高三物理二轮复习练习力学实验单元质量检测（六）

单元质量检测(六)力学实验1.(2017·合肥一中模拟)在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学的实验情况如图所示，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。(1)本实验中，采用下列哪些方法和步骤可以减小实验误差________。A．两个分力F1、F2间的夹角尽量小些B．两个分力F1、F2间的夹角尽量大些C．橡皮筋的细绳要稍短一些D．实验中，弹簧秤必须与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤刻度(2)为了完成实验，在用两个完全相同的弹簧秤成一定角度拉橡皮筋时，必须记录的有________。A．两细绳的方向B．橡皮筋的原长C．两弹簧秤的示数D．结点O的位置(3)若保持结点O的位置及OB方向不变，而将OC顺时针缓慢转动一小角度，其他操作均正确，则________。A．弹簧秤甲的示数不变B．弹簧秤甲的示数一直减小C．弹簧秤乙的示数可能增大D．弹簧秤乙的示数一定先减小后增大解析：(1)根据平行四边形定则可知夹角太小将会导致合力过大，导致使用弹簧秤时可能超过量程，故夹角不能太小或太大，适当即可，故A、B错误；为了准确记下拉力的方向，故采用两点描线时两点距离应尽量大一些，故细绳应长些，故C错误；为了防止出现分力的情况，应让各力尽量贴近木板，且与木板平行，同时，读数时视线要正对弹簧秤刻度，故D正确。(2)该实验的实验目的是验证力的平行四边形定则，要根据两个弹簧秤拉橡皮筋时两个拉力的大小和方向作出平行四边形求出其合力大小，然后与一个弹簧秤拉橡皮筋时的拉力大小进行比较，最后得出结论，故需要记录的是两弹力的大小和方向，以及结点O的位置，故A、C、D正确，B错误。(3)对结点O受力分析，受到两个弹簧的拉力和橡皮筋的拉力，保持结点O的位置及OB方向不变，其中橡皮筋长度不变，其拉力大小不变，将OC顺时针缓慢转动，由力的合成易知，弹簧秤甲的示数一直减小，弹簧秤乙的示数可能增大，也有可能减小，故A、D错误；B、C正确。答案：(1)D(2)ACD(3)BC2．(2017·福州一中模拟)某同学用如图所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”的实验，该同学在实验室找到了一个小正方体木块，接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高，通过速度传感器发现小车刚好做匀速直线运动。(1)设小车质量为M，正方体木块边长为a，用刻度尺量出图中AB距离为l(a≪l且已知θ很小时tanθ≈sinθ)，则小车向下滑动时受到的摩擦力为________。(2)然后用细线通过定滑轮挂上物体让小车匀加速下滑，不断改变物体的质量m，测出对应的加速度a，则下列图像中能正确反映小车加速度a与所挂物体质量m的关系的是________。解析：(1)设此时木板与水平面的夹角为θ，小车刚好做匀速直线运动，所以小车受力平衡，则有：f＝Mgsinθ根据几何关系可知：tanθ≈sinθ＝eq\f(a,l)所以f＝eq\f(Mga,l)。(2)设小车的质量为M，物体的质量为m，根据牛顿第二定律得：对m：mg－F拉＝ma对M：F拉＝Ma解得：F拉＝eq\f(mMg,m＋M)＝eq\f(mg,1＋\f(m,M))当m≪M时，绳子的拉力近似等于物体的重力，所以刚开始am图像是一条过原点的直线；当物体的质量为m变大后不能满足m≪M的条件，图像弯曲，且加速度增大的速度变慢，故C正确。答案：(1)eq\f(Mga,l)(2)C3．(2017·黑龙江大庆铁人中学检测)(1)下图中游标卡尺的读数为________mm，螺旋测微器的读数为________mm。(2)某兴趣小组想通过物体在斜面上运动的实验探究“合外力做功和物体速度变化的关系”。实验开始前，他们提出了以下几种猜想：①W∝eq\r(v)，②W∝v，③W∝v2。他们的实验装置如图甲所示，PQ为一块倾斜放置的木板，在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点时的速度)，每次实验，物体从不同初始位置处由静止释放。同学们设计了以下表格来记录实验数据，其中L1、L2、L3、L4、……代表物体分别从不同初始位置处由静止释放时初始位置到速度传感器的距离，v1、v2、v3、v4、……表示物体每次通过Q点的速度。实验次数1234……LL1L2L3L4……vv1v2v3v4……他们根据实验数据绘制了如图乙所示的Lv图像，并得出结论W∝v2。他们的做法是否合适，你有什么好的建议？________________________________________________________________________在此实验中，木板与物体间摩擦力的大小________(填“会”或“不会”)影响探究出的结果。解析：(1)游标卡尺的主尺读数为29mm，游标尺上第8个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标尺读数为0.1×8mm＝0.8mm，所以最终读数为：29mm＋0.8mm＝29.8mm。螺旋测微器的固定刻度读数0.5mm，可动刻度读数为0.01×26.0mm＝0.260mm，所以最终读数为：0.5mm＋0.260mm＝0.760mm。(2)在数据处理中，由曲线不能直接确定函数关系，一般都是在直线上确定各个物理量之间的函数关系，所以该方法是不合适的，应进一步绘制Lv2图像。在运动过程中，由于物体受力是恒定的，所以可得出合外力做功与物体速度变化的关系。因此在实验中物体与木板间的摩擦力不会影响探究的结果。答案：(1)29.80.760(2)不合适，得出结论W∝v2的理由不充分绘制Lv2图像不会4.(2017·福建厦门双十中学模拟)利用如图所示实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。(1)实验操作步骤如下，请将步骤B补充完整：A．按实验要求安装好实验装置；B．使重物靠近打点计时器，接着先_______，后_______，打点计时器在纸带上打下一系列的点；(填“放开纸带”或“接通电源”)C．下图为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一个点，O点与第2点的距离约为2mm，分别测出若干连续点A、B、C、……与O点之间的距离hA、hB、hC、……(2)验证机械能是否守恒时，两点间的时间间隔为T，重力加速度为g，|ΔEp|表示O点至C点过程重物重力势能减少量，ΔEk表示O点至C点过程重物动能的增加量，实验中计算C点的速度，甲同学用vC＝7gT来计算，可以推断|ΔEp|________ΔEk(填“>”或“＝”或“<”)；乙同学用vC＝eq\f(hD－hB,2T)来计算，可以推断|ΔEp|________ΔEk(填“>”或“＝”或“<”)；丙同学用vC＝eq\r(2ghC)来计算，可以推断|ΔEp|________ΔEk(填“>”或“＝”或“<”)。其中________同学的计算方法更符合实验要求。解析：(1)先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再释放纸带。(2)实验中计算C点的速度，甲同学用vC＝7gT来计算，即认为在重物下落过程中，加速度为重力加速度，实际上在下落过程中有阻力，加速度小于重力加速度，vC偏大。可以推断|ΔEp|小于ΔEk；乙同学用vC＝eq\f(hD－hB,2T)来计算，运用匀变速直线运动规律：中间时刻的瞬时速度等于平均速度，求出的vC是真实的，但在下落过程中，不可避免的存在阻力，故|ΔEp|大于|ΔEk|；丙同学用vC＝eq\r(2ghC)来计算，运用了hC及加速度g，直接认为重物做自由落体运动故机械能守恒，可以推断|ΔEp|等于ΔEk，综上所述，乙同学的计算方法更合理。答案：(1)接通电源放开纸带(2)<>＝乙5.(2017·上海十一校联考)某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示。倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球。手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球。当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落。这样，就可测出多个小球下落的总时间。(1)在实验中，下列做法正确的有()A．电路中的电源只能选用交流电源B．实验前应将M调整到电磁铁的正下方C．用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度D．手动敲击M的同时按下秒表开始计时(2)实验测得小球下落的高度H＝1.980m,10个小球下落的总时间T＝6.5s。可求出重力加速度g＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)(3)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt，这导致实验误差。为此，他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2。他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响？请推导说明。解析：(1)M与触头接触期间，电磁铁应保持磁性存在，电源用直流电源和交流电源均可，故A错误；实验中要通过小球撞击M断开电路来释放下一小球，故M必须在电磁铁正下方，故B正确；小球下落的高度应为电磁铁下端到M的竖直距离减去小球直径，故C错误；手敲击M瞬间，小球1即开始下落，故应同时开始计时，故D正确。(2)一个小球下落的时间为：t＝eq\f(t总,n)＝eq\f(6.5,10)s＝0.65s根据自由落体运动规律h＝eq\f(1,2)gt2可得：g＝eq\f(2h,t2)＝eq\f(2×1.980,0.652)m/s2≈9.4m/s2。(3)由自由落体运动的规律可得：H1＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T1,n)－Δt))2H2＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T2,n)－Δt))2；联立可得g＝eq\f(2n2\r(H1)－\r(H2)2,T1－T22)，因此可以消去Δt对实验结果的影响。答案：(1)BD(2)9.4(3)可以消去Δt的影响推导过程见解析6．(2017·福州一中模拟)测量木块与木板间动摩擦因数μ时，某小组设计了使用位移传感器的实验装置如图甲所示，让木块从倾斜木板上一点A静止释放，位移传感器连接计算机描绘的滑块相对传感器的位移随时间变化规律如图乙。(1)根据图乙中图线计算t0时刻速度v1＝________，2t0时刻速度v2＝________，木块加速度a＝________(用图中给出的x0、x1、x2、x3、t0表示)。(2)已知重力加速度为g，测得木板的倾角为θ，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ＝________。解析：(1)根据匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于这段时间内中点时刻的瞬时速度，得：v1＝eq\f(x0－x2,2t0)；v2＝eq\f(x1－x3,2t0)木块的加速度：a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v2－v1,t0)＝eq\f(x1＋x2－x0－x3,2t\o\al(2,0))。(2)选取木块为研究对象，木块沿斜面方向，根据牛顿第二定律：mgsinθ－μmgcosθ＝ma得：μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)。答案：(1)eq\f(x0－x2,2t0)eq\f(x1－x3,2t0)eq\f(x1＋x2－x0－x3,2t\o\al(2,0))(2)eq\f(gsinθ－a,gcosθ)7．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的相撞面分别装上橡皮泥，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圆弧连接，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________。①在P5、P6之间②在P6处③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________。①A、B两个滑块的质量m1和m2②滑块A释放时距桌面的高度③频闪照相的周期④照片尺寸和实际尺寸的比例⑤照片上测得的s45、s56和s67、s78⑥照片上测得的s34、s45、s56和s67、s78、s89⑦滑块与桌面间的动摩擦因数写出验证动量守恒的表达式________________________________________________________________________。解析：(1)由题图可知s12＝3.00cm，s23＝2.80cm，s34＝2.60cm，s45＝2.40cm，s56＝2.20cm，s67＝1.60cm，s78＝1.40cm，s89＝1.20cm。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