高中物理力学实验专题训练(有答案)

力学实验专题训练2017、041.在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B，遮光板的宽度相同，测得的质量分别为m1和m2．实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2．（1）图22⑴为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时所得的不同情景。由该图可知甲同学测得的示数为mm，乙同学测得的示数为mm。（2）用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式：[来源:学.被压缩弹簧开始贮存的弹性势能PE2.为验证“动能定理”，某同学设计实验装置如图5a所示，木板倾斜构成固定斜面，斜面B处装有图b所示的光电门.(1)如图c所示，用10分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d＝(2)装有挡光条的物块由A处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t，则物块通过B处时的速度为________(用字母d、t表示)；(3)测得A、B两处的高度差为H、水平距离L.已知物块与斜面间的动摩擦因数为μ，当地的重力加速度为g，为了完成实验，需要验证的表达式为________________.(用题中所给物理量符号表示)3.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图10甲所示，将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷.甲乙012340123405455045可动刻度固定刻度固定刻度(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d＝________mm；(2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象________；A.h－t图象B.h－1t图象C.h－t2图象D.h－1t2图象(3)经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量12mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度h后，两者的差值会________(填“增大”“缩小”或“不变”).4.某同学用如图甲所示的装置测滑块与长木板间的动摩擦因数，将木板水平固定在桌面上，木板左端固定挡板上连接一轻质弹簧，长木板上A、B两点安装有光电门，滑块放在长木板上，靠近轻质弹簧.(1)用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图乙所示，则挡光片的宽度d＝________mm.(2)在滑块上装上挡光片，用手推动滑块向左移动压缩弹簧，将弹簧压缩到适当的程度松手，滑块在弹簧弹力的作用下向右滑去，滑块离开弹簧后分别通过A、B两点的光电门，与光电门相连的计时器分别记录下滑块上挡光片通过A、B两点光电门的时间Δt1和Δt2，则滑块通过A点的速度为________，通过B点的速度为________(用物理量的字母表示).(3)通过改变滑块压缩弹簧的程度大小进行多次实验，测出多组滑块通过A点和B点的速度vA和vB，作出v2A－v2B图象，若图象与v2A轴的交点为a，重力加速度为g，要求出动摩擦因数，还需要测出________，若此需要测出的物理量用x表示，则滑块与长木板间的动摩擦因数为________(用题中给出的字母表示).5.小明用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。A为装有挡光片的钩码，总质量为M，挡光片的挡光宽度为b，轻绳一端与A相连，另一端路过跨过光滑轻质定滑轮与质量为m（mM）的重物B相连。他的做法是：先用力拉住B，保持A、B静止，测出A的挡光片上端到光电门的距离h；然后由静止释放B，A下落过程中经过光电门，光电门可测出挡光片的挡光时间t，算出挡光片经过光电门的平均速度，将其视为A下落h（hb）时的速度，重力加速度为g。（1）在A从静止开始下落h的过程中，验证以A、B、地球所组成的系统机械能守恒定律的表达式为（用题目所给物理量的符号表示）；（2）由于光电门所测的平均速度与物体A下落h时的瞬时速度间存在一个差值Δv，因而系统减少的重力势能系统增加的动能（选填“大于”或“小于”）；（3）为减小上述Δv对结果的影响，小明同学想到了以下一些做法，其中可行的是A.保持A下落的初始位置不变，测出多组t，算出多个平均速度然后取平均值B.减小挡光片上端到光电门的距离hC.增大挡光片的挡光宽度bD.适当减小挡光片的挡光宽度b（4）若采用本装置测量当地的重力加速度g，则测量值真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。6.某实验小组利用图4所示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：A.挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；B.打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1和速度传感器2时的速度大小v1和v2；C.重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复A到B的步骤.回答下列问题：(1)按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？________(填“是”或“否”)；(2)若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有_____；A.悬挂钩码的总质量mB.长木板的倾角θC.两传感器间的距离lD.小车的质量M(3)根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为：________________________________.(重力加速度为g)7．如图所示，某实验小组用光电数字计时器测量小车在斜面上下滑时的加速度，实验主要操作如下：①用游标卡尺测量挡光片的宽度d；②测量小车释放处挡光片到光电门的距离x；③由静止释放小车，记录数字计时器显示挡光片的挡光时间t；④改变x，测出不同x所对应的挡光时间t。（1）用游标卡尺测量挡光片的宽度时的结果如图，则挡光片的宽度d=__________mm；（2）小车加速度大小的表达式为a=_____________(用实验中所测物理量符号表示)；（3）根据实验测得的多组x、t数据，可绘制图象来得到小车运动的加速度，如果图象的纵坐标为x，横坐标为21t，实验中得到图象的斜率为k，则小车运动的加速度大小为________（用d、k表示）。8.为了测定滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ，某同学设计了如图所示的实验装置,其中圆弧形滑槽末端与桌面相切，A为桌子右边缘，O点为A在地面上的竖直投影点。第一次实验时，滑槽固定于桌面右端,且其末端与桌子右边缘A对齐,滑块从滑槽顶端由静止释放，落在水平地面的P点，如图甲所示；第二次实验时,滑槽固定于桌面左侧,测出其末端与桌子边缘A的距离为L，滑块仍从滑槽顶端由静止释放,落在水平地面的Q点，如图乙所示。已知重力加速度为g，不计空气阻力。（1）实验还需要测出的物理量是(填写选项前面的字母)。A．滑槽顶端距桌面的高度hB．桌面距地面的高度HC．O点到P点的距离d1D．O点到Q点的距离d2E．滑动的质量m（2）根据已知量和测量的量，可以得出动摩擦因数的μ表达式为μ=。（3）如果该同学在进行第二次实验时，滑块没有滑出桌面，测得滑块在水平桌面上滑行的距离为S，则动摩擦因数可表示为。9.为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用DIS设计了一个实验，装置如图8甲所示，图中A为电磁铁，B为光电门，有一直径为d、质量为m的金属小球通过电磁铁从A处由静止释放，下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门，测得A、B间的距离为H，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，单位是毫秒.当地的重力加速度为g=9.8m/s2，且小球直径d远小于A、B间的距离H.(1)用螺旋测微器测得小球的直径如图乙所示，则d＝________m.(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出1t2－H的变化图象如图丙所示，该图线斜率的理论值k＝_____(ms)－2·m－1.(保留2位有效数字)(3)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp，可能的原因是________________________(任意答出一条原因即可).AA1.⑴.3.505（3.503~3.507均可）(1分)，3.485（3.483~3.487均可）(1分)；．(2分)(2分)2(1)0.52(2)dt(3)gH－μgL＝d22t2答案(1)17.806(17.804～17.808均可)(2)D(3)增大解析(1)螺旋测微器的读数为d＝17.5mm＋30.6×0.01mm＝17.806mm(2)减小的重力势能若全部转化为动能，则有mgh＝12mv2，小球通过计时器时的平均速度可近似看做瞬时速度，故v＝dt，联立可得h＝12g(dt)2，故作h－1t2图象，D正确.(3)由于实验中存在空气阻力，所以发现小球动能增加量12mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，若增加释放高度h，则阻力做功增大，系统损失的机械能增加，所以两者的差值会增大.答案(1)2.60(2)dΔt1dΔt2(3)AB间的距离a2gx解析(1)主尺读数为2mm，游标尺读数为12，由图知该游标尺为二十分度的卡尺，精度为0.05mm，故测量结果为：d＝2mm＋12×0.05mm＝2.60mm.(2)根据公式v＝xt可知：A点的速度为vA＝dΔt1，B点的速度为v2＝dΔt2.(3)根据速度位移公式v2A－v2B＝2μgx可知，v2A＝v2B＋2μgx，因此还需要测量AB间的距离.由题意知2μgx＝a，解得μ＝a2gx.23.（1）2))((21)(tbmMghmM（3分）；（2）大于（2分）；（3）D（2分）；（4）小于答案(1)否(2)ACD(3)mgl＝12Mv22－12Mv21解析(1)小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细线拉力作用下处于平衡状态，挂上钩码后小车的合外力等于钩码的重力，所以长木板表面粗糙对实验结果没有影响.(2)(3)根据动能定理可知，合外力对小车做的功等于小车动能的变化量，则有：mgl＝12Mv22－12Mv21，所以要测量悬挂钩码的总质量m、两传感器间的距离l和小车的质量M.（1）2.55(2分)（2）222daxt(2分)（3）22dk(2分)【命题立意】以测量加速度为实验命题背景考查学生的实验能力【解析】（1）略（2）tdv，xva22得222daxt（3）由222atdx可知，斜率adk22，所以kda2222．（1）BCD（2）（3）答案(1)4.700×10－3(2)0.89(3)受到空气阻力或者H测量值偏大(任意答出一条原因即可)HLdd42221HSd421