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木中物理题库12力学实验
力/热/光实验
1、(扬州市2008届第二次调研)⑴一游标卡尺的主尺最小分度为
,现用它测量一工件的长度,其读数如图,则读数为_____________
。
⑵如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装置,半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上,在电动机的带动下匀速转动。
在圆形卡纸的旁边安装了一个改装了的电火花计时器。
下面是该实验的实验步骤;
I、使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触;
Ⅱ、启动电动机,使圆形卡纸转动起来;
Ⅲ、接通电火花计时器的电源,使它工作起来;
Ⅳ、关闭电动机,拆除电火花计时器;研究卡纸上留下的一段痕迹(如图乙所示),写出角速度
的表达式,代入数据,得出
的测量值。
①要得到角速度oJ的测量值,还缺少一种必要的测量工具,它是________;
、秒表;
、游标卡尺;
、圆规;
、量角器;
②写出
的表达式,并指出表达式中各个物理量的含义:
_____________;
③为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠,在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时,可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。
则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆,而是类似一种螺旋线,如图丙所示。
这对测量结果有影响吗?
_______(填“有影响”或“没有影响”)理由是_______________________________________。
2、(镇江市2008届调研二)(10分)李明同学在做《互成角度的两个力的合成》实验时,利用坐标纸记下了橡皮筋的结点位置O点以及两只弹簧秤拉力的大小如图(a)所示,
(1)试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F表示此力.
(2)有关此实验,下列叙述正确的是▲.
(A)两弹簧秤的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大
(B)橡皮筋的拉力是合力,两弹簧秤的拉力是分力
(C)两次拉橡皮筋时,需将橡皮筋结点拉到同一位置O.这样做的目的是保证两次弹簧秤拉力的效果相同
(D)若只增大某一只弹簧秤的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变,只需调整另一只弹簧秤拉力的大小即可
(3)图(b)所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实?
(力F’是用一只弹簧秤拉时的图示)
答:
▲.
(4)在以上比较符合实验事实的一位同学中,造成误差的主要原因是:
(至少写出两种情况)
答:
▲
▲
▲.
(1)(2分)
(2)AC(2分)(3)张华作的符合实验事实(2分)
(4)1、F1的方向比真实方向偏左.2、F2的大小比真实值偏小且方向比真实方向偏左.3、作图时两虚线不分别与F1线和F2线平行.(4分,每写出一个得2分)
3、(扬州市2008届第四次调研)
(10分)验证牛顿第一定律
滑块在水平的气垫导轨上运动,如果加速度为零,即可得出滑块做匀速直线运动的结论,从而验证牛顿第一定律。
但实验结果往往显示滑块做的并不是匀速运动,而是减速运动。
这是因为滑块在导轨上运动时,尽管有气垫的漂浮作用,但导轨与空气对滑块的阻力还是无法完全避免的。
当导轨的一端垫高而斜置时,滑块的下滑力明显大于上述两种阻力,因此可以采用外推的方法来得到所需要的结论。
实验装置如图所示。
如果滑块上的挡光片宽度为d,通过1、2两个光电门时的挡光时间分别为
和
,那么滑块通过两个光电门时的速度分别为
,测量出两个光电门之间的距离s,即可求出滑块的加速度
,从图中可看出,滑块的加速度
,所以当L不变时,a正比于h。
改变h,测得一系列不同的a,然后作出a-h图线。
如果a-h直线外推过原点,就是说当h=0时,a=0,即验证了牛顿第一定律。
实验中应注意,h不能调得太小。
因为h太小时,前面所说的导轨阻力和空气阻力将表现得明显起来。
(实验结果和讨论)某次实验中
。
每个h高度做三次实验,毫秒计测量数据如下(单位为10-4s):
序号
垫高h(cm)
第一次
第二次
第三次
t1
t2
t1
t2
t1
t2
1
6.00
279
113
241
110
253
111
2
5.50
259
116
262
116
244
114
3
5.00
260
120
257
119
262
121
4
4.50
311
130
291
128
272
125
5
4.00
294
136
330
137
286
134
6
3.50
316
144
345
147
355
148
7
3.00
358
157
347
156
372
159
计算出来的加速度(单位m/s2)如下表:
1
2
3
4
5
6
7
a1
0.436
0.396
(1)
0.326
0.283
0.255
0.218
a2
0.437
0.398
0.370
0.328
0.294
0.253
0.219
a3
0.437
0.401
0.358
0.337
0.290
0.251
0.217
a
0.437
0.398
(2)
0.330
0.289
0.253
0.218
填写表格中的数据:
⑴_____________
⑵_____________
用直角坐标纸作出a-h图线,将直线外推到h=0处,可粗略看到直线是过原点的。
(3)结论:
。
(1)0.364(3分);
(2)0.364(3分);(3)物体所受合外力为零时,加速度也为零(4分)。
4、(徐州市2008届第3次质检)(10分)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
实验所用的电源为学生电源,有交流电(频率为50Hz)和直流电两种输出,重锤从高处由静止开始落下,重锤拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的进行测量,即可验证机械能守恒定律。
(1)一同学按如下步骤进行实验:
A.用天平测量出重锤的质量;
B.按图示的装置安装器件;
C.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
D.接通电源后释放悬挂纸带的夹子,打出一条纸带;
E.换用另外纸带,重复步骤D;
F.选取合适的纸带;
G.测量所选纸带上某些点之间的距离;
H.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能和它增加的动能,比较二者是否相等。
指出其中没有必要进行的步骤是 ▲ ;操作不恰当的步骤是 ▲ 。
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度数值。
这位同学打出的纸带如图所示,A点为打下的第一个点,0、1、2、3、4、5、6为连续的计数点,现测得s1、s2、s3、s4、s5、s6分别为4.03cm、4.42cm、4.80cm、5.18cm、5.57cm、5.95cm,请你根据这条纸带推算此落体过程的加速度a为 ▲ m/s2。
(保留三位有效数字)
(3)某同学根据第
(2)问求的的加速度数值计算重力势能的变化量ΔEP,进而验证机械能守恒定律定律,试分析其合理性。
▲ 。
(1)A2分C2分
(2)9.583分
(3)不合理计算ΔEP取当地的重力加速度3分
5、(南通四县市2008届高三联考)(11分)
(1)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:
把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器
改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力
用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连
A
B
s1
s2
s
接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点
测出s、s1、s2(如图乙所示),查得打点周期为T.
判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_______;
本实验还需直接测量的物理量是:
______________________.(并用相应的符号表示)
探究结果的表达式是__________________________________.(用相应的符号表示)
(2)用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验.以下是一实验小组所获取的部分实验数据,根据表格中数据,在图中取合适的坐标系,作出图象.
O
表格:
小车受力相同(均取砂桶质量m=50g).
次数
小车质量
M/g
加速度
a/m·s-2
1
200
1.91
5.00
2
250
1.71
4.00
3
300
1.50
3.33
4
350
1.36
2.86
5
400
1.12
2.50
6
450
1.00
2.22
7
500
0.90
2.00
O
a/m·s-2
1
2
3
4
1
2
根据图象判断,实验产生误差的最主要原因是:
______________________________.
(1)纸带上点迹间距相等(2分)
小车的质量M、砂桶的质量m(2分)
(2分)
(2)图象见右图(3分)
作为外力的砂桶质量太大(2分)
6、(徐州市2008届第一次质检)人类在探索自然规律的过程中总结了许多科学方法,如控制变量法、比值定义法、极限法等.在下列研究中,可以用极限法的是AD
A.研究瞬时速度
B.研究胡克定律
C.探究加速度与力、质量的关系
M
N
a
b
D.利用速度-时间图象研究匀变速直线运动的位移
7、(徐州市2008届第一次质检)(8分)某学校物理兴趣小组,利用光控实验板进行了“探究自由落体的下落高度与速度之间的关系”的实验,光控实验板上有带刻度的竖直板、小球、光控门和配套的速度显示器,速度显示器能显示出小球通过光控门的速度.现通过测出小球经过光控门时每次的速度来进行探究.另配有器材:
多功能电源、连接导线、重垂线、铁架台等.
实验步骤如下:
(1)如图甲所示,将光控板竖直固定,连好电路;
(2)在光控实验板的合适位置A处固定好小球及光控门B,并测出两者距离h1;
(3)接通光控电源,使小球从A处由静止释放,读出小球通过B时的速度值vB1;
(4)其它条件不变,调节光控门B的位置,测出h2、h3…,读出对应的vB2、vB3….
(5)将数据记录在Excel软件工作薄中,利用Excel软件处理数据,如图乙所示,小组探究,得出结论.
甲乙
在数据分析过程中,小组同学先得出了vB-h图象,继而又得出vB2-h图象,如图丙、丁所示:
丙丁
请根据图象回答下列问题:
(1)小明同学在得出vB-h图象后,为什么还要作出vB2-h图象?
▲
▲.
(2)若小球下落过程机械能守恒,根据实验操作及数据处理,你能否得出重力加速度g,如果能,请简述方法.▲
▲.
(1)先作出的vB-h图象,不是一条直线,根据形状无法判断vB、h关系,进而考虑vB2-h图象,从而找出vB2、h之间的线性关系.
(2)能,根据图丙图象的斜率可以求出g=k/2.
8、(如东、启东2008届期中联合测试)(11分)汽车正在走进我们的家庭.研究发现,在无风状态下,汽车在高速行驶时受到的空气阻力f主要与汽车正面投影面积S和汽车行驶速度v有关,通过汽车在风洞实验室模拟实验得到如下数据:
f/102Nv/(ms-1)
S/m2
20
30
40
50
60
2.0
2.0
4.4
8.0
12.6
18.0
2.5
2.5
5.6
10.1
15.6
22.5
3.0
3.0
6.8
11.9
18.7
27.1
3.5
3.5
7.9
14.0
21.8
31.5
4.0
4.0
8.9
16.1
25.1
35.9
f/102N
v/(ms-1)
O
20
40
60
80
8
16
24
32
O
(a)
(b)
(1)请根据表中数据在(a)图中作出正面投影面积为3.0m2的汽车的f-v图线;为了求出此汽车的f与v间的具体关系,请你选取合适的坐标轴,在(b)图中作出线性图线.
(2)汽车受到的空气阻力f与汽车正面投影面积S、行驶速度v的关系可表示为f=▲
(比例系数用k表示);
(3)上式中比例系数k=▲,其大小可能与▲因素有关(写出一个因素即可).
(1)如图所示(每图2分,共4分)
(2)f=kSv2(3分)(3)0.25kg/m3(0.24kg/m3或0.26kg/m3同样给分)(2分)空气密度、车的外形等(2分)
f/102N
v/(ms-1)
O
20
40
60
80
8
16
24
32
•
•
•
•
•
(a)
f/102N
v2/102(ms-1)2
O
12
24
36
48
8
16
24
32
•
•
•
•
•
(b)
9、(苏州市2008届五校联考)(8分)用砂摆可以描绘简谐运动的图象。
如图所示,木板在水平面内以速度v做匀速直线运动,同时砂摆在竖直平面内做简谐运动,则砂摆中漏下的细沙在木板上形成振动图线.现只给一把刻度尺,要测出木板的速度(漏斗大小忽略不计),则:
(1)需要直接测量的物理量有 和 。
(2)已知重力加速度g,木板速度的表达式为v=。
摆长L(2分)、AC间距离s(2分)、
(4分)
10、(苏州市2008届五校联考)(12分)在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图甲、乙两种装置:
O
乙
入射小球
被碰小球
甲
P
N
M
O’
O
被碰小球
入射小球
重锤线
重锤线
N
P
M
(1)若入射小球质量为m,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则()
A.m1>m2r1>r2B.m1>m2r1 C.m1>m2r1=r2D.m1 (2)若采用乙装置进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是() A.直尺B.游标卡尺c.天平D.弹簧秤E.秒表 (3)设入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则在用甲装置实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置),所得“验证动量守恒定律”的结论为(用装置图中的字母表示) 。 (4)在实验装置乙中,若斜槽轨道是光滑的,则可以利用一个小球验证小球在斜槽上下滑过程中的机械能守恒.这时需要测是的物理量有: 小球释放初位置到斜槽末端的高度差h1,小球从斜槽末端做平抛运动的水平位移s、竖直高度h2,则所需验证的关系式为: 。 (1)C(3分) (2)AC(3分) (3)m1OP=m1OM+m2O/N(3分) (4)s2=4h1h2(3分) 刻度尺 气垫导轨 光电门 数字计时器 滑块 遮光条 钩码 连气源 图甲 11、(南通市2008届第三次调研)(10分)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒. (1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平? ▲. (2)如图乙所示,用游标卡尺测得遮光条的宽度d=▲cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt=1.2×10-2s,则滑块经过光电门时的瞬时速度为▲m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有: 钩码的质量m、▲和▲(文字说明并用相应的字母表示). 0 1 1 0 5 10 0 单位: cm 遮光条 图乙 (3)本实验通过比较▲和▲在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒. (1)接通气源,将滑块静置于气垫导轨上,若滑块基本保持静止,则说明导轨是水平的(或轻推滑块,滑块能基本做匀速直线运动).(2分) (2)0,52(2分)0.43(2分)滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s(1分)滑块的质量M(1分)mgs(1分) (1分) 12、(南京市2008届第二次调研)(本题9分) (1)用螺旋测为期测量电阻丝的直径,结果如图(a)所示,则读数是 mm.用游标卡尺测一工件长度,如图(b)所示,则读数是m (2)在“探究小车速度随时间变化规律”的试验中,某同学测量数据后,通过计算得到了小车运动过程中各计时时刻的速度如表格所示。 因此次实验的原始纸带没有保存,另一同学向估算小车从位置0到位置5的位移,其所用方法是将每个0.1s视为匀速运动,然后估算如下: 那么,该同学得到的位移(选填“大于”、“等于”或“小于”)实际位移,为了使计算的位移误差尽可能小,你认为采取什么方法更合适,为什么? (不必算出具体数据) 13、(苏州市2008届期终考试)⑴(4分)某同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时,打点计时器所用电源的频率是50Hz,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记作O,再选依次相邻的6个点作为测量点,分别标以A、B、C、D、E和F,如下图所示. t/(×10-2s) 2 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 4 6 8 10 12 o v/(m·s-1) ①如果测得C、D两点相距2.70cm,D、E两点相距2.90cm,则在打D点时小车的速度是▲▲m/s. ②该同学分别算出打各点时小车的速度,然后根据数据在v-t坐标系中秒点(如图所示),由此可求得小车的加速度a=▲▲m/s2. (2)(7分)①通过对加速度的分析,我们知道,影响物体加速度的因素是它受到的力及它的质量.为了探究加速度与力、质量的定量关系,简要说明设计实验时如何应用控制变量法: ▲▲▲ ___________▲_______________▲___________________▲_________________ ②为了研究加速度与力的关系,某同学进行了以下实验: 把两辆相同的小车并排放在光滑水平长木板上,用不同的水平拉力F1、F2牵引两辆小车,让它们同时由静止开始做匀加速直线运动,一段时间后通过拴在两小车后的细线使小车同时停止运动,测量出小车的运动位移S1、S2. 该同学认为这样就可以找出加速度与力的关系. 你认为该同学的想法是否正确? 请说明理由. __________▲________________▲____________________▲________________ ___________▲________________▲____________________▲_______________ ⑴ 1.40(2分)5.00(2分) (2)①保持小车受力不变,改变小车质量(1分)研究小车加速度与小车质量的关系(1分)保持小车质量不变,改变小车所受的力(1分)研究小车加速度与小车受力的关系(1分).②这个实验方案是可行的(1分)根据匀变速直线运动的位移公式,s=1/2at2,运动时间相同,物体运动的位移与物体运动的加速度成正比(1分)可以把研究a与F的关系,转化为研究s与F的关系(1分) 14、(苏北四市高三第三次调研)有一游标卡尺,主尺的最小分度是1mm,游标上有20个小的等分刻度.用它测量一小球的直径,如图甲所示的读数是mm.用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,如图乙所示的读数是mm. 图乙 0 mm 20 30 25 15 图甲 1 2 3(cm) 5 0 10 50(3分);1.731(1.730~1.733均给分 15、(盐城市2008年第二次调研) (1)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如图甲所示,则该金属丝的直径d= ▲ mm。 另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如图乙所示,则该工件的长度L= ▲ cm。 图甲 图乙 (2)某兴趣小组在做“探究做功和物体速度变化关系”的实验前,提出了以下几种猜想: ①W∝ ②W∝ 2,③W∝ 。 他们的实验装置如图甲所示,PQ为一块倾斜放置的木板,在Q处固定一个速度传感器(用来测量物体每次通过Q点的速度)。 在刚开始实验时,有位同学提出,不需要测出物体质量,只要测出物体初始位置到速度传感器的距离和读出速度传感器的读数就行了,大家经过讨论采纳了该同学的建议。 速度传感器 P L O Q 图甲 图乙 ①请你简要说明为什么不需要测出物体的质量? ②让小球分别从不同高度无初速释放,测出物体初始位置到速度传感器的距离L1、L2、L3、L4……,读出小球每次通过Q点的速度 1、 2、 3、 4、……,并绘制了如图乙所示的L- 图象。 若为了更直观地看出L和 的变化关系,他们下一步应怎么做? ③在此实验中,木板与物体间摩擦力的大小会不会影响探究出的结果,为什么? (1)d=2.706(或2.705、2.707)(1分) L=5.015(1分) (2)①因为对物体做的功W与物体初始位置到测速器的距离L成正比。 (3分) ②下一步应该绘制L- 2图象(2分) ③不会(1分);摩擦力和重力的合力对物体做功也与距离L成正比。 (2分) 16、(江苏省二十所名校4月联合调研)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.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),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.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧, 用电动卡销锁定,静止地放置在气垫导轨 上; D.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1. E.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开 始工作.当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下A、B分别 到达C、D的运动时间t1和t2. 本实验中还应测量的物理量是_____________________,利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是____________________. B的右端至D板的距离L2 (4分) 17、(江苏省二十所名校4月联合调研)在“用油膜法估测分子的大小”的实验中,有下列操作步骤,请补充实验步骤C的内容及实验步骤E中的计算式: A.用滴管将浓度为0.05%的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒中,记下滴入1 mL的油酸酒精溶液的滴数N; B.将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上,用滴管吸取浓度为0.05% 的油酸酒精溶液,逐滴向水面上滴入,直到油酸薄膜表面足够大,且不 与器壁接触为止,记下滴入的滴数n; C.________________________________________________________________________ D.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,以坐标纸上边长1cm
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