高中物理(必修1、2)力学实验习题训练

1高中物理（必修1、2）力学实验习题训练目录实验一：研究匀变速直线运动.........................................................................................1实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系.............................................................................4实验三：验证力的平行四边形定则.................................................................................7实验四：验证牛顿运动定律...........................................................................................10实验五：探究动能定理...................................................................................................15实验六：验证机械能守恒定律.......................................................................................1911实验一：研究匀变速直线运动1．“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如下图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是()A．实验时应先放开纸带再接通电源B．(x6－x1)等于(x2－x1)的6倍C．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s【答案】C【解析】中间时刻瞬时速度等于全程的平均速度，所以vB＝x2＋x32T，所以C正确，x6－x1＝5(x2－x1)，所以B错误，相邻计数点间的时间间隔是0.1s，D错误，按照实验要求应该先开通电源再放开纸带，所以A错误．2．(2010·广东理综)下图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带．(1)已知打点计时器电源频率为50Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．(2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，从图中读出A、B两点间距x＝________：C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．【答案】(1)0.02s(2)0.68～0.72cm0.100m/s【解析】(1)打点计时器频率为50Hz，周期T＝1f＝0.02s，故打相邻两点的时间间隔为0.02s；(2)两相邻计数点间的时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s，由图读出x＝7.0mm＝0.70cm.C点对应速度vC＝xBC＋xCD2T＝0.90＋1.102×0.1cm/s＝0.100m/s.3．某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是50Hz，在实验中得到一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作O，再选依次相邻的6个点作为测量点，分别标以A、B、C、D、E和F，如下图所示．(1)如果测得C、D两点相距2.70cm，D、E两点相距2.90cm，则在打D点时小车的速度是________m/s.(2)该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在v－t坐标系中描点(如图所示)，由此可求得小车的加速度a＝________m/s2.22【答案】(1)1.40(2)5.00【解析】(1)根据匀变速直线运动的规律，打D点的速度等于CE段的平均速度，即vD＝CE2T＝5.60×10－22×0.02m/s＝1.40m/s.(2)根据描点作一条过原点的直线，直线的斜率即为小车的加速度．图象如图所示，求出加速度为5.00m/s2.4．(2010·重庆卷)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz.在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如下图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离；xA＝16.6mm，xB＝126.5mm，xD＝624.5mm.若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(取2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为________(用xA、xB、xD和f表示)．【答案】(1)0.1(2)2.5(3)xD－3xB＋2xA75f2【解析】(1)因相邻的两计数点间还有4个计时点，故t＝5T＝0.1s.(2)由匀变速直线运动的特点可知：vC＝xBD2t＝624.5－126.52×0.1×10－3＝2.5m/s.(3)设xB－xA＝x1，xC－xB＝x2，xD－xC＝x3，则x3－x1＝2at2，x2－x1＝at2，即x3＋x2－2x1＝3at2，t＝5T＝5f，故xD－3xB＋2xA＝75af2，所以a＝xD－3xB＋2xAf275.5．(2011·南通市高三测试)某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的关系，所用交流电的频率为50Hz，下图为某次实验中得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，相邻两计数点间还有3个打点未画出．从纸带上测出x1＝3.20cm，x2＝4.74cm，x3＝6.40cm，x4＝8.02cm，x5＝9.64cm，x6＝11.28cm，x7＝12.84cm.(1)请通过计算，在下表空格内填入合适的数据(计算结果保留三位有效数字)；33计数点123456各计数点的速度/(m·s－1)0.500.700.901.101.51(2)根据表中数据，在所给的坐标系中作出v－t图象(以0计数点作为计时起点)；由图象可得，小车运动的加速度大小为________m/s2.【答案】(1)1.31(2)图象略2.4～2.6m/s2【解析】(1)5点的速度利用平均速度替代，即v＝x5＋x62T，这里T＝0.08s，代入数据算得v5＝1.31m/s.(2)描点画图象，由速度图象找到斜率即为加速度．a＝2.5m/s2.6．光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如下图(a)所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来．现利用图(b)所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤，实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10－2s和4.0×10－3s．用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度为d，其示数如图(c)所示．(1)滑块的宽度d＝________cm.(2)滑块通过光电门1时的速度v1＝________m/s，滑块通过光电门2时的速度v2＝________m/s.(结果保留两位有效数字)(3)由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的________，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将________的宽度减小一些．【答案】(1)1.010(2)1.02.5(3)平均速度滑块【解析】(1)d＝10mm＋0.05mm×2＝10.10mm＝1.010cm(2)v1＝dt1＝1.010×10－21.0×10－2m/s＝1.0m/sv2＝dt2＝1.010×10－24.0×10－3m/s＝2.5m/s(3)v1、v2实质上是通过光电门1和2时的平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将滑块的宽度减小一些．44实验二：探究弹力和弹簧伸长的关系1．一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，使用两条不同的轻质弹簧a和b，得到弹力与弹簧长度的图象如右图所示．下列表述正确的是()A．a的原长比b的长B．a的劲度系数比b的大C．a的劲度系数比b的小D．测得的弹力与弹簧的长度成正比【答案】B【解析】图象的横轴截距表示弹簧的长度，A错误，图象的斜率表示弹簧的劲度系数，B正确，C错误，图象不过原点，D错误．2．(2010·福建理综)某实验小组研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系．实验时，将原长约200mm的橡皮筋上端固定，在竖直悬挂的橡皮筋下端逐一增挂钩码(质量均为20g)，每增挂一只钩码均记下对应的橡皮筋伸长量；当挂上10只钩码后，再逐一把钩码取下，每取下一只钩码，也记下对应的橡皮筋伸长量．根据测量数据，作出增挂钩码和减挂钩码时的橡皮筋伸长量Δl与拉力F关系的图象如图所示．从图象中可以得出________．(填选项前的字母)A．增挂钩码时Δl与F成正比，而减挂钩码时Δl与F不成正比B．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量比减挂钩码时的大C．当所挂钩码数相同时，增挂钩码时橡皮筋的伸长量与减挂钩码时的相等D．增挂钩码时所挂钩码数过多，导致橡皮筋超出弹性限度【答案】D【解析】由图象可以看出，图线呈非线性关系，说明所挂钩码已使橡皮筋的形变超出弹性限度．3．(1)在“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验中，以下说法正确的是()A．弹簧被拉伸时，不能超出它的弹性限度B．用悬挂砝码的方法给弹簧施加拉力，应保证弹簧位于竖直位置且处于平衡状态C．用直尺测得弹簧的长度即为弹簧的伸长量D．用几个不同的弹簧，分别测出几组拉力与伸长量，得出拉力与伸长量之比相等(2)某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把(L－L0)作为弹簧的伸长量x.这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图所示图象中的()55【答案】(1)AB(2)C【解析】本题主要考查使用弹簧时应注意的问题，用图象法来描述弹簧的弹力与其伸长量间的关系．(1)本实验中应以需要研究的一根弹簧为实验对象，在弹性限度内通过增减砝码的数目，以改变对弹簧的拉力，来探索弹力与弹簧的伸长量的关系，所以选A、B.(2)由于考虑弹簧自身重力的影响，当不挂钩码时，弹簧的伸长量x≠0，选C.4．某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时，将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂，测出其自然长度；然后在其下部施加外力F，测出弹簧的总长度L，改变外力F的大小，测出几组数据，作出外力F与弹簧总长度L的关系图线如图所示．(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该弹簧的自然长度为________cm；该弹簧的劲度系数为________N/m.【答案】1050【解析】由图象可知F＝0时，L0＝10cm，即自然长度为10cm，根据F＝k·ΔL，k＝FΔL＝1030－10×10－2N/m＝50N/m.5．在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如右图所示．所用的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，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．(1)有一个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F－L图线．(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)(4)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：_________________________________