2022年高考物理大二轮提能专训十 力学实验（含解析）.doc

提能专训(十)力学实验1(山西高三阶段性诊断)小明同学在学完力的合成与分解后，想在家里做实验验证力的平行四边形定则他从学校的实验室里借来两个弹簧测力计，按如下步骤进行实验A在墙上贴一张白纸，用来记录弹簧的弹力大小和方向；B在一个弹簧测力计的下端悬挂一装满水的水杯，记下静止时该弹簧测力计的示数F；C将一根长约30 cm的细线从杯带中穿过，再将细线两端拴在两个弹簧测力计的挂钩上，在靠近白纸处用手对称地拉开细线，使两个弹簧测力计的示数相等，在白纸上记下细线的方向和弹簧测力计的示数，如图甲所示；D在白纸上按一定标度作出两个弹簧测力计的弹力的示意图，如图乙所示，根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F.(1)在步骤C中，弹簧测力计的示数为_N.(2)在步骤D中，合力F_N.(3)若_，就可以验证力的平行四边形定则答案：(1)3.00(2)5.20(3)F近似在竖直方向，且数值与F近似相等解析：(1)通过图甲所示读出力的示数为3.00 N；(2)在图乙中作出平行四边形，测出长度，对照标度算出力的大小；(3)如果实际的合力和通过平行四边形定则做出的合力在误差允许的范围内相同，则证明平行四边形定则是正确的2橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内，伸长量x与弹力F成正比，即Fkx，用如图所示的实验装置可以测量出它的劲度系数k的值下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录.拉力F/N510152025伸长量x/cm1.63.24.76.48.0(1)请在如图所示的坐标系中作出Fx图象(2)由图象可求得该橡皮筋的劲度系数k_N/m.(保留2位有效数字)答案：(1)图象如图所示(2)3.1×102解析：由胡克定律得Fkx，Fx图象的斜率等于该橡皮筋的劲度系数，k3.1×102 N/m.3(石家庄高中毕业质检)一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，把角速度的增加量与对应时间t的比值定义为角加速度(即)我们用电磁打点计时器(所接交流电的频率为50 Hz)、复写纸、米尺、游标卡尺、纸带来完成下述实验：如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的半径如图乙所示，圆盘的半径r为_cm；(2)如图丙所示，纸带上A，B，C，D，为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出，则打下计数点D时，圆盘转动的角速度为_rad/s，纸带运动的加速度大小为_m/s2，圆盘转动的角加速度大小为_rad/s2.(保留三位有效数字)答案：(1)6.000(2)6.48(在6.486.50范围内均视为正确)0.60010.0解析：游标卡尺读数时需注意其精度，小数点后面的0不可省；由vr知D，又从纸带可求vD，则D6.48 rad/s；根据saT2可求加速度a0.600 m/s2；由，联立可求10.0 rad/s2.4为了“探究加速度与力、质量的关系”，现提供如图所示的实验装置请思考探究思路并回答下列问题：(1)为了消除小车与水平木板之间摩擦力的影响应采取的做法是_；A将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动B将木板带滑轮的一端适当垫高，使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动C将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动D将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车能够静止在木板上(2)在实验中，得到一条打点的纸带，如图所示，已知相邻计数点间的时间间隔为T，且间距s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出，则小车加速度的表示式为a_；(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平和倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条aF图线，如图所示图线_(选填“”或“”)是在轨道倾斜情况下得到的；小车及车中的砝码总质量m_kg.答案：(1)C(2)(3)0.5解析：(1)为平衡滑动摩擦力，应使小车重力沿斜面的分力与滑动摩擦力相等，此时不能连接钩码，所以选C.(2)计算加速度可由逐差法得到三个加速度再取平均值，此时误差较小(3)轨道倾斜太大，即使没有钩码拉小车，小车也将加速下滑，因此图线为轨道倾斜情况下得到的由图线可得mgsin fma0，F1mgsin fma1，可得m0.5 kg.5“探究动能定理”的实验装置如图所示，当小车在两条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W0.当用4条、6条、8条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0，每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度均可由打点计时器所打的纸带测出(1)关于该实验，下列说法正确的是_A每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出B利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出Wvm、Wv、Wv、W2vm、W3vm的图象，得出合外力做功与物体速度变化的关系C打点计时器可以用直流电源供电，电压为46 VD实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等(2)如图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA5.65 cm，OB7.12 cm，OC8.78 cm，OD10.44 cm，OE12.10 cm.已知相邻两点时间间隔为0.02 s，则小车获得的最大速度vm_m/s.答案：(1)AB(2)0.83解析：(1)为使每根橡皮筋做功相等，每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出，A选项正确；当橡皮筋恢复原长时，小车加速过程结束速度达到最大值，由释放到小车获得最大速度橡皮筋做功为小车的合外力做功，故以小车为研究对象探究动能定理，需要作出Wvm、Wv、Wv、W2vm、W3vm的图象，B选项正确；打点计时器用的是低压交流电源，C选项错误；实验中所用的橡皮筋必须完全相同，故D选项错误(2)当小车获得最大速度时橡皮筋恢复原长，由于正确操作平衡了摩擦力，故小车做匀速直线运动，由题中所给的数据可得sAB7.12 cm5.65 cm1.47 cm，sBC8.78 cm7.12 cm1.66 cm，sCD10.44 cm8.78 cm1.66 cm，sDE12.10 cm10.44 cm1.66 cm，可见从B点开始小车已获得最大速度，故vm m/s0.83 m/s.6某研究性学习小组采用如图甲所示的装置，探究物体的加速度与质量的关系提供的器材有：气垫导轨、滑块(总质量为M，左端装有遮光板)、光电门(配接数字计时器)、米尺、铁架台实验中，测出导轨顶端A与光电门所在位置B的距离为L，导轨顶端距B的高度为h.(1)用游标卡尺测量遮光板的宽度d，如图乙所示，则d_mm；甲乙(2)实验中为了测量多组数据，在滑块上多次添加砝码(砝码质量为m)，为使滑块受到的合外力保持不变，应调节_，使_保持不变；丙(3)如图丙所示为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为_，小车的质量为_答案：(1)3.25(2)高度h(Mm)h(3)解析：(1)游标卡尺读数为d3 mm5×0.05 mm3.25 mm.(2)设气垫导轨倾角为，则F(Mm)gsin (Mm)g，要使F不变，可调节h使(Mm)h不变(3)根据牛顿第二定律有F(mM)a，变形得m，所以m图象的斜率为k，所以作用力F，m图象的截距为b，所以M.7测量小物块Q与平板P之间动摩擦因数的实验装置如图所示AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C.重力加速度大小为g.实验步骤如下：用天平称出物块Q的质量m；测量出轨道AB的半径R、BC的高度L和CC的高度h；将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；重复步骤，共做10次；将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C的距离s.(1)用实验中的测量量表示：()物块Q到达B点时的动能EkB_；()物块Q到达C点时的动能EkC_；()在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功Wf_；()物块Q与平板P之间的动摩擦因数_.(2)回答下列问题：()实验步骤的目的是_ _；()已知实验测得的值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其他的可能是_ _(写出一个可能的原因即可)答案：(1)()mgR()()mgR()(2)()减小实验结果的误差()圆弧轨道存在摩擦(或接缝B处不平滑等)(只要写出的原因合理就给分)解析：(1)()物块由Q运动到B的过程中，由机械能守恒定律可得mgREkB；()物块离开C点后做平抛运动，由svCt，hgt2，可得vCs，故物块在C点时的动能为EkCmv；()物块由B运动到C的过程中，由动能定理可得WfEkCEkBmgR，故物块克服摩擦力做的功为mgR；()由功的定义式可得物块在BC段克服摩擦力做的功为WfmgL，解得.(2)()多次释放小球，将小球落点用尽量小的圆围住，其圆心为小球最终落点D，目的是为了减小实验结果的偶然误差；()实验测得的值比实际值偏大，系统克服阻力做的功比理论值多，可能是因为圆弧轨道存在摩擦(或接缝B处不平滑等) 8