衡水万卷2021届高三物理二轮复习作业卷三十七力学实验2含解析.doc

力学实验2
一 、实验题（本大题共6小题 ）
1.现要验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律. 给定的器材如下：一倾角可以调节的长斜面(如图所示)、小车、计时器一个、刻度尺．
(1)填入适当的公式或文字，完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响)：
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2，记下所用的时间t.
②用刻度尺测量A1与A2之间的距离s，则小车的加速度a＝________.
③用刻度尺测量A1相对于A2的高度h，设小车所受重力为mg，则小车所受的合外力F＝________.
④改变________，重复上述测量．
⑤以h为横坐标，1/t2为纵坐标，根据实验数据作图. 如能得到一条过原点的直线，则可以验证“当质量一定时，物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律．
(2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中，某同学设计的方案是：
①调节斜面倾角，使小车在斜面上匀速下滑，测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0.
②进行(1)中的各项测量．
③计算与作图时用(h－h0)代替h.
对此方案有以下几种评论意见：
A．方案正确可行
B．方案的理论依据正确，但利用所给器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动
C．方案的理论依据有问题，小车所受摩擦力与斜面倾角有关
其中合理的意见是________．
2.（2012•深圳一模）某同学利用如图（a）装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．
（1）在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持　 　状态．
（2）他通过实验得到如图（b）所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线，由此图线可得该弹簧的原长x0=　 　cm，劲度系数k=　 　N/m．
（3）他又利用本实验原理把该弹簧做成一把弹簧秤，当弹簧秤上的示数如图（c）所示时，该弹簧的长度x=　 　cm．

3.用如图所示的装置做“探究功与速度变化的关系”的实验时：
（1）下列说法正确的是（填字母代号）　 　
A．为了平衡摩擦力，实验中可以将长木板的左端适当垫高，使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B．每次实验中橡皮筋的规格要相同，拉伸的长度要一样
C．可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值
D．可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值
E．实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源
F．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
G．通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
（2）若在实验中，我们用1条、2条、3条…同样的橡皮筋进行1次、2次、3次…实验．实验中，如果橡皮筋拉伸的长度都相等，那么每次橡皮筋对小车做的功可记作W、2W、3W…对每次打出的纸带进行处理，求出小车每次最后匀速运动时的速度v，记录数据见下表：
功W
0
W
2W
3W
4W
5W
6W
v/（m•s﹣1）
0
1.00
1.41
1.73
2.00
2.24
2.45
据以上数据，在坐标纸中作出W﹣v2图象．
（3）根据（2）题中的图象可以得出的结论是　 　．

4.某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的a﹣F图象．

（1）图线不过坐标原点的原因是　 　．
（2）本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量．　　（填“是”或“否”）．
（3）由图象求出小车和传感器的总质量为　 　kg．

5.（2014秋•重庆月考）如图1所示为“探究加速度与物体受力及质量的关系”的实验装置图．图中A为小车，B为装有砝码的托盘，C为一端带有定滑轮的长木板，小车后面所拖的纸带穿过电火花打点计时器，打点计时器接50HZ交流电．小车的质量为m1，托盘及砝码的质量为m2．实验处理数据时，将托盘及砝码的重力视为小车所受拉力．

①下列说法正确的有　 　．
A．长木板C必须保持水平
B．实验时应先释放小车后接通电源
C．实验中m2应远小于m1
D．作a﹣图象便于得出加速度与质量关系
②实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a﹣F图象，可能是图2中的图线　 　．（选填“甲、乙、丙”）
③图3为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出，第2段的数据被漏记了．由此可求得小车的加速度的大小是　 　m/s2．（结果保留二位有效数字）
6.用如图甲所示的实验装置可以测量重力加速度，经正确操作后得到一条纸带，在纸带上选择0、1、2、3、4、5、6七个测量点，相邻两测量点的时间间隔为0.04s，测量出各测量点到0测量点的距离d，记入下表中，对这些数据进行处理后便可得重力加速度值．
测量点
0
1
2
3
4
5
6
d/cm
0
1.20
4.16
8.60
14.50
21.90
30.85
时间t（s）
0
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
（m/s）

0.30
0.52
0.72
0.91
1.10
1.29

甲 乙
（1）根据表格中的测量数据和如图乙所示的坐标纸（坐标纸上已经标出了刻度），选择合适的坐标轴代表的物理量，其横轴所代表的物理量为　 　，纵轴所代表的物理量为　 　．并在坐标纸上画出实验图线．
（2）根据你画出的图线，求出重力加速度g=　 　m/s2．（保留3位有效数字）

0.2016万卷作业卷（三十七）答案解析
一 、实验题
1.【答案】(1)②　 ③mg　 ④斜面倾角(或h的数值)　

2.【答案】（1）竖直；（2）4，50；（3）10．
考点：
探究弹力和弹簧伸长的关系．.
专题：
实验题；弹力的存在及方向的判定专题．
分析：
（1）弹簧是竖直的，要减小误差，刻度尺必须竖直；
（2）弹簧处于原长时，弹力为零；根据胡克定律F=k△x求解劲度系数；
（3）直接从弹簧秤得到弹力，再从图象b弹簧弹簧长度．
解答：
解：（1）弹簧是竖直的，要减小误差，刻度尺必须与弹簧平行，故刻度尺要保持竖直状态；
（2）弹簧处于原长时，弹力为零，故原长为4cm；弹簧弹力为2N时，弹簧的长度为8cm，伸长量为4cm；根据胡克定律F=k△x，有：；
（3）由图c得到弹簧的弹力为3N，根据图b得到弹簧的长度为10cm；
故答案为：（1）竖直；（2）4，50；（3）10．
点评：
本题关键是明确实验原理，然后根据胡克定律F=k△x并结合图象列式求解，不难．

3.
考点：
探究功与速度变化的关系．.
专题：
实验题；动能定理的应用专题．
分析：
1、小车在水平的平面上被橡皮筋拉动做功，导致小车的动能发生变化．小车的速度由纸带上打点来计算，从而能求出小车的动能变化．每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，然后通过列表描点作图探究出功与动能变化的关系．
2、根据题目图表中所给数据可以W﹣v、计算出v2，再作出W﹣v2图象，依据数学关系可以得出W和v2的关系．
解答：
解：（1）A、小车在水平面运动时，由于受到摩擦阻力导致小车速度在变化．所以适当倾斜以平衡摩擦力．小车所能获得动能完全来于橡皮筋做的功．故选项A正确；
B、实验中每根橡皮筋做功均是一样的，所以所用橡皮筋必须相同，且伸长的长度也相同．故选项B正确；
C、每次实验时橡皮筋伸长的长度都要一致，则一根做功记为W，两根则为2W，故选项C正确；
D、是通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值，故选项D错误；
E、只要使用打点计时器的实验，都是先接通电源后释放纸带，故选项E错误；
F、G：由于小车在橡皮筋的作用下而运动，橡皮筋对小车做的功与使小车能获得的最大速度有关，故选项F正确，选项G错误；
故选：ABCF
（2）根据题中数据计算出各个拉力做功下的v2，依次为：0，1，2，3，4，5，6．
用描点法得出图象如下所示：

（3）由W﹣v2图线可知，图象为过原点的直线，因此W和v2成正比关系．
故答案为：（1）ABCF；（2）W﹣v2图象如图；（3）外力做功与物体速度平方成正比．
点评：
本题关键之处：明确实验原理，在原理的基础上，理解橡皮筋相同之外，伸长也相同；同时要算出小车的最大速度．本题利用数学知识解决物理问题的好题．

4.
考点：
探究加速度与物体质量、物体受力的关系．.
专题：
实验题；牛顿运动定律综合专题．
分析：
（1）由图象可知，当F≠0时，加速度仍然为零，说明没有平衡摩擦力，或平衡的不够；
（2）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
（3）a﹣F图象中的斜率表示质量的倒数．
解答：
解：（1）由图象可知，当F≠0时，加速度仍然为零，说明没有平衡摩擦力，或平衡的不够；
（2）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量．
（3）a﹣F图象中的斜率表示质量的倒数，由图可知，k=，所以质量M=kg
故答案为：没有平衡摩擦力，或平衡的不够；否；1
点评：
实验中我们要清楚研究对象和研究过程，明确实验原理是解答实验问题的前提．

5.
考点：
探究加速度与物体质量、物体受力的关系．
专题：
实验题．
分析：
①根据实验原理和具体实验步骤可判定各个选项
②没有平衡摩擦力时，当存在一定的力时首先平衡摩擦力，之后才产生加速度；
③根据给定的纸带数据分布，由逐差法可以得到小车的加速度
解答：
解：①A、实验中要平衡摩擦力，长木板的一端要垫高，A错误；
B、为节省纸带增加小车运行时间先接通电源后松小车，B错误；
C、以托盘作为研究对象有m2g﹣T=m2a
以小车作为研究对象有T=m1a
联立以上两式可得T=，要使绳子拉力等于钩码的重力，即T=m2g，故有m2＞＞m1，C正确；
D、如果作出a﹣M图象，却难以根据图象确定a与M是否是成反比，所以我们可以作出a﹣的图象，只要a﹣的图象是正比例函数图象就证明了a与M成反比例关系，D正确；
②没用平衡摩擦力，则当施加一定力时，首先平衡摩擦力后才会产生加速度，通过图象知，当力F不为零时，加速度为零，故丙图对；
③计数点之间有4个点未画出，时间间隔为0.1s，有公式△x=2aT2得：a===0.49m/s2．
故答案为：①CD；②丙；③0.49．
点评：
掌握好实验的步骤及实验的原理很重要，对实验的注意事项及数据的处理也要做到明确和理解．

6.
考点：
验证机械能守恒定律．.
专题：
实验题；机械能守恒定律应用专题．
分析：
（1）、根据题意选取坐标的含义，再使用描点法描点，然后连线；（2）、根据实验的原理：y=gt2，以及图线斜率的意义解答即可．
解答：
（1）由题意可知，选择合适的坐标轴代表的物理量，其横轴所代表的物理量为时间t，
纵轴所代表的物理量为平均速度；
使用描点法首先描点，然后连线如图；

（2）由图线可求得斜率为：k==4.84，
因为=gt，即=•t，
故=4.84，g=9.68m/s2．
故答案为：（1）t，；（2）9.68．
点评：
解决本题的关键掌握在较短时间内的平均速度可以表示瞬时速度，正确利用匀变速直线运动公式求出加速度．

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2016万卷作业卷（三十七）