高考物理专题六力学实验二轮强化训练

高考物理专题六力学实验二轮强化训练

‎【走向高考】2014年高考物理二轮专题复习 专题六 第1讲 力学实验课后强化作业 ‎1.‎ 在研究弹簧的形变与外力关系的实验中，将弹簧水平放置测出其自然长度，然后竖直悬挂让其自然下垂，在其下端竖直向下施加外力F，实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的，用记录的外力F与弹簧的形变量x作出F－x图线如图所示，由图可知弹簧的劲度系数为k＝______N/m，图线不过原点的原因是由于______________________。‎ ‎[答案]　200　弹簧自身具有重量 ‎[解析]　由图线可以算出斜率，即弹簧的劲度系数，不过原点说明弹簧上不挂东西的时候，已经有伸长量了。‎ ‎2．(2013·南昌模拟)新式游标卡尺的刻度线看起来很“稀疏”，使读数显得清晰明了，便于使用者正确读取数据。通常游标卡尺的刻度有10分度、20分度和50分度三种规格；新式游标卡尺也有相应的三种，但刻度却是‎19mm等分成10份，‎39mm等分成20份，‎99mm等分成50份。下图就是一个“‎39mm等分成20份”的新式游标卡尺。‎ ‎ (1)它的准确度是________mm。‎ ‎(2)用它测量某物体的厚度，示数如图所示，正确的读数是________cm。‎ ‎[答案]　(1)0.05　(2)3.030‎ ‎[解析]　新式游标卡尺的游标尺‎39mm比主尺‎40mm少‎1mm，则该游标卡尺的精确度为＝‎0.05mm。被测物体的厚度＝主尺刻度＋‎0.05mm×对齐格数＝‎3cm＋‎0.05mm×6＝‎3.030cm。‎ ‎3.‎ ‎(2013·甘肃第一次诊断性考试)某同学在家中用三根相同的橡皮筋(遵循胡克定律)来探究求合力的方法，如下图所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点。在实验中，可以通过刻度尺测量橡皮筋的长度来得到橡皮筋的拉力大小，并通过OA、OB、OC的方向确定三个拉力的方向，从而探究求其中任意两个拉力的合力的方法。在实验过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A．实验需要测量橡皮筋的长度以及橡皮筋的原长 B．为减小误差，应选择劲度系数尽量大的橡皮筋 C．以OB、OC为两邻边做平行四边形，其对角线必与OA在一条直线上且长度相等 D．多次实验中O点不必固定 ‎[答案]　AD ‎[解析]　通过测量橡皮筋的长度和原长，才可得出橡皮筋的拉力大小，A正确。为减小误差，应选择劲度系数小一些的橡皮筋，B错误。橡皮筋总长度不表示力的大小，C错误。各次实验没有必然的联系，故多次实验中O点不必固定，D正确。‎ ‎4．(2013·洛阳模拟)某同学用自由落体法进行“验证机械能守恒定律”的实验，实验中所用重锤的质量m＝‎1kg，图示为选取的一条符合实验要求的纸带，O为第一个点，A、B、C、D为从合适位置开始选取的四个连续点。打点计时器的频率为50Hz。‎ ‎(1)根据纸带上各个点到O点的距离，求出记录B点时，重锤的速度vB＝__________，重锤的动能Ek＝________，从开始下落起至B点重锤的重力势能的减少量是________，实验得到的结论是________。(g取‎9.8m/s2，结果保留3位有效数字)‎ ‎(2)‎ 选用另一条纸带，测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴画出了如图所示的图线。图线未过原点O的原因是__________。‎ ‎[答案]　(1)‎0.590m/s　0.174J　0.172J　在实验误差允许范围内， 减少的重力势能等于增加的动能，机械能守恒　(2)先释放重锤，再接通打点计时器电源 ‎[解析]　vB＝＝m/s＝‎0.590m/s，Ek＝×1×0.5902J＝0.174J，mgh＝1×9.8×17.6×10－3J＝0.172J，在实验误差允许范围内，减少的重力势能等于增加的动能，机械能守恒。‎ ‎5．(2013·安徽省三校联考)在“探究匀变速运动的规律”的实验中：‎ ‎(1)为消除摩擦力对实验的影响，可以使木板适当倾斜以平衡摩擦阻力，则在不挂钩码的情况下，下面操作正确的是(　　)‎ A．未连接纸带前，放开小车，小车能由静止开始沿木板下滑 B．未连接纸带前，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑 C．放开拖着纸带的小车，小车能由静止开始沿木板下滑 D．放开拖着纸带的小车，轻碰小车，小车能匀速稳定下滑 ‎(2)下图是实验中得到的一条纸带的一部分，在纸带上取出相邻的计数点A、B、C、D、E。若相邻的计数点间的时间间隔为T，各点间距离用图中长度表示，则打C点时小车的速度可表示为vC＝________，小车的加速度可表示为a＝________。‎ ‎[答案]　(1)D ‎(2)vC＝，a＝ ‎[解析]　(1)平衡摩擦阻力时，小车拖着纸带，不挂钩码。轻碰小车，小车能匀速稳定下滑，说明此时小车所受的合力为零，即平衡好了摩擦力，D正确，A、B、C错误。‎ ‎(2)为减小偶然误差，取全部数据，根据中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度得，vc＝；根据Δx＝aT2得x3－x1＝2aT2，x4－x2＝2aT2，故a＝‎ eq f(x4＋x3－x1－x2,4T2)。‎ ‎6．(2013·浙江理综)如图所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，纸带上的a、b、c……均为打点计时器打出的点。‎ ‎(1)任选一条纸带读出b、c两点间距离为________。‎ ‎(2)任选一条纸带读出c、e两点间的平均速度大小为________，纸带①和②上c、e两点间的平均速度①________②(填“大于”、“等于”或“小于”)；‎ ‎(3)图中________(填选项)。‎ A．两条纸带均为用装置甲实验所得 B．两条纸带均为用装置乙实验所得 C．纸带①为用装置甲实验所得，纸带②为用装置乙实验所得 D．纸带①为用装置乙实验所得，纸带②为用装置甲实验所得 ‎[答案]　(1)‎2.10cm或‎2.40cm(±‎0.05cm)‎ ‎(2)‎1.13m/s或‎1.25m/s(±‎0.05m/s)　小于 ‎(3)C ‎[解析]　(1)若选纸带①，读数为‎2.10cm；若选纸带②，读数为‎2.40cm(2.35～‎2.45cm均可)。‎ ‎(2)根据＝可知 ，若选纸带①，＝＝m/s≈‎1.13m/s，若选纸带②，＝＝m/s＝‎1.25m/s。‎ ‎(3)纸带①中两点间的间距依次增大，且满足Δs等于定值，由此可知纸带①为图甲装置所得。‎ ‎7．(2013·潍坊模拟)利用图示装置可以做力学中的许多实验。‎ ‎(1)以下说法正确的是________。‎ A．利用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和木板间的摩擦阻力的影响 B．利用此装置探究“加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时，如果画出的a－m关系图象不是直线，就可确定加速度与质量成反比 C．利用此装置探究“功与速度变化的关系”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力补偿小车运动中所受阻力的影响 ‎(2)小华在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，因为不断增加所挂钩码的个数，导致钩码的质量远远大于小车的质量，则小车加速度a的值随钩码个数的增加将趋近于________的值。‎ ‎[答案]　(1)C　(2)重力加速度 ‎[解析]　(1)研究匀变速直线运动”的实验只需加速度恒定即可，对摩擦力是否存在没要求，则选项A错误；探究“加速度与质量的关系”的实验中绘制的图象一般是a－图象，则选项B错误；探究“功与速度变化的关系”的实验中让细绳拉力等于合力，需要平衡摩擦力，则选项C正确。‎ ‎(2)由牛顿第二定律，mg＝(M＋m)a，当m≫M，则a≈g。‎ ‎8.‎ 研究性学习小组为“验证动能定理”和“测当地的重力加速度”，采用了如图1所示的装置，其中m1＝‎50g、m2＝‎150g，开始时保持装置静止，然后释放物块m2，m2可以带动m1拖着纸带打出一系列的点，只要对纸带上的点进行测量，即可验证动能定理。某次实验打出的纸带如图2所示，0是打下的第一个点，两相邻点间还有4个点没有标出，交流电频率为 ‎50Hz。‎ ‎(1)系统的加速度大小为________m/s2，在打点0～5的过程中，系统动能的增量ΔEk＝________J。‎ ‎(2)忽略一切阻力的情况下，某同学作出的—h图象如图3所示，则当地的重力加速度g＝______m/s2。 ‎ ‎[答案]　(1)4.8　0.58　(2)9.7‎ ‎[解析]　(1)系统的加速度大小为a＝×10－‎2m/s2＝‎4.8m/s2；打点5的瞬间系统的速度v5＝×10－‎2m/s＝‎2.4m/s，所以系统动能的增量ΔEk＝(m1＋m2)v＝0.58J。‎ ‎(2)忽略一切阻力的情况下系统的机械能守恒，(m2－m1)gh＝(m1＋m2)v2，所以＝gh，图象的斜率k＝，所以当地的重力加速度g＝‎9.7m/s2。‎ ‎9．(2013·四川绵阳第二次诊断)某兴趣小组的同学用如图甲所示装置做“探究物体质量一定时，加速度与力的关系”实验。‎ ‎(1)下列说法正确的有________。‎ A ‎．平衡摩擦力时，用细线一端挂空砝码盘，另一端与小车相连，将木板适当倾斜，使小车在木板上近似做匀速直线运动 B．每次改变砝码及砝码盘总质量之后，应重新平衡摩擦力 C．应让砝码及砝码盘总质量远大于小车及里面钩码的总质量 D．可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力 ‎(2)乙图为实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分。从比较清晰的点迹起，在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E，相邻两计数点之间都有4个点迹没有标出，用刻度尺分别测量出A点到B、C、D、E的距离如图所示，已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，则此次实验中小车运动加速度的测量值a＝________m/s2。(结果保留两位有效数字)‎ ‎(3)某同学平衡摩擦力后，改变砝码盘中砝码的质量，分别测量出小车的加速度a。以砝码的重力F为横坐标，以小车的加速度a为纵坐标，得如图丙所示的a－F图象，则图象不通过坐标原点的主要原因是________。‎ ‎[答案]　(1)D　(2)1.2　(3)没有考虑砝码盘的重力 ‎[解析]　(1)平衡摩擦力时，不挂空砝码盘，另一端与小车相连，将木板适当倾斜，使小车在木板上近似做匀速直线运动，A错误；每次改变砝码及砝码盘总质量之后，不需要重新平衡摩擦力，B错误；应让砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量，C错误；在平衡摩擦力和满足砝码及砝码盘总质量远小于小车及里面钩码的总质量的情况下，可以近似认为小车受到的拉力等于砝码及砝码盘的重力，D正确。‎ ‎(2)相邻两个计数点间的距离分别为x1＝AB＝‎3.90cm，x2＝BC＝‎5.12cm，x3＝CD＝‎6.33cm，x4＝DE＝‎7.55cm，相邻两个计数点间的时间间隔T＝0.1s，根据Δx＝aT2：得a＝，代入数据得a＝‎1.2m/s2。‎ ‎(3)由图象的纵截距可知，当砝码的重力F＝0时，物体具有加速度，说明没有考虑砝码盘的重力。‎ ‎10．(2013·天津理综)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 ‎[解析]　(1)实验时，要保证牵引木块的细线与长木板平行，即使拉力方向与长木板平行，选项A正确；平衡摩擦力时，让木块的重力沿斜面的分力与摩擦力平衡。不能悬挂砝码桶，选项B错误；实验时，应先接通打点计时器电源，再释放木块，选项C错误；整个实验过程只需平衡一次摩擦力即可，选项D正确。‎ ‎(2)当砝码桶及桶内砝码的总质量远小于木块及木块上砝码的总质量时，才能近似认为木块运动时受的拉力等于砝码桶及桶内砝码总重力。‎ ‎(3)根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，即a＝－μg＋F，图线的斜率表示质量倒数，所以m甲μ乙。‎