2015高考物理 力学实验冲关训练（含解析）

力学实验1(多选)在“研究共点力的合成”实验中，需要将橡皮筋的一端固定在A点，用两个弹簧秤(量程均为5 N)通过细绳互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O点，如图6117所示关于这一实验过程，下列操作正确或设计能实现的是() 图6117A实验前，先将所用的弹簧秤竖直提起，挂钩上无任何重物，检查读数是否为零B将结点拉到位置O时，拉力F1、F2要适当大些C拉橡皮筋时，橡皮筋、细绳和弹簧秤应贴近且平行于木板D可以通过操作使两个弹簧秤的读数均为4 N，且两弹簧秤拉力的方向相互垂直，然后再用其中一个弹簧秤来测量出它们的合力，与用作图法求出的合力进行比较【解析】实验时应在水平木板上进行，故A错误拉力F1、F2适当大些，可以减小读数时的误差，B正确拉橡皮筋时，橡皮筋、细绳、弹簧秤应贴近且平行于木板，C正确D选项两弹簧秤拉力的合力超过了弹簧秤的量程，故无法用一个弹簧秤测出合力，D错误【答案】BC2如图6118所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T0.10 s，其中s17.05 cm、s27.68 cm、s38.33 cm、s48.95 cm、s59.61 cm、s610.26 cm，则A点处瞬时速度的大小为_m/s，小车运动的加速度大小为_m/s2.图6118【解析】vA m/s0.86 m/s.a0.64 m/s2.【答案】0.860.643(2013天津一中质检)如图6119甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出绳中拉力，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放气垫导轨摩擦阻力很小可忽略不计，由于遮光条的宽度很小，可认为遮光条通过光电门时速度不变. 甲乙图6119(1)该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)实验时，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，将滑块从A位置由静止释放，测量遮光条到光电门的距离L，若要得到滑块的加速度，还需由数字计时器读出遮光条通过光电门B的_；(3)下列不必要的一项实验要求是()A应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B应使A位置与光电门间的距离适当大些C应将气垫导轨调节水平D应使细线与气垫导轨平行(4)改变钩码质量，测出对应的力传感器的示数F，已知滑块总质量为M，用(2)问中已测物理量和已给物理量写出M和F间的关系表达式F _.【解析】(1)游标卡尺的读数为2.25 mm.(2)读出遮光条通过光电门B所用的时间(3)不必要的实验要求是选项A.(4)由v22aL，vd/t，解得a.由牛顿第二定律，FMaM.【答案】(1)2.25(2)时间t(3)A(4)M4在验证机械能守恒定律实验中，某同学利用图6120甲中器材进行实验，正确地完成实验操作后，得到一条点迹清晰的纸带，如图乙所示，但在实验数据处理中，某同学取A、B两点来验证实验，已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，图中测量结果记录在下面的表格中甲乙图6120项目x1/cmA点瞬时速度/(m/s)x2/cmB点瞬时速度(m/s)AB两点间距离/cm数据3.920.9812.8050.00(1)观察纸带，可知连接重物的夹子应夹在纸带的_端(选填“左”或“右”)；(2)将表格中未填项目填写完整；(3)若重物和夹子的总质量为0.6 kg，那么在AB运动过程中，动能的增加量为_J，重力势能减少量为 _J.【解析】(1)重物刚开始运动，速度较小，点迹比较密集，故夹子应夹在纸带的左端(2)vB3.20 m/s.(3)在AB运动过程中，动能的增加量为Ekmvmv2.78 J；重力势能减少量EpmghAB2.94 J.【答案】(1)左(2)3.20(3)2.782.945(2013广东省中山市模拟)某同学在实验室用如图6121所示的装置来研究牛顿第二定律和有关做功的问题图6121(1)为了尽可能减少摩擦力的影响，计时器最好选用(填“电磁”或“电火花”)_式打点计时器，同时需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能_(2)在_条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在控制_不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系(3)在此实验中，该同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图6122是在m100 g，M1 kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中三个相邻的计数点，它们到起点O的距离分别是hOA42.05 cm，hOB51.55 cm，hOC62.00 cm，相邻的计数点之间有四个点没有标出，则小车的加速度为a_m/s2，打B点时小车的速度为vB_m/s(结果保留2位有效数字，电源频率为50 Hz)图6122【解析】(1)为了尽可能减小摩擦力的影响，计时器最好选用“电火花”式打点计时器，同时需要将长木板的右端垫高，直到在没有沙桶拖动下，小车拖动纸带穿过计时器时能匀速直线运动(2)在mM(沙和沙桶的总质量远小于小车的质量)条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力，在控制小车质量M不变的情况下，可以探究加速度与合力的关系(3)由hBChABaT2解得小车的加速度为a0.95 m/s2，打B点时小车的速度为vB1.0 m/s.【答案】(1)电火花匀速直线运动(2)mM(沙和沙桶的总质量远小于小车的质量)M(小车的质量)(3)0.951.06某同学利用如图6123所示装置探究弹簧的弹力和弹簧的伸长量的关系将一轻弹簧一端固定于某一深度为h0.25 m、且开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧位于筒内)，如图6123甲所示，如果本实验的长度测量工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度数l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变挂钩码的个数来改变l，作出Fl变化的图线如图6123乙所示甲乙图6123(1)由此图线可得出的结论是_；(2)弹簧的劲度系数为_N/m，弹簧的原长l0_m；(3)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较，优点在于：_；缺点在于：_.【解析】(1)由此图象可得出在弹性限度内，弹力与弹簧的伸长量成正比(2)根据Fkx，k N/m100 N/m.由图乙知l0时，F10 N，此时弹簧伸长x m0.1 m，则l0hx0.15 m.(3)优点：可以避免弹簧自身所受重力对实验的影响缺点：有可能造成弹簧与筒壁间的摩擦力【答案】见解析7(2013太原市一模)如图6124，某实验小组在实验室中利用水平气垫导轨和两光电门计时器A和B验证滑块M和钩码m组成的系统机械能守恒，已知遮光条的宽度为d，先后通过A、B光电门的时间分别为t1、t2，滑块运动通过光电门B时，钩码未落地图6124(1)本实验中需要用到的器材有_(填字母序号)A天平B刻度尺C打点计时器 D秒表E测力计(2)验证本系统机械能守恒的原理表达式为_(用已知量和能直接测量的量表示)(3)(多选)下列因素中可能增大实验误差的是_(填字母序号)A气垫导轨未调水平B滑块质量M和钩码质量m不满足mMC遮光条宽度太小D两光电门间距过小【解析】(1)利用水平气垫导轨和两光电门计时器A和B验证滑块M和钩码m组成的系统机械能守恒，利用光电门测量遮光条经过光电门的时间计算出速度；对钩码和滑块组成的系统，mgs(Mm)v(Mm)v，需要用天平测量质量，用刻度尺测量两个光电门之间的距离s，所以本实验中需要用到的器材有A、B.(2)由mgs(Mm)v(Mm)v，vd/t可知验证本系统机械能守恒的原理表达式为mgsAB(Mm)()2()2(3)气垫导轨未调水平，两光电门间距过小，遮光条宽度太大等可能增大实验误差【答案】(1)AB(2)mgsAB(Mm)()2()2(3)AD8某同学设计了如图6125所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数.滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为M，滑块上砝码总质量为m，托盘和盘中砝码的总质量为m.实验中，滑块在水平轨道上从A到B做初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度g取10 m/s2.图6125(1)为测量滑块的加速度a，须测出它在A、B间运动的_与_，计算a的运动学公式是_；(2)根据牛顿运动定律得到a与m的关系为：amg他想通过多次改变m，测出相应的a值，并利用上式来计算.若要求a是m的一次函数，必须使上式中的_保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于_；(3)实验得到a与m的关系图线如图6126所示，由此可知_(取两位有效数字)图6126【解析】(1)由初速度为零的匀加速直线运动公式sat2可知：a，即需要测出滑块在A、B间的运动位移和时间(2)由公式amg可知，要求a是m的一次函数，必须满足公式中的mm保持不变，实验时，应将从托盘中取出的砝码置于滑块上(3)可求得图线的斜率k的数值，将公式amg变为akmg，再从直线上选取适当的点，将点的两坐标值(m，a)代入akmg后，可求得的值【答案】(1)位移时间a(2)mm滑块上(3)0.23(0.210.25)