2016版优化方案高考物理力---学实验题巧练(二)

力学实验题巧练(二)(建议用时：40分钟)1．在“速度随时间变化的规律”实验中，小车牵引纸带打下一系列的点，如图所示，A、B、C、D、E、F、G、H、I是计数点，每相邻两计数点间还有4个点没有标出，打点计时器使用频率f＝50Hz的交流电源．分析纸带可知，小车在运动的过程中，先做匀加速直线运动，加速度大小a＝________m/s2，后做匀速运动，速度大小v＝________m/s.(结果均保留两位有效数字)2.某课外科技活动小组学习了平行四边形定则后，利用DIS实验装置研究“力的合成与分解”，如图所示A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负．A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动．B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3m的杆．将细绳连接在杆右端O点构成支架．保持杆在水平方向，按如下步骤操作：①测量绳子与水平杆的夹角∠AOB＝θ；②对两个传感器进行调零；③用另一绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数；④取下钩码，移动传感器A改变θ角重复上述实验步骤，得到如下表格.F14.0042.320…4.008…F2－3.472－1.164…3.460…θ30°60°…150°…(1)根据表格，A传感器对应的表中力为________(选填“F1”或“F2”)．钩码质量为________kg(保留1位有效数字)．(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是________．A．因为事先忘记了调零B．何时调零对实验结果没有影响C．为了消除横杆自身重力对结果的影响D．可以完全消除实验的误差3．(2015·徐州模拟)在“速度随时间变化的规律”的实验中，某同学设计的实验装置如图甲所示．(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：①__________________；②__________________．(2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点，测得h1、h2、h3、h4、h5.若打点的周期为T，则打E点时速度为vE＝________；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v2与h的关系图线，如图丙所示，则小车的加速度a＝________m/s2.4.某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装置如图所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器．实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A处传感器的挡光时间为t1，通过B处传感器的挡光时间为t2，重力加速度为g.为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明．(1)下列必要的实验测量步骤是________．A．用天平测出运动小物体的质量mB．测出A、B之间的竖直距离hC．测出小物体释放时离桌面的高度HD．用秒表测出运动小物体由A到B所用时间Δt(2)若该同学用d和t1、t2的比值分别来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足____________________关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的．5．(2015·南通质检)关于验证机械能守恒定律的实验．请回答下列问题：(1)利用打点计时器打出纸带，请将下列步骤按合理顺序排列________(填选项前字母)．A．释放纸带B．接通电源C．取下纸带D．切断电源(2)在打出的纸带上选取连续的三个点A、B、C，如图所示．测出起始点O到A点的距离为s0，A、B两点间的距离为s1，B、C两点间的距离为s2，根据前述条件，如果在实验误差允许的范围内满足关系式________________________________________________________________________________，即验证了物体下落过程中机械能是守恒的(已知当地重力加速度为g，使用交流电的周期为T)．(3)下列叙述的实验处理方法和实验结果，正确的是________．A．该实验中不用天平测重物的质量，则无法验证机械能守恒定律B．该实验选取的纸带，测量发现所打的第一点和第二点间的距离为1.7mm，表明打点计时器打第一点时重物的速度不为零C．为了计算方便，本实验中选取一条理想纸带，然后通过对纸带的测量、分析，求出当地的重力加速度的值，再代入表达式：mgh＝12mv2进行验证D．本实验中，实验操作非常规范，数据处理足够精确，实验结果一定是mgh略大于12mv2，不可能出现12mv2略大于mgh的情况6．(2015·无锡二检)(1)图甲为某同学做“加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置示意图，一端带有定滑轮的木板直接放在水平桌面上，细线与长木板平行．在研究小车(含砝码)质量不变，加速度和作用力的关系时，他先后五次改变砂和砂桶的总质量，测出相应的加速度a.在第一次测量时，砂和砂桶的总质量为m1，小车质量M＝20m1，以后每次在砂桶里增加质量为Δm的砂子，已知Δm＝m12.若把砂和砂桶的总重力作为小车所受合力F的大小，按这五组数据画出的a－F图象可能是下列图乙中的________．(2)第(1)题图象中图线不过坐标原点的原因是______________，若对此采取了纠正，该实验还存在一个较大的系统误差，是由砂和砂桶的总重力不等于小车受到的拉力引起的．设砂和砂桶的总重力为F测，小车真正受到的拉力为F真．若定义|F测－F真|F真×100%为拉力测量的百分误差，现要求百分误差不大于5%，则当小车的总质量为200g时，砂和砂桶的总质量最大不能超过________g.7．如图所示的实验装置可以用来验证力的平行四边形定则，带有滑轮的方木板竖直放置，为了便于调节绳子拉力的方向，滑轮可以安放在木板上的多个位置．(1)请把下面的实验步骤补充完整：①三段绳子各自悬挂一定数目的等质量钩码，调整滑轮在木板上的位置，使得系统静止不动．②把一张画有等间距同心圆的厚纸紧贴木板放置在绳子与木板之间，使得圆心位于绳子结点O处．用等间距同心圆作为画图助手，以方便作出力的图示．你认为本实验有必要测量钩码重力吗？答：________(填“有”或“没有”，不必说明理由)．③记录三段绳子悬挂钩码的个数以及三段绳子的方向．④三段绳子上的拉力FA、FB、FC可用钩码数量来表示，根据记录的数据作出力的图示FA、FB、FC.⑤以FA、FB为邻边，画出平行四边形，如果________与________近似共线等长，则在实验误差允许范围内验证了力的平行四边形定则．(2)如图所示，三段绳子上分别悬挂了3、4、5个钩码而静止不动，若图中OA、OB两段绳子与竖直方向的夹角分别为α、β，那么sinαsinβ＝________．8．(2015·南京高三调研)如图所示，上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处，轨道的末端水平，上轨道可上下平移，在两轨道相对于各自轨道末端高度相同的位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动．离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则：(1)B球进入水平轨道后将做________________运动；改变上轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是：________________________________________________________________________.(2)某次实验恰按图示位置释放两个小球，两个小球相碰的位置在水平轨道上的P点处，已知固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为9cm，则可计算出A球刚到达P点时的速度大小为________m/s.(g取10m/s2，结果保留两位有效数字)力学实验题巧练(二)1．解析：由纸带上数据可知：从A到E的过程中，小车做匀加速运动，由逐差法求加速度a＝7.80＋10.81－1.81－4.804T2×10－2m/s2＝3.0m/s2；由纸带上数据可知：从F到I的过程中，小车做匀速运动，由速度公式求速度v＝13.81＋13.80＋13.803T×10－2m/s≈1.4m/s.答案：3.01.42．解析：(1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mg＝F1·sinθ，当θ＝30°时，F1＝4.004N，可求得m≈0.2kg.(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确．答案：(1)F10.2(2)C3．解析：(1)两处错误是①打点计时器应该接交流电源，②开始时小车应该靠近打点计时器．(2)vE＝h5－h32T，根据公式v2－v20＝2ax可知，题图丙中图线的斜率等于2a得a＝5.4m/s2.答案：(1)①打点计时器应该接交流电源②开始时小车应该靠近打点计时器(2)h5－h32T5.44．解析：(1)本实验需要验证小物体由A运动到B过程中，小物体减少的重力势能mghAB和增加的动能12m(v2B－v2A)在误差允许范围内是否近似相等，即12(v2B－v2A)≈ghAB，故无需测量小物体的质量和小物体释放时离桌面的高度H，A、C项错误；需要测量A、B之间的竖直距离，B项正确；速度是通过光电门测量的，因此无需用秒表测出运动小物体由A到B所用时间Δt，D项错误．(2)由题意知小物体经过两光电门的速度分别为dt1和dt2，代入12(v2B－v2A)≈ghAB可知，如果能满足dt22－dt12≈2gh即可证明小物体自由下落过程中机械能守恒．答案：(1)B(2)(d/t2)2－(d/t1)2≈2gh5．解析：(1)打点计时器使用时，先接通电源，后释放纸带；计时器不能长时间持续工作，使用完毕应立即关闭电源，故操作次序应为BADC.(2)由匀变速直线运动规律可知，纸带上打B点时重物的速度vB＝s1＋s22T，重物带动纸带由O运动到B过程中，重物减少的重力势能为mg(s0＋s1)，重物增加的动能为12mv2B，验证机械能守恒定律，二者应在误差允许的范围内近似相等，将vB代入整理可得：8g(s0＋s1)T2＝(s1＋s2)2.(3)由8g(s0＋s1)T2＝(s1＋s2)2可知，验证机械能是否守恒与重物质量无关，A项错误；若纸带从静止开始运动，纸带在0.02s内的位移h＝12gt2≈2mm；若初速度不为零，则位移应大于2mm，B项错误；易知C项错误；实验中，不可避免地要克服摩擦力做功，因此势能的减少量mgh一定大于动能的增加量12mv2，D项正确．答案：(1)BADC(2)8g(s0＋s1)T2＝(s1＋s2)2(3)D6．解析：(1)设小车与桌面之间的动摩擦因数为μ，由牛顿第二定律可得F－μMg＝Ma，解得a＝FM－μg，A、B错．若F较大时，不满足M≫m，此时应用牛顿第二定律求解加速度时，绳子的弹力F不可近似认为等于砂和砂桶的重力，而是小于砂和砂桶的重力，故加速度值与a＝mgM－μg相比减小，C对，D错．(2)由于未平衡摩擦力，故导致砂与砂桶重力较小时，小车未加速运动，a－F图象上表现为不过原点，与横轴有一定截距；由题意可知F测＝mg，设整体的加速度为a，由于摩擦力已被平衡，故绳的拉力为F真，由牛顿第二定律可得F真＝Ma，mg－F真＝ma，解得：F真＝MmgM＋m，由题意可知百分误差|F测－F真|F真×100%＝mg－MmgM＋mMmgM＋m×100%≤5%，代入质量M＝200g，解得：m≤10g.答案：(1)C(2)没有平衡小车所受的摩擦力107．解析：(1)步骤②中可以用一个同心圆对应一个钩码，这样就不必测量钩码的重力大小．步骤⑤中以FA、FB为邻边，画出平行四边形，该平行四边形的对角线表示FA、FB的合力，如果平行四边形的对角线与FC近似共线等长，即理论与实际相符合，就验证了力的平行四边形定则．(2)FA、FB在水平方向上的分力大小相等，4mgsinα＝3mgsinβ，得出sinαsinβ＝34.答案：(1)②没有⑤平行四边形的对角线FC(2)348．解析：(1)观察到A球正好砸在B球上，说明