高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 作业17　力学实验

作业17力学实验高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2025123456789选择题1.(7分)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上,轨道末端水平,右侧端点在水平木板上的垂直投影为O点,木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放,a从轨道右端水平飞出后落在木板上;重复多次,测出落点的平均位置P与O点的距离xP。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点,再将小球a从Q处由静止释放,两球碰撞后均落在木板上;重复多次,分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。123456789完成下列填空:(1)记a、b两球的质量分别为ma、mb,实验中须满足条件ma

(选填“>”或“<”)mb。

(2)如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式

,则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中,用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度,依据是

。

>maxP=maxM+mbxN

从同一高度做平抛运动的两个小球,运动时间相同,水平位移可代替水平飞出时的速度123456789【解析】

(1)为保证a球碰撞b球后不反弹,要求ma>mb。

mava=mava'+mbvb',联立解得maxP=maxM+mbxN。因为两小球从同一高度做平抛运动,运动时间相同,所以水平位移可代替小球水平飞出时的速度。1234567892.(5分)(2024浙江三模)在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时:(1)在水平放置的情况下对两个弹簧测力计进行校零,对拉时示数相等,然后在竖直平面内进行实验,如图1所示,则拉力的测量值

(选填“偏大”或“偏小”)。

(2)在水平桌面上做实验时,如图2所示,先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度,记下

,同时记下F1、F2的大小和方向。再用一个弹簧测力计拉橡皮筋,把结点拉到O点时,弹簧测力计的示数如图3所示,读数为

N。

图1图2图3偏大

结点位置O23)以下操作有利于提高本实验精度的是

。

A.记录细线方向时两点的距离远一点B.F1与F2的夹角尽可能大一些C.作力的图示时,选用的标度适当的小一点(4)该兴趣小组通过多次实验得到多组实验数据,肯定有误的是

。

A.F1=2.10N,F2=1.90N,F=2.90NB.F1=2.10N,F2=2.60N,F=5.50NC.F1=2.10N,F2=3.80N,F=1.10ND.F1=2.10N,F2=2.10N,F=1.10NABC123456789【解析】

(1)在竖直平面内进行实验,弹簧自身的重力造成拉力测量值偏大。(2)在水平桌面上做实验时,如题图2所示,先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度,记下结点位置O,同时记下F1、F2的大小和方向。弹簧测力计的最小分度值为0.1

N,读数时需要估读到下一位,读数为2.15

N。(3)记录细线方向时两点的距离远一点,可以减小实验误差,A正确;F1与F2的夹角适量即可,不能太大或太小,B错误;作力的图示时,选用的标度适当的大一点,可以减小标度产生的误差的平均值,C错误。(4)根据二力合成的合力范围|F1-F2|≤F≤F1+F2可知,A、D选项符合二力合成的规则,B、C不符合二力合成的规则。故选B、C。1234567893.(7分)(2024浙江温州三模)甲同学利用气垫导轨和数字计时器记录物体沿斜面下滑的运动过程来验证机械能守恒定律,计时系统的工作要借助于光源和光敏管。当滑块经过光电门时,其上的遮光条把光遮住,与光敏管相连的电子电路自动记录遮光的时间,通过数码屏显示出来。实验部分装置图如图1所示,已知滑块和遮光条的总质量为m',砝码盘和砝码的总质量为m,遮光条宽度为d,经过光电门1和光电门2的时间分别为t1和t2,在装置上读出两光电门之间的距离,用L表示,回答下列问题。图1123456789(1)该同学用螺旋测微器测量遮光条宽度d,如图2所示,则遮光条宽度d=

mm。

(2)该实验中,以下操作正确的是

。

A.遮光条宽度越小越好B.需抬高左侧以平衡摩擦力C.无需满足m'>m(3)该同学为验证机械能守恒,重力势能的减少量ΔEp的表达式是

,动能的增加量ΔEk的表达式是

(以上两空均用字母m'、m、d、L、t1、t2表示);若在误差允许范围内,ΔEp近似等于ΔEk,则说明机械能守恒;若在进行数据分析时发现系统增加的动能ΔEk总是大于砝码盘和砝码减少的重力势能ΔEp,可能的原因是

(写出1条即可)。

图21.610CmgL气垫导轨没有调节水平,其左侧高于右侧

123456789(4)若乙同学用一端带滑轮的轨道和打点计时器验证系统的机械能守恒,如图3所示,请问这样的做法

(选填“可行”或“不可行”)。

图3不可行

123456789【解析】

(1)遮光条宽度d=(1.5+0.010×11)

mm=1.610

mm。(2)由光电门测速原理,可知遮光条宽度越小,遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度,速度测量的误差越小。但是若遮光条宽度太小,则测量遮光条宽度时的相对误差会很大,故遮光条宽度不是越小越好,故A错误;实验时气垫导轨与滑块之间的滑动摩擦力很小,在误差允许的范围内是可忽略的,故不需要平衡摩擦力,故B错误;本实验要验证的是系统减小的重力势能等于增加的动能,不用将细线的拉力近似为砝码盘和砝码的总重力,故无需m'≫m,故C正确。123456789若在进行数据分析时发现系统增加的动能ΔEk总是大于砝码盘和砝码减少的重力势能ΔEp,可能的原因是气垫导轨没有调节水平,其左侧高于右侧,以至于滑块和遮光条的重力势能也减小了,使系统动能的增加量总是大于砝码盘和砝码减少的重力势能。(4)这样的做法不可行。因为此系统存在克服摩擦阻力做功,机械能不守恒,也就无法验证系统的机械能守恒。1234567894.(7分)(2024浙江模拟预测)(1)如图1、2、3分别为“探究加速度与力、质量的关系”“验证机械能守恒定律”和“探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系”的实验场景,回答下列问题。图1图2图3123456789①以上三个实验都用到了重物,根据题中三个实验场景顺序,分别对应选用下列三个重物的正确顺序应是

。

A.甲、乙、丙B.乙、丙、甲C.甲、丙、乙甲

乙丙C123456789②在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,小宇同学选用的打点计时器是电火花计时器,下列实验器材必需的是

。

本实验中确保重物的质量远小于小车质量的目的是

。

AC使细绳拉力等于重物重力123456789③在“验证机械能守恒定律”实验中,小宇在某次实验得到如下一条纸带,O点为打点的起始点,在纸带上选取连续清晰的点迹依次标注A、B、C、D、E、F,则D点在刻度尺的对应读数为

cm;打E点时重物的速度大小vE=

m/s。(计算结果保留3位有效数字)。

6.451.29123456789(2)小宇同学在家里做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。①测量摆线长时,下列最合适的测量工具是

。

A.游标卡尺

B.螺旋测微器C.1m长毫米刻度尺 D.20cm长毫米刻度尺②实验结果发现测得的值大于当地标准重力加速度的值。造成上面实验误差的原因可能是

。

A.描绘T2-L图像时,用摆线长当作摆长B.摆球摆动过程中未保证在同一竖直平面内运动C.测出(n+1)次全振动时间t,误作为n次全振动时间进行计算CB123456789【解析】

(1)①题图1探究加速度与力、质量的关系应当使用槽码,即图甲;题图2验证机械能守恒定律所用的重物上方需要有卡住纸带的卡槽,即图丙;题图3探究弹簧弹力和弹簧形变量的关系应当使用钩码,即图乙,故选C。②探究加速度与力、质量的关系这一实验中,需要刻度尺测量纸带上点之间的距离,电火花打点计时器电源直接使用家用电源220

V电压即可,不需要学生电源,需要用到天平测量小车质量,故选A、C。设小车受到的拉力为FT,小车的质量为m',重物的质量为m,对小车根据牛顿第二定律有FT=m'a,对重物根据牛顿第二定律有mg-FT=ma,联立可得

,当m≪m'时,细绳拉力等于重物重力。123456789③对于分度值为1

mm的刻度尺读数要注意估读一位,所以读数为6.45

cm。D点距O点的距离为xD=6.45

cm,F点距O点的距离为xF=11.60

cm,电火花计时器的频率为50

Hz,所以相邻两个点之间的时间间隔为T=0.02

s,根据平均速度公式计算E点的速度123456789(2)①单摆测重力加速度大小实验中,为了使摆球尽可能小,使其可以视为质点,所以摆线不能太短,因为游标卡尺、螺旋测微器与20

cm长毫米刻度尺测量长度过小,因而选择1

m长毫米刻度尺作为测量工具,故选C。1234567895.(5分)(2024浙江台州模拟预测)某同学借助图甲所示装置验证动量守恒定律,长木板的一端垫有小木块,可以微调木板的倾斜程度,以平衡摩擦力,使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥,后端与穿过打点计时器的纸带相连,接通打点计时器电源后,让小车1以某速度做匀速直线运动,与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起,之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz,得到的纸带如图乙所示,已将各计数点之间的距离标在图上。甲乙123456789(1)图乙中的数据有AB、BC、CD、DE四段,计算小车1碰撞前的速度大小应选

段,计算两车碰撞后的速度大小应选

段。

(2)关于实验的操作与反思,下述说法正确的是

。

A.实验中小车1必须从静止释放B.若小车1前端没贴橡皮泥,不影响实验验证C.上述实验装置不能验证弹性碰撞规律(3)若小车1的质量(含橡皮泥)为0.4kg,小车2的质量为0.2kg,根据纸带数据,碰前两小车的总动量是

kg·m/s,碰后两小车的总动量是

kg·m/s。(结果均保留三位有效数字)

BCDEC0.6850.684123456789【解析】

(1)接通打点计时器电源后,推动小车1由静止开始运动,故小车有个加速过程,在碰撞前做匀速直线运动,即在相同的时间内通过的位移相同,故BC段为匀速运动的阶段,故选BC计算碰前的速度;碰撞过程是一个变速运动的过程,而小车1和小车2碰后粘在一起做匀速直线运动,故在相同的时间内通过相同的位移,应选DE段来计算碰后共同的速度。(2)实验中小车1不一定从静止释放,只要碰撞前做匀速运动即可,故A错误;若小车1前端没贴橡皮泥,则两车不能粘在一起,小车2的速度不好测量,所以小车1前端没贴橡皮泥会影响实验验证,故B错误;上述实验装置中两小车碰撞后粘在一起,是非弹性碰撞,若要验证弹性碰撞规律,小车2碰撞后的速度无法测量,因此该装置不能验证弹性碰撞规律,故C正确。1234567891234567896.(4分)某实验小组利用如图甲装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。圆中直径为D的水平圆盘可绕竖直中心轴转动,图盘边缘侧面上有很小一段很薄的反光涂层。当圆盘转到某一位置时,接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束,并将所收到的光信号转变成电信号,在示波器显示屏上显示出来,从而记录反光时间Δt。长为L的细线一端连接小滑块,另一端连到固定在转轴上的力传感器上,连接到计算机上的传感器能显示细线的拉力F,用游标卡尺测量反光涂层的长度Δd。实验小组采取了下列实验步骤:甲123456789(1)为了探究向心力与角速度的关系,需要控制滑块质量和旋转半径保持不变,某次记录的反光时间为Δt,则角速度ω=

。

(2)以F为纵坐标,以

为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条如图乙所示的直线,图线的斜率为k,则滑块的质量为

(结果用字母k、L、Δd、D表示);图线不过坐标原点的原因是

。

乙滑块受到摩擦力的作用

1234567891234567897.(6分)某同学找到一条遵循胡克定律的橡皮筋并利用如下实验器材验证平行四边形定则:刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子、质量不同的小重物若干、木板。实验方案如下:①将橡皮筋的两端分别与两条细绳相连,测出橡皮筋的原长;②将橡皮筋一端细绳用钉子固定在竖直木板上的A点,在橡皮筋的中点O用细绳系住小重物,使小重物自然下垂,如图甲所示;③将橡皮筋的另一端细绳固定在竖直木板上的B点,如图乙所示。(1)为完成本实验,下列还必须测量的物理量为

。(填选项前字母)

A.小重物的质量B.细绳的长度C.图甲中OA段橡皮筋的长度D.图乙中OA和OB段橡皮筋的长度CD123456789(2)在完成本实验的过程中,必须注意的事项是

。(填选项前字母)

A.橡皮筋两端连接的细绳长度必须相同B.图乙中A、B两点必须等高C.图乙中连接小重物的细绳必须在OA、OB夹角的角平分线上D.记录图甲中O点的位置和OA的方向E.记录图乙中O点的位置和OA、OB的方向(3)若钉子位置固定,利用现有器材改变实验效果,可采用的方法是

。

E更换小重物123456789【解析】

(1)橡皮筋遵循胡克定律,要测量拉力可以通过测量橡皮筋的长度和原长,得到橡皮筋的伸长量,根据拉力大小与伸长量成比例作力的图示。所以必须记下题图甲中OA段橡皮筋的长度和题图乙中OA和OB段橡皮筋的长度,故选C、D。(2)橡皮筋连接的细绳要稍微长些,并非要求等长,A错误;题图乙中A、B两点不用必须等高,B错误;题图乙中连接小重物的细绳可以在OA、OB夹角的角平分线上,也可以不在角平分线上,C错误;题图甲中O点的位置和OA的方向不需要记录,D错误;需要记录题图乙中O点的位置和OA、OB的方向,E正确。(3)在钉子位置不变的情况下,要改变实验效果,只有改变小重物的质量,故可采用的方法是更换小重物。1234567898.(7分)(2024浙江模拟预测)(1)用图甲所示装置探究位移与加速度的关系。抬起黑板擦,两小车同时开始运动,按下黑板擦,两小车同时停下来。用刻度尺测出两小车移动的位移x1、x2。它们的位移与加速度成

(选填“正比”或“反比”)。

甲正比123456789(2)用如图乙所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

乙①关于补偿小车阻力,下列说法正确的是

。

A.小车上不需要固定纸带B.不需要考虑细线与定滑轮间的摩擦C.必须反复调整木板倾斜度,直至小车能静止在木板上D.在小车上增减钩码并进行多次实验,不需要重新补偿阻力BD123456789②在规范的实验操作下,打出的一条纸带如图丙所示,相邻两计数点间均有4个点未画出,已知电源频率为50Hz,则打计数点0时,小车的速度大小为

m/s(结果保留2位有效数字)。

丙0在保持小车质量一定,根据实验数据得到如图丁所示的a-F图像,发现图线未过原点,原因可能是

。

A.未补偿阻力B.补偿阻力过度C.计算小车所受拉力的大小时,未计入槽码盘所受的重力D.未能满足槽码质量远小于小车和钩码的总质量丁

B123456789【解析】

(1)根据位移与加速度、时间关系,可知x=at2,由于时间相等,所以位移与加速度成正比。(2)①补偿阻力时,小车上需要固定纸带,通过纸带点迹进行判断,故A错误;细线与定滑轮间的摩擦非常小,不需要考虑,故B正确;必须反复调整木板倾斜度,直至小车能匀速向下运动,故C