高三物理二轮复习对点规范演练专题五物理实验第1讲

第1讲力学实验1．(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上，如图甲所示．将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长．(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出．测力计的示数如图乙所示，F的大小为_4.0__N.(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉回至O点．此时观察到两个拉力分别沿图甲中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N.①用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图甲中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；②F合的大小为_4.0__N，F合与拉力F的夹角的正切值为_0.05__.若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验室所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则．解析(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0N．(2)①利用平行四边形定则作图；②由图可知F合＝4.0N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1mm，顶点的纵坐标长度为20mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05.答案(2)如图所示．2．(2017·广东百校联考)某学校实验小组同学在做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，根据实验老师提供的器材组成如图甲所示的装置．所用钩码的重力均为0.5N，某同学将6个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出弹簧的总长度，并将数据填在下面的表格中．(弹簧始终在弹性限度内)弹力大小/N0.51.01.52.02.53.0弹簧总长/cm7.008.529.4810.5011.5112.46(1)试根据这些实验数据在图甲的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小跟弹簧总长之间的函数关系的图象，所得图线的物理意义是_弹簧的弹力大小与弹簧伸长量大小成正比__；该弹簧的劲度系数k为_50_N/m(49～51_N/m)__．(结果保留两位有效数字)(2)做完该实验，某同学想用图甲的装置(一根弹簧、一把直尺和一个已知质量为m的砝码)来测定某个小物体的重力，你认为该怎么做？请写出方法将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码(已知质量为m)测出弹簧的伸长量x.将砝码取下换上待测物体，测出弹簧的伸长量x′.则待测物体的重力为eq\f(mg,x)x′.(其他合理答案也可).解析(1)作图象时，使尽可能多的点落在这条直线上，不在直线上的点均匀地分布在直线两侧．该图线跟横轴交点的横坐标表示弹簧的原长．图线的物理意义是弹簧的弹力大小和弹簧伸长量大小成正比．由k＝eq\f(ΔF,Δx)，可得k＝50N/m.(2)将弹簧上端固定在支架上，下端挂上砝码，测出弹簧的伸长量x，然后将砝码取下换上待测小物体，测出弹簧的伸长量x′，则待测小物体的重力为eq\f(mg,x)x′.答案(1)如图所示3．(2017·山西名校联考)如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条(滑块与遮光条的总质量为M)，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A位置由静止释放．(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d＝_2.25__mm.(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_滑块在A位置时遮光条到光电门B的距离L__.(写出物理量及其表示符号)(3)本实验是否需要使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量？_否__．(选填“是”或“否”)(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门B的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出eq\f(1,t2)­F(其他合理答案也可)图象．(用题中给出的字母表示)解析(1)游标卡尺的读数为2mm＋5×0.05mm＝2.25mm；(2)由题意并根据运动学公式v2＝2aL可知，还需要测量的物理量是滑块在A位置时遮光条到光电门B的距离L；(3)由于滑块受到的合外力通过力传感器直接读出，所以该实验不需要使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量；(4)由v2＝2aL，知eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))2＝2aL，得a＝eq\f(d2,2Lt2)，t为变量，d、L为常量，通过作出eq\f(1,t2)­F图象即可得出a与F的关系．4．(2017·山东潍坊统考)利用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律．水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨，导轨上端固定有轻质定滑轮，A处固定光电门．带遮光片的滑块质量为M，置于导轨上的B处，通过轻绳跨过定滑轮与质量为m的小球相连，使轻绳伸直，小球与滑块由静止释放，滑块向上运动，重力加速度为g.(1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，结果如图乙所示，由此读出d＝_3.85__mm.(2)某次实验测得导轨倾角为θ，B到光电门的距离为x，遮光片经过光电门时的挡光时间为t，滑块从B到A过程中m和M组成系统的动能增量为ΔEk＝eq\f(M＋md2,2t2)，系统的重力势能减少量为ΔEp＝(m－Msinθ)gx，在误差允许的范围内，若ΔEk＝ΔEp，则可认为系统的机械能守恒．(用题目中字母表示ΔEk和ΔEp)解析(1)由游标卡尺的读数规则可知，d＝3mm＋17×0.05mm＝3.85mm.(2)由于挡光时间极短，因此滑块通过光电门的速度应等于挡光时间内的平均速度，则v＝eq\f(d,t)，因此动能的增加量为ΔEk＝eq\f(1,2)(M＋m)v2＝eq\f(M＋md2,2t2)，系统重力势能的减少量为ΔEp＝mgx－Mgxsinθ.5．(2017·广西模拟)如图所示为改装的探究圆周运动中向心加速度的实验装置．有机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为r的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线接一个重锤，圆盘边缘连接一细绳，细绳另一端连接一个小球．实验操作如下：①利用天平测量小球的质量m，记录当地的重力加速度g的大小；②闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动．调节激光笔2的高度和激光笔1的位置，让激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺测量小球运动的半径R和球心到塑料圆盘的高度h；③当小球第一次到达A点时开始计时，记录小球n次到达A点的时间t；④切断电源，整理器材．请回答下列问题：(1)下列说法正确的是_BD__.A．小球运动的周期为eq\f(t,n)B．小球运动的线速度大小为eq\f(2πn－1R,t)C．小球运动的向心力大小为eq\f(mgR,h)D．若电动机转速增加，激光笔1、2应分别左移、升高(2)若已测出R＝40.00cm、r＝4.00cm、h＝90.00cm，t＝100.00s，n＝51，π取3.14，则小球做圆周运动的周期T＝_2.00__s，记录的当地重力加速度大小应为g＝_9.86__m/s2.(计算结果保留3位有效数字)解析(1)小球运动的周期为T＝eq\f(t,n－1)，选项A错误；v＝eq\f(2πR,T)＝eq\f(2πn－1R,t)，选项B正确；设绳与竖直方向夹角为θ，向心力F＝mgtanθ＝eq\f(mgR－r,h)，选项C错误；电动机转速增加，小球上升，应对激光笔1左移、激光笔2升高，选项D正确．(2)周期为T＝eq\f(t,n－1)＝2.00s，由eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2R＝geq\f(R－r,h)，得g＝9.86m/s2.6．(2017·江苏卷)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量为M＝200.0g，钩码的质量为m＝10.0g，打点计时器的电源为50Hz的交流电．(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_小车做匀速运动__．(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示．选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1＝_0.228__m/s.(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g＝9.80m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力对小车做的功W.利用Ek＝eq\f(1,2)Mv2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔEk.计算结果见下表.W/×10－3J2.452.923.353.814.26ΔEk×10－3J2.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在方格纸上作出ΔEk－W图象．(4)实验结果表明，ΔEk总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F＝_0.093__N.解析(1)挂钩码前，调节木板右侧的高度，直至向左轻推