专题25 力学实验-2017年高考物理冲刺专题卷

专题25 力学实验-2017年高考物理冲刺专题卷

www.ks5u.com 实验题（本题共12小题，将答案填在题中相应的位置）‎ ‎1. 用图1中装置验证动量守恒定律。实验中：‎ ‎(1)为了尽量减小实验误差，在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是________。‎ 图1‎ A．使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出 B．使入射球与被碰小球碰后能同时飞出 C．使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向 D．使入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失 ‎(2)若A球质量为m1＝50 g，两小球发生正碰前后的位移—时间(s-t)图象如图2所示，则小球的B的质量为m2＝________。‎ 图2‎ ‎(3)调节A球自由下落高度，让A球以一定速度v与静止的B球发生正碰，碰后两球动量正好相等，则A、B两球的质量之比应满足________。‎ ‎【答案】(1)C　(2)20 g　(3)1<≤3‎ ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎2．某同学用图示装置研究弹性正碰。实验中使用半径相等的弹性小球1和2,且小球1的质量大于小球2的质量。实验主要步骤如下：‎ 安装好实验装置，做好测量前的准备。‎ 第一步:先将木板竖直固定于斜槽前端边缘处的C点，且板面与纸面垂直,在木板上记下置于C点小球的位置然后将木板向右平移适当的距离，并固定。‎ 第二步放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并撞在木板上。重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置。‎ 第三步:把小球2放在斜槽前墙边缘处的C点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞， 重复多次，并使用与第二步同样的方法分別标出碰撞后两小球落点的平均位置。‎ 第四步:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置到O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）若C点到木板的距离为x，小球落点到O点的距离为y,重力加速度为g,则小球做平抛运动的初速度v0= ；‎ ‎（2）上述实验中，P点是 的平均位置，N点是 的平均位置，M点是 的平均位置。‎ ‎（3）若满足条件 （用测量量表示），则两小球发生的碰撞是弹性正碰。‎ ‎【答案】（1）‎ ‎（2）实验的第二步中小球1落点 小球1与小球2碰撞后小球1落点 小球2落点 ‎（3）‎ ‎【解析】（1）小球做平抛运动，水平方向：x=vt，‎ 竖直方向：，‎ 解得：。‎ ‎（2）上述实验中，P点是在实验的第二步中小球1落点的平均位置，N点是小球1与小球2碰撞后小球1落点的平均位置，M点是小球2落点的平均位置。‎ ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎3. (1)在“研究匀变速直线运动”的实验中,在打出的纸带上每隔0.1秒取为一个计数点,并算出小车经过各计数点的瞬时速度,为了算出加速度,最合理的方法是_______。‎ A.根据任意两个计数点的速度,用公式a=算出加速度 B.根据实验数据画出v -t图,量出其倾角α,由公式a=tanα,算出加速度 C.根据实验数据画出v -t图,由图线上间隔较远的两点所对应的速度,用公式a=算出加速度 D.依次算出通过连续两个计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度 ‎(2)某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系,所用交流电的频率为50Hz,取某次实验中得到的一条纸带的一部分,依次取0、1、2、3、4、5、6、7为计数点,相邻两计数点间还有3个打点未画出。从纸带上测出相邻各点间距离为x01=3.20cm,x12=4.74cm,x23=6.40cm,‎ x34=8.02cm,x45=9.64cm,x56=11.28cm,x67=12.84cm。‎ ‎①请通过计算,在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留到小数点后两位)。‎ ‎②根据表中数据,在所给的坐标系中作出v -t图象(以0计数点作为计时起点);由图象可得,小车运动的加速度大小为______m/s2。(计算结果保留两位有效数字)‎ 计数点 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 各计数点的速度/(m·s-1)‎ ‎0.50‎ ‎0.70‎ ‎0.90‎ ‎1.10‎ ‎1.51‎ ‎【答案】(1)C　(2)①1.31‎ ‎②见解析图　2.5(2.4～2.6之间均可)‎ 图象的斜率表示加速度的大小有a==2.5m/s2．‎ ‎【题型】实验题 ‎【难度】较易 ‎4．某兴趣小组的同学用如图1所示的装置探究一小木块与一薄尼龙布料之间的动摩擦因数．他们将一可认为是光滑的长木板置于水平桌面上，并在长木板的右半部分平整地铺上一块薄尼龙布料，然后按图1安装好实验装置，实验时小木块在重物的牵引下向右运动，当重物落地后小木块还未进入到薄布区域，经过多次实验他们得到了一条如图2所示的纸带，他们将得到的纸带置于一透明刻度尺的下方进行测量．连接打点计时器的电源频率为50 Hz，重力加速度g＝10 m/s2.‎ ‎(1)根据刻度尺的示数可以判断，小木块在打A、E之间的点时做________运动，在打E、J之间的点时做________________运动．‎ ‎(2)将打下A点时记为t＝0，在如图3所示的v－t坐标系中，已将打下B、C、D、E、F、H、I点时所对应的速度大小描入了其中，请计算出打点计时器打下G点时小木块的瞬时速度大小，并将其描入坐标系中，然后画出v－t图线．‎ ‎(3)根据所作的v－t图线，求得小木块在布面上运动时的加速度大小为a＝________m/s2.‎ ‎(4)若小木块的质量为m＝1 kg，根据所作的v－t图线，可求得小木块与布面之间的动摩擦因数为μ＝________.‎ ‎【答案】(1)匀速直线　匀减速直线　(2)如解析图所示　(3)5　(4)0.5‎ ‎(3)根据v－t图线斜率的物理意义可知小木块在布面上运动的加速度大小为a＝5 m/s2.‎ ‎(4)根据牛顿第二定律有μmg＝ma，由此解得μ＝0.5. ‎ ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎5．在“探究弹力和弹簧伸长的关系”时，某同学把两根弹簧如图1连接起来进行探究．‎ ‎(1)某次测量如图2所示，指针示数为________cm.‎ ‎(2)在弹性限度内，将50 g的钩码逐个挂在弹簧下端，得到指针A、B的示数LA和LB如下表．用表内数据计算弹簧 Ⅰ 的劲度系数为______N/m(重力加速度g＝10 m/s2)．由表内数据________(填“能”或“不能”)计算出弹簧Ⅱ的劲度系数.‎ 钩码数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ LA/cm ‎15.71‎ ‎19.71‎ ‎23.66‎ ‎27.76‎ LB/cm ‎29.96‎ ‎35.76‎ ‎41.51‎ ‎47.36‎ ‎【答案】(1)16.00(有效数字位数正确，15.96～16.05均可)‎ ‎(2)12.45(12.20～12.80均可)　能 根据表可以计算出弹簧Ⅱ每次的伸长量Δx′，也可以根据ΔF＝k′Δx′计算弹簧Ⅱ的劲度系数(劲度系数的计算也可以通过作Fx图象处理，图象的斜率即等于弹簧的劲度系数)．‎ ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎6. 某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图a所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，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．‎ 图a ‎(1) 实验中涉及到下列操作步骤：‎ ‎①把纸带向左拉直 ‎②松手释放物块 ‎③接通打点计时器电源 ‎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 （填入代表步骤的序号）．‎ ‎(2) 图b中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时 器所用交流电的频率为50Hz．由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱 离弹簧时的速度为 ．比较两纸带可知， （填“M”或“L”）纸带对应 的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．‎ 图b ‎【答案】(1)④①③② (2)1.29 M ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎7．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：‎ 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时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO′.‎ ‎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FOA，OB段的拉力记为FOB.‎ 完成下列作图和填空：‎ ‎(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F－l图线，根据图线求得l0＝________cm.‎ ‎(2)测得OA＝6.00 cm，OB＝7.60 cm，则FOA的大小为________N.‎ ‎(3)根据给出的标度，在图中作出FOA和FOB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)如图甲所示　10. 0(9.8、9.9、10.1均正确)‎ ‎(2)1.80(1.70～1.90均正确)‎ ‎(3)如图乙所示 ‎(4)FOO′‎ ‎【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.‎ ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎8．某实验小组利用图示的装置探究加速度与力、质量的关系．‎ ‎(1)下列做法正确的是 ________ (填字母代号).‎ A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上 C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源 D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 ‎(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量．(填“远大于”“远小于”或“近似等于”)‎ ‎(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图中甲、乙两条直线．设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲 ________ m乙 ，μ甲 ________ μ乙．(填“大于”“小于”或“等于”)‎ ‎【答案】(1)AD　(2)远小于　(3)小于　大于 ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎9. 某物理课外小组利用图（a）中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系。图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮：轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个，每个质量均为0.010kg。实验步骤如下：‎ ‎（1）将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物快，使小车（和钩码）可以在木板上匀速下滑。‎ ‎（2）将n（依次取n=1,2,3,4,5）个钩码挂在轻绳右端，其余N-n各钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制s-t图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。‎ ‎（3）对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图象如图(b)所示：由图（b）求出此时小车的加速度（保留2位有效数字），将结果填入下表。‎ n ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎0.20‎ ‎0.58‎ ‎0.78‎ ‎1.00‎ ‎（4）利用表中的数据在图（c）中补齐数据点，并作出a-n图象。从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。‎ 图(b)‎ 图(c)‎ ‎（5）利用a–n图象求得小车（空载）的质量为_______kg（保留2位有效数字，重力加速度取g=9.8 m·s–2）。‎ ‎（6）若以“保持木板水平”来代替步骤（1），下列说法正确的是_______（填入正确选项钱的标号）‎ A．a–n图线不再是直线 B．a–n图线仍是直线，但该直线不过原点 C．a–n图线仍是直线，但该直线的斜率变大 ‎【答案】（3）0.39 （4）如图所示 （5）0.45 （6）B ‎【解析】（3）因为小车做初速度为0的匀加速直线运动，故将（2,0.78）代入可得，根据描点法可得如图所示图线。‎ ‎（4）根据描点法可得如图所示图线 ‎【题型】实验题 ‎【难度】较难 ‎10．某实验小组要探究力对原来静止的物体做功与物体获得速度的关系，选取的实验装置如图所示，实验主要步骤如下：‎ ‎ (1)实验时为使橡皮筋对小车所做的功即为合外力对小车所做的功，在未连接橡皮筋时将木板的左端用小木块垫起，使木板倾斜合适的角度，打开打点计时器，轻推小车，得到的纸带应该是________(填“甲”或“乙”)．‎ 甲　　　　　　　　乙 ‎(2)使小车在一条橡皮筋的作用下弹出，沿木板滑行，这时橡皮筋对小车做的功为W.‎ ‎(3)再用完全相同的2条、3条、…橡皮筋作用于小车，并使每次释放小车时橡皮筋的________，橡皮筋对小车做的功分别为2W、3W、…‎ ‎(4)分析打点计时器打出的纸带，分别求出小车每次获得的最大速度v1、v2、v3、…‎ ‎(5)按科学实验操作，作出Wv图象，则下列符合实际的图象是________．‎ ‎【答案】(1)乙　(3)伸长量(或形变量、长度等)都相同　(5)D ‎【题型】实验题 ‎【难度】较易 ‎11. 如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验．有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H(H≫d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，当地的重力加速度为g.则：‎ ‎ (1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d＝______mm.‎ ‎(2)小球经过光电门B时的速度表达式为________．‎ ‎(3)多次改变高度H，重复上述实验，作出随H的变化图象如图丙所示，当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式：________时，可判断小球下落过程中机械能守恒．‎ ‎(4)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，增加下落高度后，则ΔEp ‎－ΔEk将________(选填“增加”“减小”或“不变”)．‎ ‎【答案】(1)7.15　(2)　(3)＝H0或2gH0＝d2　(4)增加 ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎12. 利用如图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。‎ 图甲 ‎(1)为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的 。‎ A．动能变化量与势能变化量 B．速度变化量与势能变化量 C．速度变化量与高度变化量 ‎(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必须使用的两种器材是 。‎ A．交流电源 　　B．刻度尺 C．天平(含砝码)‎ ‎(3)实验中，先接通电源，再释放重物，得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C，测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。‎ 已知当地重力加速度为g，打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中，重物的重力势能变化量ΔEp＝ ，动能变化量ΔEk＝ 。‎ 图乙 ‎(4)大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是 。‎ A．利用公式v＝gt计算重物速度 B．利用公式v＝计算重物速度 C．存在空气阻力和摩擦阻力的影响 D．没有采用多次实验取平均值的方法 ‎(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒，在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h，计算对应计数点的重物速度v，描绘v2－h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过程中机械能守恒，请你分析论证该同学的判断是否正确的。‎ ‎【答案】(1) A　(2)AB　(3)－mghB　m()2　(4)C ‎(5)不正确，理由见解析 ‎【题型】实验题 ‎【难度】一般 ‎ ‎