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1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練
(時(shí)間:45分鐘 滿分:100分)
1.(16分)(2019·山東濟(jì)寧模擬)某同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。實(shí)驗(yàn)中滑塊放在水平桌面上,在輕質(zhì)動(dòng)滑輪上懸掛不同的重物,使滑塊從同一位置由靜止加速運(yùn)動(dòng)。滑塊經(jīng)過光電門時(shí),配套的數(shù)字毫秒計(jì)測(cè)出遮光條的擋光時(shí)間t,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F,作出1t2-F關(guān)系圖像如圖乙所示。已知滑塊到光電門的距離x=45 cm,遮光條的寬度d=3 mm(忽略繩子質(zhì)量及繩子與滑輪之間的摩擦,g取10 m/s2)。
甲
乙
(1)由圖甲判斷下列說法正確的是 。?
A.實(shí)驗(yàn)中滑塊的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于重物的質(zhì)量
B.
2、實(shí)驗(yàn)中滑塊的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量
C.實(shí)驗(yàn)中與滑塊相連的輕繩與桌面一定要平行
D.實(shí)驗(yàn)中與滑塊相連的輕繩與桌面可以不平行
(2)由圖乙可得滑塊的質(zhì)量為m= kg,滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ= 。?
答案:(1)C (2)0.5 0.3
解析:(1)因彈簧測(cè)力計(jì)能測(cè)出繩子的拉力,所以只需保持與滑塊相連的輕繩與桌面平行,滑塊的合外力就等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù),故正確的是C。
(2)由牛頓第二定律得F-μmg=ma,又v2=2ax,v=dt,聯(lián)立得1t2=2xmd2·F-2μgxd2,根據(jù)題圖乙1t2-F圖像的斜率、截距得m=0.5kg,μ=0.3。
2.(16分
3、)(2019·江蘇無錫模擬)某物理小組對(duì)輕彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,輕彈簧放置在傾斜的長木板上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。
甲
(1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟:
①松手釋放物塊;
②接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源;
③木板一端抬高以平衡摩擦;
④向左推物塊使彈簧壓縮,并測(cè)量彈簧壓縮量。
上述步驟正確的操作順序是 (填序號(hào))。?
(2)甲同學(xué)實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果如圖乙所示,觀察紙帶,判斷測(cè)量值比真實(shí)值 (選填“偏小”或“偏大”)。?
4、
乙
(3)乙同學(xué)實(shí)際打點(diǎn)結(jié)果如圖丙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,物塊質(zhì)量為200 g,結(jié)合紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中物塊脫離彈簧時(shí)的速度為 m/s,相應(yīng)的彈簧的彈性勢(shì)能為 J。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)?
丙
答案:(1)③④②① (2)偏小 (3)0.78 0.061
解析:(2)由紙帶可知,物塊先加速后減速,由此可知肯定是平衡摩擦力不夠,彈簧的彈性勢(shì)能一部分克服摩擦力做功,則彈簧彈性勢(shì)能的測(cè)量值小于真實(shí)值。
(3)物塊脫離彈簧時(shí)的速度為v=xt=1.56×10-20.02m/s=0.78m/s;彈性勢(shì)能Ep=12mv2=1
5、2×0.2×0.782J=0.061J。
3.(16分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)粗測(cè)玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。
完成下列填空:
(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖甲所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg。
(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí),托盤秤的示數(shù)如圖乙所示,該示數(shù)為 kg。?
(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示:
序號(hào)
1
2
3
4
6、
5
m/kg
1.80
1.75
1.85
1.75
1.90
(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為 N;小車通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)?
答案:(2)1.40 (4)7.9 1.4
解析:(2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤秤的示數(shù)為1.40kg;
(4)托盤秤示數(shù)的平均值為
1.80+1.75+1.85+1.75+1.905kg=1.81kg,則小車經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力FN=(1.81-1.00)×9.80N=7.9N
由題意知,小車的質(zhì)量m=1.4
7、0kg-1.00kg=0.40kg,設(shè)小車過最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=mv2R,解得v=1.4m/s。
4.(16分)某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。小鋼球自由下落過程中,計(jì)時(shí)裝置測(cè)出小鋼球先后通過光電門A、B的時(shí)間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。測(cè)出兩光電門間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計(jì)。
甲
乙
(1)先用游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d= cm。?
(2)要驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,只要比較 與
8、 是否相等。?
(3)實(shí)驗(yàn)中小鋼球通過光電門的平均速度 (選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度,導(dǎo)致動(dòng)能增加量ΔEk總是稍 (選填“大于”或“小于”)重力勢(shì)能減少量ΔEp,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越 (選填“大”或“小”)。?
答案:(1)0.860 (2)d22tB2-d22tA2 gh (3)小于 小于 大
解析:(1)d=8mm+0.05×12mm=8.60mm=0.860cm。(2)比較mgh與12mv22-12mv12。質(zhì)量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與d22tB2-d22tA2。(3)由于小鋼球做勻加速直線運(yùn)動(dòng),
9、平均速度等于中間時(shí)刻的速度,中間時(shí)刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度小于小鋼球球心通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度,從而導(dǎo)致動(dòng)能增加量小于重力勢(shì)能減少量;當(dāng)起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點(diǎn)的速度差距越來越大。
5.(18分)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置探究動(dòng)能定理,圖中小車中可放置砝碼。實(shí)驗(yàn)中,小車碰到制動(dòng)裝置時(shí),鉤碼尚未到達(dá)地面,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作頻率為 50 Hz。
(1)實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下:
①在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,連在小車后端,用細(xì)線連接小車和鉤碼。
②將小車停在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近, , ,小車拖動(dòng)紙帶,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上
10、打下一列點(diǎn), 。?
③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)②的操作。
(2)下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時(shí)得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點(diǎn)O及A、B、C、D和E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),可獲得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到O的距離x及對(duì)應(yīng)時(shí)刻小車的瞬時(shí)速度v,請(qǐng)將C點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果填在表格中的相應(yīng)位置。
紙帶的結(jié)果
測(cè)量點(diǎn)
x/cm
v/(m·s-1)
O
0.00
0.35
A
1.51
0.40
B
3.20
0.45
C
?
?
D
7.15
0.54
E
9.41
0.60
(3)在小車的運(yùn)動(dòng)過程中,對(duì)于鉤碼、砝
11、碼和小車組成的系統(tǒng), 做正功, 做負(fù)功。?
(4)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(其中Δv2=v2-v02),根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是 。要驗(yàn)證“動(dòng)能定理”,還需測(cè)量的物理量是摩擦力和 。?
答案:(1)接通電源 釋放小車 斷開開關(guān) (2)5.09(5.05~5.10) 0.49(0.48~0.50) (3)鉤碼的重力 摩擦力 (4)小車初、末速度的二次方差與位移成正比 小車質(zhì)量
解析:(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始打點(diǎn),再釋放小車,在紙帶上打出一系列點(diǎn),最后斷開開關(guān),停止打點(diǎn)
12、。(2)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),從刻度尺中讀出xC=5.09cm(分度值為1mm,再估讀一位),C點(diǎn)速度等于B、D兩點(diǎn)間的平均速度即vC=BD4T=0.49m/s。(3)在移動(dòng)過程中鉤碼受的重力是動(dòng)力,其重力做正功,小車受的摩擦力做負(fù)功。(4)Δv2-x圖像是過原點(diǎn)的傾斜直線,說明Δv2與x成正比關(guān)系,即小車初、末速度的二次方差與位移x成正比關(guān)系,Δv2=kx,由12mv2-12mv02=(m鉤碼g-Ff)x,式中m為小車和砝碼的總質(zhì)量,要驗(yàn)證上式成立還需測(cè)出摩擦力Ff和小車質(zhì)量m車。
6.(18分)某同學(xué)通過下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證力的平行四邊形定則。實(shí)驗(yàn)步驟:
甲
①將彈簧測(cè)力計(jì)固定在貼有白紙
13、的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。
②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí),將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F,測(cè)量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)改變0.50 N,測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示:
F/N
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l/cm
l0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
③找出②中F=2.50 N時(shí)橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O',橡皮筋的拉力記為FOO'。
14、
④在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使彈簧測(cè)力計(jì)掛鉤的下端達(dá)到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。
乙
完成下列作圖和填空:
(1)利用表中數(shù)據(jù)畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0= cm。?
(2)測(cè)得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為 N。?
(3)根據(jù)給出的標(biāo)度,作出FOA和FOB的合力F'的圖示。
(4)通過比較F'與 的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。?
答案:(1)如圖甲所示 1
15、0.0(9.8~10.1均正確)
甲
乙
(2)1.80(1.70~1.90均正確)
(3)如圖乙所示
(4)FOO'
解析:(1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0cm。
(2)由題干表格可知,F=1.50N時(shí),l=13.00cm,則橡皮筋的勁度系數(shù)k=FΔL=50N/m;若OA=6.00cm,OB=7.60cm,則橡皮筋拉力FOA=k·ΔL'=50×(6.00+7.60-10.00)×10-2N=1.80N。
(3)見答案圖乙。
(4)由圖可知F'為作圖法所得到的合力,FOO'等于真實(shí)合力,F'與FOO'不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內(nèi),可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
9
（廣西專用）2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 力學(xué)實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)訓(xùn)練（含解析）
