（全國通用）2018年高考物理總復習《力學實驗》專題速練.doc

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《力學實驗》專題速練 1．用圖示裝置測量重錘的質量，在定滑輪兩側分別掛上重錘和n塊質量均為m0的鐵片，重錘下端貼一遮光片，鐵架臺上安裝有光電門．調整重錘的高度，使其從適當的位置由靜止開始下落，讀出遮光片通過光電門的擋光時間t0；從定滑輪左側依次取下1塊鐵片放到右側重錘上，讓重錘每次都從同一位置由靜止開始下落，計時器記錄的擋光時間分別為t1、t2…，計算出t02、t12…． (1)擋光時間為t0時，重錘的加速度為a0．從左側取下i塊鐵片置于右側重錘上時，對應的擋光時間為ti，重錘的加速度為ai．則=__________．（結果用t0和ti表示） (2)作出﹣i的圖線是一條直線，直線的斜率為k，則重錘的質量M=__________． (3)若重錘的質量約為300g，為使實驗測量數據合理，鐵片質量m0比較恰當的取值是__________． A．1g B．5g C．40g D．100g． 【答案】（1） （2） （3）C 2．利用如圖1實驗裝置探究重錘下落過程中重力勢能與動能的轉化問題． （1）圖2為一條符合實驗要求的紙帶，O點為打點計時器打下的第一點．分別測出若干連續(xù)點A、B、C…與 O點之間的距離h1、h2、h3…．已知打點計時器的打點周期為T，重錘質量為m，重力加速度為g，可得重錘下落到B點時的速度大小為_________． （2）取打下O點時重錘的重力勢能為零，計算出該重錘下落不同高度h時所對應的動能Ek和重力勢能Ep．建立坐標系，橫軸表示h，縱軸表示Ek和Ep，根據以上數據在圖3中繪出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ．已求得圖線Ⅰ斜率的絕對值k1=2.94J/m，圖線Ⅱ的斜率k2=2.80J/m．重錘和紙帶在下落過程中所受平均阻力與重錘所受重力的比值為_________（用k1和k2表示）． 【答案】（1）；（2） 3．測量小物塊Q與平板P之間的動摩擦因數的實驗裝置如圖所示． AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置的P板的上表面BC在B點相切，C點在水平地面的 垂直投影為C′．重力加速度為g．實驗步驟如下： ①用天平稱出物塊Q的質量m； ②測量出軌道AB的半徑R、BC的長度L和CC′的高度h； ③將物塊Q在A點由靜止釋放，在物塊Q落地處標記其落地點D； ④重復步驟③，共做10次； ⑤將10個落地點用一個盡量小的圓圍住，用米尺測量圓心到C′的距離s。 （1）用實驗中的測量量表示： （?。┪飰KQ到達B點時的動能EkB=_________； （ⅱ）物塊Q到達C點時的動能EkC= ； （ⅲ）在物塊Q從B運動到C的過程中，物塊Q克服摩擦力做的功Wf=　 ； （ⅳ）物塊Q與平板P之間的動摩擦因數μ= 。 （2）回答下列問題： （?。嶒灢襟E④⑤的目的是 　。 （ii）已知實驗測得的μ值比實際值偏大，其原因除了實驗中測量量的誤差之外，其它的可能是　 （寫出一個可能的原因即可）。 【答案】（1） （2）是通過多次實驗減小實驗結果的誤差；圓弧軌道存在摩擦，接縫B處不平滑等。 4．某實驗小組要探究力對物體做功與物體獲得速度的關系，選取的實驗裝置如圖所示，實驗主要步驟如下： （1）實驗時，為使小車只在橡皮筋作用下運動，在未連接橡皮筋時將木板的左端用小木塊墊起，使木 板傾斜合適的角度，打開打點計時器，輕推小車，得到的紙帶應該是 （填“甲”或“乙”）。 （2）使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板滑行，這時橡皮筋對小車做的功為W； （3）再用完全相同的2條、3條……橡皮筋作用于小車，每次由靜止釋放小車時橡皮筋的 （填 寫相應實驗條件），使橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W…… （4）分析打點計時器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3…… （5）作出W－v圖象，則下列符合實際的圖象是 。 A B C D 【答案】（1）乙；（3）伸長量（或形變量、長度等）都相同；（5）D 5．某同學利用如圖所示裝置做 “探究功與速度變化的關系”的實驗。一輕質彈簧放在水平桌面上，左端與墻壁連接，右端與一小球接觸不連接，彈簧旁邊平行固定一直尺。從彈簧原長處向左推小球，使彈簧壓縮Dx后靜止釋放，小球離開桌面做平拋運動。記錄小球的水平位移s，改變彈簧的壓縮量重復實驗得到數據如下表所示 彈簧壓縮量Dx/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 彈簧對小球做功W W 4W 9W 16W 25W 36W s/cm 10.10 20.15 29.98 40.05 50.10 59.90 s2 /cm2 （102） 1.020 4.060 8.988 16.04 25.10 35.88 s3 /cm3（103） 1.030 8.181 26.95 64.24 125.8 214.9 （1）為了提高實驗的精確度，下列哪些操作方法是有效的 A．同一壓縮量多測幾次，找出平均落點 B．桌子必須保持水平并盡量光滑 C．小球球心與彈簧中軸線在同一直線上 D．精確測量小球下落高度 （2）已知小球從靜止釋放到離開彈簧過程中，彈簧對小球做功與彈簧壓縮量的平方成正比。判斷W與s之間的函數關系，用表中數據作圖，并給出功與速度之間的關系 。 【答案】（1）ABC （2）作圖正確給分，功與速度之間的關系Wv2 6．某同學用如圖所示裝置來驗證機械能守恒定律．將單擺用磁鐵懸掛在鐵質黑板上的O點，在O點下方將穿在圓環(huán)狀磁鐵的細鐵釘同樣吸在黑板上的P點，同時在黑板上用粉筆畫一條水平線MN，將細線拉直，讓非磁性擺球從MN上的A點由靜止釋放．當其擺至另一側最高點時，觀察其位置是否在水平線上，從而驗證擺球在此過程中在誤差范圍內機械能是否守恒． （1）為進行多次實驗驗證，該同學通過調整 ，然后再次重復實驗。 （2）在實驗中，該同學發(fā)現小球擺至右側最高點時位置總比水平線MN略低，造成該結果的原因是 （寫出一條即可）。 【答案】P點的位置或水平線的高度 空氣阻力或黑板阻力或與鐵釘接觸過程能量損失均可 7．如圖甲所示的光電門傳感器是測定物體通過光電門的時間的儀器。其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細的紅外線到接收端，當固定在運動物體上的一個已知寬度為d的擋光板通過光電門擋住紅外線時，和它連接的數字計時器可記下擋光的時間△t，則可以求出運動物體通過光電門時的瞬時速度大小。 （1)為了減小測量瞬時速度的誤差，應選擇寬度比較 （選填“寬”或“窄”）的擋光板。 （2)圖乙是某同學利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關系的實驗裝置，他將該光電門固定在水平軌道上的B點，用不同重物通過細線拉同一小車，小車每次都從同一位置A點靜止釋放。 ①如圖丙所示，用游標卡尺測出擋光板的寬度d=____mm，實驗時將小車從圖乙A點靜止釋放，由數字計時器記下擋光板通過光電門時擋光時間間隔△t=0.02 s，則小車通過光電門時的瞬時速度大小為 m/s；（結果保留兩位有效數字） ②實驗中設小車的質量為m1，重物的質量為m2，則在m1與m2滿足關系式 時可近似認為細線對小車的拉力大小與重物的重力大小相等； ③測出多組重物的質量m2和對應擋光板通過光電門的時間△t，并算出小車經過光電門時的速度v ，通過描點作出兩物理量的線性關系圖象，可間接得出小車的加速度與力之間的關系。處理數據時應作出 圖象（選填“v2 - m1”或“v2一m2”）； ④某同學在③中作出的線性關系圖象不過坐標原點，如圖丁所示（圖中的m表示m1或m2），其可能的原因是____ 。 【答案】（1）窄， （2）①7.40（7.35也正確），0.37，②， ③，④操作過程中平衡摩擦力過量（其它正確說法也可得分） 8．用打點計時器測量物體自由落體運動的加速度時，得到如圖所示的一段紙帶，測得AB=6. 65 cm，BC=8.17 cm。已知打點計時器所接交流電頻率是50 Hz，A與B之間及B與C之間還有一計時點，則打B點時物體的瞬時速度為____ m/s，測得的加速度為 m／s2。如果實驗測出的重力加速度值比公認值偏小，可能的原因是 （任意寫一條即可）。（計算結果均保留兩位小數） 【答案】1.85；9.50；下落過程中有存在阻力 9．物理小組的同學用如圖所示的實驗器材測定重力加速度，實驗器材有：底座、帶有標尺的豎直桿、光電門1和2組成的光電計時器（其中光電門1更靠近小球釋放點），小球釋放器（可使小球無初速釋放）、網兜。實驗時可用兩光電門測量小球從光電門1運動至光電門2的時間t，并從豎直桿上讀出兩光電門間的距離h。 （1）使用游標卡尺測量小球的直徑如圖所示則小球直徑為cm。 （2）改變光電門1的位置保持光電門2的位置不變，小球經過光電門2的速度為v，不考慮空氣阻力，小球的加速度為重力加速度g，則h、t、g、v四個物理量之間的關系為h=。 （3）根據實驗數據作出圖線，若圖線斜率的絕對值為k，根據圖線可求出重力加速度大小為。 【答案】（1）1.170 （2） （3）2k 10．某學習小組做“探究功與速度變化的關系”的實驗如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據打點計時器所打在紙帶上的點進行計算． (1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導線、開關、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)電源． (2)實驗中，小車會受到摩擦力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是________ A．放開小車，能夠自由下滑即可 B．放開小車，能夠勻速下滑即可 C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是________ A．橡皮筋處于原長狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C．小車在兩個鐵釘的連線處 D．小車已過兩個鐵釘的連線 (4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應選用紙帶的________部分進行測量(根據如圖所示的紙帶回答)． 【答案】（1）交流，（2）D，（3）B，（4）GJ 11．某同學設計了一個如圖1所示的裝置測定滑塊與木板間的動摩擦因數，其中A為滑塊，B和C是質量可調的砝碼，不計繩和滑輪的質量及它們之間的摩擦，裝置水平放置。實驗中該同學在砝碼總質量（m+m′=m0）保持不變的條件下，改變m和m′的大小，測出不同m下系統的加速度a，然后通過實驗數據的分析就可求出滑塊與木板間的動摩擦因數。 （1）該同學手中有打點計時器、紙帶、質量已知且可隨意組合的砝碼若干、滑塊、一端帶有定滑輪的長木板、細線，為了完成本實驗，得到所要測量的物理量，還應有____________。 A．秒表 B．毫米刻度尺 C．天平 D．低壓交流電源 （2）實驗中，該同學得到一條較為理想的紙帶，如圖2所示，從清晰的O點開始，每隔4個點取一計數點（中間4個點沒畫出），分別記為A、B、C、D、E、F，各計數點到O點的距離為OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=11.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm，打點計時器打點頻率為50Hz，則由此紙帶可得到打E點時滑塊的速度v=________m/s，此次實驗滑塊的加速度a=__________m/s2。（結果均保留兩位有效數字） （3）在實驗數據處理中，該同學以m為橫軸，以系統的加速度a為縱軸，繪制了如圖3所示的實驗圖線，結合本實驗可知滑塊與木板間的動摩擦因數μ=_________。（g取10m/s2） 【答案】（1）BD；（2）0.52，0.81；（3）0.3 12．某實驗小組采用如圖1所示裝置探究鉤碼和木塊組成系統的動能定理。實驗中，木塊碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器的工作頻率為f。用天平測出木塊的質量為M，鉤碼的質量為m。 圖1 　 圖2 （1）在實驗操作過程中，小組某些成員認為： A．連接電磁打點計時器的電源應是0～12 V的低壓直流電源 B．實驗時，木塊與鉤碼的質量一定要滿足M遠大于m C．實驗時，需要考慮到摩擦阻力 D．實驗時，先接通電源讓打點計時器打點，再釋放木塊讓鉤碼拉著木塊拖著紙帶運動 你認為以上合理的是____________。(填寫相應的字母) （2）如圖2所示是按照正確的實驗步驟得到的一條紙帶，O、A、B、C、D、E為打點計時器連續(xù)打的六個點(O為打下的第一點)。用刻度尺測出O到D的距離為s，則D點的速度為______________。(用s、f表示) （3）木塊從靜止釋放滑行s距離過程中，克服摩擦力做的功為_______。(重力加速度為g) 【答案】（1）CD?。?）　（3） 13．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中（所用電源頻率為50Hz）： （1）某同學用如甲圖所示裝置進行實驗，得到如乙圖所示的紙帶，把第一個點（初速度為零）記作O點，測出點O、A間的距離為89.36cm，點A、C間的距離為17.24cm，點C、E間的距離為18.76cm，已知當地重力加速度為9.80m/s2，重錘的質量為m=1.0kg，則打點計時器在打O點到C點的這段時間內，重錘動能的增加量為______J，重力勢能的減少量為______J。（計算結果保留三位有效數字） （2）利用該裝置可以測量重錘下落的加速度a=____m/s2。（計算結果保留三位有效數字） 【答案】（1）10.1； 10.4（2）9.50 14．如圖所示為探究物體運動加速度與物體質量，物體受力關系的實驗裝置，砂和砂桶質量用m表示，小車和車上所加砝碼總質量用M表示，小車運動加速度用a表示。 （1）實驗過程中需要適當抬起長木板的一端以平衡小車所受的摩擦力，該步驟中木板被抬起的角度與小車質量_______（選填“有關”或“無關”） （2）在探究加速度與小車受力關系過程中，甲和乙兩小組分別用下列兩組數據進行實驗操作，其中你認為合理的是_____________（選填“甲”或“乙”） （3）在探究加速度與小車質量過程中，應保持______不變，通過增減小車中砝碼改變小車質量M，實驗測出幾組a、M數據，下列圖線能直觀合理且正確反映a-M關系的是 【答案】（1）無關（2）乙（3）砂和砂筒質量、C 15．如圖所示的裝置可以做許多力學實驗。以下說法正確的是____。 A．用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須設法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響； B．用此裝置探宄“加速度與力、質量的關系”實驗中，必須調整滑輪高度使連接小車的細線與滑軌平行； C．用此裝置探究“加速度與力、質量的關系”實驗中，每次增減小車上的砝碼改變質量時，必須重新調節(jié)木板的傾斜度； D．用此裝置驗證動能定理時，需要平衡摩擦力； E．用此裝置做實驗時，應該先接通電源讓打點計時器正常打點后再釋放小車 【答案】BDE 16．某科技小組用如圖甲所示裝置驗證動能定理，一端固定有定滑輪且?guī)в锌潭瘸叩膬A斜氣墊導軌固定在水平桌面上，導軌上A點處有一總質量為M帶遮光片的長方形滑塊，滑塊用平行斜面的輕細繩通過定滑輪與一拉力傳感器相連，實驗步驟如下： ①用游標卡尺測出遮光片的寬度d； ②安裝好實驗器材，給氣墊導軌接上氣源，然后讀出拉力傳感器的示數，記為F，同時從氣墊導軌刻度尺上讀出滑塊與光電門之間的距離L； ③剪斷細繩，讓滑塊滑向光電門，并記錄滑塊通過光電門的時間t； ④多次改變滑塊與光電門之間的距離，記錄相應的L與t的值，結果如表所示。 請回答下列問題： （1）用游標卡尺測量遮光片寬度d的測量結果如圖乙所示，則 ； （2）剪斷細繩后，在滑塊從A運動至B的過程中，若動能定理成立，則在本實驗中與L的關系式為 ； （3）以L為橫坐標，為縱坐標，請在圖丙所示的坐標系中描點，并作出圖像，根據你所作的圖像，本實驗 （填“能”或“不能）驗證動能定理。 【答案】⑴1.00；⑵ ⑶如圖所示： 17．某同學“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置如圖所示，其中電源的頻率為50Hz。 （1）她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，她先做了兩方面的調整措施： a．用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是______________________． b．使砂桶的質量遠小于小車的質量，目的是使拉小車的力近似等于________________． （2） 實驗中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝________m/s2(結果保留兩位有效數字) 【答案】（1）a.平衡摩擦力 b．砂桶的重力（2）0.88 18．如圖甲所示實驗裝置，可以測量滑塊經過斜面底端的瞬時速度． （1）用游標卡尺測量擋光片的寬度d，示數如圖乙所示，可讀得d= cm； （2）讓裝有擋光片的滑塊從斜面上端由靜止釋放，測得它經過光電門時擋光片的擋光時間為0.002s，則滑塊經過斜面底端時的速度v= m/s（保留二位有效數字）；擋光片平行安裝于滑塊運動的豎直平面，但未與斜面垂直（如圖丙），則速度的測量值比真實值偏____（填“大”或“小”，檔光片足夠長）． （3）若測得滑塊下滑高度為h，水平位移為x，則可得出滑塊與斜面間的動摩擦因數μ= ____（用符號h、v、x和重力加速度g表示）． 【答案】（1）1.02；（2）5.1 ??；（3） 19．在用“打點計時器驗證機械能守恒定律”的實驗中，質量為m=1.00kg的重物拖著紙帶豎直下落，打點計時器在紙帶上打下一系列點，如圖所示，相鄰計數點間的時間間隔為0.04s，P為紙帶運動的起點，從P點到打下B點的過程中重力勢能的減少量_____________J，在此過程中物體的動能增量_____________J，（，答案表劉三位有效數字）。用v表示各計數點的速度，h表示各計數點到P點的距離，以為縱軸，以h為橫軸，根據實驗數據繪出的圖線，該圖線的斜率表示某個物理量的數值時，說明重物下落過程中的機械能守恒，該物理量是___________。 【答案】2.28J；2.26J；重力加速度