高考物理二輪復習 訓練13 專題六 物理實驗 第13講 力學實驗
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訓練13 力學實驗 1.(12分)某同學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)處理及其相關知識點,意在考查學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系”的實驗中,實驗裝置如圖所示.所用每個鉤碼的重力相當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,每次測出相應的彈簧總長度L.(實驗時彈簧沒有超出彈性限度) (1)某同學通過以上實驗測量后把6組數(shù)據(jù)描點在坐標圖中,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的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結點O靜止在某位置(如圖甲),此時需記下結點O的位置和兩測力計的示數(shù)F1、F2以及________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)某同學已在圖乙紙上作出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)改變兩細線的夾角,重復做幾次實驗.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拉結點O,平衡后應記錄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)細線Oa、Ob、Oc的方向 (3)見解析圖 (4)細線Oc 5.(16分)某同學用圖示裝置來驗證機械能守恒定律.質(zhì)量均為M的物體A、B通過細繩連在一起,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,細線跨過定滑輪與滑塊A、重錘B相連.將細線拉直,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間細線的長度L=112.0 cm,木板的長度l=98.0 cm,要達到實驗目的,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式為________(用上面給定物理量的符號表示). (3)改變高度h,重復上述過程,獲取多組擺動高度h與對應過程的拉力最大值F的數(shù)據(jù),在F—h坐標系中描點連線如圖2所示. (4)通過描點連線,發(fā)現(xiàn)h與F成線性關系,可證明小球擺動過程中機械能守恒. (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- 配套講稿:
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