高考物理二轮专题精炼第一篇专题二力学实验题巧练(二).doc

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力学实验题巧练(二)
　[建议用时：40分钟]
1．(2014·合肥高三质检)利用打点计时器研究小车匀变速直线运动的实验，得到如图所示的一条纸带，在纸带上共取了A、B、C、D、E、F、G七个计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，从每一个计数点处将纸带剪开分成六条(分别叫a、b、c、d、e、f)，将这六条纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，得到如图所示的直方图．最后将各纸条上端中心连起来，于是得到表示v－t关系的图象．已知打点计时器的工作频率为50 Hz.

(1)为表示v－t关系，图中的x轴对应的物理量是时间t，y轴对应的物理量是速度v.若纸条c的长度为5.0 cm，则图中t3为________s，v3为________m/s；因为各纸条上端中心连线是________________________________________________________________________，
所以可以直观地看出小车是做匀变速直线运动．
(2)在纸带未剪断时，量出相邻的计数点之间的距离分别为xAB＝4.22 cm、xBC＝4.65 cm、xCD＝5.08 cm、xDE＝5.49 cm、xEF＝5.91 cm、xFG＝6.34 cm.则小车的加速度a＝________m/s2，打下D点时小车的速度为________m/s.(结果保留两位有效数字)

甲
2.如图甲所示是一位同学测重力加速度的实验装置图．重物自由下落时由打点计时器打出一条纸带，在纸带上某一点标以“0”，并依次标出其余计数点的序号．用刻度尺测出“0”点到各点的距离，然后算得连续计数点间的距离依次为s1、s2、…、sn，并在纸带上标出，sn表示第n－1个计数点到第n个计数点之间的距离，如图乙所示．

乙
(1)打点计时器应使用________(填“交流”或“直流”)电源．
(2)实验时释放纸带和接通电源的合理顺序是________(填“A”或“B”)．
A．先释放纸带，再接通电源
B．先接通电源，再释放纸带

丙

(3)图丙是依据纸带上实验数据绘制的sn－n图象(n为计数点序号)，其中A、B两点的坐标分别为A(0,0.75)，B(7,11.65)．设当地重力加速度为g，计数周期为T，则该直线斜率k与g、T的关系是k＝________.若T＝0.04 s，则当地重力加速度g＝________m/s2(保留三位有效数字)．
3．“探究功与物体速度变化的关系”的实验装置如图甲所示．其主要实验过程如下：

甲
a．记录橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…
B．分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3…
c．作出W－v图象；
D．分析W－v图象，如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．
(1)以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是________．
A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致．当用一条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W…
B．小车在运动中会受到阻力，补偿的方法：使木板适当倾斜
C．某同学在一次实验中得到一条记录纸带，纸带上打出的点两端密、中间疏，出现这种情况可能是没有使木板倾斜或倾角太小
D．根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度是用纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算的
(2)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．
A．橡皮筋处于原长状态
B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处
D．小车已过两个铁钉的连线
(3)在正确操作的情况下，需要垫起木板的一端平衡摩擦力，平衡摩擦力时，小车是否要拖着纸带穿过打点计时器进行？________(填“是”或“否”)，平衡摩擦力的目的是________________________________________________________________________．
实验时打在纸带上的点不都是均匀的，如图乙所示，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的________部分进行测量(根据下面所示的纸带回答，并用字母表示)．

乙
4．某同学用如图甲所示的装置做验证机械能守恒定律实验时，得到如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D、E是连续的五个点迹且A点不是第一个点迹，打点计时器使用的交流电频率为f.
(1)该同学在实验中有以下做法，则必要且正确的是________．
A．安装打点计时器时让两限位孔位于同一竖直线上且固稳计时器
B．用串联的四节干电池作为打点计时器的电源
C．先用手托着重锤，闭合打点计时器开关，打点稳定后释放重锤
D．用天平测出重锤的质量
E．任意选取一条点迹清晰的纸带，运用公式mgh＝mv2进行验证
(2)选取B、D两点来验证机械能守恒，该同学用刻度尺测出BD的长度为s0，此时验证的关系式为____________________________________．
(3)若该同学计算出了A、B、C、D、E各点的速度，并作出了v2－h图线(h为B、C、D、E四点到A点的距离)，如图丙所示，则该同学接下来验证机械能守恒的方法是________________________________________________________________________．

5．某同学用如图甲所示装置做“探究合力的功与动能改变量的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证．方法如下：将光电门固定在水平轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，保持小车(带遮光条)和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验，每次实验时要求小车都由静止释放.

(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝________cm.
(2)如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s，通过描点作出线性图象来反映合力的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是________时才能符合实验要求．
A．s－t　　　 B．s－t2　　C．s－t－1　　 D．s－t－2
(3)下列实验操作中必要的是________．
A．调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动
B．必须满足重物的质量远小于小车的质量
C．必须保证小车由静止状态开始释放
6．某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律，质量为m1的物体通过细线绕过定滑轮拴着放在水平轨道上质量为m2的小车，在轨道上的A点和B点分别安装有一光电门，小车上有一宽度为d的挡光片，游标卡尺测出挡光片的宽度如图乙所示，现把小车拉到水平面上的某点由静止释放，挡光片通过A的挡光时间为t1，通过B的挡光时间为t2.为了证明小车通过A、B时系统的机械能守恒，还需要进行一些实验测量和列式证明．

甲

乙
(1)挡光片的宽度d＝________mm.
(2)下列实验测量步骤中必要的是________．
A．用天平测出小车的质量m2和物体的质量m1
B．测出小车通过A、B两光电门的时间Δt
C．测出滑轮上端离水平轨道的高度h
D．测出小车在A、B位置时绳子与水平方向夹角θ1和θ2
(3)若该同学用d和t的比值来反映小车经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足________________________________________________________________________
关系式，即能证明小车和物体组成的系统机械能守恒．
7．(2014·山西四校联考)用如图所示的装置研究“轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度形变量”的关系：在光滑的水平桌面上沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧，其左端固定，右端与一个小钢球接触．当弹簧处于自然长度时，小钢球恰好在桌子边缘，如图所示．让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放，使钢球沿水平方向射出桌面，小钢球在空中飞行后落在水平地面上，水平距离为s.
(1)若要计算弹簧的弹性势能还应测量的物理量有：
________________________________________________________________________.
(2)弹簧的弹性势能Ep与小钢球飞行的水平距离s及上述测量出的物理量之间的关系式为Ep＝________.
(3)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示：
弹簧的压缩量x(cm)
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
小钢球飞行
的水平距离s(m)
2.01
3.00
4.01
4.96
6.01
7.00
根据上面的实验数据，请你猜测弹性势能Ep与弹簧的压缩量x的关系为________．

力学实验题巧练(二)
1．[解析](1)a、b、c对应的时间段都是0.1 s，c的中间时刻为t3＝0.25 s，根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，v3＝＝0.5 m/s；各纸条上端中心连线是一条倾斜的直线，说明连续相等的时间内，位移差是恒量，说明小车做匀变速直线运动．
(2)根据逐差法可以算出加速度
a＝
＝0.42 m/s2，
打下D点的速度v＝＝0.53 m/s.
[答案](1)0.25　0.5　一条倾斜直线
(2)0.42　0.53
2．[解析](1)打点计时器要用交流电源；(2)实验时正确的操作顺序是先接通电源，等打点计时器打点稳定后，再释放纸带，故选B；(3)根据题意可知sn－n图象的数学表达式为sn＝ngT2，所以图线的斜率k＝gT2.题中已知A、B两点的坐标，所以yB－yA＝7gT2，代入数据可得g＝9.73 m/s2.
[答案](1)交流　(2)B　(3)gT2　9.73
3．[解析](1)平衡摩擦力之后，小车获得的速度是由橡皮筋对小车做的功得到的，因此计算小车获得的速度时一定要使用纸带上点迹均匀的那一部分进行计算，而不能用纸带上第一点到最后一点的距离进行计算，所以选项D错误．
(2)若木板水平放置，就意味着做该实验时没有平衡摩擦力，因此，当小车速度最大时，一定是小车的加速度为零的时刻，由于有摩擦力的存在，此时橡皮筋的弹力不等于零，即橡皮筋此时仍处于伸长状态，故选项A错误，选项B正确；由于橡皮筋还处于伸长状态，所以小车还没有到达两个铁钉的连线处，更不可能越过两个铁钉的连线，所以选项C、D均错误．
(3)平衡摩擦力时，一定要让小车拖着纸带穿过打点计时器，因为如果只平衡小车受到的摩擦力，那么在做实验时，一旦将纸带穿过打点计时器，纸带和打点计时器之间的摩擦就仍然存在，那么橡皮筋对小车的弹力做的功就不能完全转化为小车的动能．平衡摩擦力的目的就是保证实验时只有橡皮筋对小车做功．测量小车的速度时，应该使用点迹均匀的那一部分来进行，所以应该选GI或GK部分．
[答案](1)D　(2)B　(3)是　保证实验时只有橡皮筋对小车做功　GI或GK
4．[解析](1)安装打点计时器时，一定要让两限位孔位于同一竖直线上且固稳计时器，A对；打点计时器应用交流电源，B错；使用打点计时器时应先接通电源，打点稳定后再释放重锤，C对；因实验中比较物理量关系时m可以约去，故不需要用天平测量，D错；选取的纸带既要点迹清晰，还应要求第1、2两点间距离接近，E错．
(2)因选取B、D两点来验证机械能守恒，所以应知道B、D间距离和B、D两点速度大小，验证的关系式为gs0＝2－2.
(3)若重锤下落过程中机械能守恒，则mgh＝mv2－mv，即v2＝2gh＋v，所以若图线的斜率在误差允许范围内等于2g，则表明机械能守恒．
[答案](1)AC　(2)gs0＝2－2(化简的表达式也对) (3)计算图线的斜率，如在误差允许范围内等于2g，则表明机械能守恒
5．[解析](1)由游标卡尺读数规则可知，示数为：10 mm＋0.05×15 mm＝1.075 cm.
(2)由题意可知，该同学是通过成倍改变位移来改变做功的，设重物对小车的拉力为F，对小车有：
Fs＝m2，即有：s∝，则D正确．
(3)由(2)可知，公式中的F是指小车所受到的合力，而且在整个实验过程中保持不变，所以在该实验中不需要平衡摩擦力；同理可知，重物与小车质量的大小关系也不会对实验结果产生影响；若小车释放速度不为0，则会对实验结果产生影响，选项C正确．
[答案](1)1.075　(2)D　(3)C
6．[解析]小车通过A、B两点处的速度分别为v1＝和v2＝，由运动的合成与分解求出小车在A、B位置时物体对应的速度v物A＝v1cos θ1和v物B＝v2cos θ2，小车从A点运动到B点时物体下落的高度为－，则动能增量为m2＋m1
，
重力势能的减少量为m1g.
[答案](1)5.15　(2)ACD
(3)m2＋m1
＝m1g
7．[解析]释放弹簧后，弹簧储存的弹性势能转化为小钢球的动能Ep＝mv2①，小钢球接下来做平抛运动，有s＝vt②，h＝gt2③，由①②③式可解得Ep＝，即弹簧的弹性势能Ep与小钢球质量m、桌面离地面高度h、水平距离s等物理量的关系式为Ep＝.可知：Ep∝s2，由题目表格中给定的数据可知s∝x，综上可知：Ep∝x2，故弹簧的弹性势能Ep与弹簧长度的压缩量x之间的关系为Ep∝x2.
[答案](1)小钢球质量m、桌面离地面高度h
(2)　(3)Ep与x2成正比

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