安装好实验装置如图，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A、B停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图所示(1)由图分析可知，滑块A与滑块B碰撞发生的位置_在P5、P6之间在P6处在P6、P7之间(2)为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是_A、B两个滑块的质量m1和m2滑块A释放时距桌面的高度频闪照相的周期照片尺寸和实际尺寸的比例照片上测得的x45、x56和x67、x78照片上测得的x34、x45、x56和x67、x78、x89滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式_(3)请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：_.某同学利用图示装置来验证机械能守恒定律A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由轻弹簧相连，A、C间由轻质细绳相连在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度大小为g.实验操作如下：a开始时，系统在一外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，速度传感器测出C的速度为v.b在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复步骤a.回答下列问题：(1)该实验中，M和m大小关系必满足M_m(选填“小于”、“等于”或“大于”)(2)为便于研究速度v与质量M的关系，每次测C的速度时，C已下降的高度应_(选填“相同”或“不同”)(3)根据所测数据，为更直观地验证机械能守恒定律，应作出_(选填“v2M”、“v2”或“v2”)图线(4)根据(3)中的图线，若图线在纵轴上的截距为b，则弹簧的劲度系数为_(用题给的已知量表示)如图甲所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打点计时器在纸带上记录小车的运动情况，利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验(1)打点计时器使用的电源是_(填选项前的字母)A直流电源B交流电源(2)实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力，正确的操作方法是_(填选项前的字母，A.把长木板右端垫高B改变小车的质量)，在不挂重物且_(填选项前的字母，A.打点计时器不打点B打点计时器打点)的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响(3)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C、若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C、各点到O点的距离分别为x1、x2、x3、，如图乙所示实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg，从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W=_，打B点时小车的速度v=_.学习了传感器之后，在“研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中，甲、乙两实验小组引进“位移传感器”、“力传感器”，分别用如图(a)、(b)所示的实验装置做实验，重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车，位移传感器B随小车一起沿水平轨道运动，位移传感器A固定在轨道一端在运动过程中位移传感器B发出信号，位移传感器A接收信号且显示小车运动的位移甲组实验中把重物的重力作为拉力F，乙组直接用力传感器测得拉力F，改变重物的重力重复实验多次，记录多组数据，并画出aF图象(1)甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是_(2)图(c)中符合甲组同学作出的实验图象的是_；符合乙组同学作出的实验图象的是_用如图甲所示的装置测量弹簧的弹性势能。将处于自然伸长状态的一根弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，初始时右端在O点；在O点右侧的B处安装一个光电门，计时器(图中未画出)与光电门相连。用带有遮光条的滑块压缩弹簧到某位置A，静止释放，遮光条的宽度为d，并记录遮光的时间为t。(1)用螺旋测微器测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则宽度为_mm。(2)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_(用题目中的物理量表示)。(3)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_。A弹簧原长l0B当地重力加速度gC滑块(含遮光条)的质量mDA、O之间的距离x答案解析答案为：49能；解析：本题考查“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验，意在考查考生对实验数据的处理能力由表中数据可知，当弹力的变化量为F=mg=0.05 kg9.8 m/s2=0.49 N时，弹簧甲的形变量x=1.01 cm，由胡克定律得弹簧甲的劲度系数k=49 N/m.由表中数据可根据上述方法求出弹簧甲与弹簧乙并联时的劲度系数，再根据k并=k甲k乙就可求出弹簧乙的劲度系数答案为：(1)A；(2)0.667；解析：(1)细绳应与长木板表面平行，保证拉力即为其水平方向的合力，故A正确；本实验中只要能使小车做加速运动即可，没必要应使钩码质量远小于小车质量，也没必要平衡摩擦力，B、C错误；开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放钩码，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故D错误(2)一段时间内的平均速度等于其中间时刻的速度，所以01= m/s=0.553 m/s；03= m/s=0.619 7 m/s2.01的中间时刻与03的中间时刻相差0.1 s，故a= m/s2=0.667 m/s2.答案为：(1)记下两条细绳的方向，读出弹簧测力计的示数(2)2.50，4.00；(3)如解析：图所示;在误差允许范围内,合力与分力是等效替代的关系,且互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则；(4)不能，超过弹簧测力计的量程；解析：(1)用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,橡皮条伸长,使结点到达某一位置O,此时需要用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向,读出两个弹簧测力计的示数。只用一个弹簧测力计,通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O,此时需要读出弹簧测力计的示数,并记下细绳的方向。(2)两个弹簧测力计的读数分别为2.50N和4.00N。(3)如图所示。根据所作的图像可得到的结论是在误差允许范围内,合力与分力是等效替代的关系,且互成角度的两个力合成时遵循平行四边形定则。(4)不能,因为3.00N和4.00N两个力的合力在夹角为锐角时会大于5N,超过弹簧测力计的量程。答案为：(1)；(2)，m1(x452x56x34)=(m1m2)(2x67x78x89)；(3)将轨道的一端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动(其他合理答案也可)解析：(1)由题图可得x12=3.00 cm，x23=2.80 cm，x34=2.60 cm，x45=2.40 cm，x56=2.20 cm，x67=1.60 cm，x78=1.40 cm，x89=1.20 cm.根据匀变速直线运动的特点可知A、B相撞的位置在P6处(2)为了探究A、B相撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后的动量，所以要测量A、B两个滑块的质量m1、m2和碰撞前后的速度设照相机拍摄时间间隔为T，则P4处的速度为v4=，P5处的速度为v5=，因为v5=，所以A、B碰撞前在P6处的速度为v6=；同理可得碰撞后AB在P6处的速度为v6=.若动量守恒则有m1v6=(m1m2)v6，整理得m1(x452x56x34)=(m1m2)(2x67x78x89)因此需要测量或读取的物理量是.(3)若碰撞前后都做匀速运动则可提高实验的精确度答案为：(1)大于；(2)相同；(3)v2；(4)；解析：(1)实验过程中需要测定压力传感器示数为零时，C向下运动的速度v，所以必须满足Mm.(2)因刚开始时弹簧被压缩，弹力大小为mg，而压力传感器示数为零时，弹簧被拉伸，弹力大小仍为mg，弹簧的形变量x=，不论C的质量如何，测C的速度时，C已下降的高度相同，为.(3)弹性势能在始末状态相同，为此只需验证(mM)v2=(Mm)gx，化简得v2=4mgx2gx，所以应作v2图线(4)由题意知b=2gx，而mg=k，联立得k=.答案为：(1)B；(2)A，B；(3)mgx2；解析：(1)打点计时器使用的是交流电，B正确；(2)平衡摩擦力的方法是：把木板一端垫高，让小车滑下，当小车匀速运动时，就意味着摩擦力抵消了，A正确；此时应当让打点计时器打点，因为打点计时器打点时也会有摩擦力，B正确；(3)由于近似认为拉力等于重物重力，所以根据W=Fx可知，拉力做的功W=mgx2；匀变速运动中，中间时刻的速度等于该段时间内的平均速度，所以B点的速度等于AC段的平均速度，即v=.答案为：(1)小车的质量远大于重物的质量；(2)，；解析：(1)甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是小车的质量远大于重物的质量(2)由于甲组