2018届高三物理二轮复习练习：力学实验 夯基保分练(一)含解析

夯基保分练(一)“力”类实验
1、(2015·福建高考)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。

(1)图甲是不挂钩码时弹簧下端指针所指的标尺刻度，其示数为7.73 cm；图乙是在弹簧下端悬挂钩码后指针所指的标尺刻度，此时弹簧的伸长量Δl为________ cm；
(2)本实验通过在弹簧下端悬挂钩码的方法来改变弹簧的弹力，关于此操作，下列选项中规范的做法是________；(填选项前的字母)
A、逐一增挂钩码，记下每增加一只钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
B、随意增减钩码，记下增减钩码后指针所指的标尺刻度和对应的钩码总重
(3)图丙是该同学描绘的弹簧的伸长量Δl与弹力F的关系图线，图线的AB段明显偏离直线OA，造成这种现象的主要原因是
________________________________________________________________________。

解析：(1)弹簧伸长后的总长度为14.66 cm，则伸长量Δl＝14.66 cm－7.73 cm＝6.93 cm。

(2)逐一增挂钩码，便于有规律地描点作图，也可避免因随意增加钩码过多超过弹簧的弹性限度而损坏弹簧。

(3)AB段明显偏离OA，伸长量Δl不再与弹力F成正比，是弹簧受到的拉力超出其弹性限度造成的。

答案：(1)6.93(2)A(3)弹簧受到的拉力超过了其弹性限度
2、(2017·山东实验中学诊断)小杨同学在学完力的合成与分解后，想自己做实验来验证力的平行四边形定则，他找来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验。

A、在墙上贴一张白纸，用来记录弹簧测力计的弹力大小和方向；
B、在一个弹簧测力计的下端悬挂一装水的水瓶，记下静止时弹簧测力计的读数F；
C、将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上，在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的读数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的读数，如图甲所示；
D、在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的图示，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′。

(要求在图乙中作力的图示，求合力F′)
(1)在步骤C中，弹簧测力计的读数为________N。

(2)在步骤D中，合力F′＝________N。

(3)若____________________________，就可以验证力的平行四边形定则。

解析：(1)弹簧测力计读数，每1 N被分成10格，则1格就等于0.1 N，题图指针落在3 N格处，所以读数为3.00 N。

(2)两个分力为边作出平行四边形，如图所示：
根据力的图示，可以测量出合力的大小大约为5.20 N。

(3)根据实验原理可知，只要合力的大小与水杯重力大小相等，方向与重力方向相反，即可验证力的平行四边形定则，即F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等。

答案：(1)3.00(2)5.20(5.10～5.30均可)(3)F′近似在竖直方向，且数值与F近似相等
3、(2017·河北正定中学检测)为了研究人们用绳索跨山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如图(a)所示的实验装置，他们将不可伸长轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为D的两立柱上，固定点分别为M和N，M低于N，绳长为L(L>D)。

他们首先在轻绳上距离M点10 cm处(标记为C)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出轻绳MC、NC的拉力大小T M和T N，随后改变重物悬挂点的位置，每次将M到C点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到T M、T N与轻绳MC长度之间的关系曲线如图所示，由实验可知：
(1)曲线Ⅰ中拉力最大时，C与M点的距离为________cm，该曲线为________(选填：T M或T N)的曲线。

(2)若用一个光滑的挂钩将该重物挂于轻绳上，待稳定后，左端测力计上的示数为________N，MC与水平方向的夹角为________(用正弦值表示)(第2问结果均保留两位有效数字)。

解析：(1)由题图(b)可知，曲线Ⅰ中拉力最大时，C与M点的距离为100 cm。

选取C为研究的对象，受力如图，
水平方向：T M sin α＝T N sin β，竖直方向：T M cos α＋T N cos β＝G，由图可得，当α＝β时，两轻绳上的拉力相等，该处离M比较近。

C到M与N的距离相等时，受力如图：
水平方向仍然满足：T M sin α＝T N sin β
由图可得α>β，所以：T M<T N，所以曲线Ⅱ是T M的曲线，曲线Ⅰ是T N的曲线。

(2)若用一个光滑的挂钩将该重物挂于轻绳上，待稳定后，轻绳两次的拉力相等，对应题图(b)中两曲线的交点，可读出轻绳的拉力T0＝4.3 N。

由(1)中分析可知此时α＝β，则：2T0cos α＝mg。

由几何关系可知，MC与水平方向的夹角为(90°－α)；由题图(b)可知，重物的重力为3.2 N。

则可知，MC与水平方向的夹角的正弦值为：sin(90°－α)＝cos α＝mg
2T0＝
3.2
2×4.3
≈0.37。

答案：(1)100T N(2)4.30.37
4、(2015·山东高考)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。

实验步骤：
②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如图甲所示，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O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2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：
甲
③找出②中F O O′。

④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。

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。

乙
完成下列作图和填空：
(1)利用表中数据在图丙中画出F-l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，在图丁中作出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。

解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧。

如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l0＝10.0 cm。

(2)橡皮筋的长度l＝OA＋OB＝13.60 cm，由图甲可得F＝1.80 N，所以F OA＝F OB＝F＝1.80 N。

(3)利用给出的标度作出F OA和F OB的图示，然后以F OA和F OB为邻边的平行四边形，对角线即为合力F′，如图乙。

(4)F O O′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，所以只要比较F′和F O O′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均可)
(2)1.80(1.70～1.90均可)
(3)见解析图乙(4)F O O′。