【物理】2019届二轮复习 力学实验 作业 （全国通用）

【物理】2019届二轮复习 力学实验 作业 （全国通用）

‎ 力学实验 ‎1．(2018·全国卷Ⅰ)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。‎ 现要测量图 (a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为________ cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为________ N/m(保留三位有效数字)。‎ 解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05 mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm＋15×0.05 mm＝37.75 mm＝3.775 cm。‎ 弹簧形变量x＝(3.775－1.950)cm＝1.825 cm，‎ 砝码平衡时，mg＝kx，‎ 所以劲度系数k＝＝ N/m≈53.7 N/m。‎ 答案：3.775　53.7‎ ‎2．(2018·天津高考)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)。‎ ‎(1)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________。‎ A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力 ‎(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示。其中对于提高实验精度最有利的是________。‎ 解析：(1)两细绳套拉力的合力不一定沿两细绳套夹角的角平分线，故A错误。同一次实验，用一个细绳套拉橡皮条和用两个细绳套拉橡皮条结点O的位置应相同，不同次实验结点O的位置可以不同，故B正确。为减小弹簧测力计摩擦和误差，施力方向应沿测力计轴线，读数时视线正对测力计刻度，故C正确。合力可以比分力大，也可以比分力小，故D错误。‎ ‎(2)为了提高实验精度，测力计读数应适当大一些，标度应适当小一些，两分力夹角适当大一些，标注细线方向的两点离结点应适当远一些。故选B。‎ 答案：(1)BC　(2)B ‎3．(2019届高三·烟台模拟)A、B两位同学做“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”实验。‎ ‎(1)实验装置如图甲所示，打出了一条纸带如图乙所示，计时器所用交流电源的频率为50 Hz，从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，量出相邻计数点之间的距离，该小车的加速度为________ m/s2(结果保留两位有效数字)。‎ ‎(2)两同学各取一套图示的装置放在水平桌面上，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，分别得到如图丙中A、B两条直线，图线斜率为____________，则A、B两同学用的小车与木板间的动摩擦因数的关系为μA___________μB(选填“大于”“小于”或“等于”)。‎ 解析：(1)处理匀变速直线运动中所打出的纸带，用公式Δx＝at2求解加速度，关键弄清公式中各个量的物理意义，Δx为连续相等时间内的位移差，t为连续相等的时间间隔，如果每5个点取一个点，则连续两点的时间间隔为t＝0.1 s，Δx＝(6.49－6.34)×10－2 m＝1.5×10‎ ‎－3 m，得加速度a＝0.15 m/s2。‎ ‎(2)当没有平衡摩擦力时有：F－f＝ma，故a＝－μg，即图线斜率为，纵轴截距的大小为μg，观察图线可知μA＞μB。‎ 答案：(1)0.15　(2)小车质量的倒数　大于 ‎4．(2018·河南南阳一中模拟)下面几个实验都用到了打点计时器。‎ ‎①运用装置丙可以完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验 ‎②运用装置丙可以完成“探究加速度与力、质量的关系”实验 ‎③运用装置甲完成“探究功与速度变化的关系”实验 ‎④运用装置乙完成“验证机械能守恒定律”实验 ‎(1)运用装置丙完成“探究小车速度随时间变化的规律”实验是否需要平衡摩擦阻力？________(选填“是”或“否”)。‎ ‎(2)如图丁为某同学在一次实验中打出的一条纸带的部分，若所用交流电的频率为50 Hz，图中刻度尺的最小分度为1 mm，请问该条纸带是以四个实验哪一个实验时得到的？__________(填实验的代码①②③④)。‎ ‎(3)由如图丁的测量，打C点时纸带对应的速度为________ m/s(保留三位有效数字)。‎ 解析：(1)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，小车存在阻力，对其规律的研究没有影响，因此不需要平衡摩擦力。‎ ‎(2)根据推论公式Δx＝aT2可以判断物体做匀变速直线运动，并求出加速度a＝≈9.80 m/s2，由加速度大小可知，纸带属于验证机械能守恒定律的实验得到的。‎ ‎(3)根据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，‎ vC＝＝ m/s＝1.50 m/s。‎ 答案：(1)否　(2)④　(3)1.50(1.49～1.52均可)‎ ‎5．(2018·齐鲁名校协作体联考)某同学利用倾斜气垫导轨做“验证机械能守恒定律”的实验，实验装置如图甲所示。其主要实验步骤如下：‎ a．用游标卡尺测量挡光条的宽度l，结果如图乙所示；‎ b．读出导轨标尺的总长L0，并用直尺测出导轨标尺在竖直方向的高度H0；‎ c．读出滑块释放处挡光条与光电门中心之间的距离s；‎ d．由静止释放滑块，从数字计时器(图甲中未画出)上读出挡光条通过光电门所用的时间t。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)由图乙读出l＝________ mm。‎ ‎(2)________(选填“有”或“没有”)必要用天平称出滑块和挡光条的总质量M。‎ ‎(3)多次改变光电门位置，即改变距离s，重复上述实验，作出随s的变化图像，如图丙所示，当已知量t0、s0、l、H0、L0和当地重力加速度g满足表达式＝________时，可判断滑块下滑过程中机械能守恒。‎ 解析：(1)游标尺上共有20小格，精确度为0.05 mm，用游标卡尺测量挡光条的宽度l＝8 mm＋0.05×4 mm＝8.20 mm。‎ ‎(2)欲验证机械能守恒定律，即Mgssin θ＝M2，θ为气垫导轨与水平面间的夹角，只需验证gssin θ＝2，可见没有必要测量滑块和挡光条的总质量M。‎ ‎(3)由几何知识得sin θ＝，当s＝s0，t＝t0时有＝。‎ 答案：(1)8.20　(2)没有　(3) ‎ ‎6．(2018·东北三省四市二模)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用两个光电门以及滑块A和B来探究动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：‎ a．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB b．调整气垫导轨，使导轨处于水平 c．给B一个水平向左的初速度，记录B通过光电门2的挡光时间为tB d．B与静止在导轨上的A发生碰撞后，A向左运动通过光电门1的挡光时间为tA，B向右运动通过光电门2的挡光时间为tB′‎ ‎(1)实验中测得滑块B上遮光条的宽度为dB，还应测量的物理量是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式__________________________________成立，即可验证动量守恒定律。‎ 解析：(1)由于滑块上遮光条的宽度除以滑块通过光电门的时间即为滑块通过光电门时的速度，所以还应测量的物理量是滑块A上遮光条的宽度dA。‎ ‎(2)由于系统水平方向所受合外力为0，故系统水平方向动量守恒，在碰撞前系统的动量为mB，取向左为正方向，故在碰撞后系统的动量为mA－mB，则根据动量守恒有：mB＝mA－mB，即可验证动量守恒定律。‎ 答案：(1)滑块A上遮光条的宽度dA ‎(2)mB＝mA－mB ‎ ‎7．(2018·保定一模)几个同学在旱冰场闲聊时说起了滑旱冰的物理学知识，于是大家想要粗略验证动量守恒定律，设计好方案后按下列步骤进行：‎ a．在宽阔水平的场地上选取两个基准点为原点，分别沿相反方向画射线，选取一定长度为标度画上刻度；‎ b．两个同学穿好旱冰鞋分别站立在一个原点上，对推，旁边同学用智能手机跟拍；‎ c．改变对推人数，比如一方两个同学相互抱住，另一方一个同学，旁边同学拍下运动场景 d．选取同学的运动轨迹基本沿着射线的视频，从视频中得到一些相关数据。‎ 请回答：‎ ‎(1)要完成实验目的，选出下列你认为需要用到的数据____________。‎ A．本地重力加速度g B．对推双方的质量m1、m2‎ C．对推双方滑行的标度数目n1、n2‎ D．互推过程的时间 E．旱冰鞋与地面之间的摩擦因数μ ‎(2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式____________________。‎ ‎(3)写出可能影响验证的某一个因素________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)要验证的关系是：m1v1＝m2v2；而v1＝，v2＝，即m1＝m2，即m1＝m2。则需要用到的数据是：对推双方的质量m1、m2以及对推双方滑行的标度数目n1、n2，故选B、C。‎ ‎(2)用选出的物理量写出验证动量守恒的表达式为m1＝m2。‎ ‎(3)可能影响验证的某一个因素：双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整程度不同；对推过程时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等。‎ 答案：(1)BC　(2)m1＝m2　(3)双方旱冰鞋与地面间的摩擦因数不同；地面平整程度不同；对推过程时间较长摩擦力的冲量较大；推开后同学身体有转动等等 ‎8．(2018·开封模拟)某同学验证动能定理的实验装置如图甲所示。水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一易拉罐相连，易拉罐和里面的细沙总质量为m；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上B点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间为t，d表示遮光片的宽度，L表示A、B两点间的距离。滑块与导轨间没有摩擦，用g表示重力加速度。‎ ‎(1)该同学首先用游标卡尺测量了遮光片的宽度，如图乙所示，遮光片的宽度d＝________ cm。‎ ‎(2)该同学首先调整导轨倾角，易拉罐内盛上适量细沙，用细绳通过滑轮连接在滑块上。让滑块恰好在A点静止。剪断细绳后，滑块开始加速下滑，则其受到的合外力为________(用题目中所给的物理量符号表示)。‎ ‎(3)为验证从A →B过程中滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系，需要验证的关系式为______________(用题目中所给的物理量符号表示)。‎ 解析：(1)宽度d＝(11＋0.4)mm＝11.4 mm＝1.14 cm。‎ ‎(2)由于滑块在A点静止，因此滑块的下滑分力等于易拉罐及细沙的总重力mg，又由于斜面与滑块间无摩擦，因此滑块下滑时，其受到的合外力等于mg。‎ ‎(3)本实验应该验证mgL＝Mv2，而到达B点时的速度v＝，代入可得mgL＝M2。‎ 答案：(1)1.14　(2)mg　(3)mgL＝M