2019高考物理大二輪復習 題型二 實驗題 力學實驗專項訓練.doc

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力學實驗專項訓練 (時間:45分鐘　滿分:100分) 1.(16分)如圖所示,一端帶有定滑輪的長木板上固定有甲、乙兩個光電門,與之相連的計時器可以顯示帶有遮光片的小車在其間的運動時間,與跨過定滑輪的輕質細繩相連的輕質力傳感器能顯示掛鉤處所受的拉力。 (1)在探究質量一定,加速度與合外力的關系時,要使力傳感器的示數(shù)等于小車所受合外力,必須進行的操作是　　　　　　　　　　　　　　。然后保證小車的質量不變,多次向沙桶里加沙,測得多組a和F的值,畫出的a-F圖象是　　　　。 (2)在探究合外力一定,加速度與質量的關系時,先測出小車質量m,再讓小車從靠近光電門甲處由靜止開始運動,讀出小車在兩光電門之間的運動時間t。改變小車質量m,測得多組m、t的值,建立坐標系描點作出圖線。下列能直觀得出合外力一定時,加速度與質量成反比的圖線是　　　　　。 (3)如果用精度為0.02 mm的游標卡尺測量遮光片寬度,看到部分刻度如圖所示,則正確的讀數(shù)結果應該是　　　　 cm。 2.(16分)某學習小組的同學欲探究滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù),他們在實驗室組裝了一套如圖甲所示的裝置,另外他們還找到打點計時器及所用的學生電源、天平、刻度尺、導線、紙帶、鉤碼若干。 該小組同學的實驗步驟如下:用天平稱量滑塊的質量m0=300 g,將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶,用細線通過滑輪掛上兩個鉤碼(每個鉤碼的質量為100 g),調整滑輪高度使細線與桌面平行,讓鉤碼拉動滑塊、紙帶由靜止開始加速運動,用打點計時器記錄其運動情況。實驗記錄的紙帶如圖乙所示,圖中前幾個點模糊,因此從點跡清晰的A點開始研究,每隔4個點取一個計數(shù)點。若電源頻率為50 Hz,則打點計時器打下B點時,滑塊的速度為m/s;滑塊運動的加速度為　　　　m/s2;滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=　　　　。(重力加速度g取10 m/s2,結果保留兩位有效數(shù)字) 3.(16分)某物理小組的同學設計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。 完成下列填空: (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖甲所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg。 (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時,托盤秤的示數(shù)如圖乙所示,該示數(shù)為　　　　 kg。 (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經過最低點后滑向另一側。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示: 序號 1 2 3 4 5 m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經過凹形橋最低點時對橋的壓力為　　　　 N;小車通過最低點時的速度大小為　　　　 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計算結果保留兩位有效數(shù)字) 4.(16分)某實驗小組利用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。小鋼球自由下落過程中,計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計。 甲 乙 (1)先用游標卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d=　　　cm。 (2)要驗證機械能是否守恒,只要比較　　　　　　　　與　　　　　　　　是否相等。 (3)實驗中小鋼球通過光電門的平均速度　　　　(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導致動能增加量ΔEk總是稍　　　　(選填“大于”或“小于”)重力勢能減少量ΔEp,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越　　　(選填“大”或“小”)。 5.(18分)某實驗小組采用如圖所示的裝置探究動能定理,圖中小車中可放置砝碼。實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面,打點計時器工作頻率為 50 Hz。 (1)實驗的部分步驟如下: ①在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點計時器,連在小車后端,用細線連接小車和鉤碼。 ②將小車停在打點計時器附近,　　　　　　　　,　　　　　　　　,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上打下一列點,　　　　　　　　。 ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復②的操作。 (2)下圖是鉤碼質量為0.03 kg、砝碼質量為0.02 kg時得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的距離x及對應時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結果填在表格中的相應位置。 紙帶的結果 測量點 x/cm v/(ms-1) O 0.00 0.35 A 1.51 0.40 B 3.20 0.45 C 　　 　　 D 7.15 0.54 E 9.41 0.60 (3)在小車的運動過程中,對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),　　　　　　　　　　　做正功,　　　　　做負功。 (4)實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(其中Δv2=v2-v02),根據(jù)圖線可獲得的結論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。要驗證“動能定理”,還需測量的物理量是摩擦力和　　　　　　　　。 6.(18分) 甲 某同學通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟: ①將彈簧測力計固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。 ②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的掛鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧測力計示數(shù)為某一設定值時,將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2,記錄彈簧測力計的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧測力計示數(shù)改變0.50 N,測出所對應的l,部分數(shù)據(jù)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時橡皮筋兩端的位置,重新標記為O、O,橡皮筋的拉力記為FOO。 ④在彈簧測力計掛鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在彈簧測力計掛鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當角度同時拉橡皮筋的兩端,使彈簧測力計掛鉤的下端達到O點,將兩筆尖的位置標記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。 乙 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=　　　　 cm。 (2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為　　　　 N。 (3)根據(jù)給出的標度,作出FOA和FOB的合力F的圖示。 (4)通過比較F與　　　　的大小和方向,即可得出實驗結論。 答案： 1.答案 (1)平衡摩擦力　C　(2)C (3)1.010 解析(1)小車與木板之間存在摩擦力,這樣就不能用繩子的拉力代替合力,所以首先必須要平衡摩擦力。小車質量m0一定時,加速度與合外力F成正比,故C正確。 (2)小車從靠近甲光電門處由靜止開始做勻加速運動,位移x=12at2,所以加速度a=2xt2,改變小車質量m,測得多組m、t的值,由于位移不變,所以a與t2成反比,又合外力一定時,加速度與質量成反比,則t2與m成正比,正確的圖線是C,故選C。 (3)讀數(shù)為1 cm+0.02 mm5=1.010 cm。 2.答案 0.74　0.64　0.56 解析 滑塊做勻變速直線運動,一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度,則vB=AC2t=0.147 30.2 m/s=0.74 m/s;利用逐差法求滑塊的加速度,a=CE-AC4t2=0.320 1-20.147 340.01 m/s2=0.64 m/s2;根據(jù)牛頓第二定律可得2mg-μm0g=(2m+m0)a,μ=2mg-(2m+m0)am0g=0.56。 3.答案 (2)1.40　(4)7.9　1.4 解析 (2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤秤的示數(shù)為1.40 kg; (4)托盤秤示數(shù)的平均值為 1.80+1.75+1.85+1.75+1.905 kg=1.81 kg,則小車經過最低點時對橋的壓力FN=(1.81-1.00)9.80 N=7.9 N 由題意知,小車的質量m=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,設小車過最低點時的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=mv2R,解得v=1.4 m/s。 4.答案 (1)0.865　(2)d22tB2-d22tA2　gh (3)小于　小于　大 解析 (1)d=8 mm+0.0513 mm=8.65 mm=0.865 cm。(2)比較mgh與12mv22-12mv12。質量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與d22tB2-d22tA2。(3)由于小鋼球做勻加速直線運動,平均速度等于中間時刻的速度,中間時刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度小于小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,從而導致動能增加量小于重力勢能減少量;當起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點的速度差距越來越大。 5.答案 (1)接通電源　釋放小車　斷開開關 (2)5.09(5.05~5.10)　0.49(0.48~0.50)　(3)鉤碼的重力　摩擦力　(4)小車初、末速度的二次方差與位移成正比　小車質量 解析 (1)實驗中應先接通電源,讓打點計時器開始打點,再釋放小車,在紙帶上打出一系列點,最后斷開開關,停止打點。(2)小車做勻加速直線運動,從刻度尺中讀出xC=5.09 cm(分度值為1 mm,再估讀一位),C點速度等于B、D兩點間的平均速度即vC=BD4T=0.49 m/s。(3)在移動過程中鉤碼受的重力是動力,其重力做正功,小車受的摩擦力做負功。(4)Δv2-x圖象是過原點的傾斜直線,說明Δv2與x成正比關系,即小車初、末速度的二次方差與位移x成正比關系,Δv2=kx,由12mv2-12mv02=(m鉤碼g-Ff)x,式中m為小車和砝碼的總質量,要驗證上式成立還需測出摩擦力Ff和小車質量m車。 6.答案 (1)如圖甲所示;10.0(9.8、9.9、10.1均正確) 甲 乙 (2)1.80(1.70~1.90均正確) (3)如圖乙所示 (4)FOO 解析 (1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0 cm。 (2)由題干表格可知,F=1.50 N時,l=13.00 cm,則橡皮筋的勁度系數(shù)k=FΔL=50 N/m;若OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則橡皮筋拉力FOA=kΔL=50(6.00+7.60-10.00)10-2 N=1.80 N。 (3)見答案圖乙。 (4)由圖可知F為作圖法所得到的合力,FOO等于真實合力,F與FOO不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內,可得出實驗結論。