高考二轮复习专题力学实验探究.docx
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高考二轮复习专题力学实验探究
专题力学实验探究
1.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.实验前,将该计时器固定在小车旁,如图3(a)所示.实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴)
图3
(1)由图(b)可知,小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的.
(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________m/s,加速度大小为________m/s2.(结果均保留两位有效数字)
2.如图所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的频率f=50Hz,其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.26cm.
图4
(1)下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度.(结果保留三位有效数字)
位置
B
C
D
E
F
速度(m·s-1)
0.737
0.801
0.994
(2)以A点为计时起点,在图5中画出小车的速度—时间图线.
图5
(3)根据你画出的小车的速度—时间图线计算出小车的加速度a=________m/s2.(结果保留两位有效数字)
(4)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏________.(选填“大”或“小”)
3.一个同学做验证力的平行四边形定则的实验器材为:
方木板、白纸、大头针一盒、橡皮筋一盒、刻度尺、铅笔.实验步骤如下:
A.用几枚大头针将白纸固定在方木板上;
B.挑选三根相同的橡皮筋,将其中一端连接在一起,用刻度尺分别测量三根橡皮筋原长时的长度;
C.在白纸上适当距离固定三枚大头针A、B、C,将三根橡皮筋另一端分别套在A、B、C上,如图3所示,用刻度尺分别测量橡皮筋长度OA、OB、OC,计算并记录每根橡皮筋长度的变化量;
图3
D.去掉橡皮筋,选取适当标度,在白纸上根据OA、OB、OC的方向和________________________作出三力的图示,然后以沿OB、OC方向的力为邻边作平行四边形,作出对角线,并用刻度尺测量对角线长度,比较对角线长度、方向与沿OA方向的橡皮筋的长度变化量、方向的关系.
(1)D步骤中应填写_________________________________________________.
(2)以上实验步骤中有一处存在疏漏,请指出来并改正:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)下列有关实验的说法正确的是________.
A.实验前应将任意两根橡皮筋一端套在一起对拉,选择伸长量相同的橡皮筋做实验
B.应调整大头针A、B、C位置多次实验,使三根橡皮筋的结点O位置保持不变
C.实验中用橡皮筋长度的变化量表示弹力大小
D.实验中应使橡皮筋与白纸平行
4.如图为“验证力的平行四边形定则”实验装置图,其中AO为橡皮筋,A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB、OC为细绳.
图2
(1)关于此实验,下列说法正确的是________.
A.实验中,只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置
B.橡皮筋及细绳要与板平行
C.实验中每次都需把O点拉到同一位置
D.橡皮筋AO换成细绳,实验效果会更好
(2)某同学已在坐标纸中画出两弹簧测力计拉力的图示如图3,已知方格每边长长度表示2.0N,则由图可得出合力的大小为________N.
5.为验证物体所受合外力一定时,加速度与质量成反比,同学们设计了如图1中a所示的装置来进行实验.在自制的双层架子上固定带有刻度标记的水平木板,架子放在水平桌面上.实验操作步骤如下:
①适当调整装置,使装置不带滑轮的一端稍稍垫高一些.
②在两个托盘中放入砝码,并使两托盘质量(含砝码)相同,且远小于小车的质量.连接小车的细线跨过定滑轮与托盘相连.
③让两小车紧靠右边的挡板,小车前端在刻度尺上的读数如图a所示,在甲车上放上砝码,同时释放两小车,当小车运动一段时间后,用手机对整个装置进行拍照.结合照片和小车的初始刻度标记,得到甲、乙两车运动的距离分别为s1、s2.
④在甲小车上逐渐增加砝码个数,重复步骤③.
图1
(1)本实验的原理是通过验证小车发生的位移与小车(含砝码)的质量成________关系,来验证合外力一定时加速度与质量成反比.
(2)实验前将装置右端稍稍垫高一些的目的是_____________________________________
________________________________________________________________________.
(3)某次拍到的照片如图b所示,则小车通过的位移是________cm.
(4)如果以
为横坐标,以甲车(含砝码)的质量为纵坐标,作出的图线如图c所示,则该直线斜率代表的物理量是__________________________,其大小为________.
6.用图3甲所示装置“探究小车加速度与力、质量的关系”.请思考并完成相关内容:
图3
(1)实验时,为平衡摩擦力,以下操作正确的是________.
A.连着砂桶,适当调整木板右端的高度,直到小车被轻推后沿木板匀速运动
B.取下砂桶,适当调整木板右端的高度,直到小车被轻推后沿木板匀速运动
C.取下砂桶,适当调整木板右端的高度,直到小车缓慢沿木板做直线运动
(2)图乙是实验中得到的一条纸带,已知相邻计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源频率为50Hz,由此可求出小车的加速度a=________m/s2(计算结果保留三位有效数字).
(3)一组同学在保持木板水平时,研究小车质量一定的情况下加速度a与合外力F的关系,得到如图丙中①所示的a-F图线.则小车运动时受到的摩擦力Ff=______N,小车质量M=________kg.若该小组正确完成了步骤
(1),得到的a-F图线应该是图丙中的________(填“②”“③”或“④”).
7.如图1所示,是探究功与物体速度变化关系的装置.第一次由一根橡皮筋提供牵引力使小木块在某处由静止弹出,然后分别改用2根、3根……相同的橡皮筋,使小木块从同样的位置弹出.
图1
(1)小木块在运动过程中会受到阻力,应将长木板______(填“左”或“右”)端适当垫高作为补偿.
(2)只用1根橡皮筋作用时,打点计时器打出的纸带如图2所示.打点计时器使用50Hz的交流电源,则小木块被弹出时的速度为________m/s(结果保留两位有效数字).
图2
(3)下表是实验过程中测量的几组数据,请选取合适的物理量和单位,在图3中作出图象以便找到做功与小木块动能的关系.
橡皮筋数
做功
v
v2
v3
2
2W
1.27
1.13
1.62
2.08
3
3W
1.56
1.25
2.43
3.79
4
4W
1.80
1.34
3.24
5.83
5
5W
2.01
1.42
4.05
8.15
6
6W
2.20
1.48
4.86
10.71
图3
(4)如果本实验中没有进行第
(1)步的操作,则上述所画的图线( )
A.仍为原图线 B.向上平移
C.向下平移D.倾斜程度会发生变化
8.用如图6甲所示的实验装置完成“探究动能定理”的实验.请补充完整下列实验步骤的相关内容:
图6
(1)用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0;用游标卡尺测量遮光片的宽度d,游标卡尺的示数如图乙所示,其读数为________cm;按图甲所示安装好实验装置,用米尺测量出两光电门之间的距离为s.
(2)在砝码盘中放入适量砝码;适当调节长木板的倾角,直到轻推小车,遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等.
(3)取下细线和砝码盘,记下______________________(填写相应物理量及其符号).
(4)让小车从靠近滑轮处由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB.
(5)步骤(4)中,小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W合=______________,小车动能变化量ΔEk=_______________________________________________
(用上述步骤中的物理量表示,重力加速度为g),比较W合和ΔEk的值,找出两者之间的关系.
(6)重新挂上细线和砝码盘,改变砝码盘中砝码质量,重复
(2)~(5)步骤.
(7)本实验中,以下操作或要求是为了减小实验误差的是________.
A.尽量减小两光电门间的距离s
B.调整滑轮,使细线与长木板平行
C.砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量
9.如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做“验证机械能守恒定律”的实验,有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得A、B间的距离为H(H≫d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g.则:
图1
(1)如图乙所示,用20分度的游标卡尺测得小球的直径d=________cm.
(2)多次改变高度H,重复上述实验,作出
随H的变化图象如图丙所示,当图中已知量t0、H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式:
________________(用t0、H0、g、d表示,四个量均取国际单位)时,可判断小球下落过程中机械能守恒.
(3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp,增加下落高度后,则ΔEp-ΔEk将________(选填“增加”“减小”或“不变”).
10.(2018·南通市等七市三模)用图1甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.气垫导轨上A处安装了一个光电门,滑块上固定一遮光条,滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连,每次滑块都从同一位置由静止释放,释放时遮光条位于气垫导轨上B位置的上方.
图1
(1)某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=________mm.
(2)实验中,接通气源,滑块静止释放后,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t,测得滑块(包括遮光条)质量为M,钩码质量为m,A、B间的距离为L.在实验误差允许范围内,钩码减小的重力势能mgL与__________(用直接测量的物理量符号表示)相等,则机械能守恒.
(3)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.滑块必须由静止释放
B.应使滑块(包括遮光条)的质量远大于钩码的质量
C.已知当地重力加速度
D.应使牵引滑块的细线与气垫导轨平行
(4)分析实验数据后发现,系统增加的动能明显大于钩码减小的重力势能,原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
11.某同学利用钢球的平抛运动测定当地重力加速度.
(1)使用如图10甲所示的游标卡尺前应先将卡口合拢,检查游标尺和主尺的______是否对齐.用已检查好的游标卡尺测量钢球的直径d时,如图乙所示,d=____mm;
图10
(2)如图丙所示,将光电门固定在桌子边缘,测量桌面离地高度H;钢球通过光电门的挡光时间Δt,抛出后落地点到桌子边缘的水平距离x.请写出重力加速度的表达式g=________(用测量的物理量符号表示);
(3)如果光电门安装在离粗糙桌面边缘一段距离处,则重力加速度g的测量值________真实值(选填“>”“=”或“<”).
12.某小组测量木块与木板间动摩擦因数,实验装置如图1甲所示.
图1
(1)测量木块在水平木板上运动的加速度a.实验中打出的一条纸带如图乙所示.从某个清晰的点O开始,每5个打点取一个计数点,依次标出1、2、3…,量出1、2、3…点到O点的距离分别为s1、s2、s3…,从O点开始计时,1、2、3…点对应时刻分别为t1、t2、t3…,求得
1=
,
2=
,
3=
…,作出
-t图象如图丙所示,图线的斜率为k,截距为b.则木块的加速度a=________;b的物理意义是____________________________.
(2)实验测得木块的加速度为a,还测得钩码和木块的质量分别为m和M,已知当地重力加速度为g,则动摩擦因数μ=________.
(3)关于上述实验,下列说法中错误的是________.
A.木板必须保持水平
B.调整滑轮高度,使细线与木板平行
C.钩码的质量应远小于木块的质量
D.纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素
参考答案
1.
(1)从右向左
(2)0.19 0.038
2.
(1)0.864 0.928
(2)如图所示
(3)0.64 (4)大
3.
(1)橡皮筋长度的变化量大小
(2)除了记录每根橡皮筋的长度变化量外,还需用铅笔在白纸上标记橡皮筋结点O的位置(3)ACD
4.
(1)BC
(2)12.0
5.
(1)反比
(2)消除小车与木板之间摩擦力造成的影响 (3)42.0
(4)小车乙的质量m乙 0.2kg
6.
(1)B
(2)1.60 (3)0.10 0.20 ②
7.
(1)左
(2)0.90
(3)如图所示
(4)B
8.
(1)0.525 (3)砝码盘中砝码的质量m
(5)(m+m0)gs
M(
)2-
M(
)2 (7)B
9.
(1)0.715
(2)2gH0t02=d2 (3)增加
10.
(1)2.75
(2)
(3)B (4)气垫导轨右端偏高
11.
(1)零刻度线 5.0
(2)
(3)>
12.
(1)2k O点的瞬时速度
(2)
(3)C
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