通用版2017高考物理二轮复习第1部分核心突破专题5物理实验第1讲力学实验特训

第1讲 力学实验1(2016成都模拟)利用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长量关系的实验”所用的钩码质量均为30 g实验中，先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将4个钩码逐个加挂在弹簧下端，每次挂完钩码待弹簧稳定后测出相应的弹簧总长度，并将数据填在下表中(弹簧始终未超过弹性限度，取g10 m/s2)试完成下列问题：实验次数12345钩码总质量(g)0306090120弹簧总长度(cm)6.007.118.209.3110.40(1)请在如图乙所示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_27_N/m(保留两位有效数字)(3)某同学直接利用表中的实验数据，作出了如图丙所示的钩码质量m跟弹簧总长度x之间的函数关系图象，那么该图象斜率所表示的物理意义是_弹簧劲度系数k与当地重力加速度g的比值；弹簧的原长_；该图象在横轴上截距的物理意义是_弹簧劲度系数k与当地重力加速度g的比值；弹簧的原长_解析：(1)弹簧所受的拉力为钩码的重力，弹力大小F跟弹簧总长度x之间的函数关系图象如图所示(2)弹簧的劲度系数k等于Fx图象的斜率，为求直线的斜率，可在直线上取两个距离较远的点，如(8.20,0.60)和(10.40,1.20)，则k0.27 N/cm27 N/m.(3)根据胡克定律有mgkx，所以题图丙所示图象斜率的物理意义是弹簧劲度系数k与当地重力加速度g的比值；图象在横轴上的截距表示弹簧的原长2(2016河南六市统考)某实验小组用如图所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数，提供的器材有：带定滑轮的长木板、电火花打点计时器、交流电源、木块、纸带、米尺、8个质量均为20 g的钩码以及细线等实验操作过程如下：A长木板置于水平桌面上，带定滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上并与电源连接，纸带穿过打点计时器并与木块相连，细线一端与木块相连，另一端跨过定滑轮挂上钩码，其余钩码都叠放在木块上；B使木块靠近打点计时器，接通电源，释放木块，打点计时器在纸带上打下一系列点，记下悬挂钩码的个数n；C将木块上的钩码逐个移到悬挂钩码端，更换纸带，重复实验操作B：D测出每条纸带对应木块运动的加速度a，实验数据如下表所示.n45678a(m/s2)0.501.302.203.003.90(1)如图是某同学打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个打点未画出从纸带上测出x13.20 cm，x24.52 cm，x58.42 cm，x69.70 cm.则木块加速度大小a_1.3_m/s2.(保留两位有效数字)(2)根据表数据，在下图中作出an图象；由图线得到_0.30(0.280.32都正确)_(g10 m/s2)，还可求的物理量是_木块的质量_(只需填写物理量名称)解析：(1)根据xat2有x5x6(x1x2)24at2，所以有(8.429.70)102 m(3.204.52)102 m24a0.12，解得1.3 m/s2.(2)根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点，然后作出图象，如答图所示；对木块与钩码组成的系统，由牛顿第二定律得nmg(8n)mMg(8mM)a，ag，由图象得n0时，ga3，0.31(0.280.32均正确)，由图象还可以求出木块质量3(2016合肥一中第一学期段一考)某实验小组应用如图甲所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz，动滑轮轻质且光滑实验步骤如下：A按图甲所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；B调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下匀速运动；C挂上砝码盘，接通电源后，再放开小车，打出一条纸带，由纸带求出小车的加速度；D改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤C，求得小车在不同合力作用下的加速度根据以上实验过程，回答以下问题：(1)对于上述实验，下列说法正确的是_C_.A小车的加速度与砝码盘的加速度大小相等B实验过程中砝码盘处于超重状态C与小车相连的轻绳与长木板一定要平行D弹簧测力计的读数应为砝码和砝码盘总重力的一半E.砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量(2)实验中打出的其中一条纸带如图乙所示，由该纸带可求得小车的加速度a_0.88_m/s2.(结果保留两位有效数字)乙(3)由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，与本实验相符合的是_A_.解析：(1)由实验装置可知砝码盘下落的高度为h时，小车沿木板下滑的距离为2h，故小车的加速度为砝码盘的2倍，选项A错误；由于砝码盘加速下落，故处于失重状态，选项B错误；若细绳不与木板平行，则木板方向是由细绳拉力的分力产生加速度，给实验带来误差，故要求细绳一定平行于木板方向，选项C正确；对砝码盘由牛顿第二定律有mg2FTma，解得测力计的读数FTm(ga)，选项D错误；由于本实验利用测力计可以直接读出细绳的拉力，故不需要砝码和砝码盘的质量远小于小车质量，选项E错误；(2)由题意知时间间隔T0.1 s，由xaT2，可知a102m/s20.88 m/s；(3)根据牛顿第二定律Fma，可知aF，选项A正确4(2016吴起5月模拟)某课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的“动能定理”如图甲所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力F1用位移传感器测出小车的位移x和瞬时速度v.已知小车质量为200 g.甲 乙 丙(1)某次实验得到数据如表所示，vx图象已经画出，如图乙所示，请根据表格中数据在坐标纸内图丙中画出Fx图象，并求出x0.30 m到0.52 m过程中变力F做的功W0.18J，此过程动能的变化量Ek_0.17_J(保留2位有效数字).x/mF/Nv/ms0.301.000.000.310.990.310.320.950.440.350.910.670.400.810.930.450.741.100.520.601.30(2)指出下列情况可减小实验误差的操作是_CD_.(填选项前的字母，可能不止一个正确选项)A使拉力F要远小于小车的重力B使拉力F要远大于小车的重力C实验时要先平衡摩擦力D要使细绳与滑板表面平行解析：(1)根据表格中数据在坐标纸内题图丙中画出Fx图象，根据Fx图象可知，当x10.30 m时，F11.00 N，x20.52 m时，F20.60 N，因此：W(x2x1)0.18 J.速度v随位移x变化图象可知：x10.30 m，v10，x20.52 m时，v21.30 m/s Ekm(vv)0.17 J.(2)该实验中不是利用悬挂的重物的重力表示细绳的拉力，而是直接测量出细绳的拉力，因此不需要使拉力F要远小于或远大于小车的重力，故A、B错误；当平衡了摩擦力且细绳与滑板表面平行时，细绳上的拉力才等于小车所受合外力，故C、D正确5(2016福州质检题)某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置，将质量为m1.5 kg的钩码P与质量为M5.0 kg的小车Q组成的系统作为研究对象来验证动能定理，其实验步骤如下：(重力加速度g取10 m/s2)A将一端带滑轮的木板放在水平桌面上，有滑轮的一端伸出桌边沿B在木板不带滑轮的一端安装打点计时器，用导线将打点计时器跟频率为50 Hz的交流电源相连C将小车Q放在木板上打点计时器的附近，纸带穿过打点计时器的限位孔并与小车相连D细绳的一端与小车Q相连，另一端跨过滑轮与钩码P相连E接通打点计时器后释放小车Q，打点计时器在纸带上打下一系列点如图乙所示图中A、B、C、H是计数点，每相邻两个计数点间有4个记录点未标出，设纸带上两个相邻的计数点之的时间间隔为T.乙(1)纸带上两个相邻的计数点之间的时间间隔T_0.1_s.(2)由图乙所示的纸带，通过分析计算可知，小车Q运动中受到的阻力f_2_N.(3)从打点计时器打下B点到打下C点的过程中，对钩码P与小车Q组成的系统，合外力做的功为W_(mgf)s2_(用M、m、g、f、T、s1、s2、s3、中的相关符号表示)；钩码P与小车Q组成的系统动能的改变量Ek(s2s3)2(s1s2)2(用M、m、g、f、T、s1、s2、s3、中的相关符号表示)(4)该实验中，每次实验所求得的W都略大于Ek，引起该实验误差的原因是_钩码P下落过程中受到空气的阻力_(只需填写一个即可)解析：(1)相邻两计数点间的时间间隔T5T0，T0为打点计时器的打点周期，即T00.02 s，故T0.1 s(2)由纸带可求得小车运动时的加速度a由牛顿第二定律得mgf(Mm)a解得f2 N(3)从B到C的过程中，合外力做的功为W(mgf)s2由纸带可知：vB，vC则Ek(Mm)(vv)(s2s3)2(s1s2)2(4)根据实验原理分析，W略大于Ek的原因有：钩码P下落过程中受到空气的阻力；计算过程中忽略了滑轮的质量即滑轮获得的动能；滑轮转动过程中受到轴、空气的阻力等7