高考物理二轮复习 训练13 专题六 物理实验 第13讲 力学实验

训练13力学实验1(12分)某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动(1)实验中，必要的措施是_A细线必须与长木板平行B先接通电源再释放小车C小车的质量远大于钩码的质量D平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)s13.59 cm，s24.41 cm，s35.19 cm，s45.97 cm，s56.78 cm，s67.64 cm.则小车的加速度a_m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB_m/s.(结果均保留两位有效数字)解析：本题主要考查研究匀变速直线运动规律实验、纸带数据处理及其相关知识点，意在考查学生对研究匀变速直线运动规律实验操作的掌握情况和数据处理能力(1)利用长木板、小车、打点计时器等研究匀变速直线运动规律，在实验中，必要的措施是：细线必须与长木板平行；先接通电源，再释放小车；不需要平衡摩擦力，不需要满足小车的质量远大于钩码的质量因此正确选项是AB.(2)由xaT2，T0.10 s和逐差法可得小车的加速度a0.80 m/s2.利用匀变速直线运动在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出B点时小车的速度vB0.40 m/s.答案：(1)AB(2)0.800.402(12分)(1)用游标为20分度的卡尺测量某物体的长度如图甲所示，由图可知其长度为_mm.(2)用螺旋测微器测量某物体的直径如图乙所示，由图可知其直径为_mm.解析：(1)根据游标卡尺的读数方法，读数为50 mm30.05 mm50.15 mm(2)根据螺旋测微器的读数规则，读数为4.5 mm20.00.01 mm4.700 mm答案：(1)50.15(2)4.7003(14分)在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，实验装置如图所示所用每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度L0，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度L.(实验时弹簧没有超出弹性限度)(1)某同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中，请作出FL图线(2)由图线可得该弹簧的劲度系数k_N/m.解析：(1)做一条直线，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布在两侧如图所示(2)弹簧的劲度系数等于图象的斜率，k40 N/m.答案：(1)见解析图(2)40(2)4(14分)图甲是“验证力的平行四边形定则”的实验装置实验操作如下：(1)弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M，测量_并记录为F.(2)弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置(如图甲)，此时需记下结点O的位置和两测力计的示数F1、F2以及_.(3)某同学已在图乙纸上作出F1、F2的图示，请根据力的平行四边形定则作出F1、F2的合力F.(4)改变两细线的夹角，重复做几次实验若F的方向近似在_方向上，且大小近似等于F，则平行四边形定则得以验证解析：(1)只挂重物M于测力计A上，测量重物M的重力(2)用测力计B拉结点O，平衡后应记录O点的位置、两测力计的示数F1、F2以及Oa、Ob、Oc三段细线的方向(3)用作图法求出F1、F2的合力如图所示(4)通过多次重复实验，只要F的方向近似在Oc方向上，且大小近似等于F，则力的平行四边形定则得以验证答案：(1)M的重力(2)细线Oa、Ob、Oc的方向(3)见解析图(4)细线Oc5(16分)某同学用图示装置来验证机械能守恒定律质量均为M的物体A、B通过细绳连在一起，物体B上放置质量为m的金属片C，在其正下方h处固定一个圆环，P1、P2是相距为d的两个光电门释放后，系统由静止开始运动，当物体B穿过圆环时，金属片C被搁置在圆环上，数字计时器测出物体B通过P1、P2的时间为t.(1)物体B刚穿过圆环后的速度v_.(2)实验中验证下面_(填正确选项的序号)等式成立，即可验证机械能守恒定律；AmghMv2BmghMv2Cmgh(2Mm)v2Dmgh(Mm)v2(3)本实验中的测量仪器除了图中器材和刻度尺、电源外，还需要_解析：(1)根据平均速度等于瞬时速率，则有：物体B刚穿过圆环后的速度v.(2)由题意可知，系统A、B、C减小的重力势能转化为系统增加的动能，得：mghMghMgh(2Mm)v2，得：mgh(2Mm)v2，故选C.(3)由mgh(2Mm)v2知除了刻度尺、光电门、数字计时器外，还需要天平测出金属片的质量答案：(1)(2)C(3)天平6(16分)用如图所示实验装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数长木板水平固定，细线跨过定滑轮与滑块A、重锤B相连将细线拉直，测出B离地面的高度h，将重锤从h高处静止释放，B落地后，测出A在木板上滑动的距离x；改变B释放高度重复实验，实验数据如下表所示实验次数123456h/cm10.015.020.025.030.035.0x/cm14.722.430.337.644.952.4(1)若测得A的质量mA3 kg，B的质量mB1 kg，A和B间细线的长度L112.0 cm，木板的长度l98.0 cm，要达到实验目的，以上四个量中没有必要测量的是_(用物理量的符号表示)(2)作出x随h变化的图象(3)由图象并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为_解析：(1)由题意可知，B距地面的高度h，A在木板上滑行的距离x，A、B的质量mA、mB.从静止释放让它们运动到B着地，根据动能定理得mBghmAgh(mAmB)v2从B着地到A停在木板上，根据动能定理得mAv2mAg(xh)由解得可知没有必要测量L和l.(2)作出x随h变化的图象如图所示(3)由得xh根据数学知识得到图象中直线的斜率k由图得k1.5代入数据得1.5解得0.2答案：(1)L、l(2)见解析图(3)0.27(16分)探究小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机械能守恒定律，实验装置如图1所示在悬点处装有拉力传感器，可记录小球在摆动过程中各时刻的拉力值小球半径、摆线的质量和摆动过程中摆线长度的变化可忽略不计实验过程如下：(1)测量小球质量m，摆线长L.(2)将小球拉离平衡位置某一高度h处无初速度释放，在传感器采集的数据中提取最大值为F，小球摆到最低点时的动能表达式为_(用上面给定物理量的符号表示)(3)改变高度h，重复上述过程，获取多组摆动高度h与对应过程的拉力最大值F的数据，在Fh坐标系中描点连线如图2所示(4)通过描点连线，发现h与F成线性关系，可证明小球摆动过程中机械能守恒(5)根据Fh图线中数据，可知小球质量m_kg，摆线长L_m(计算结果保留两位有效数字，重力加速度g10 m/s2)答案：(2)(Fmg)L(5)0.100.80