高考物理二輪復(fù)習(xí) 訓(xùn)練13 專題六 物理實驗 第13講 力學(xué)實驗

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訓(xùn)練13　力學(xué)實驗　　　　　　　　　　　　 1．(12分)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動． (1)實驗中，必要的措施是________． A．細(xì)線必須與長木板平行 B．先接通電源再釋放小車 C．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 D．平衡小車與長木板間的摩擦力 (2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.則小車的加速度a＝________m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝________m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 解析：本題主要考查研究勻變速直線運動規(guī)律實驗、紙帶數(shù)據(jù)處理及其相關(guān)知識點，意在考查學(xué)生對研究勻變速直線運動規(guī)律實驗操作的掌握情況和數(shù)據(jù)處理能力． (1)利用長木板、小車、打點計時器等研究勻變速直線運動規(guī)律，在實驗中，必要的措施是：細(xì)線必須與長木板平行；先接通電源，再釋放小車；不需要平衡摩擦力，不需要滿足小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量．因此正確選項是AB. (2)由Δx＝aT2，T＝0.10 s和逐差法可得小車的加速度a＝＝0.80 m/s2.利用勻變速直線運動在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得打點計時器打出B點時小車的速度vB＝＝0.40 m/s. 答案：(1)AB　(2)0.80　0.40 2．(12分) (1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測量某物體的長度如圖甲所示，由圖可知其長度為________mm. (2)用螺旋測微器測量某物體的直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為________mm. 解析：(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，讀數(shù)為50 mm＋30.05 mm＝50.15 mm (2)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則，讀數(shù)為4.5 mm＋20.00.01 mm＝4.700 mm 答案：(1)50.15　(2)4.700 3．(14分)在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，實驗裝置如圖所示．所用每個鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度L0，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應(yīng)的彈簧總長度L.(實驗時彈簧沒有超出彈性限度) (1)某同學(xué)通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標(biāo)圖中，請作出F—L圖線． (2)由圖線可得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m. 解析：(1)做一條直線，使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點均勻分布在兩側(cè)．如圖所示． (2)彈簧的勁度系數(shù)等于圖象的斜率，k＝40 N/m. 答案：(1)見解析圖　(2)40(2) 4．(14分)圖甲是“驗證力的平行四邊形定則”的實驗裝置．實驗操作如下： (1)彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細(xì)線掛一重物M，測量________并記錄為F. (2)彈簧測力計B的一端用細(xì)線系于O點，手持另一端向左拉，使結(jié)點O靜止在某位置(如圖甲)，此時需記下結(jié)點O的位置和兩測力計的示數(shù)F1、F2以及________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)某同學(xué)已在圖乙紙上作出F1、F2的圖示，請根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′. (4)改變兩細(xì)線的夾角，重復(fù)做幾次實驗．若F的方向近似在________方向上，且大小近似等于F，則平行四邊形定則得以驗證． 解析：(1)只掛重物M于測力計A上，測量重物M的重力． (2)用測力計B拉結(jié)點O，平衡后應(yīng)記錄O點的位置、兩測力計的示數(shù)F1、F2以及Oa、Ob、Oc三段細(xì)線的方向． (3)用作圖法求出F1、F2的合力如圖所示． (4)通過多次重復(fù)實驗，只要F′的方向近似在Oc方向上，且大小近似等于F，則力的平行四邊形定則得以驗證． 答案：(1)M的重力　(2)細(xì)線Oa、Ob、Oc的方向　(3)見解析圖　(4)細(xì)線Oc 5．(16分)某同學(xué)用圖示裝置來驗證機(jī)械能守恒定律．質(zhì)量均為M的物體A、B通過細(xì)繩連在一起，物體B上放置質(zhì)量為m的金屬片C，在其正下方h處固定一個圓環(huán)，P1、P2是相距為d的兩個光電門．釋放后，系統(tǒng)由靜止開始運動，當(dāng)物體B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，數(shù)字計時器測出物體B通過P1、P2的時間為t. (1)物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v＝________. (2)實驗中驗證下面________(填正確選項的序號)等式成立，即可驗證機(jī)械能守恒定律； A．mgh＝Mv2 B．mgh＝Mv2 C．mgh＝(2M＋m)v2 D．mgh＝(M＋m)v2 (3)本實驗中的測量儀器除了圖中器材和刻度尺、電源外，還需要________． 解析：(1)根據(jù)平均速度等于瞬時速率，則有：物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v＝. (2)由題意可知，系統(tǒng)A、B、C減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)增加的動能，得：mgh＋Mgh－Mgh＝(2M＋m)v2，得：mgh＝(2M＋m)v2，故選C. (3)由mgh＝(2M＋m)v2知除了刻度尺、光電門、數(shù)字計時器外，還需要天平測出金屬片的質(zhì)量． 答案：(1)　(2)C　(3)天平 6．(16分)用如圖所示實驗裝置測量滑塊A與木板間的動摩擦因數(shù)．長木板水平固定，細(xì)線跨過定滑輪與滑塊A、重錘B相連．將細(xì)線拉直，測出B離地面的高度h，將重錘從h高處靜止釋放，B落地后，測出A在木板上滑動的距離x；改變B釋放高度重復(fù)實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表所示． 實驗次數(shù) 1 2 3 4 5 6 h/cm 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 x/cm 14.7 22.4 30.3 37.6 44.9 52.4 (1)若測得A的質(zhì)量mA＝3 kg，B的質(zhì)量mB＝1 kg，A和B間細(xì)線的長度L＝112.0 cm，木板的長度l＝98.0 cm，要達(dá)到實驗?zāi)康?，以上四個量中沒有必要測量的是________(用物理量的符號表示)． (2)作出x隨h變化的圖象． (3)由圖象并結(jié)合(1)中所測數(shù)值求得滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為________． 解析：(1)由題意可知，B距地面的高度h，A在木板上滑行的距離x，A、B的質(zhì)量mA、mB.從靜止釋放讓它們運動到B著地，根據(jù)動能定理得 mBgh－μmAgh＝(mA＋mB)v2① 從B著地到A停在木板上，根據(jù)動能定理得 mAv2＝μmAg(x－h(huán))② 由①②解得μ＝③ 可知沒有必要測量L和l. (2)作出x隨h變化的圖象如圖所示． (3)由③得x＝h 根據(jù)數(shù)學(xué)知識得到圖象中直線的斜率 k＝ 由圖得k≈1.5 代入數(shù)據(jù)得＝1.5 解得μ＝0.2 答案：(1)L、l　(2)見解析圖　(3)0.2 7．(16分)探究小組利用傳感器研究小球在擺動過程中的機(jī)械能守恒定律， 實驗裝置如圖1所示．在懸點處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動過程中各時刻的拉力值．小球半徑、擺線的質(zhì)量和擺動過程中擺線長度的變化可忽略不計．實驗過程如下： (1)測量小球質(zhì)量m，擺線長L. (2)將小球拉離平衡位置某一高度h處無初速度釋放，在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F，小球擺到最低點時的動能表達(dá)式為________(用上面給定物理量的符號表示)． (3)改變高度h，重復(fù)上述過程，獲取多組擺動高度h與對應(yīng)過程的拉力最大值F的數(shù)據(jù)，在F—h坐標(biāo)系中描點連線如圖2所示． (4)通過描點連線，發(fā)現(xiàn)h與F成線性關(guān)系，可證明小球擺動過程中機(jī)械能守恒． (5)根據(jù)F—h圖線中數(shù)據(jù)，可知小球質(zhì)量m＝________kg，擺線長L＝________m(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g＝10 m/s2)． 答案：(2)(F－mg)L　(5)0.10　0.80