2020届高三高考物理二轮复习《力学实验》专题专练
(天津专用)2020高考物理二轮复习专题提升训练16力学实验(含解析)
专题提升训练16力学实验1.研究性学习小组为研究匀变速直线运动的规律和测当地的重力加速度,采用了如图甲所示的装置,其中m1=50 g、m2=150 g,开始时保持装置静止,然后释放质量为m2的物块,该物块可以带动质量为m1的物块拖着纸带打出一系列的点,只要对纸带上的点进行测量,即可研究匀变速直线运动。
某次实验打出的纸带如图乙所示,0是打下的第一个点,每相邻两点间还有4个点没有标出,交变电流频率为50 Hz。
甲乙(1)系统的加速度大小为a= m/s2,在打点0~5的过程中,系统动能的增量ΔE k=J。
(2)忽略一切阻力的情况下,某同学作出的-h图像如图丙所示,则当地的重力加速度g=m/s2。
丙答案:(1)4.80.576(2)9.6解析:(1)由纸带可以求出系统的加速度:x56-x45=aT2,而相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s,代入数据可解得加速度大小为a=4.8m/s2,在打计数点0~5的过程中,系统动能的增量为ΔE k=(m1+m2),打计数点5的瞬时速度为v5==2.4m/s,则ΔE k=0.576J。
(2)由两物块组成的系统的重力势能减少量等于动能的增加量可得(m2-m1)gh=(m1+m2)v2,整理得-,则图像斜率为k=,重力加速度为g=2k=9.6m/s2。
2. 0 9·天津和平区二模)某研究性学习小组利用气垫导轨进行物理实验,实验装置如图甲所示。
在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电门,滑块上固定一遮光条,光电门可以记录下遮光条通过光电门时所用的时间。
滑块上装有拉力传感器,可以读出细线上的拉力大小。
(1)实验前用螺旋测微器测遮光条宽度d,测量结果如图乙所示,则d= mm。
(2)滑块用细线跨过气垫导轨右端的定滑轮与托盘(盘内有砝码)相连,将滑块由图甲所示位置释放,若已知遮光条通过两个光电门所用时间分别为Δt1、Δt2以及遮光条宽度为d,还测出两光电门间距离l,则滑块的加速度可用上述物理量表示为a= 。
高考物理二轮复习实验题题型力学实验练习
实验题题型1 力学实验角度1:原型实验1.(2020·辽宁抚顺一模)一同学利用如图(甲)所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下从静止开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离后停在桌面上(尚未到达滑轮处).图(乙)是从纸带上选取的一段,从便于测量的某点开始,每两个相邻计数点之间还有4个点未画出,相邻计数点间的距离如图(乙)所示,打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz.(1)打计数点3时,物块的速度大小为m/s(结果保留三位有效数字);(2)物块加速运动过程与减速运动过程中的加速度大小的比值为(结果保留两位有效数字).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)某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣,于是,他将刻度尺与弹簧测力计平行放置,如图(丙)所示,利用读得的数据,他得出了弹簧的劲度系数.那么,该弹簧的劲度系数k= N/m(保留两位有效数字).3.(2020·四川凉山一诊)一位同学用光电计时器等器材装置做“验证机械能守恒定律”的实验,如图(甲)所示.通过电磁铁控制的小球从B点的正上方A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,光电计时器记录下小球通过光电门时间t,当地的重力加速度为g.(1)(多选)为了验证机械能守恒定律,该实验还需要测量下列哪些物理量.A.A,B之间的距离HB.小球的质量mC.小球从A到B的下落时间t ABD.小球的直径d(2)小球通过光电门时的瞬时速度v= (用题中及第(1)问的测量物理量表达)(3)多次改变A,B之间距离H,重复上述过程,作出随H的变化图像如图(乙)所示,当小球下落过程中机械能守恒时,该直线斜率k0= .(4)在实验中根据数据实际绘出的图(乙)直线的斜率为k(k<k0),则实验过程中所受的平均阻力f与小球重力mg的比值为(用k,k0表示).角度2:创新实验1.(2020·安徽淮南一模)如图(甲)所示,在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块,质量为M,气垫导轨右端固定一定滑轮,细线绕过滑轮,一端与滑块相连,另一端挂有6个钩码,设每个钩码的质量为m,且M=4m.(1)用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度,读数如图(乙)所示,则宽度d= cm;(2)某同学打开气源,将滑块由静止释放,滑块上的挡光片通过光电门的时间为t,则滑块通过光电门的速度为(用题中所给字母表示);(3)开始实验时,细线另一端挂有6个钩码,由静止释放后细线上的拉力为F1,接着每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中,当只剩3个钩码时细线上的拉力为F2,则F12F2(填“大于”“等于”或“小于”);(4)若每次移动钩码后都从同一位置释放滑块,设挡光片距光电门的距离为L,钩码的个数为n,测出每次挡光片通过光电门的时间为t,测出多组数据,并绘出n图像,已知图线斜率为k,则当地重力加速度为(用题中字母表示).2.(2020·安徽芜湖二模)如图(甲)所示,用细线竖直拉着包有白纸的质量为m(kg)的圆柱棒,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动.当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒表面的纸上画出记号,如图(乙)所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动.测得记号之间的距离依次为20.0 mm,44.0 mm,68.0 mm,92.0 mm,116.0 mm,140.0 mm,已知电动机铭牌上标有“1 200 r/min”字样,根据以上内容,回答下列问题:(1)图(乙)中的(填“左”或“右”)端是圆柱棒的悬挂端;(2)根据图(乙)所给的数据,可知毛笔画下记号D时,圆柱棒下落的速度v D= m/s;圆柱棒竖直下落的加速度为m/s2.3.(2020·山西大学附中模拟)用如图1实验装置验证m1,m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.图2给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图2所示.已知m1=50 g,m2=150 g,则(g取10 m/s2,结果保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点5时的速度v= m/s;(2)在打点0～5过程中系统动能的增量ΔE k= J,系统势能的减少量ΔE p= J,由此得出的结论是.(3)若某同学作出v2h图像如图3,则当地的实际重力加速度g=m/s2.高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2020年高考物理复习《力学实验》刷题试卷(人教版,含答案)
2020年高考物理复习《力学实验》刷题试卷1.如图甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家特伍德（G·Atwood 1746-1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律．某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙示．（1）实验时，该同学进行了如下步骤：①将质量均为M（A的含挡光片，B的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态．测量出_________________（填“A的上表面”，“A的下表面”或“挡光片中心”）到光电门中心的竖直距离h．②在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为△t．③测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证守恒定律．（2）如果系统（重物A，B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为________________（已知重力加速度为g）．（3）引起该实验系统误差的原因有________________（写一条即可）．（4）验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A，B以及物块C）的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a 随m增大会趋于一个什么值？________________请你帮该同学解决，①写出a与m之间的关系式：________________（还要用到M和g）②a的值会趋于________________2.某研究性学习小组在做“验证机械能守恒定律”的实验中，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。
查得当地的重力加速度g=9.80m/s2。
测得所用重物的质量为 1.00kg。
实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作O，每两个计数点之间有四点未画出，另选连续的3个计数点A，B，C作为测量的点，如图所示。
经测量知道A，B，C各点到O点的距离分别为50.50cm，86.00cm，130.50cm。
2020届高考物理二轮复习专题演练：力学实验(鲁科版) Word版含答案
2022届高考物理二轮复习专题演练：力学试验(鲁科版)1.(2021·龙岩模拟)为争辩钢球在液体中运动时所受阻力的阻力常数，让钢球从某一高度竖直下落进入液体中运动，用闪光照相的方法拍摄出钢球在不同时刻的位置，如图所示．已知钢球在液体中运动时所受阻力F ＝k v2，闪光照相机的闪光频率为f，图中刻度尺的最小分度为s0，钢球质量为m，则阻力常数k的表达式为________．解析：钢球从某一高度竖直下落进入液体中先做减速运动，后做匀速运动，由mg＝k v2，v＝2s0/T＝2s0f，解得k ＝mg4s20f2.答案：k＝mg4s20f22．(2021·南昌调研)在“探究弹簧形变与外力关系”的试验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，试验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出F－x图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为k＝______N/m，图线不过原点的缘由是由于____________．解析：由图线可以算出斜率，即弹簧的劲度系数，图线不过原点说明弹簧在竖直向下不施加外力的时候，已经有伸长量了．答案：200弹簧自身具有重量3．(2021·福建漳州适应性练习)如图所示的装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成．光电门可测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度，导轨标尺可以测出两个光电门间的距离，另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.下面说法正确的是________(选填字母代号)．A．用该装置测出的数据可以算出滑块的加速度B．用该装置验证牛顿其次定律时，要保证拉力近似等于沙桶的重力，必需满足M≫mC．可以用该装置验证机械能守恒定律，但必需满足M≫mD．不能用该装置探究动能定理答案：AB4．(2021·高考重庆卷)我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感爱好．他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图所示的装置，预备定量争辩钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系．要达到试验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的________和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必需增加的一种试验器材是______．忽视钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，依据________定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率．解析：依据机械能守恒定律(或动能定理)可知mgh＝12m v2，v＝2gh，要争辩v与前进的距离的关系，需要直接测出钢球距水平木板的高度h，要测距离及高度，必需增加试验器材刻度尺．答案：高度(距水平木板的高度)刻度尺机械能守恒(动能)5．(2021·安徽名校联考)在“验证力的平行四边形定则”的试验中，某小组利用如图甲所示的装置完成试验，橡皮条的一端C固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点．(1)则下列叙述正确的是________．A．该试验中CO的拉力是合力，AO和BO的拉力是分力B．两次操作必需将橡皮条和绳的结点拉到相同位置C．试验中AO和BO的夹角应尽可能大D．在试验中，弹簧测力计必需保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧测力计的刻度线(2)对数据处理后得到如图乙所示的图线，则F与F′两力中，方向确定沿CO方向的是________．解析：(1)AO和BO的拉力与CO的拉力的合力为零，它们之间不是合力与分力的关系，A错误；试验中两次拉伸橡皮条，留意将橡皮条和绳的结点拉到相同位置，以保证两次操作中CO的拉力是相同的，则选项B正确；假如AO和BO的夹角适当，则两个分力可以将结点拉到O点，若夹角过大，则两拉力不愿定能将结点拉到O点，所以选项C错误；弹簧测力计与木板平行以便保证各力在同一平面内，正对弹簧测力计的刻度线读数可以减小偶然误差，因此D正确．。
2020年高考物理二轮热点专题训练----《力学试验》(解析版)
2020年高考物理二轮热点专题训练----《力学试验》1.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m ＝1.00 kg 的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示．O 为第一个点，A 、B 、C 为从合适位置开始选取连续点中的三个点．已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，当地的重力加速度g 取9.80 m/s2.则：(1)根据图上所得的数据，应取图中O 点到________点来验证机械能守恒定律． (2)从O 点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ΔE p ＝________J ，动能增加量ΔE k＝________J(结果保留3位有效数字)．(3)若测出纸带上所有各点到O 点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v 及物体下落的高度h ，则以v 22为纵轴，以h 为横轴画出的图象是下图中的________.【解析】(1)B 点速度可由v B ＝h OC －h OA2T求出，故选取O 点到B 点来验证机械能守恒定律．(2)ΔE p ＝mgh OB ≈1.88 J ，v B ＝h OC －h OA 2T ，ΔE k ＝ΔE k B ＝12mv 2B ≈1.84 J.(3)由mgh ＝12mv 2，可知v 22＝gh ，故v 22－h 图象应为过原点的直线，斜率k ＝g .【答案】(1)B (2)1.88 1.84 (3)A2.1.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤： ①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向.②如图所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O 1、O 2，记录弹簧秤的示数F ，测量并记录O 1、O 2间的距离(即橡皮筋的长度l ).每次将弹簧秤示数改变0.50 N ，测出所对应的l ，部分数据如下表所示：③找出②中F＝2.50 N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为F O O′.④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为F OA，OB段的拉力记为F OB.完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在图坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0＝________cm.(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则F OA的大小为________N.(3)根据给出的标度，在图中作出F OA和F OB的合力F′的图示.(4)通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论.【答案】(1)见解析图甲10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.70～1.90均正确)(3)见解析图乙(4)F OO′【解析】(1)作出Fl图象，如图甲所示，求得直线的横截距即为l0，可得l0＝10.0 cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数k＝FΔx＝2.50.05N/m＝50 N/m若OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则橡皮筋的弹力为F1＝kΔx1＝50×(6.00＋7.60－10.00)×10－2 N＝1.80 N则此时F OA＝F1＝1.80 N(3)F OB＝F OA＝1.80 N，两力的合力F′如图乙所示.(4)F OO′的作用效果和F OA、F OB两个力的作用效果相同，F′是F OA、F OB两个力的合力，所以通过比较F′和F OO′的大小和方向，可得出实验结论.3.为验证“拉力做功与物体动能变化的关系”，某同学到实验室找到下列器材：长木板(一端带定滑轮)、电磁打点计时器、质量为200 g的小车、质量分别为10 g、30 g和50 g的钩码、细线、学生电源(有“直流”和“交流”挡)．该同学进行下列操作：A．组装实验装置，如图(a)所示B．将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车C．选用50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上D．释放小车，接通打点计时器的电源，打出一条纸带E．在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带，如图(b)所示F．进行数据采集与处理请你完成下列问题：(1)进行实验时，学生电源应选择用________挡(选填“直流”或“交流”)．(2)该同学将纸带上打出的第一个点标为“0”，且认为打“0”时小车的速度为零，其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6(相邻两个计数点间还有四个点未画)，各计数点间的时间间隔为0.1 s，如图(b)所示．该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离，并标在图(b)上．则在打计数点4时，小车的速度大小为________ m/s；如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力，则在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为________J，小车的动能增量为________J．(取重力加速度g＝9.8 m/s2，结果均保留两位有效数字)(3)由(2)中数据发现，该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论，且对其他的点(如2、3、5点)进行计算的结果与“4”计数点相似．你认为产生这种实验结果的主要原因有(写出两条即可)①_______________________________________________；②_______________________________________________； ③_______________________________________________. 【解析】(1)打点计时器是一种计时仪器，使用交流电源；(2)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，相邻的两个计数点间的时间间隔为T ＝0.1 s ，得：v 4＝x 352T ＝0.185－0.0690.2m/s ＝0.58 m/s ，在打计数点0到4的过程中，拉力对小车做的功为：W ＝mgx 04＝0.05×9.8×0.12 J≈0.059 J ； 小车的动能增量为：ΔE k ＝12Mv 24＝12×0.2×0.582 J≈0.034 J ；(3)该实验产生误差的主要原因一是钩码重力大小并不等于绳子拉力的大小，设绳子上拉力为F ，对小车根据牛顿第二定律有：F ＝Ma①对钩码有：mg －F ＝ma ②F ＝Mm ＋Mmg ，由此可知当M ≫m 时，钩码的重力等于绳子的拉力，显然该实验中没有满足这个条件；另外该实验要进行平衡摩擦力操作，否则也会造成较大误差．【答案】(1)交流(2)0.58 5.9×10－2 3.4×10－2(3)①小车质量不满足远大于钩码质量 ②没有平衡摩擦力 ③没考虑钩码动能的增加 4.某兴趣小组利用如图所示弹射装置将小球竖直向上抛出来验证机械能守恒定律.一部分同学用游标卡尺测量出小球的直径为d ，并在A 点以速度v A 竖直向上抛出；另一部分同学团结协作，精确记录了小球通过光电门B 时的时间为Δt ，用刻度尺测出光电门A 、B 间的距离为h .已知小球的质量为m ，当地的重力加速度为g ，完成下列问题：(1)小球在B 点时的速度大小为________________； (2)小球从A 点到B 点的过程中，动能减少量为________；(3)在误差允许范围内，若等式____________成立，就可以验证机械能守恒(用题目中给出的物理量符号表示).【答案】(1)d Δt (2)12mv 2A －12md 2Δt 2(3)gh ＝12[v 2A －d 2Δt2]【解析】(1)小球在B 点的瞬时速度大小v B ＝dΔt.(2)小球从A 点到B 点，动能的减小量ΔE k ＝12mv 2A －12mv 2B ＝12mv 2A －12md 2Δt 2.(3)重力势能的增加量为mgh ，若mgh ＝12mv 2A －12md 2Δt 2.即gh ＝12[v 2A－d 2Δt2]，机械能守恒.5.如图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景．用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧，读出不同拉力下的标尺刻度x 及拉力大小F (从电脑中直接读出)．所得数据记录在下列表格中： 拉力大小F /N 0.45 0.69 0.93 1.14 1.44 1.69 标尺刻度x /cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00(1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为________cm ；(2)根据所测数据，在图丙坐标纸上作出F 与x 的关系图象；(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为________N/m 、弹簧的原长为________cm.(均保留三位有效数字)【解析】(1)由图可知，刻度尺的最小分度为0.1 cm ，故读数为63.60 cm ； (2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示；(3)由胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k＝1.690.62－0.552≈24.85 N/m；图象与横坐标的交点为弹簧的原长，则可知，原长为55.2 cm.【答案】(1)63.60(63.55～63.65)(2)如图(3)24.85(24.80～24.90)55.2(55.0～55.5)6.某同学利用图所示装置，验证以下两个规律：①两物块通过不可伸长的细绳相连接，沿绳分速度相等；②系统机械能守恒.P、Q、R是三个完全相同的物块，P、Q用细绳连接，放在水平气垫桌上.物块R与轻质滑轮连接，放在正中间，a、b、c是三个光电门，调整三个光电门的位置，能实现同时遮光，整个装置无初速度释放.(1)为了能完成实验目的，除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外，还必需测量的物理量有________；A.P、Q、R的质量MB.两个定滑轮的距离dC.R 的遮光片到c 的距离HD.遮光片的宽度x(2)根据装置可以分析出P 、Q 的速度大小相等，验证表达式为________；(3)若要验证物块R 与物块P 的沿绳分速度相等，则验证表达式为________________； (4)若已知当地重力加速度g ，则验证系统机械能守恒的表达式为________________. 【答案】(1)BCD (2)t 1＝t 2 (3)t 3t 1＝2H4H 2＋d 2(4)gH ＝x 22t 23＋x 22t 22＋x 22t21【解析】(1)为了能完成实验目的，除了记录P 、Q 、R 三个遮光片的遮光时间t 1、t 2、t 3外，还必需测量的物理量有：两个定滑轮的距离d ；R 的遮光片到c 的距离H ；遮光片的宽度x ；故选B 、C 、D.(2)根据装置可以分析出P 、Q 的速度大小相等，根据v ＝xΔt 可知，验证表达式为t 1＝t 2.(3)P 经过遮光片时的速度v P ＝x t 1；R 经过遮光片时的速度v R ＝xt 3，若要验证物块R 与物块P 的沿绳分速度相等，则需验证v R cos θ＝v RHH 2＋(d 2)2＝v P ，整理可得t 3t 1＝2H 4H 2＋d 2.(4)验证系统机械能守恒的表达式为mgH ＝12mv 2P ＋12mv 2Q ＋12mv 2R ，其中v P ＝xt 1，v Q＝x t 2，v R ＝x t 3，联立解得gH ＝x 22t 23＋x 22t 22＋x 22t 21. 7.某同学利用如图甲所示的装置验证力的平行四边形定则．在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮，细线AB 和OC 连接于O 点，细线AB 绕过两滑轮，D 、E 是细线与光滑滑轮槽的两个切点．在细线末端A 、B 、C 三处分别挂有不同数量的相同钩码．设所挂钩码个数分别用N 1、N 2、N 3表示．挂上适当数量的钩码，当系统平衡时进行相关记录．改变所挂钩码的数量，重复进行多次实验．(1)下列关于本实验操作的描述，正确的有________．a．需要利用天平测出钩码的质量b．∠EOD不宜过大c．两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上d．每次实验都应使细线的结点O处于同一位置(2)每次实验结束后，需要记录的项目有N1、N2、N3的数值和________．(3)该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如图乙所示的实验结果处理图，则根据你对本实验的理解，要验证力的平行四边形定则，还需对该图作出如下完善：________.【解析】(1)用钩码的个数可以代表拉力的大小，因此不需要测量钩码的质量，故a错误；∠EOD若太大，导致其合力较小，增大了误差，故∠EOD不宜过大，故b正确；只要便于记录通过滑轮的力的方向即可，两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上，故c正确；该题应用了物体的平衡来验证力的平行四边形定则，不需要每次实验都使细线的结点O处于同一位置，故d错误．(2)为验证力的平行四边形定则，必须作受力图，所以先明确受力点，即标记结点O的位置，其次要作出力的方向并读出力的大小，最后作出力的图示，因此从力的三要素角度出发，要记录钩码的个数和记录OC、OD和OE三段细线的方向．(3)本实验是要验证力的平行四边形定则，故应将由平行四边形定则得出的合力，与真实的合力进行比较而去判断平行四边形定则得出的结果是否正确，由图乙可知，要验证力的平行四边形定则，还需要过O点作出与F OC等大反向的力F′.【答案】(1)bc(2)OC、OD、OE三段细线的方向(3)过O点作出与F OC等大反向的力F′8.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷.(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d ＝________mm ； (2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象________； A.h －t 图象 B.h －1t 图象C.h －t 2图象D.h －1t2图象(3)经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量12mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，你认为增加释放高度h 后，两者的差值会________(填“增大”“缩小”或“不变”).【答案】(1)17.806(17.804～17.808均可) (2)D (3)增大【解析】(1)螺旋测微器的读数为d ＝17.5 mm ＋30.6×0.01 mm ＝17.806 mm(2)减小的重力势能若全部转化为动能，则有mgh ＝12mv 2，小球通过计时器时的平均速度可近似看做瞬时速度，故v ＝d t ，联立可得h ＝12g (d t )2，故作h －1t2图象，D 正确.(3)由于实验中存在空气阻力，所以发现小球动能增加量12mv 2总是稍小于重力势能减少量mgh ，若增加释放高度h ，则阻力做功增大，系统损失的机械能增加，所以两者的差值会增大.9.某同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律时，所用交流电源的频率为50 Hz ，得到如图乙所示的纸带．选取纸带上打出的连续五个点A 、B 、C 、D 、E ，测出A 点距起点O 的距离为s 0＝19.00 cm ，点A 、C 间的距离为s 1＝8.36 cm ，点C 、E 间的距离为s 2＝9.88 cm ，g 取9.8 m/s 2，测得重物的质量为m ＝1 kg.(1)下列做法正确的有________．A ．图甲中两限位孔必须在同一竖直线上B ．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直C ．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源D ．数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置(2)选取O 、C 两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能是________J ，打下C 点时重物的速度大小是________m/s.(结果保留三位有效数字)(3)根据纸带算出打下各点时重物的速度v ，量出下落距离s ，则以v 22为纵坐标、以s 为横坐标画出的图象应是下面的________．(4)重物减少的重力势能总是略大于增加的动能，产生这一现象的原因是____________．(写出一条即可)【解析】(1)图甲中两限位孔必须在同一竖直线上，实验前手应提住纸带上端，并使纸带竖直，这是为了减小打点计时器与纸带之间的摩擦，选项A 、B 正确；实验时，应先接通打点计时器的电源再放开纸带，选项C 错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小长度的测量误差，选项D 错误．(2)重物减少的重力势能为ΔE p ＝mg(s 0＋s 1)＝2.68 J ，由于重物下落时做匀变速运动，根据匀变速直线运动任意时间段中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知，打下C点时重物的速度为v C ＝s 1＋s 24T＝2.28 m/s. (3)物体自由下落过程中机械能守恒，可以得出mgs ＝12mv 2，即gs ＝12v 2，所以v 22－s 图线应是一条过原点的倾斜直线，选项C 正确．(4)在实验过程中，纸带与打点计时器之间的摩擦阻力、空气阻力是存在的，克服阻力做功损失了部分机械能，因此实验中重物减小的重力势能总是略大于增加的动能．【答案】(1)AB(2)2.68 2.28(3)C(4)重物受到空气阻力(或纸带与打点计时器之间存在阻力)10.在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时，小明选择一条较为满意的纸带，如图甲所示.他舍弃前面密集的点，以O为起点，从A点开始选取纸带上连续点A、B、C……，测出O到A、B、C……的距离分别为h1、h2、h3…….电源的频率为f.(1)为减少阻力对实验的影响，下列操作可行的是________.A.选用铁质重锤B.安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上C.释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直D.重锤下落中手始终提住纸带上端，保持纸带竖直(2)打B点时，重锤的速度v B为________.(3)小明用实验测得数据画出的v2－h图象如图乙所示.图线不过坐标原点的原因是________.(4)另有四位同学在图乙的基础上，画出没有阻力时的v2－h图线，并与其比较，其中正确的是________.【答案】(1)ABC (2)(h 3－h 1)f 2(3)打下O 点时重锤速度不为零 (4)B 【解析】(1)为了减小阻力的影响，实验时重锤选择质量大一些的，体积小一些的，故A 正确；安装打点计时器使两限位孔在同一竖直线上，从而减小阻力的影响，故B 正确；释放纸带前，手应提纸带上端并使纸带竖直，可以减小阻力，故C 正确；重锤下落过程中，手不能拉着纸带，故D 错误.(2)根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，B 点的瞬时速度v B ＝h 3－h 12T＝(h 3－h 1)f 2. (3)图线不过原点，h ＝0时，速度不为零，可知打下O 点时重锤速度不为零.(4)不论有无阻力，释放点的位置相同，即初速度为零时，两图线交于同一点，故B 正确，A 、C 、D 错误.11.如图1、图2所示分别为甲、乙两位同学探究加速度与力的关系的实验装置示意图，他们在气垫导轨上安装了一个光电门B ，滑块上固定一宽度为d 的窄遮光条，由数字计时器可读出遮光条通过光电门的时间．甲同学直接用细线跨过定滑轮把滑块和钩码连接起来(如图1)，乙同学把滑块用细线绕过定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码(如图2)，每次滑块都从A 处由静止释放．图1图2(1)实验时应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，在不增加其他实验器材的情况下，如何判定调节是否到位？_____________________________.(2)实验时，两同学首先将滑块从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Δt ，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量是_____________________________________.(3)甲、乙两位同学通过改变钩码的个数来改变滑块所受的合外力，甲同学在实验时还需要测量记录的物理量有___________________________________，实验时必须满足的条件是________；乙同学在实验时需要记录的物理量有_______________________________________．(4)乙同学在完成实验时，下列不必要的实验要求是________．(填选项前字母)A．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B．应使A位置与光电门间的距离适当大些C．应将气垫导轨调节水平D．应使细线与气垫导轨平行【解析】(1)实验前应调节导轨水平．具体办法是在不挂钩码时，滑块能在任意位置静止不动．(2)两种情况下，滑块在导轨上均做匀加速直线运动，滑块的初速度为零，到达光电门的瞬时速度v＝dΔt，利用初速度为零的匀加速直线运动公式v2＝2ax可知，只要测出A位置与光电门间的距离L即可求得滑块的加速度．(3)甲同学所做实验中滑块(设质量为M)和钩码所受的合外力等于钩码的重力mg，mg＝(M＋m)a，所以甲同学还需要测量所挂钩码的质量m和滑块的质量M，在实验时，为了尽量减小实验误差，应满足条件m≪M；乙同学所做实验中，力传感器测出的力就是细线对滑块的真实拉力设为T，可直接读出，所以需要记录传感器的读数．(4)力传感器测出的力就是细线对滑块的真实拉力，不存在系统误差，无需满足滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量；测量距离时，适当增大测量距离可以减小测量误差；实验时要满足气垫导轨水平且细线与导轨平行．【答案】(1)在不挂钩码时，滑块应能在任意位置静止不动(2)A位置与光电门间的距离L(3)所挂钩码的质量m和滑块的质量M m≪M传感器的读数(4)A12.某学生做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.实验时把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一只钩码均记下对应的弹簧伸长的长度x，数据记录如表所示.(1)根据表中数据在图甲中作出F －x 图线；(2)根据F －x 图线可以求得弹簧的劲度系数为________N/m ；(3)估测弹簧弹力为5 N 时弹簧的弹性势能为________ J.(4)一位同学做此实验时得到如图乙所示的F －x 图线，说明此同学可能出现了哪种错误？________.【答案】(1)见解析图 (2)50 (3)0.25 (4)已超出了弹簧的弹性限度【解析】(1)根据描点法可得出对应的F －x 图象，如图所示；(2)根据胡克定律可知，图象的斜率表示劲度系数，则可知k ＝70.14N/m ＝50 N/m (3)根据图象的性质以及W ＝Fx 可知，图象与横坐标围成的面积表示弹力所做的功，根据功能关系可知，等于弹簧的弹性势能，故E p ＝12×5×0.099 5 J≈0.25 J ； (4)由图可知，当力达到某一值时，图象发生了弯曲，说明此时已超出了弹簧的弹性限度.13.物理兴趣实验小组的同学在测量一铁块与一长木板之间的动摩擦因数时，该小组的同学首先将待测定的长木板水平固定，将另一长木板倾斜固定，两长木板间用一小段光滑的轨道衔接，如图甲所示．请回答下列问题：(1)将铁块由距离水平面h 高度处由静止释放，经测量在粗糙的长木板上滑行的距离为x 时速度减为零，如果保持斜面的倾角不变，改变铁块释放的高度，并测出多组数据，忽略铁块与倾斜的长木板之间的摩擦力．现以h 为横坐标、x 为纵坐标，则由以上数据画出的图象的特点应为_____________________；(2)在实际中铁块与倾斜的长木板之间的摩擦力是不可忽略的，为了测定铁块与两长木板间的动摩擦因数，该小组的同学逐渐地减小斜面的倾角，每次仍将铁块由静止释放，但每次铁块释放位置的连线为竖直方向，将释放点与两长木板的衔接点的水平间距记为L .将经过多次测量的数据描绘在x －h 的坐标系中，得到的图线如图乙所示，则铁块与倾斜的长木板之间的动摩擦因数为μ1＝________，铁块与水平的长木板之间的动摩擦因数为μ2＝________.(结果用图中以及题干中的字母表示)【解析】(1)对铁块运动的全程，运用动能定理有：mgh －μmgx ＝0，得到：x ＝1μ·h ，故x －h 图象是过坐标原点的倾斜直线．(2)对铁块运动的全程，运用动能定理有：mgh －μ1mg cos θ·x 1－μ2mgx ＝0(θ为斜面的倾角)由几何关系得到：L ＝x 1cos θ得到：x ＝1μ2·h －μ1μ2·L 图线的延长线与两坐标轴的交点坐标分别为(a ，0)和(0，－b )1μ2＝b a (斜率)，－μ1μ2·L ＝－b (截距) 解得μ1＝a L ，μ2＝a b【答案】(1)过坐标原点的倾斜直线(2)a L a b14.用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系.实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变，细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F，用打点计时器测出小车运动的加速度a.(1)关于实验操作，下列说法正确的是________.A.实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行B.平衡摩擦力时，在细线的下端悬挂钩码，使小车在线的拉力作用下能匀速下滑C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力D.实验时应先接通打点计时器电源，后释放小车(2)图乙为实验中打出纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出，测出各计数点到A点间的距离.已知所用电源的频率为50 Hz，打B点时小车的速度v B＝________ m/s，小车的加速度a＝________ m/s2.(3)改变细线下端钩码的个数，得到a－F图象如图丙所示，造成图线上端弯曲的原因可能是________.【答案】(1)AD(2)0.3160.93(3)随所挂钩码质量m的增大，不能满足M≫m.【解析】(1)调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，否则拉力不会等于合力，故A正确；在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时，不应悬挂钩码，故B 错误；由于平衡摩擦力之后有Mg sin θ＝μMg cos θ，故tan θ＝μ.所以无论小车的质量是否改变，小车所受的滑动摩擦力都等于小车的重力沿斜面的分力，改变小车所受的拉力，不需要重新平衡摩擦力，故C错误；打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放小车，而当实验结束时应先控制小车停下再停止打点计时器，故D正确；(2)已知打点计时器电源频率为50 Hz ，则纸带上相邻计数点间的时间间隔为 T ＝5×0.02 s ＝0.1 s.根据Δx ＝aT 2可得：x CE －x AC ＝a (2T )2，小车运动的加速度为a ＝x CE －x AC 4T 2＝0.163 6－0.063 2－0.063 20.04m/s 2＝0.93 m/s 2 B 点对应的速度：v B ＝x AC 2T ＝0.063 20.2m/s ＝0.316 m/s ； (3)随着力F 的增大，即随所挂钩码质量m 的增大，不能满足M ≫m ，因此图线上端出现弯曲现象.15.某同学用如图甲所示的装置测滑块与长木板间的动摩擦因数，将木板水平固定在桌面上，木板左端固定挡板上连接一轻质弹簧，长木板上A 、B 两点安装有光电门，滑块放在长木板上，靠近轻质弹簧.(1)用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图乙所示，则挡光片的宽度d ＝________ mm.(2)在滑块上装上挡光片，用手推动滑块向左移动压缩弹簧，将弹簧压缩到适当的程度松手，滑块在弹簧弹力的作用下向右滑去，滑块离开弹簧后分别通过A 、B 两点的光电门，与光电门相连的计时器分别记录下滑块上挡光片通过A 、B 两点光电门的时间Δt 1和Δt 2，则滑块通过A 点的速度为________，通过B 点的速度为________(用物理量的字母表示).(3)通过改变滑块压缩弹簧的程度大小进行多次实验，测出多组滑块通过A 点和B 点的速度v A 和v B ，作出v 2A －v 2B 图象，若图象与v 2A 轴的交点为a ，重力加速度为g ，要求出动摩擦因数，还需要测出________，若此需要测出的物理量用x 表示，则滑块与长木板间的动摩擦因数为________(用题中给出的字母表示).【答案】(1)2.60 (2)d Δt 1 d Δt 2 (3)AB 间的距离 a 2gx【解析】(1)主尺读数为2 mm ，游标尺读数为12，由图知该游标尺为二十分度的卡尺，精度为0.05 mm ，故测量结果为：d ＝2 mm ＋12×0.05 mm ＝2.60 mm.(2)根据公式v ＝x t 可知：A 点的速度为v A ＝d Δt 1，B 点的速度为v 2＝d Δt 2.。
2020年高考物理实验专练 力学实验 二(10题含答案解析)
2020年高考物理实验专练力学实验二1. (1)某位同学用图1所示实验装置做验证牛顿第二定律实验，实验前必须进行的操作步骤是__________________．(2)正确操作后通过测量，作出a—F图线，如图2中的实线所示，则图线上部弯曲的原因是____________________________________.(3)打点计时器使用的交流电频率f=50 Hz，如图3是某同学在正确操作下获得的一条纸带，其中A、B、C、D、E每相邻两点之间还有4个点没有标出，写出用s1、s2、s3、s4以及f来表示小车加速度的计算式：a=________；根据纸带所提供的数据，计算可得小车的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)．2.用如图所示的装置来验证动量守恒定律，质量为m A的钢球A用细线悬挂于O点，质量为m B的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线伸直并与竖直方向的夹角为β，释放后A球摆到最低点时恰与B球发生对心碰撞，碰撞后，A球把原来静止于竖直方向的轻质指示针OC推到与竖直方向夹角为α处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸，保持β角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录多个B球的落点，进而测得B球的水平位移s，当地的重力加速度大小为g.(1)A、B两个钢球的碰撞近似看成弹性碰撞，则A球质量________B球质量(选填“大于”、“小于”或“等于”)，为了对白纸上多个B球的落地点进行数据处理，进而确定落点的平均位置，需要用到的器材除刻度尺外，还需要________．(2)用题中所给的物理量字母表示，碰撞前瞬间A球的动量p A=________，碰撞后瞬间A球的动量p′A=________，碰撞后瞬间B球的动量p′B=________.3.用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．主要实验步骤如下：的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、Bc．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、Dd．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图图3综合上述实验步骤，请你完成任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有母)．A．电压合适的50 Hz交流电源B．电压可调的直流电源C．刻度尺D．秒表E．天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、的坐标点，并画出v－t图象．4.如图为用单摆测重力加速度的实验原理图．(1)(多选)为了减小误差，下列措施正确的是( )A．摆长L应为线长与摆球半径的和，且在20 cm左右B．在摆线上端的悬点处，用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线C．在铁架台的竖直杆上固定一个标志物，且尽量使标志物靠近摆线D．计时起点和终点都应在摆球的最高点且不少于30次全振动的时间(2)某同学正确操作，得到了摆长L和n次全振动的时间t，由此可知这个单摆的周期T=________，当地的重力加速度g=________．5.在“验证牛顿第二定律”的实验中，采用如图所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，砂和砂桶的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出．(1)实验中，为了使细线对小车的拉力大小等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行．接下来还需要进行的一项操作是________．A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电．改变砂桶中砂子的多少，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是________．A．M=200 g，m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 gB．M=200 g，m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 gC．M=400 g，m=10 g、15 g、20 g、25 g、30 g、35 g、40 gD．M=400 g，m=20 g、40 g、60 g、80 g、100 g、120 g(3)已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图给数据可求出小车运动的加速度a=________ m/s2.(结果保留三位有效数字)6.如图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处由静止释放．已知遮光条的宽度d=2.25 mm.(1)下列不必要的一项实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)A ．应使A 位置与光电门间的距离适当大些B ．应将气垫导轨调节水平C ．应使细线与气垫导轨平行D ．应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(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__________________________．(写出物理量名称及表示符号)(3)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______图象．7.甲、乙、丙三个实验小组分别采用如图甲、乙、丙所示的实验装置,验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合力成正比”这一物理规律。
2020版高考物理二轮复习专题限时集训力学实验含解析
2．(易错题)如图所示为接在50 Hz低压交流电源上的打点计时器在一物体拖动纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带.每打5个点取1个计数点.但第3个计数点没有画出。
由图中数据可求得：(1)该物体的加速度大小为________m/s2。
(2)打第2个计数点时该物体的速度大小为________m/s。
(3)如果当时交变电流的频率是f＝49 Hz.而做实验的同学并不知道.那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[解析](1)设1、2两点间的位移为x1,2、3两点间的位移为x2,3、4两点间的位移为x3,4、5两点间的位移为x4。
因为交流电源频率为50 Hz.且每打5个点取一个计数点.所以两个计数点之间的时间间隔T＝0.1 s；由x m－x n＝(m－n)aT2得x4－x1＝3aT2.代入数据解得a＝0.74 m/s2。
(2)打第2个计数点时物体的瞬时速度等于打1、3两点之间物体的平均速度.因此有v2＝x13t13＝3.62＋ 3.62＋0.740.2×10－2 m/s＝0.399 m/s。
(3)如果当时交变电流的频率是f＝49 Hz.则周期变大.计数点之间的时间间隔变大.即任意相邻计数点间实际的时间间隔大于0.1 s.但是该同学仍以0.1 s计算.根据x4－x1＝3aT2.知加速度的测量值比实际值偏大。
[答案](1)0.74 (2)0.399 (3)偏大3．(20xx·福建厦门质检)某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。
其实验步骤如下：(1)某次实验中.先接通频率为50 Hz 的交流电源.再由静止释放系统.得到如图乙所示的纸带.则系统运动的加速度a ＝________m/s(保留三位有效数字)。
(2)在忽略阻力的情况下.物块Z 质量M 的表达式为M ＝________(用字母m .a .g 表示)。
(3)由(2)中理论关系测得的质量为M .而实际情况下.空气阻力.纸带与打点计时器间的摩擦.定滑轮中的滚动摩擦不可以忽略.使物块Z 的实际质量与理论值M 有一定差异.这是一种________(选填“偶然误差”或“系统误差”)。
(广西专用)2020高考物理二轮复习力学实验专项训练(含解析)
力学实验专项训练(时间:45分钟满分:100分)1.(16分)(2019·山东济宁模拟)某同学用如图甲所示的实验装置测量滑块与桌面间的动摩擦因数。
实验中滑块放在水平桌面上,在轻质动滑轮上悬挂不同的重物,使滑块从同一位置由静止加速运动。
-滑块经过光电门时,配套的数字毫秒计测出遮光条的挡光时间t,读出弹簧测力计的示数F,作出1t2F关系图像如图乙所示。
已知滑块到光电门的距离x=45 cm,遮光条的宽度d=3 mm(忽略绳子质量及绳子与滑轮之间的摩擦,g取10 m/s2)。
甲乙(1)由图甲判断下列说法正确的是。
A.实验中滑块的质量应远小于重物的质量B.实验中滑块的质量应远大于重物的质量C.实验中与滑块相连的轻绳与桌面一定要平行D.实验中与滑块相连的轻绳与桌面可以不平行(2)由图乙可得滑块的质量为m= kg,滑块与桌面间的动摩擦因数为μ= 。
答案:(1)C(2)0.50.3解析:(1)因弹簧测力计能测出绳子的拉力,所以只需保持与滑块相连的轻绳与桌面平行,滑块的合外力就等于弹簧测力计的示数,故正确的是C。
(2)由牛顿第二定律得F-μmg=ma,又v2=2ax,v=tt ,联立得1t2=2ttt2·F-2tttt2,根据题图乙1t2-F图像的斜率、截距得m=0.5kg,μ=0.3。
2.(16分)(2019·江苏无锡模拟)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图甲所示,轻弹簧放置在倾斜的长木板上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。
向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
甲(1)实验中涉及下列操作步骤:①松手释放物块;②接通打点计时器电源;③木板一端抬高以平衡摩擦;④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量。
上述步骤正确的操作顺序是(填序号)。
(2)甲同学实际打点结果如图乙所示,观察纸带,判断测量值比真实值(选填“偏小”或“偏大”)。
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力学实验1．(2019·长沙模拟)某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(选填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图乙可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是__________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_________________．钩码的质量应满足的条件是________________．2．(2019·郑州模拟)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置．现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平．(1)为完成实验，还需要的器材有________．A．刻度尺B．0～6 V直流电源C．秒表D．0～6 V交流电源(2)某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为________m/s(结果保留三位有效数字)．(3)采用重物下落的方法，根据公式12mv2＝mgh验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是______________________________________________________________________________________，为验证和满足此要求，所选择的纸带第1、2点间的距离应接近________(重力加速度g取10 m/s2)．(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2-h图；象如图丙所示，则图线斜率的物理意义是_________________________________________________________________________________________________________________________________________.3．(2018·天津卷)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所用器材有：方木块一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)．(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________．A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示．其中对于提高实验精度最有利的是________．4．(2018·全国卷Ⅲ)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺．(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为__________________(用L、L1和g表示)．(3)已知当地的重力加速度大小为g＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm，L1＝10.4 cm.乙的反应时间为__________s(结果保留两位有效数字)．(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：__________________________________________________________________________________________________________________________.5．(2019·唐山模拟)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示，拍摄时频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4.已知斜面顶端的高度h和斜面的长度x数据如表所示．重力加速度大小g取9.80 m/s2.单位：cm(1)物块的加速度a＝________m/s2(保留三位有效数字)．(2)因为______________________________，可知斜面是粗糙的．6．(2019·揭阳模拟)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O点；在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B、C两点间距离x1，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A，由静止释放，计时器显示遮光片从B到C所用的时间为t，用米尺测量A、O之间的距离x2.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v＝________．(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________(选填字母序号)．A．弹簧原长B．当地重力加速度C．滑块(含遮光片)的质量(3)若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将________(选填字母序号)．A．偏大B．偏小C．相等7．(2019·石家庄模拟)小明同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中红外线发射器、接收器可记录小球的挡光时间．小明同学进行了如下操作：(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径为________mm.(2)该小球质量为m 、直径为d .现使小球从红外线的正上方高h 处自由下落，记录小球挡光时间t ，已知重力加速度为g ，则小球下落过程中动能增加量的表达式为____________；重力势能减少量的表达式为________(用所给字母表示)．(3)改变小球下落高度h ，多次重复实验，发现小球动能的增加量总是小于重力势能的减少量，你认为可能的原因是____________(至少写出一条)．答案解析1．(2019·长沙模拟)某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图，如图乙所示．实验中小车(含发射器)的质量为200 g，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮，小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到．回答下列问题：(1)根据该同学的结果，小车的加速度与钩码的质量成________(选填“线性”或“非线性”)关系．(2)由图乙可知，a-m图线不经过原点，可能的原因是__________．(3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力，则实验中应采取的改进措施是_________________．钩码的质量应满足的条件是________________．解析：(1)由描点作图可知小车的加速度与钩码的质量成非线性关系．(2)由题给图象可知，当小车的加速度为0时，砝码质量不为0，说明此时存在摩擦力．(3)对小车受力分析，有F T－F f＝Ma，mg－F T＝ma.联立两式可得a＝mgM＋m －F fM＋m.可知应平衡摩擦力，平衡摩擦力后a＝mgM＋m，F T＝MmgM＋m.为使F T＝mg，应使m≪M.答案：(1)非线性(2)存在摩擦力(3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力远小于小车的质量2．(2019·郑州模拟)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置．现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平．(1)为完成实验，还需要的器材有________．A ．刻度尺B ．0～6 V 直流电源C ．秒表D ．0～6 V 交流电源(2)某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s ，根据纸带计算出打下D 点时重物的速度大小为________m/s(结果保留三位有效数字)．(3)采用重物下落的方法，根据公式12mv 2＝mgh 验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是______________________________________________________________________________________，为验证和满足此要求，所选择的纸带第1、2点间的距离应接近________(重力加速度g 取10 m/s 2)． (4)该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v 2-h 图；象如图丙所示，则图线斜率的物理意义是____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________.解析：(1)通过打点计时器计算时间，不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，故A 、D 正确，B 、C 错误．(2)由图可知CE 间的距离为x ＝19.41 cm －12.40 cm ＝7.01 cm ＝0.070 1 m ，则由平均速度公式得D 点的速度v D ＝x 2T ＝0.070 10.04m/s ≈1.75 m/s.(3)用公式12mv 2＝mgh 时，对纸带上起点的要求是重物是从初速度为零开始下落，打点计时器的打点频率为50Hz ，打点周期为0.02 s ，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度h ＝12gT 2＝12×10×0.022m ＝2 mm ，所以所选的纸带最初两点间的距离接近2 mm.(4)由机械能守恒mgh ＝12mv 2得v 2＝2gh ，由此可知图象的斜率是k ＝2g .答案：(1)A 、D (2)1.75 (3)重物的初速度为零 2 mm (4)当地重力加速度的2倍3．(2018·天津卷)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所用器材有：方木块一块，白纸，量程为5 N 的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)．(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________． A ．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上B ．重复实验再次进行验证时，结点O 的位置可以与前一次不同C ．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度D ．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O 、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示．其中对于提高实验精度最有利的是________．解析：(1)实验结果应具有普遍性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，故A 错误；在一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可，即O 位置相同，不需要每次实验的O 位置相同，故B 正确；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，读数时应正对弹簧测力计的刻度，故C 正确；合力可以大于任何一分力，也可以小于任一分力，故D 错误．(2)A 、D 实验中选取的力的标度过大，导致画力时，线段太短，不利于实验精确度；B 图和C 图选用的标度相同，但C 中力太小，不利于作平行四边形，故B 符合题意．答案：(1)BC (2)B4．(2018·全国卷Ⅲ)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L 的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L 刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺．(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L 1，重力加速度大小为g ，则乙的反应时间为__________________(用L 、L 1和g 表示)．(3)已知当地的重力加速度大小为g ＝9.80 m/s 2，L ＝30.0 cm ，L 1＝10.4 cm.乙的反应时间为__________s(结果保留两位有效数字)．(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：______________ _______________________________________________________ _____________________________________________________.解析：根据题述，在乙的反应时间t 内，尺子下落高度h ＝L －L 1，由自由落体运动规律，h ＝12gt 2，解得t＝2（L －L 1）g，代入数据得：t ＝0.20 s.答案：(2)2（L －L 1）g(3)0.20 (4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子．5．(2019·唐山模拟)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动．在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示，拍摄时频闪频率是10 Hz ；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x 1、x 2、x 3、x 4.已知斜面顶端的高度h 和斜面的长度x 数据如表所示．重力加速度大小g 取9.80 m/s 2.单位：cm(1)物块的加速度a ＝________m/s 2(保留三位有效数字)． (2)因为______________________________，可知斜面是粗糙的． 解析：(1)根据逐差法求出加速度a ＝（x 3＋x 4）－（x 1＋x 2）4T2＝4.30 m/s 2. (2)设斜面倾角为θ，根据牛顿第二定律，物块沿光滑斜面下滑的加速度a ′＝g sin θ＝g h x＝5.88 m/s 2，由于a <a ′，可知斜面是粗糙的．答案：(1)4.30 (2)物块加速度小于g h x≈5.88 m/s 2(或：物块加速度小于物块沿光滑斜面下滑的加速度) 6．(2019·揭阳模拟)用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能．将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在O 点；在O 点右侧的B 、C 位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连．先用米尺测得B 、C 两点间距离x 1，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A ，由静止释放，计时器显示遮光片从B 到C 所用的时间为t ，用米尺测量A 、O 之间的距离x 2.(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是v ＝________． (2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量________(选填字母序号)． A ．弹簧原长 B ．当地重力加速度 C ．滑块(含遮光片)的质量(3)若气垫导轨左端比右端略高，弹性势能的测量值与真实值比较将________(选填字母序号)． A ．偏大 B ．偏小 C ．相等解析：(1)滑块离开弹簧后的运动可视为匀速运动，故可以用BC 段的平均速度表示离开时的速度，则有v ＝x 1t.(2)由系统机械能守恒可知弹簧的弹性势能等于滑块增加的动能，故应求解滑块的动能，根据动能表达式E k ＝12mv 2可知，应测量滑块的质量，故A 、B 错误，C 正确．(3)若气垫导轨左端比右端略高，导致通过两光电门的时间将减小，那么测得速度偏大，因此弹性势能的测量值也偏大，故A 正确，B 、C 错误．答案：(1)x 1t(2)C (3)A7．(2019·石家庄模拟)小明同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中红外线发射器、接收器可记录小球的挡光时间．小明同学进行了如下操作：(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径为________mm.(2)该小球质量为m 、直径为d .现使小球从红外线的正上方高h 处自由下落，记录小球挡光时间t ，已知重力加速度为g ，则小球下落过程中动能增加量的表达式为____________；重力势能减少量的表达式为________(用所给字母表示)．(3)改变小球下落高度h ，多次重复实验，发现小球动能的增加量总是小于重力势能的减少量，你认为可能的原因是____________(至少写出一条)．解析：(1)螺旋测微器的固定刻度为18.0 mm ，可动刻度为30.5×0.01 mm ＝0.305 mm ，所以读数为18.0 mm ＋0.305 mm ＝18.305 mm.(2)已知经过光电门时的时间，小球的直径，可以由平均速度表示经过光电门时的速度，即v ＝d t，则小球下落过程中动能增加量的表达式为ΔE k ＝12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 2，重力势能减少量的表达式为ΔE p ＝mgh .(3)根据能量守恒定律分析，重力势能的减少量ΔE p 往往大于动能的增加量ΔE k 的原因是阻力做负功． 答案：(1)18.305 (2)12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫d t 2mgh (3)阻力做负功。