专题16+力学实验（一）-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题16+力学实验（一）-2019年高三物理期末与一模试题分项解析

专题16 力学实验(一)‎ ‎2019年高三期末、一模物理试题分项解析 ‎1.（2019四川广元一模）某同学做实验探究弹力和弹簧伸长的关系，并测量弹簧的劲度系数k．‎ 他先将待测弹簧的一端固定在铁架台上，然后将分度值是1mm的刻度尺竖直放在弹簧一侧，并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺面上．当弹簧自然下垂时，指针指示的刻度数值记作L0；弹簧下端挂一个50g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L1；弹簧下端挂两个50g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L2……，挂七个50g的钩码时，指针指示的刻度数值记作L7．‎ 代表符号 L0‎ L1‎ L2‎ L3‎ L4‎ L5‎ L6‎ L7‎ 刻度数值/cm ‎1.70‎ ‎3.40‎ ‎5.10‎ ‎6.85‎ ‎8.60‎ ‎10.30‎ ‎12.10‎ ‎14.05‎ ‎(1)为充分利用测量数据，该同学将所测得的数值按如下方法逐一求差，分别计算出了三个差值：d1=L4-L0=6.90 cm，d2=L5-L1=6.90 cm，d3=L6-L2=7.00 cm．则第四个差值d4＝_________cm. ‎ ‎(2)根据以上差值，可以求出每增加50g钩码，弹簧平均伸长量ΔL＝__________cm. ‎ ‎(3)弹簧的劲度系数k＝__________N/m（g取9.8m/s2，结果保留两位有效数字）．‎ ‎【参考答案】（6分）①7.20 ②1.75 ③28‎ ‎2．（2019江苏泰州12月联考）在探究加速度与力、质量的关系实验中,实验装置示意图如图所示。‎ ‎(1)下列说法正确的是（_____）‎ A．实验时先释放小车,再接通电源 B．实验所用打点计时器应该接直流电源 C．实验过程中,小车质量应该远小于悬挂的重物的质量 D．实验过程中,细线应该与长木板平行 ‎(2)如图甲、乙所示是两组同学在平衡摩擦力时对于相关器材的安装和操作情况,其中较为合理的是____(选填“甲”或“乙”)。 ‎ ‎(3)如图丙所示,小车总质量一定时,根据实验数据画出a-m图象,图线斜率的倒数与重力加速度g的乘积表示____,其值为____。(g取10 m/s2,结果保留2位有效数字) ‎ ‎(4)如图丙所示,图线不通过原点的原因是（______）‎ A．小车总质量远大于钩码质量 B．小车质量远大于钩码质量 C．平衡小车的阻力时,木板的倾角过大 D．平衡小车的阻力时,木板的倾角过小 ‎【参考答案】（1）D（2）乙（3）小车总质量M 1.0kg（4）D ‎（3）由图示图象可知，当吊盘质量大到一定值即拉力大到一定值时才产生加速度，说明小车受到的合力小于吊盘的重力，这是由于没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足（木板倾角过小造成的），故选D；‎ ‎3.（2019北京顺义九中质检）某实验小组采用如图1所示的装置探究小车做匀变速直线运动的规律，打点计时器工作频率为图2是实验中得到的一条较理想的纸带，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为。 试分析下列问题 打点计时器打E点时小车的瞬时速度______。保留三位有效数字 小车运动的加速度______保留三位有效数字 利用该装置还可以完成“探究动能定理”的实验。某同学接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为在纸带上依次取A、B、若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为测得A、B、各点到O点的距离为，，如图3所示。实验中，重物的质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg。从打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功______，实验中测得小车的质量为M，测得B点时小车的动能______。若二者在误差允许的范围内，则验证了______。 ‎ ‎【参考答案】（1）   （2）  ‎ ‎（3）     物体所受合外力做功等于物体动能改变量 ‎【名师解析】根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知： ； 由结合作差法得：。 根据做功公式有： 知拉力做功为：； ‎ B点速度大小等于AC段的平均速度为： 小车的动能为： 如果实验中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重锤和小车动能的增加量，即物体所受合外力做功等于物体动能改变量。‎ ‎【方法归纳】 在匀变速直线运动中，时间中点的速度等于该过程中的平均速度，由此可求出E点速度大小； 在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数，根据作差法求解加速度； 根据做功公式和B点速度大小等于AC段的平均速度、动能，分析有关的物理量； 考查了有关纸带处理的基本知识，平时要加强基础实验的实际操作，提高操作技能和数据处理能力。要注意单位的换算和有效数字的保留。同时注意利用图象来解决问题。 4. （2019黑龙江齐齐哈尔五校联考） 某实验小组利用如图1所示的实验装置来探究当合外力一定时，物体运动的加速度与其质量之间的关系． 由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离，由图2中游标卡尺测得遮光条的宽度______ 该实验小组在做实验时，将滑块从上图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间，遮光条通过光电门2的时间，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式______，滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式______，则滑块的加速度的表达式______以上表达式均用字母表示 在本次实验中，实验小组通过改变滑块质量总共做了6组实验，得到如表所示的实验数据请利用表格数据，在图3坐标系中描点作出相应图象你得出的结论是______．‎ ‎250‎ ‎300‎ ‎350‎ ‎400‎ ‎500‎ ‎800‎ ‎【参考答案】，，，‎ 如图在合力一定时，a与m成反比．‎ 作图线，如图，图线是过原点的一条直线，知，在合力一定时，a与m成反比． ‎ ‎5.（2019浙江模拟）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上尚未到达滑轮处从纸带上便于测量的点开始其中第“1”点先打下，每5个点取1个计数点，相邻计数间的距离如图乙所示打点计时器电源的频率为50Hz． 通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点______和______之间某时刻开始减速． ‎ 计数点9对应的速度大小为______保留2位有效数字 物块减速运动过程中加速度的大小为______保留2位有效数字 物块在加速阶段，如果以其中s表示位移，t表示时间为纵坐标、以t为横坐标作图象，得到图象的斜率为k，则加速度大小为______用字母符号表示．‎ ‎【参考答案】；7；　．‎ 根据运动学公式有：，因此有： 因此如果以为纵坐标、以t为横坐标作图象，得到图象的斜率为，即． 【方法归纳】由纸带两个点之间的时间相同，若位移逐渐增大，表示物体做加速运动，若位移逐渐减小，则表示物体做减速运动； 匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，由此可以求出某点的瞬时速度； 用作差法求解减速过程中的加速度； 根据运动学公式求出与t的函数关系，结合数学知识可知斜率k与加速度的关系． 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．‎ ‎6.（2019陕西渭南质检）在“探究求合力的方法”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套如图所示，实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O．‎ ‎ 某同学在做实验时认为： A.拉橡皮条的绳细一些且长一些，实验效果较好 B.拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 C.橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些 D.拉力和的夹角越大越好 其中正确的是______填入相应的字母 若某次测量中两个弹簧测力计的读数均为4N，且两弹簧测力计拉力的方向相互垂直，则______选填“能”或“不能”用一个量程为5N的弹簧测力计测出它们的合力，理由是______．‎ ‎【参考答案】（1）ABC   ‎ ‎（2）不能   合力大小为，合力超过了弹簧秤的量程，故弹簧秤无法测出物体所受的合力 两力均为4N，且相互垂直，则其合力大小为，合力超过了弹簧秤的量程，故弹簧秤无法测出物体所受的合力，故不能使用．‎ ‎【方法归纳】 本实验采用“等效法”，即要求两次拉橡皮筋的效果相同，对于两弹簧拉力大小以及夹角大小没有具体要求，只要便于作图以及减小误差即可． 由平行四边形定则可得出两拉力的合力大小，比较拉力与弹簧秤的量程则可知5N量程的弹簧秤是否可用． 该题主要考查验证力的平行四边形定则的误差分析及数据的处理，应通过实验原理及数据的处理方法去思考减少实验误差的方法 7.（2019陕西渭南质检）‎ 测定木块和长木板之间的动摩擦因数时，采用图甲所示的装置图中长木板水平固定不动  已知重力加速度为g，测得木块质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块和长木板间的动摩擦因数的表达式______； 图乙为木块在长木板上运动时，打点器在木块拖动的纸带上打出的一部分计数点相邻计数点之间还有四个计时点没有画出，其编号为0、1、2、3、4、5、试利用图中的长度符号、和表示计数周期的符号T写出木块加速度的表达式______． 已知电火花打点计时器工作频率为50Hz，用直尺测出，见图乙，根据这些数据可计算出木块加速度大小______保留两位有效数字．‎ ‎【参考答案】；；      ．‎ ‎ 已知第一段位移，第三段位移，， 根据 得： 将，代入式，解得： 【方法归纳】 对木块、砝码盘和砝码进行受力分析，运用牛顿第二定律求出木块与长木板间动摩擦因数． ‎ 根据匀变速直线运动的规律根据求解加速度． 本题考查了求动摩擦因数、加速度，正确选择研究对象，应用牛顿第二定律即可求出动摩擦因数，计算注意有效数字．‎ ‎8.（2019内蒙古包头四中质检）某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，将细绳一端拴在小车上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系此外还准备了打点计时器及配套的电源、刻度尺、小车、钩码、导线、复写纸、纸带、小木块等组装的实验装置如图所示． 若要完成该实验，还需要的一个的实验器材是______． 实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行他这样做的目的是下列的哪个______填字母代号． A.避免小车在运动过程中发生抖动 B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰 C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动 D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力 他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些这一情况可能是下列哪些原因造成的______填字母代号． A.在接通电源的同时释放了小车 B.小车释放时离打点计时器太近 C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉 D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力．‎ ‎【参考答案】天平；；． ‎ 他将钩码重力做的功当做细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些，从功能关系看出：该实验一定有转化为内能的，即试验中有存在摩擦力没有被平衡掉；还有该实验要求，只有当小车的质量远大于砝码的质量时，小车的拉力才近似等于砝码的重力，故AB错误，CD正确．、根据该实验的实验原理、要求和减少误差的角度分析，平衡摩擦力作用后，进行实验过程中需要用刻度尺测量纸带上点的距离，用天平测出小车的质量，需要改变砝码的质量来代替小车的拉力、根据求出砂桶及砂的总重力做功，根据匀变速直线运动的平均速度等于中点时刻的瞬时速度求A、B的速度，即可得到动能的变化量，从而写出探究结果表达式，根据此表达式分析所需要的测量仪器． 明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与探究力、加速度、质量之间关系的实验类似可以类比学习． ‎ ‎ ‎