高考物理导航卷十一力学实验Word文档格式.docx
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新课标全国卷Ⅱ,22)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面之间的动摩擦因数。
已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离。
(1)物块下滑时的加速度a=________m/s2,打C点时物块的速度v=________m/s;
(2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是________(填正确答案标号)。
A.物块的质量
B.斜面的高度
C.斜面的倾角
5.(2015·
新课标全国卷Ⅰ,22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。
所用器材有:
玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)。
完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00kg;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为________kg;
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为m;
多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
序号
1
2
3
4
5
m(kg)
1.80
1.75
1.85
1.90
(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为________N;
小车通过最低点时的速度大小为________m/s。
(重力加速度大小取9.80m/s2,计算结果保留2位有效数字)
6.(2015·
浙江理综,21)甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验,乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验。
图1
(1)图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材,甲同学需在图中选用的器材________;
乙同学需在图中选用的器材________。
(用字母表示)
图2
(2)某同学在实验室选齐所需器材后,经正确操作获得如图2所示的两条纸带①和②。
纸带________的加速度大(填“①”或“②”),其加速度大小为________。
7.(2015·
山东理综,21)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。
实验步骤:
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示,
将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。
每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
F(N)
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=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O′,橡皮筋的拉力记为FOO′。
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示。
用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线,根据图线求得l0=________cm。
(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为________N。
(3)根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F′的图示。
(4)通过比较F′与________的大小和方向,即可得出实验结论。
冲刺卷十一 力学实验
1.(2015·
唐山一模)某同学利用铁架台、弹簧、刻度尺及钩码探究“弹力和弹簧伸长的关系”,如图所示。
(1)实验中,下列操作正确的是( )
A.弹簧水平放置在桌面上,稳定后测出原始长度
B.弹簧竖直悬挂在铁架台上,稳定后测出原始长度
C.每次悬挂钩码后应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态
D.用刻度尺测出弹簧的长度即为弹簧的伸长量
(2)下表是该同学实验中所测的几组数据,请你在图中的坐标纸上作出F-x图线。
弹力F/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
弹簧的
长度x/cm
8.0
10.8
13.2
15.4
18.0
20.6
(3)由第
(2)中的F-x图线可求出弹簧的劲度系数k=________N/m。
(保留三位有效数字)
广东汕头市4月第二次模拟)如图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置。
实验操作如下:
(1)弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M,测量________并记录为F。
(2)弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端水平向左拉,使结点O静止在某位置(如图甲),此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及________。
(3)某同学已在图乙纸上作出F1、F2的图示,请根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F′。
(4)改变两细线的夹角,重复做几次实验,若F′的方向近似在________方向上,且大小近似等于F,则平行四边形定则得以验证。
长春质量监测)某同学利用如图所示的装置探究小车的加速度与所受合外力的关系,具体实验步骤如下:
①按照图示安装好实验装置,并测出两光电门间距离L
②平衡摩擦力即调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车沿长木板向下运动,且通过两个光电门的时间相等
③取下细绳和沙桶,测量沙子和沙桶的总质量为m,并记录
④把小车置于靠近滑轮的位置,由静止释放小车,记录小车先后通过光电门甲和乙时显示的时间,并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加速度
⑤重新挂上细绳和沙桶,改变沙桶中沙子的质量,重复②~④的步骤
(1)用游标卡尺测得遮光片宽度d=________cm。
(2)关于本实验的说法正确的是( )
A.平衡摩擦力时要取下细绳和沙桶
B.平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶
C.沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量
D.小车的质量必须远远小于沙桶和沙子的总质量
(3)若实验中测量遮光片宽度时存在测量误差,测量结果偏大,其他条件不变,则小车加速度的测量值________真实值。
(选填“大于”或“小于”)
4.小明利用如图甲所示的实验装置完成了探究合外力做功与动能变化的关系,已知打点计时器所接电源的周期为T=0.02s。
甲
根据题中的实验装置和所掌握的知识回答下列问题:
(1)关于本实验的操作,下列叙述中正确的是( )
A.在每次操作时都应先接通电源后释放小车
B.每改变一次橡皮筋的条数都应重新平衡摩擦力
C.小明在某次操作时得到的纸带上的点中间稀疏、两端密集,其原因是没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
D.在求小车的最大速度时,为了减小实验误差应选取纸带上的第一个点和最后一个点来计算
(2)在实验过程中小明取多条完全相同的橡皮筋进行实验,第1次将一条橡皮筋挂在小车上,由某一位置释放,将橡皮筋对小车所做的功记为W;
第2次将两条橡皮筋并在一起挂在小车上,并由同一位置释放,将橡皮筋对小车所做的功记为2W;
第3次将三条橡皮筋并在一起挂在小车上,并由同一位置释放,将橡皮筋对小车所做的功记为3W……橡皮筋与小车作用结束后的速度可通过打点计时器打出的纸带测出。
若某次操作过程中打出的纸带如图乙所示,则本次操作中小车所获得的速度为________m/s(结果保留两位小数)。
乙
5.
(1)小张做验证机械能守恒定律实验,在接通电源、释放纸带之前的情形如图甲所示,已知铁架台置于水平桌面上,打点计时器竖直,请指出图中不合理的地方(至少两处)
不合理①:
____________________________;
不合理②:
____________________________。
(2)小张在改正之后,得到一条点迹清晰的纸带,但由于粗心大意弄断了纸带,只留下如图乙所示的一部分,她认为仍旧可以利用重力势能的变化量和动能变化量是否相等的思路来验证。
具体如下:
天平称量得到重锤质量m=0.3kg,重力加速度g=9.8m/s2,打点计时器工作频率为50Hz,取纸带上打A点时重锤所在的位置为零高
度,分别计算得出B、C、D、E、F各点到A点的距离作为高度h填入下述表格中,并进行相关的处理得出表格中的其他数据,小张发现数据处理的结果显示机械能明显不守恒,试提出帮小张解决这个问题的建议:
_________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
A
B
C
D
E
F
x/mm
10.0
23.0
39.9
60.7
85.4
114.0
h/mm
13.0
29.9
50.7
——
EP/J
0.038
0.088
0.149
v/(m·
s-1)
0.748
0.943
1.134
Ek/J
0.084
0.133
0.194
E/J
0.122
0.221
0.343
(3)在找到原因并改正后,求出表格中E点速度v=________m/s,机械能E=________J。
(保留3位小数)
6.某物理兴趣小组在一次探究活动中,想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数。
实验装置如图甲所示,表面粗糙、一端装有定滑轮的长木板固定在水平的实验台上;
木板上有一滑块,滑块右端固定一个轻小动滑轮,钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻细绳相连,细绳与长木板平行,放开钩码,滑块在长木板上做匀加速直线运动。
(忽略滑轮的摩擦)
(1)放开钩码,滑块加速运动,读出弹簧测力计的示数F,处理纸带,得到滑块运动的加速度a;
改变钩码的个数,重复实验,以弹簧测力计的示数F为纵轴,加速度a为横轴,得到的图象是纵轴截距大小等于b的一条倾斜直线,如图乙所示;
已知滑块和轻小动滑轮的总质量为m,重力加速度为g。
则滑块和长木板之间的动摩擦因数μ=________。
(2)写出能减小实验误差的一条有效措施___________________________________。
1.解析 ①由乙图知,读数为14.66cm,所以弹簧伸长(14.66-7.73)cm=6.93cm;
②若随意增减砝码,作图不方便,有可能会超出弹簧形变范围,所以应逐一增挂钩码,选项A正确。
③弹簧下端钩码与弹簧的拉力过大,使弹簧形变量超过了弹簧的弹性限度,弹簧的伸长量不再是线性变化。
答案 ①6.93 ②A ③超过弹簧的弹性限度
2.解析 在人的反应时间内,直尺做自由落体运动,则x=
gt2,解得乙同学的反应时间为t=
。
当t=0.4s时,x=
gt2=
×
10×
0.42m=0.8m=80cm,即所用直尺的长度至少为80cm;
由于x=
gt2,故每个时间间隔内在直尺上对应的长度之比为1∶3∶5∶7∶…,不相等。
答案
80 不相等
3.解析 ①为了使纸带打下的点多一些,竖直提起悬吊重物的纸带时应使重物靠近打点计时器下端,且应先接通电源,再释放纸带,使重物自由下落。
②重物下落是匀加速运动,故应选“b”来计算重力加速度;
重物下落过程中系统受重力,空气阻力,纸带与打点计时器间的摩擦力等。
答案 ①靠近 先接通打点计时器电源,再释放纸带
②b 纸带与打点计时器之间有摩擦
4.解析 根据纸带数据可知,加速度a=
=3.25m/s2;
打C点时物块的速度vC=
=1.79m/s
(2)由牛顿第二定律得加速度a=gsinθ-μgcosθ,所以要求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是斜面的倾角。
答案
(1)3.25 1.79
(2)C
5.解析
(2)由图(b)可知托盘称量程为10kg,指针所指的示数为1.40kg
(4)由多次测出的m值,利用平均值可求m=1.81kg。
而模拟器的重力为G=m0g=9.8N,所以小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为FN=mg-m0g≈7.94N;
根据径向合力提供向心力,FN-m车g=m车
,即7.94N-(1.40-1.00)×
9.8N=
,解得v≈1.4m/s。
答案
(2)1.40 (4)7.9 1.4
6.解析
(1)“验证机械能守恒定律”一般采用重锤自由落体运动,使用纸带法测速度,所以要用到重锤和电火花打点计时器,即A、B;
“探究加速度与力、质量的关系”实验一般以小车为研究对象,需改变小车质量,要用到纸带法测加速度,所以需要电火花计时器、小车、钩码,即B、D、E。
(2)纸带①各点读数依次为29.10cm、30.70cm、32.40cm、34.20cm、36.10cm、38.10cm,相邻相等时间间隔位移之差Δx1=0.1cm,而②纸带各点读数依次为27.40cm、29.00cm、30.65cm、32.65cm、34.10cm、35.90cm,相邻的相等时间间隔的位移差Δx2=0.05cm,由a=
可知①纸带加速度大,且可算得a=
=
m/s2=2.5m/s2。
答案
(1)AB BDE
(2)① (2.5±
0.2)m/s2
7.解析
(1)做出F-l图象,如图甲所示,求得直线的截距即为l0,可得l0=10.0cm
(2)可计算橡皮筋的劲度系数
k=
N/m=50N/m
若OA=6.00cm,OB=7.60cm,则橡皮筋的弹力为
F=kΔx=50×
(6.00+7.60-10.00)×
10-2N=1.80N
则此时FOA=F=1.80N
(3)FOB=FOA=1.80N,两力的合力F′如图乙所示。
(4)通过比较F′和FOO′的大小和方向,可得出实验结论。
答案
(1)10.0(9.8、9.9、10.1均正确)
(2)1.80(1.70~1.90均正确) (3)如图乙所示 (4)FOO′
1.解析
(1)实验时,弹簧竖直悬挂,因此测量弹簧原长时需要保持弹簧竖直悬挂并稳定时测量,A项错误,B项正确;
因为以钩码的重力作为弹簧所受拉力,因此必须保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态,C项正确;
用刻度尺测出弹簧长度减去原长后才是弹簧的伸长量,D项错误。
(2)根据记录数据在坐标纸上描点,然后用直线拟合各数据点;
(3)根据图线求得直线斜率即为弹簧的劲度系数,k=18.9N/m。
答案
(1)BC
(2)如图 (3)18.9(18.8~20.0均对)
2.解析
(1)两个弹簧测力计的合力等于悬挂重物的重力,需要先测量出悬挂重物M的质量,便于求出该重物的重力。
(2)记录下细线Oa、Ob、Oc的方向作为两个弹簧测力计拉力和悬挂重物重力的方向。
(4)F′方向与悬挂重物的重力方向应该在同一直线上,即竖直方向。
答案
(1)M(重物)的重力
(2)细线Oa、Ob、Oc的方向(或三段细线的方向) (3)如图所示 (4)竖直
3.解析
(1)遮光片的宽度d=0.6cm+15×
0.05mm=0.675cm。
(2)本实验中,沙桶和沙子的总质量所对应的重力即为小车做匀变速运动时所受的合外力大小,所以不需要“沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量”的实验条件;
同时平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶,选项B正确,选项ACD错误。
(3)由加速度和遮光片宽度之间的数量关系可知,在保持其他实验条件不变的前提下,加速度大小与遮光片宽度的平方成正比,所以加速度测量值大于真实值。
答案
(1)0.675
(2)B (3)大于
4.解析
(1)实验时,应先接通打点计时器电源,后释放小车,A正确;
平衡摩擦力后小车的重力沿斜面向下的分力等于小车所受的摩擦力,则释放小车后小车所受的合力是橡皮筋对小车的拉力,改变橡皮筋的条数后,不需要重新平衡摩擦力,B错误;
如果没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,则在小车获得最大速度后,橡皮筋对小车的拉力小于摩擦力,小车速度将减小,纸带上的点会出现“中间稀疏、两端密集”的现象,C正确;
求小车获得的最大速度时,应寻找点迹间距相等的区域,D错误。
(2)由纸带后半部分两点间距离相同可知,小车开始做匀速运动,可求得v=
m/s=2.00m/s。
答案
(1)AC
(2)2.00
5.解析
(1)图中不合理的地方有以下几处:
①重锤未靠近打点计时器 ②重锤离地面太近 ③释放时手应该抓住纸带的上端并保持纸带竖直。
(2)把打A点重锤所在的位置为零高度,则B、C、D、E、F各点相对A点的高度应为负值,各点的势能值均为负值,应该有E=Ek-Ep。
(3)E点的速度vE=
m/s=1.333m/s机械能E=
mv
-mg
=0.045J
答案
(1)①重锤未紧靠打点计时器;
②重锤与地面的距离太小;
③释放时手应该抓住纸带的上端并使纸带竖直。
(2)B、C、D、E各点的势能值均为负值,应该有E=Ek-Ep
(3)1.333 0.045
6.解析
(1)对滑块应用牛顿第二定律得:
2F-μmg=ma,F=
ma+
,由图象可得:
b=
,所以μ=
(2)使细线与桌面保持平行,才能保证弹力的两倍等于小车受到的拉力,若线与桌面不平行,弹力的两倍大于小车受到的拉力。
答案
(1)
(2)使细线与桌面保持平行
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