高考物理二轮复习 专题突破练14 力学实验-人教版高三全册物理试题.doc

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1、专题突破练14力学实验(时间:45分钟满分:100分)1.(10分)在探究“做功和速度变化关系”的实验中,小张同学用如图甲所示装置,尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度的值进行探究,则:甲(1)下列说法正确的是。A.该方案需要平衡摩擦力B.该方案需要重物的质量远小于小车的质量C.该方案操作时细线应该与木板平行D.该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)某次获得的纸带如图乙所示,小张根据点迹标上了计数点(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),请读出C计数点在刻度尺上的读数 cm,并求出C点的速度为 m/s(计算结果保留3位有效数字)。乙答案 (1)ABC(2)9.8

2、00.176解析 (1)实验时小车受到的合力应等于重物的拉力,因此该方案需要平衡摩擦力,故A正确;只有当重物质量远小于小车质量时,小车所受到的拉力近似等于重物的重力,否则实验误差将很大,因此该方案需要重物的质量远小于小车的质量,故B正确;小车受到的拉力等于重物的重力,该方案操作时细线应该与木板平行,故C正确;在该实验方案中小车做匀加速直线运动,该方案处理数据时应求出某计数点的瞬时速度与小车对应于该点的位移,故D错误;故选ABC。(2)由图示刻度尺可知,其分度值为1 mm,刻度尺示数为9.82 cm;做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,则C点的速度:vC=

3、 m/s=0.176 m/s。2.(10分)(2017陕西西安模拟)如图所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放。已知遮光条的宽度d=2.25 mm。(1)下列不必要的一项实验要求是。(请填写选项前对应的字母)A.应使A位置与光电门间的距离适当大些B.应将气垫导轨调节水平C.应使细线与气垫导轨平行D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量(2)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,若要得到滑块的加速度

4、,还需要测量的物理量是;(3)改变钩码质量,测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,通过描点作出线性图象,研究滑块的加速度与力的关系,处理数据时应作出图象。答案 (1)D(2)A位置到光电门的距离L(3)-F解析 (1)应使A位置与光电门间的距离适当大些,有利于减小误差,故A是必要的;应将气垫导轨调节水平,拉力才等于合力,故B是必要的;要保持拉线方向与木板平面平行,拉力才等于合力,故C是必要的;拉力是直接通过传感器测量的,故与小车质量和钩码质量大小关系无关,故D是不必要的;本题选不必要的,故选D。(2)根据匀变速直线运动位移速度公式得:v2=2aL,而v=,解得:a=,故要测加速

5、度还需要测出A位置到光电门的距离L。(3)根据牛顿第二定律得:a=,解得:F=F,所以处理数据时应作出-F图象。3.(10分)(2017江西南昌模拟)某小组同学用简易装置验证机械能守恒定律,他们找来一块平整且比较光滑的木板,从实验室借来打点计时器、刻度尺、小车和纸带。他们把木板搭在台阶上。如图甲安装好实验器材,得到如图乙所示的一条纸带。(1)在验证机械能是否守恒时,还需要测量台阶的高度h和木板的长度L,已知纸带上相邻两计数点之间的时间间隔为T,根据纸带上M、N两点间的数据,该组同学需要验证的机械能守恒的表达式为(用题中所给物理量的字母表示)。甲乙(2)(多选)在该实验中下列说法正确的是。A.该

6、实验中先接通电源,后释放小车B.由于摩擦力对实验结果有影响,所以把木板搭在台阶上是为了平衡摩擦力C.由于阻力的存在,该实验中小车增加的动能一定小于小车减少的重力势能D.在该实验中还需要用天平测量小车的质量导学号88904169答案 (1)(2)ABC解析 (1)平均速度等于瞬时速度,则有:M点的动能EkM=m2同理,N点的动能为EkN=m2,而M点到N点减小的重力势能为Ep=mghMN=mg(d2+d3)因此同学需要验证的机械能守恒的表达式为mg(d2+d3)m2-m2即为:。(2)实验中先接通电源,后释放小车,故A正确;把木板搭在台阶上不是为了平衡摩擦力,故B错误;由于阻力的存在,该实验中小

7、车减少的重力势能大于增加的动能,故C正确;在该实验中,等式两边质量可以约去,所以不需要天平测量小车的质量,故D错误。4.(12分)(2017河南天一联考)某实验小组为测量当地的重力加速度,设计了如下实验:如图所示,把两个完全相同的光电门A和B安放在粗糙的水平导轨上,用导轨标尺量出两光电门之间的距离s;滑块上安装一宽度为d的遮光板,滑块沿水平导轨匀减速,先后通过两个光电门A和B,配套的数字毫秒计记录了通过光电门A的时间为t1,通过光电门B的时间为t2。回答下列问题。(1)计算出通过光电门A的瞬时速度为(用所给出的字母表示);(2)利用题目已知的数据,请用字母表示出滑块的加速度大小为;(3)若已知

8、滑块与水平粗糙导轨间的动摩擦因数为,则实验小组所在地的重力加速度为。答案 (1)(2)(3)解析 (1)滑块通过光电门A的瞬时速度近似等于滑块通过光电门的平均速度,即vA=,同理滑块通过光电门B的瞬时速度vB=。(2)滑块沿水平导轨匀减速运动,则有=2as,解得:a=。(3)根据牛顿第二定律,有mg=ma,解得:g=。5.(14分)(2017山东日照模拟)装有拉力传感器的轻绳,一端固定在光滑水平转轴O,另一端系一小球,空气阻力可以忽略。设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图甲),通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1,在最低点时绳上的拉力大小是F2。某兴趣小组的同学用该装置测量当

9、地的重力加速度。(1)小明同学认为,实验中必须测出小球的直径,于是他用螺旋测微器测出了小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d= mm。(2)小军同学认为不需要测小球的直径。他借助最高点和最低点的拉力F1、F2,再结合机械能守恒定律即可求得。小军同学还需要测量的物理量有(填字母代号)。A.小球的质量mB.轻绳的长度lC.小球运动一周所需要的时间T(3)根据小军同学的思路,请你写出重力加速度g的表达式。答案 (1)5.695(2)A(3)解析 (1)螺旋测微器的固定刻度读数5.5 mm,可动刻度读数为0.0119.5 mm=0.195 mm,所以最终读数为固定刻度读数+可动刻度读数=5.5 mm+

10、0.195 mm=5.695 mm。(2)(3)由牛顿第二定律,在最高点,则有F1+mg=m,而在最低点,则有F2-mg=m;再依据机械能守恒定律,则有+2mgr,联立上式,解得g=,因此已知最高点和最低点的拉力F1、F2,小军同学还需要测量的物理量有小球的质量m,故A正确,B、C错误;根据小军同学的思路,重力加速度g的表达式为g=。6.(15分)(1)用游标卡尺测量某小球直径时,为使测量爪靠近小球,应用手指推动部件(如图中“A”“B”“C”),并旋紧紧固螺丝再进行读数。如图是卡尺的某次测量,其读数为 mm。(2)利用如图所示的实验装置,可以探究“加速度与质量、受力的关系”实验时,首先调整垫木

11、的位置,使小车不挂配重时能在倾斜长木板上做匀速直线运动,以平衡小车运动过程中所受的摩擦力。再把细线系在小车上,绕过定滑轮与配重连接。调节滑轮的髙度,使细线与长木板平行。某同学的实验过程如下:保持小车质量一定,通过改变配重数量来改变小车受到的拉力。改变配重数量一次,利用打点计时器打出一条纸带,重复实验,得到5条纸带和5个相应配重的重力。如图是其中一条纸带的一部分,A、B、C为3个相邻计数点,每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出,通过对纸带的测量,可知A、B间的距离为2.30 cm,B、C间的距离为 cm;已知打点计时器的打点周期为0.02 s,则小车运动的加速度大小为 m/s2。分析纸带

12、,求出小车运动的5个加速度a。用相应配重的重力作为小车所受的拉力大小F,画出小车运动的加速度a与小车所受拉力F之间的a-F图象,如图所示;由图象可知小车的质量约为 kg(结果保留两位有效数字)。导学号88904170答案 (1)C10.30(2)2.700.40(0.390.41)0.30(0.280.32)解析 (1)用游标卡尺测量某小球直径时,为使测量爪靠近小球,应用手指推动部件C,并旋紧紧固螺丝再进行读数。游标卡尺的主尺读数为10 mm,游标尺上第6个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标读数为60.05 mm=0.30 mm,所以最终读数为10 mm+0.30 mm=10.30 mm。(2

13、)由图示刻度尺可知,其分度值为1 mm,B、C间的距离为5.00 cm-2.30 cm=2.70 cm;每两个相邻计数点之间还有4个实际打点没有画出,计数点间的时间间隔:t=0.02 s5=0.1 s,由匀变速直线运动的推论:x=at2可知,加速度:a=0.40 m/s2。由牛顿第二定律:F=ma,可得:a=F,a-F图象的斜率:k=,解得:m=0.30 kg。7.(14分)(2017山东枣庄模拟)某兴趣小组测量小物块与水平面之间的动摩擦因数和弹簧压缩后弹性势能大小的装置如图所示。弹簧左端固定在挡板上,右端被带有挡光条的小物块压至C处。现由静止释放小物块,小物块与弹簧分离后通过P处光电计时器的

14、光电门,最终停在水平面上某点B。已知挡光条的宽度为d,当地重力加速度为g。(1)现测得挡光条通过光电门的时间为t,小物块停止处到光电门的距离为x,则小物块通过光电门处的速度v=,小物块与水平面间的动摩擦因数=(用g、d、t、x表示)。(2)若小物块质量为m,释放处C到光电门P的距离为x0,则小物块释放瞬间弹簧的弹性势能Ep=(用m、d、t、x、x0表示)。答案 (1)(2)解析 (1)利用平均速度可知通过光电门的速度为v=根据动能定理可知-mgx=0-mv2,解得=。(2)从C到静止利用动能定理可知Ep-mg(x0+x)=0-0,解得Ep=。8.(15分)用图甲中装置验证动量守恒定律。实验中(

15、1)为了尽量减小实验误差,在安装斜槽轨道时,应让斜槽末端保持水平,这样做的目的是。甲A.使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出B.使入射球与被碰小球碰后能同时飞出C.使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向D.使入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失(2)若A球质量为m1=50 g,两小球发生正碰前后的位移时间(s-t)图象如图乙所示,则小球B的质量为m2=。乙(3)调节A球自由下落高度,让A球以一定速度v与静止的B球发生正碰,碰后两球动量正好相等,则A、B两球的质量之比应满足。导学号88904171答案 (1)C(2)20 g(3)11,令碰前动量为p,所以碰后两球动量均为,因碰撞过程中动能不可能增加,所以有,即3,所以13。