专题12 力学实验仿真押题高考物理命题猜想与仿真押题原卷版附精品解析.docx
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专题12力学实验仿真押题高考物理命题猜想与仿真押题原卷版附精品解析
专题12力学实验(仿真押题)(原卷版)
1.在“探究求合力的方法”实验中,橡皮条一端固定于A点.
(1)如图1所示,同时使用两只弹簧测力计通过细绳套将橡皮条的另一端拉至O点.分别记录两个拉力的大小和方向,其中一只弹簧测力计的示数如图所示,则其示数为________N.
图1
(2)关于本实验,下列说法正确的是________.
A.细绳套尽可能短一些
B.橡皮条的伸长量越大越好
C.拉两个细绳套时,两拉力夹角越大越好
D.拉细绳套时,拉力应尽量与木板平行
(3)某同学通过多次实验得出:
力的合成遵循平行四边形定则.图2为根据其中一次实验数据画出的两个力F1、F2的图示,请利用平行四边形定则在图中作出这两个力的合力F合,根据图示可以确定合力大小为________N.
图2
2.在利用如图3甲所示的实验装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验.所用的钩码的质量都是30g.实验中,先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将4个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次挂完钩码待弹簧稳定后测出相应的弹簧总长度,并将数据填在了下面的表中.(弹簧始终未超过弹性限度,取g=10m/s2),试完成下列问题:
图3
实验次数
1
2
3
4
5
钩码总质量(g)
0
30
60
90
120
弹簧总长度(cm)
6.00
7.11
8.20
9.31
10.40
(1)请在图乙所示的坐标纸中作出弹簧弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系图象.
(2)由图象求得该弹簧的劲度系数k=________N/m(保留两位有效数字).
(3)某同学直接利用表中实验数据,作出了钩码质量m跟弹簧总长度x之间的函数关系图象是一条直线,该图象斜率所表示的物理意义是________________;该图象在横轴上截距的物理意义是________________.
3.为了“探究加速度与力、质量的关系”,现提供如图4所示的实验装置:
图4
(1)以下实验操作正确的是( )
A.将木板不带滑轮的一端适当垫高,使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动
B.调节滑轮的高度,使细线与木板平行
C.先接通电源后释放小车
D.实验中小车的加速度越大越好
(2)在实验中,得到一条如图5所示的纸带,已知相邻计数点间的时间间隔为T=0.1s,且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm,则小车的加速度a=________m/s2(结果保留两位有效数字).
图5
(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,他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验,得到了两条a—F图线,如图6所示.图线________是在轨道倾斜情况下得到的(填“①”或“②”);小车及车中砝码的总质量m=________kg.
图6
4.用如图7所示的装置测量弹簧的弹性势能.将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器(图中未画出)与两个光电门相连.先用米尺测得B、C两点间距离s,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离x.
图7
(1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是________.
(2)为求出弹簧的弹性势能,还需要测量________.
A.弹簧原长B.当地重力加速度
C.滑块(含遮光片)的质量
(3)增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将________.
A.增大B.减小C.不变
5.如图8甲所示为验证机械能守恒定律的实验简图,地面以下为较松软的泥土.实验时把一质量为m的铁块举到离地面高为H的地方,让其自由下落,落入泥土中.铁块下面贴有力传感器(质量忽略不计),可测得泥土中任意深度h处铁块受到的阻力Ff,图乙为计算机根据所测数据绘制的拟合图象(横轴表示深度h,单位cm,纵轴表示阻力Ff,单位N).
图8
分析图象数据,可得出铁块受到的阻力Ff与深度h的关系为________(选填“Ff=kh2”、“Ff=kh3”或“Ff=kh4”).某次实验中,铁块下落深度为h1时停止运动,尝试写出铁块从下落到落地前验证其机械能守恒定律的方程________(比例系数k为已知)
6.用如图9所示装置做“验证动能定理”的实验.实验中,小车碰到制动挡板时,钩码尚未到达地面.
图9
(1)为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力,以下操作必要的是________(选填选项前的字母).
A.在未挂钩码时,将木板的右端垫高以平衡摩擦力
B.在悬挂钩码后,将木板的右端垫高以平衡摩擦力
C.调节木板左端定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行
D.所加钩码的质量尽量大一些
(2)如图10是某次实验中打出纸带的一部分.O、A、B、C为4个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有4个打出的点没有画出,所用交流电源的频率为50Hz.通过测量,可知打点计时器打B点时小车的速度大小为______m/s.
图10
(3)甲同学经过认真、规范地操作,得到一条点迹清晰的纸带.他把小车开始运动时打下的点记为O,再依次在纸带上取等时间间隔的1、2、3、4、5、6等多个计数点,可获得各计数点到O的距离s及打下各计数点时小车的瞬时速度v.如图11是根据这些实验数据绘出的v2-s图象.已知此次实验中钩码的总质量为0.015kg,小车中砝码的总质量为0.100kg,取重力加速度g=9.8m/s2,则由图象可知小车的质量为________kg(结果保留两位有效数字).
图11
(4)在钩码总质量远小于小车质量的情况下,乙同学认为小车所受拉力大小等于钩码所受重力大小.但经多次实验他发现拉力做的功总是要比小车动能变化量小一些,造成这一情况的原因可能是__________(选填选项前的字母).
A.滑轮的轴处有摩擦
B.小车释放时离打点计时器太近
C.长木板的右端垫起的高度过高
D.钩码做匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力
7.某同学用如图12所示的装置验证机械能守恒定律.一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点,光电门固定在A的正下方,在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出,取v=作为钢球经过A点时的速度.记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk,就能验证机械能是否守恒.
图12
(1)用ΔEp=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离.
A.钢球在A点时的顶端
B.钢球在A点时的球心
C.钢球在A点时的底端
(2)用ΔEk=mv2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图13所示,其读数为________cm.某次测量中,计时器的示数为0.0100s,则钢球的速度为v=________m/s.
图13
(3)下表为该同学的实验结果:
ΔEp(×10-2J)
4.892
9.786
14.69
19.59
29.38
ΔEk(×10-2J)
5.04
10.1
15.1
20.0
29.8
他发现表中的ΔEp与ΔEk之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的.你是否同意他的观点?
请说明理由.
(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议.
8.如图甲是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带,O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点,加速度大小用a表示.
(1)OD间的距离为________cm.
(2)图乙是根据实验数据绘出的x-t2图线(x为各计数点至同一起点的距离),斜率表示______________,加速度大小为________m/s2(保留三位有效数字).
9.某同学设计了以下的实验来验证机械能守恒定律:
在竖直放置的光滑的塑料米尺上套一个磁性滑块m,滑块可沿米尺自由下落.在米尺上还安装了一个连接了内阻很大数字电压表的多匝线框A,线框平面在水平面内,滑块可穿过线框,如图所示.把滑块从米尺的0刻度线处释放,记下线框所在的刻度h和滑块穿过线框时的电压U.改变h,调整线框的位置,多做几次实验,记录各次的h,U.
(1)如果采用图象法对得出的数据进行分析论证,用图线________(选填“Uh”或“U2h”)更容易得出结论.
(2)影响本实验精确程度的因素主要是____________________________(列举一点即可).
10.在“探究加速度与质量的关系”的实验中
(1)备有器材:
A.长木板;B.电磁打点计时器、低压交流电源、纸带;C.细绳、小车、砝码;D.装有细砂的小桶;E.薄木板;F.毫米刻度尺.还缺少的一件器材是______________.
(2)实验得到如图(a)所示的一条纸带,相邻两计数点的时间间隔为T;B、C间距s2和D、E间距s4已量出,利用这两段间距计算小车加速度的表达式为__________.
(3)同学甲根据实验数据画出如图(b)所示a图线,从图线可得砂和砂桶的总质量为______kg;(g取10m/s2)
(4)同学乙根据实验数据画出了图(c),从图线可知乙同学操作过程中可能_____________.
11.某兴趣小组的同学看见一本物理书上说“在弹性限度内,劲度系数为k的弹簧,形变量为x时弹性势能为Ep=kx2”,为了验证该结论就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置(如图甲)设计了以下步骤进行实验.
实验步骤:
A.水平桌面上放一长木板,其左端固定一弹簧,通过细绳与小车左端相连,小车的右端连接打点计时器的纸带;
B.将弹簧拉伸x后用插销锁定,测出其伸长量x;
C.打开打点计时器的电源开关后,拔掉插销解除锁定,小车在弹簧作用下运动到左端;
D.选择纸带上某处的A点测出其速度v;
E.取不同的x重复以上步骤多次,记录数据并利用功能关系分析结论.
实验中已知小车的质量为m,弹簧的劲度系数为k,则:
(1)长木板右端垫一小物块,其作用是_______________________________
_________________________________________;
(2)如图乙中纸带上A点位置应在________(填s1、s2、s3)的段中取;
(3)若Ep=kx2成立,则实验中测量出物理量x与m、k、v关系式是x=________.
12.图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.实验步骤如下:
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,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,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求a的平均值;
⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.
回答下列问题:
(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1mm)的示数如图(b)所示,其读数为________cm.
(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a=________.
(3)动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为μ=_____.
(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”).
13.利用气
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