【三维设计】2015高考物理大一轮复习—专题系列卷：力学实验

实验题专练卷(一)力学实验1．(2014·哈尔滨三中月考)做匀变速直线运动的小车带动纸带通过打点计时器，打出的部分计数点如图1所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)，已知打点计时器使用的是50Hz的交变电流，则打点计时器在打“1”时的速度v1＝________m/s，平均加速度为a＝________m/s2。由计算结果可估计出第5个计数点与第6个计数点之间的距离最可能是________cm。(结果均保留3位有效数字)。图12．(2014·温州八校联考)某兴趣小组利用平抛运动知识测量某农庄水平喷水口的流量Q(Q＝Sv，S为出水口的横截面积，v为出水口的水速)，方法如下：图2(1)先用游标卡尺测量喷水口的内径D。A、B、C、D图中，测量方式正确的是________。(2)图2为正确测量得到的结果，由此可得喷水口的内径D＝________m。(3)打开水阀，让水从喷水口水平喷出，稳定后测得落地点距喷水口水平距离为x，竖直距离为y，则喷出的水的初速度v0＝________(用x、y、g表示)。(4)根据上述测量值，可得水管内水的流量Q＝________(用D、x、y、g表示)。3．(2014·江西重点中学高三联考)(1)我们已经知道，物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(M)两个因素有关。要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是________。图3(2)某同学的实验方案如图3所示，她想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法而带来的实验误差，她先做了两方面的调整措施：a．用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是________________。b．使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于________。(3)该同学利用实验中打出的纸带求加速度时，处理方案有两种：A．利用公式a＝2xt2计算；B．根据a＝ΔxT2利用逐差法计算。两种方案中，你认为选择方案________比较合理。4．(2014·淮安高三质检)为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：第一步：把带有定滑轮的木板(有滑轮的)一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳跨过定滑轮与质量为m的重锤相连，重锤后连一穿过打点计时器的纸带，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板向下匀速运动，如图4甲所示。第二步：保持长木板的倾角不变，将打点计时器安装在长木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使纸带穿过打点计时器，然后接通电源，释放滑块，使之从静止开始向下加速运动，打出纸带，如图乙所示。打出的纸带如图丙所示。图4请回答下列问题：(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点间的时间间隔为Δt，根据纸带求滑块速度，打点计时器打B点时滑块速度vB＝________。(2)已知重锤质量为m，当地的重力加速度为g，要测出某一过程合外力对滑块做的功还必须测出这一过程滑块________(写出物理名称及符号，只写一个物理量)，合外力对滑块做功的表达式W合＝________。(3)算出滑块运动OA、OB、OC、OD、OE段合外力对滑块所做的功W以及在A、B、C、D、E各点的速度v，以v2为纵轴、W为横轴建立坐标系，描点作出v2－W图像，可知该图像是一条________，根据图像还可求得________。5．(2014·浙江效实中学检测)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图5所示的装置，图中长木板水平固定。图5(1)实验过程中，电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上，调整定滑轮高度，使________________。(2)已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ＝________。(3)如图6所示为木块在水平木板上带动纸带运动时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x1＝3.20cm，x2＝4.52cm，x5＝8.42cm，x6＝9.70cm。则木块加速度大小a＝________m/s2(保留2位有效数字)。图66．(2013·大纲版全国卷)测量小物块Q与平板P之间动摩擦因数的实验装置如图7所示。AB是半径足够大的、光滑的四分之一圆弧轨道，与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切，C点在水平地面的垂直投影为C′。重力加速度大小为g。实验步骤如下：图7①用天平称出物块Q的质量m；②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的长度h；③将物块Q在A点从静止释放，在物块Q落地处标记其落地点D；④重复步骤③，共做10次；⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住，用米尺测量圆心到C′的距离s。(1)用实验中的测量量表示：①物块Q到达B点时的动能EkB＝________；②物块Q到达C点时的动能EkC＝________；③在物块Q从B运动到C的过程中，物块Q克服摩擦力做的功Wf＝________；④物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ＝________。(2)回答下列问题：①实验步骤④⑤的目的是________；②已知实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量量的误差之外，其他的可能是__________________________________。(写出一个可能的原因即可)答案1．解析：打点计时器在打“1”时的速度v1＝4.47＋5.342×0.10×10－2m/s＝0.491m/s；由Δx＝aT2和逐差法可得平均加速度为a＝0.880m/s2；第5个计数点与第6个计数点之间的距离最可能是7.98cm＋0.880×0.12m＝8.86cm。答案：0.491m/s0.880±0.01m/s28．86±0.01cm2．解析：由平抛运动规律可得喷出的水的初速度v0＝xg2y水管内水的流量Q＝Sv0＝πxD24g2y答案：(1)C(2)1.010×10－2(3)xg2y(4)πxD24g2y3．解析：要研究这三个物理量之间的定量关系的思想方法是控制变量法。想用砂桶的重力表示小车受到的合外力F，为了减少这种做法而带来的实验误差，使砂桶的质量远小于小车的质量，目的是使拉小车的力近似等于砂桶的重力；用小木块将长木板无滑轮的一端垫高，目的是平衡摩擦力。利用实验中打出的纸带求加速度时，需要根据a＝ΔxT2利用逐差法计算，选项B正确。答案：(1)控制变量法(2)a.平衡摩擦力b．砂桶的重力(3)B4．解析：(1)由打出的纸带可知B点的速度为vB＝x3－x12Δt；(2)由做功定义式可知还需要知道滑块下滑的位移，由动能定理可知W合＝ΔEk，即mgx＝ΔEk；(3)v2－W图像应该为一条过原点的直线。答案：(1)x3－x12Δt(2)下滑的位移xmgx(3)过原点的直线滑块的质量M5．解析：对木块和砝码及砝码盘，由牛顿第二定律，mg－μMg＝(M＋m)a，解得μ＝mg－m＋MaMg。加速度大小a＝x5－x1＋x6－x22×4×5×0.022＝1.3m/s2。答案：(1)细线与长木板平行(2)mg－m＋MaMg(3)1.36．解析：(1)①由机械能守恒定律可知EkB＝mgR；②物块离开C点后做平抛运动，其在空中运行的时间为t＝2hg，则初速度vC＝st＝sg2h，所以物块在C点的动能EkC＝12mv2C＝mgs24h；③物块从B运动到C点的过程中克服摩擦力做的功等于物块动能的减少量，即Wf＝EkB－EkC＝mgR－mgs24h；④Wf＝μmgL，结合③中的式子，整理可解得μ＝RL－s24hL。(2)①重复操作多次的目的是减小实验误差；②实验原理中只有P对Q的摩擦力做负功，实际还有其他阻力做负功使系统机械能减少，因此测量的Wf应比真实值大，即测得的μ值偏大，其他阻力有空气阻力、圆弧轨道阻力、接缝B处阻力等。答案：(1)①mgR②mgs24h③mgR－mgs24h④RL－s24hL(2)①减小实验结果的误差②圆弧轨道存在误差(或接缝B处不平滑等)