高考物理总复习课时跟踪检测第八单元 力学实验 （A、B卷）

第八单元力学实验 （A、B卷）A卷夯基保分练1利用如图1所示的装置可以完成力学中的许多实验。(1)以下说法中正确的是_(多选)。A用此装置“研究小车速度随时间变化规律”时，无需将长木板的一端抬高以平衡摩擦力B用此装置“探究加速度与力、质量的关系”时，每次改变小车质量之后，无需重新平衡摩擦力C用此装置“探究加速度与力、质量的关系”，并用图象法处理数据时，如果画出的am关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比D用此装置“探究做功和速度变化关系”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与木板平行(2)用此装置“探究加速度与力、质量的关系”时，小车质量约250 g，为保证拉力近似等于沙桶(含重物)的重力，沙桶中应选择图2中的重物是_。(3)在利用此装置做实验时，实验中按规范操作打出一条纸带，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离求小车的加速度；实验中发现实际加在打点计时器的电压略低于220 V，则测量结果_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析：(1)研究小车速度随时间变化规律时，即使有摩擦力也能够完成vt图象的绘制和加速度求解，所以选项A正确；在探究加速度与力、质量的关系时，需要平衡摩擦，但改变小车质量后，不需要再次平衡摩擦，选项B正确；根据Fma可知，在控制合外力一定时，a、m为反比关系，但无法直接判断a、m之间的反比关系，需要画出a图象，若为通过坐标原点的直线，才能确定其反比关系，选项C错误；在探究做功与速度变化关系时，细线必须与木板平行，否则细绳的拉力将要考虑分解问题，选项D正确。(2)在重物质量远远小于小车质量时，可以用重物质量近似等于小车所受拉力，因此选择C最恰当。(3)打点计时器使用50 Hz的交流电，所以每隔0.02 s打一个点，利用xaT2求加速度。电压略低于220 V，不改变打点频率，所以不会影响测量结果。答案：(1)ABD(2)C(3)不变2“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示。(1)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示。其中，细绳CO对O点的拉力大小为_N；(2)请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上。由图求出合力的大小F合_N(保留两位有效数字)；(3)本实验采用的科学方法是_。A理想实验法B等效替代法C控制变量法 D建立物理模型法解析：(1)由题图甲可读出CO对O点的拉力大小为2.60 N。(2)在题图乙上的作图如图所示，结合作图可求知合力大小为5.1 N。(3)在“探究求合力的方法”实验中，采用了“等效替代法”，即要求两次拉橡皮条时要拉到同一位置O，选项B正确。答案：(1)2.60(2)见解析图5.1(3)B3某同学利用如图1所示的实验装置做“探究加速度与力和质量关系”的实验。(1)为探究多个物理量之间的关系，可选用_进行实验。A控制变量法B类比法 C放大法(2)关于器材的选择及实验操作，以下说法正确的是_(多选)。A若采用电火花计时器，应选择图2甲中的学生电源，选择开关置于低压交流6 VB图2乙中，可通过改变小车上的砝码个数，来改变小车的质量C可通过改变小桶中金属片(如图2丙)的数量，来改变小车所受的拉力D为了平衡摩擦力，图2丁中小桶应当挂在细线一端，并垫高长木板一端，使小车匀速运动(3)实验中，所用交流电周期为T0.02 s，小东同学获得一条纸带，纸带一部分如图3所示，O、A、B为选取的三个计数点，相邻两计数点间有9个计时点未画出，则B点对应的读数为_cm；打下“A”计数点时，小车的速度为_m/s(结果保留两位有效数字)。解析：(1)探究多个物理量之间的关系时，应选用控制变量法进行实验，选项A正确。(2)若采用电磁打点计时器，应选择题图2甲中的学生电源，选择开关置于低压交流6 V，电火花计时器的工作电压是交流220 V，故选项A错误。题图2乙中，可通过改变小车上的砝码个数，来改变小车的质量，选项B正确。可通过改变小桶中金属片的数量，来改变小车所受的拉力，选项C正确。平衡摩擦力时，应让小车在无牵引力作用下做匀速运动，故选项D错误。(3)根据读数规则，B点对应的读数为11.95 cm，打下“A”计数点时，小车的速度为vm/s0.30 m/s。答案：(1)A(2)BC(3)11.95(11.9012.00均可)0.304.一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系，进行了如下实验：在离地面高度为h的光滑水平桌面上，沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与质量为m的一个小钢球接触。当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示。让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s。(1)小刚球离开桌面时的速度大小为v_，弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式为Ep_。(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：弹簧的压缩量x/cm1.001.502.002.503.003.50小钢球飞行的水平距离s/m2.013.004.014.966.017.00由实验数据，可确定弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系为_(式中k为比例系数)。AEpkx BEpkCEpkx2 DEpk解析：(1)设桌子高度为h，小球离开桌面后做平抛运动，水平方向：svt，竖直方向：hgt2，联立解得：vs，根据功能关系可知弹簧弹性势能转化为小球平抛的初动能，有：Epmv2，联立解得：Ep。(2)由于Ep可知Ep与s2成正比，由表中数据可看出，在误差范围内，s正比于x，猜测可能Ep与x2也成正比，故选C。答案：(1)s(2)C5(2018杭州模拟)如图甲为某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验，刚开始时小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条、完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。(1)在正确操作情况下，打在纸带上的点并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量(根据图乙所示的纸带回答)。(2)下面是本实验的数据记录表，物理量数据次数橡皮筋做功10个间隔距离x/m10个间隔时间T/s小车获得速度vn/(ms1)小车获得速度的平方vn2/(m2s2)1W0.288 00.21.442.0722W0.417 60.22.094.3733W0.489 60.22.456.0044W0.590 40.22.958.7055W0.648 00.23.2410.50从理论上讲，橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn_。请运用表中测定的数据在图丙所示的坐标系中作出相应的图象，验证理论的正确性。解析：(1)在正确操作情况下，橡皮筋恢复原长时，小车做匀速运动，小车在相等时间内的位移相等，此时小车获得的速度最大，要测量小车的最大速度，应选用纸带的点迹均匀的部分，如GK段进行测量。(2)由动能定理可知，合外力做的功应等于小车动能的变化量，所以W与v2成正比，即Wnvn2，根据表中实验数据，应用描点法作图，图象如图所示。答案：(1)点迹均匀(如GK段)(2)vn2见解析图6(2019台州模拟)在“验证机械能守恒定律”实验中，(1)已有实验器材：220 V/50 Hz交流电源、铁架台(含铁夹)、夹子、纸带、天平、刻度尺，为了完成实验，如图1中还需要的器材是_(填写器材下对应的字母)。(2)某同学通过实验，获得了一条比较理想的纸带，以起点为计数点0，相隔一段距离后，取连续打点为计数点1、2、3、4、5、6，如图2为部分纸带放大照片，则纸带上打第3个计数点时重物的速度v3_ m/s(结果保留两位有效数字)。(3)该同学用测得的数据通过同样的方法算出了计数点5的速度为v5，并测出计数点3、5之间的距离为L。他通过比较m(v5v3)2与mgL的大小来验证机械能守恒定律，你认为他的方案是否可行_(选填“可行”或“不可行”)。解析：(1)电火花打点计时器使用220 V交流电源，实验中需要测量点迹间的距离，从而得出瞬时速度和下降的高度，所以需要A。实验中还需要重物，则需要E。故选A、E。(2)相邻的计数点间的时间间隔T0.02 s，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，得：v3102 m/s2.1 m/s。(3)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量是否相等，而m(v5v3)2不是动能的增加量，故他的方案不可行。答案：(1)AE(2)2.1(3)不可行7(2018浙江镇海中学检测)(1)在“探究功与速度变化的关系”实验中，某同学设计了如图甲所示的实验方案：使小物块在橡皮筋的作用下沿水平桌面被弹出，第二次、第三次、操作时分别改用2根、3根、同样的橡皮筋将小物块弹出，测出小物块被弹出时速度，然后找到牵引力对小物块做的功与小物块速度的关系。要测得小物块被弹出后的水平速度，还需要测量下列哪些物理量(g已知)_(多选)。A小物块的质量mB橡皮筋的原长xC橡皮筋的伸长量xD桌面到地面的高度hE小物块抛出点到落地点的水平距离L根据实验数据作出Wv2的图象如图乙所示，图线不通过原点的原因是_。(2)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图丙所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2。主要实验步骤如下：A弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F；B弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，此时绳套1沿0方向，绳套2沿120方向，记下绳套1弹簧测力计的示数F1；C根据力的平行四边形定则计算此时绳套1的拉力F1_；D比较_，即可初步验证；E只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤。保持绳套2方向不变，绳套1从丙图所示位置向下缓慢转动90，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是_。A逐渐增大 B先增大后减小C逐渐减小 D先减小后增大解析：(1)物块离开桌面后做平抛运动，竖直方向：hgt2，水平方向：Lvt，解得：vL，要测物块被弹出时的速度，需要测量：桌面到地面的高度h，小物块抛出点到落地点的水平距离L，故选D、E；物块在桌面上运动时，弹力对物块做正功，摩擦力对物块做负功，由于物块要克服摩擦力做功，则图象不过原点。(2)根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力F1Ftan 30F；通过比较F1和F1，在误差范围内相同，则可初步验证；两个绳套在转动过程中，合力保持不变，根据平行四边形定则画出图象，如图所示：根据图象可知，绳套1的拉力大小先减小后增大，故D正确。答案：(1)DE物块要克服摩擦力做功(2)FF1和F1DB卷提能增分练1(2018嘉兴检测)(1)在“探究求合力的方法”实验中，除了图甲中所给的器材外，还必须使用的测量工具有_。A天平 B刻度尺C秒表 D量角器(2)如图乙所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置，实验中下列操作正确的是_(多选)。A调节木板使木板保持水平状态B调节细绳使细绳与木板平行C释放小车时应使小车靠近打点计时器D选取的重物质量应与小车质量接近(3)在“验证机械能守恒定律”的实验中，实验装置如图丙所示。某同学使重锤自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，该同学选取一条纸带如图丁所示，纸带上O点对应的速度为零，为了验证OF段机械能守恒，计算F点速度vF时，下列方法正确的是_。A测量OF的间距xOF，再利用运动学公式vF计算B测量OF的间距xOF，再利用功能关系mgxOFmvF2计算C已知O点到F点的时间tOF0.12 s，再利用公式vFgtOF计算D已知E点到G点时间tEG0.04 s，测量EG的间距xEG，再利用公式vF计算解析：(1)在探究合力的方法实验中，除了图中所给器材外，还需要刻度尺，故选B。(2)探究加速度与力、质量的关系实验中，需要平衡摩擦力，并且细绳应该与木板平行，应该先接通打点计时器后释放小车，小车从靠近打点计时器的一端开始运动，在实验过程中，需要使得重物质量远远小于小车质量。综上所述B、C选项正确。(3)在验证机械能守恒定律的实验中，不能利用机械能守恒定律求重锤速度，因此选项B错误。而v其实也是机械能守恒定律化简结果，vgt、t化简之后与A选项一致，因此选项A、C错误。通过纸带求某一点瞬时速度应该通过D选项方法求解，选项D正确。答案：(1)B(2)BC(3)D2利用如图甲所示的装置可以完成力学中的许多实验。(1)下列说法正确的是_。A用此装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，必须设法消除小车和滑板间摩擦阻力的影响B用此装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，每次改变小车质量后，需要重新平衡摩擦力C用此装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，为保证小车所受的拉力近似等于砂及砂桶的重力，必须使砂及砂桶的质量远大于小车的质量D用此装置进行“探究功与速度变化的关系”实验时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑板平行(2)某同学用图甲装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，进行了如下操作：在滑板的左侧加一垫块，用于平衡摩擦力，如图乙所示。开启电源，释放小车，打出了一条纸带，如图丙所示。据此纸带可判断，垫块应_。A向左移动一些B向右移动一些C保持不变垫块调整后，再打出一条纸带，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离(单位：cm)，如图丁所示。由纸带数据计算可得，打下计数点3时小车的速度为_ m/s，小车的加速度为_ m/s2。(保留两位有效数字)解析：(1)用此装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，不必消除小车和滑板间摩擦力的影响，选项A错误；用此装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，每次改变小车质量后，不需要重新平衡摩擦力，选项B错误；用此装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，为保证小车所受的拉力近似等于砂及砂桶的重力，必须使砂及砂桶的质量远小于小车的质量，选项C错误；用此装置进行“探究功与速度变化的关系”实验时，必须调整滑轮高度使连接小车的细线与滑板平行，这样可以确保小车受到的拉力与滑板平行，选项D正确。(2)在用题图甲装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验时，由题图丙中纸带可知小车做加速运动，故垫块应向左移动一些，则选项A正确；题图丁中打下计数点3时小车的速度v30.38 m/s，打下计数点4时小车的速度v40.39 m/s，小车的加速度a m/s20.10 m/s2。答案：(1)D(2)A0.380.103(2019衢州模拟)(1)做“探究求合力的方法”实验，已有弹簧测力计、带有细绳套的橡皮筋、铅笔、白纸和图钉等器材，还必须选取的器材是图1中的_(填字母)。(2)在“探究做功与速度变化的关系”的实验中，甲同学直接将长木板放在水平桌面上进行橡皮筋拉小车实验(如图2所示)；乙同学将长木板一端垫高(如图3所示)，调整木块位置使得连接纸带的小车被轻推后恰好能在长木板上匀速下滑，然后进行橡皮筋拉小车实验。两同学中操作正确的是_(选填“甲”或“乙”)。下列说法正确的是_(填字母)。A先释放小车，再接通电源B需使用相同规格的橡皮筋C改变橡皮筋条数后小车可以从不同位置由静止释放D若橡皮筋伸长量变为原来的2倍，则橡皮筋做功也增加为原来的2倍(3)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时，某同学打出一条纸带，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，测量相邻计数点之间的距离(单位：cm)，如图4所示。根据纸带数据计算可得，打下计数点3时小车的速度为_ m/s，小车的加速度为_ m/s2。(结果保留两位有效数字)解析：(1)探究求合力的方法实验中，不需要使用钩码、打点计时器、秒表等，需要使用刻度尺，通过画出合力、分力的图示来判断是否满足平行四边形定则，因此选D。(2)在“探究做功与速度变化的关系”实验中，需要平衡摩擦力，所以乙同学操作正确。在“探究做功与速度变化的关系”实验中要先接通电源再释放小车，所以选项A错误。为了能够让橡皮筋做功成倍增加，需要使用相同规格的橡皮筋，并且要前后从同一位置由静止释放，所以选项B正确，C错误。由于橡皮筋做功属于变力做功，形变量变为原来的2倍，做功并不是也增大2倍，选项D错误。(3)v3102 m/s0.38 m/s，a102 m/s20.16 m/s2。答案：(1)D(2)乙B(3)0.380.164(2019温州九校联考)利用如图所示的装置“探究功与物体速度变化关系”，小车在橡皮筋的作用下沿着木板滑行。实验中：(1)如图装置中的打点计时器要接下面的哪种电源_。(2)下图实验器材中，既能用于“探究做功与物体速度变化的关系”，还能用于“探究小车速度随时间变化的规律”“探究加速度与力、质量的关系”“验证机械能守恒定律”等各组实验的是_(多选)。(3)为了平衡小车运动中受到的阻力，应该采用下面的_方法。A逐步调节木板的倾斜程度，使静止的小车开始运动B逐步调节木板的倾斜程度，使小车在木板上保持静止C逐步调节木板的倾斜程度，使夹在小车后面的纸带上所打出的点间隔均匀(4)按合理的方式进行实验时，下列三条纸带中哪一条是操作时可能得到的纸带_。解析：(1)由题图可知，打点计时器为电火花计时器，所以应选用220 V的交流电源，即选B。(2)“探究做功与物体速度变化的关系”“探究小车速度随时间变化的规律”“探究加速度与力、质量的关系”“验证机械能守恒定律”中由各自实验原理可知，不需要天平和秒表，需要打点计时器和刻度尺，故应选A、D。(3)为了平衡摩擦力的影响，在实验中可以将木板一端垫高，使小车拖着纸带运动时，小车后面的纸带上的点均匀分布，此时小车受到的重力的分力与摩擦力平衡，故应选C。(4)小车在橡皮筋的作用下先做加速运动，当橡皮筋恢复原长后，小车做匀速直线运动，所以得到的纸带中相邻两点间的距离先增大后均匀，故应选C。答案：(1)B(2)AD(3)C(4)C5(2018浙江4月选考)(1)用图1所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验器材外，还需要的测量工具有_(填字母)；A秒表 B天平C刻度尺 D弹簧测力计(2)用图2所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时