专题8力学实验.pdf
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1、 专题专题专题专题专题力学实验力学实验力学实验力学实验力学实验8 8 8 8 8 1(2012) 全国理综 图 为验证牛顿第二定律的实验装置示意图 图中打点计时器的电源为的交流电源, 打1.50Hz 点的时间间隔用 表示 在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究在t.“外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”. 1 图 ( )完成下列实验步骤中的填空:1 平衡小车所受的阻力 : 小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打 点计时器打出一系列的点_. 按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码. 打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸袋,
2、在纸袋上标出小车中砝码的质量m. 按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤. 在每条纸带上清晰的部分,没个间隔标注一个计数点 测量相邻计数点的间距5.s1,s2 , 求出与不同相对应的加速度.ma. 以砝码的质量 为横坐标m1a为纵坐标,在坐标纸上做出1ma 关系图线 若加速度与小车.和砝码的总质量成反比,则1a 与 处应成关系(填“线性”或“非线性m_” ). ( )完成下列填空:2 ()本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是_. ()设纸带上三个相邻计数点的间距为 s1 、s2 、s3 .as可用1 、s3 和表示为t
3、a=_.2 s图为 用 米 尺 测 量 某 一 纸 带 上 的1 、 s3 的 情 况 , 由 图 可 读 出s1 =_mms,3 =_.a=_m/s由此求得加速度的大小2. ()图 为所得实验图线的示意图 设图中直线的斜率为 ,在纵轴上的截距为 ,若牛顿3.kb 定律成立,则小车受到的拉力为,小车的质量为_. 解析:( )间距相等的点 ( )线性1.2 ( ) ( )远小于小车和砝码的总质量2i (ii) 213 )5(2tssa mmmmmms2 .245 .127 .361 mmmmmms2 .478 .720 .1203 2213/16. 1)5(2smtss a (iii)设小车的质
4、量为, 则有, 变形得所以图象的,m ammF ) (FmmFa11ma1 斜率为,所以作用力,图象的截距为,所以. kF1kF1ma1bFmkb m 2 ( ) (广东卷)某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系22012. 将弹簧悬挂在铁架台上, 将刻度尺固定在弹簧一侧, 弹簧轴线和刻度尺都应在方向_(填“水平”或“竖直” ) 弹簧自然悬挂,待弹簧时,长度记为_L0,弹簧下端挂上砝码盘时,长度记为Lx;在 砝码盘中每次增加砝码,弹簧长度依次记为10gL1至L6,数据如下表表: 代表符号 L0 Lx L1 L2 L3 L4 L5 L6 数值( )cm 25.35 27.35 29.35 31.30
5、33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范,代表符号为由表可知所用刻度尺的最小长度为_._. 图 是该同学根据表中数据作的图,纵轴是砝码的质量,16 横轴是弹簧长度与的差值(填“_L0或L1” ). 由图可知弹簧的劲度系数为;通过图和表可_N/m 知砝码盘的质量为(结果保留两位有效数字,重_g力加速度取9.8m/s2). 解析:弹簧的轴线必须沿重力方向 所以应沿竖直方向 ,. 由于表中测量值已经估读到所以刻度尺的最小刻度应是 0.1 mm,1mm. 因为,整理得,所以横轴 0000 ,LLkgmnmgLLkgmnx xn LLknMg 应为弹簧长度与的差值 Lx.
6、从上式可以看出图象的斜率表示的大小,即 k ggLLkmmNxmgkx10)(,/9 . 400 3.(2012).5 全国新课标 ( 分) 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度 该螺旋测微器校零时的示数如图( )所示,测.a 量金属板厚度时的示数如图( )所示 图( )所示读数为,图( )所示读数b.a_mmb 为,所测金属板的厚度为_mm_mm. 答案:0.010, 6.870, 6.860 解析:螺旋测微器又叫千分尺,精确度为,故读数应以为单位时,小数点后面应0.01mmmm有三位,即读到毫米的千分位上. 4.2012(上海卷) ( 分)在“利用单摆测重力加速度:的实验中8 ( )某同
7、学尝试用测量周期 如图,用一个磁性小球代替原先的1DIS.摆球,在单摆下方放置一个磁传感器,其轴线恰好位于单摆悬挂点正 下方 图中磁传感器的引出端应接到.A_.使单摆做小角度摆 动,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于若测得_.连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t, 则单摆周期的测量值 为(地磁场和磁传感器的影响可忽略)_. ( ) 多次改变摆长使单摆做小角度摆动, 测量摆长2L及相应的周期T.虎后, 分别取L和T 的对数,所得到的 lgT-lgL 图线为(填 直线_“” 、 “”“”对数曲线 或 指数曲线 ) ;读得图线与纵轴交点的纵坐标为c,由此得到该地的重力加速度g_. 解析:(
8、 )数据采集器,最低点(或平衡位置) , ( )直线,1242/102c, 2tN1 图中磁传感器的引出端应接到数据采集器,磁性小球位于最低点测量误差较小,因为A t=(N-1)*T/2T=. ,所以周期2tN1 ()因为,两边取对数 的,为 直线,依 题意有2gLT2gLT2lglg21 lg A ,解得. gc2lgcg22104 5.2012.18(安徽卷) (分) (分).10 图 为1“”验证牛顿第二定律的实验装置示意图. 砂和砂桶的总质量为m,小车和砝码的总质 量为M.实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小. (1)试验中,为了使细线对小车的拉力等 于小车所受的合外力
9、,先调节长木板一滑轮的高度,使细线与长木板平行 接下来还需要进.行的一项操作是 A. 将长木板水平放置, 让小车连着已经穿过打点计时器的纸带, 给打点计时器通电, 调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动. B. 将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动. C. 将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动. (2)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是 A. M=200g, m=10g、15g、20g
10、、25g、30g、40g B. M=200g, m=20g、40g、60g、80g、100g、120g C. M=400g, m=10g、15g、20g、25g、30g、40g D. M=400g, m=20g 40g、60g、80g、100g、120g ( ) 图32 是试验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G 为 个相邻的计数点,7砂、砂桶 图1小车、砝码、打点计时器 接交流电源 相邻的两个计数点之间还有四个点未画出 量出相邻的计数点之间的距离分别为.ABs=4.22 cm、BCs=4.65 cm、CDs=5.08 cm、DEs=5.49 cm、EFs=5.91 cm、FGs=6.
11、34 cm .已知打点 计时器的工作效率为则小车的加速度50 Hz,a= m/s2 (结果保留位有效数2字). 答案:( ) ;( )1B(2)C30.42 解析:要使砂和砂桶的重力近似等于小车所受合外力,首先要平衡摩擦力,然后还要满mg 足 而平衡摩擦,不需挂砂桶,但要带纸带,故( )选 , ( )选( )用逐差法mM.1B2C.3 ,求得. 2CDBCABFGEFDET9s-s-s-sssa2 /m42. 0as 6.2012(江苏卷) (分)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的10装置进行实验,实验中,当木块A位于水平桌面上的O点时,重物B刚好接触地面,将A拉到P点,待
12、B稳定后静止释放,A 最终滑到 点,分别测量QOP、OQ的长度h和s,重复上述实验,分别记录几组实验数据 A图 2BCDEFG ( )实验开始时,发现1A释放后会撞到滑轮,请提出两个解决方案; ( )请根据下表的实验数据作出2s-h关系图像 ( )实验测得3A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg,根据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数 =_ (结果保留一位有效数字) ( )实验中,滑轮轴的摩擦会导致4 的测量结果(选填“偏大_” 、或“偏小” 解析:( )在 下落至临落地时,据动能定理,有,3B 2)(21 vmMmghMgh 在落 地 后 ,运 动 到, 据 动 能
13、定 理 , 有, 解 得 :BAQ221 mvmgs0 .=将,代入得, 从mhsmMMh)( kgM5 . 0 kgm4 . 0hsh495495hs hs 图象得斜率,即,代入上式得. 04. 1k04. 1hs4 . 0 本 题 易 错 点 : 认 为末 速 度 都 为, 根 据 A/B0 ,解得. 0)(shmgMgh6 . 0 ( )滑轮组的摩擦会导致偏小,从而偏大4. s h ( )cm 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 s ( )cm 19.5 28.5 39.0 48.0 56.5 7.2012(四川卷) (分)17(1)某物理兴趣小组采用如图所示 的装置深入研
14、究平抛运动 质量分别为.mA和mB的A、B小球处于同一高度,M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影. 用小锤打击弹性金属片,使A球沿水平方向飞出,同时松开B球,B球自由下落.A球落到地面N点处,B球落到地面P 点处 测得.mA=0.04 kg,mB=0.05kg,B 球距地面的高度是,1.225mM、N 点 间的距离为, 则1.500mB球落到P 点的时间是,_sA 球落地时的动能是(忽略空气_J.阻力,g 取 9.8m/s2) 解析:由自由落体运动公式,代入数据可知时间;根据和机221gthBP st5 . 0tvX MN0 械能守恒联立可得:. 2021 -vmEghmAkBPAJJEk
15、 66. 06642. 0 8 ( ) (天津卷)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素22012. 他组装单摆是,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁 夹将橡皮夹紧,如图所示,这样做的目的是(填字母代号) A 保证摆动过程中摆长不变 B 可使周期测量得更加准确 C 需要改变摆长时便于调节 D 保证摆球在同一竖直平面内摆动 解析:用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线增加了线与悬挂处的摩擦保证摆长不变;改变摆长时 用力拉不会将摆线拉断,方便调节摆长;正确AC. 他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下, 用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度 L=0.9990m,再用游标卡尺
16、测量摆球直径,结果如图所示,则摆球的直径为,单摆 mm摆长为 m 解析:用分度游标卡尺主尺读数为,游标尺读数为 ,则摆球的直径为 1012mm012mm+00.1mm=12.0mm. 单摆摆长为mm 9930. 02012. 09990. 02DLl 下列振动图像真实地描述了对摆长约为的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横1m 坐标远点表示计时开始, 、 、 均为次全振动的图像,已知,ABC30sin5=0.087sin15 =0.26 ,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是(填字母代号) 解析 : 单摆的振动在摆角小于 度才能看作简谐振动,在测量周期时计时起点应该选择在平5衡位置(速度
17、大误差小). 根据摆角估算振幅,振幅合理m=8.6cmA B. 086. 0087. 0993. 05sin1 lA m=25cmC D. ,振幅不合理错误25. 026. 0993. 015sin1 lA AB中振动图像的计时起点在平衡位置是合理的, 中振动图像的计时起点在正的最大位置是 不合理的 答案.A. 9.2012(山东卷) (分)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运13 动规律 物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚. 未到达滑轮处) 从纸带上便于测量的点开始,每 个点取 个计数点,相邻计数点间的距.51 离如图乙所示 打点计时器
18、电源的频率为.50Hz. 通过分析纸带数据,可判断物块在相邻计数点和之间某时刻开始减速 . 计数点 对应的速度大小为,计数点 对应的速度大小为5 m/s6 m/s.(保留三位有效数字). 物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s2 , 若用来计算物块与桌面间的动ga 摩擦因数 ( 为重力加速度) , 则计算结果比动摩擦因数的真实值(填 “偏大g ”或“偏小” ). 解析 : 由于计数点前后的间隔距离都小于它们的间隔距离, 说明计数点 之前物块在加速,6 计数点之后物块在减速,则开始减速的时刻在 和 之间 答案 ; 【或 ; 】767.6776. 计数点 对应的速度等于 和 间的平均速度,同
19、546m/s00. 12 . 010)01.1100. 9(25v 理 m/s6,又可解得计数点 对应的速度大小80. 02 . 010)01. 700. 9(24v2645vvv 为 1.20 m/s. 在减速阶段,则加速度为cmm/s2.在减速阶段产00. 2x00. 21 . 01000. 2222Txa 生加速度的力是滑动摩擦力和纸带受到的阻力,所以计算结果比动摩擦因数的真实值偏 “大”. 10 (高考浙江理综第题)如图所示,装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮,固定201321 在小车上;装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端,另一端系在小车上 一同学用装置甲.和乙分别进行实验,经正确操作
20、获得两条纸带和,纸带上的a、b、c均为打点计时器打出的点. (1)任选一条纸带读出b、c 两点间的距离为; (2)任选一条纸带求出c、e 两点间的平均速度大小为,纸带和上 c、e两点间的平均速度 (”填“大于 “等于”或“小于” ;) vv ( )图中(填选项)3 A 两条纸带均为用装置甲实验所得 B 两条纸带均为用装置乙实验所得 C 纸带为用装置甲实验所得纸带为用装置乙实验所得1 D 纸带为用装置乙实验所得纸带为用装置甲实验所得1 答案:,或(1) 2.10cm 2.40cm. 1 ( ),小于21.13m/s1.25m/s. ( )3C 解析 :(1)选择纸带读出b、c 两点间的距离为,选
21、择纸带读出2.10cmb、c两点间1 的距离为 2.40cm. (2)选择纸带读出c、e 两点间的距离为,求出4.52cmc、e两点间的平均速度大小为1 =10-2m/s=1.13m/s. v4.52 2 0.02选择纸带读出c、e 两点间的距离为求出5.00cm.c、e 两点间的平均速度大小为=v10-2m/s=1.25m/s. 5.00 2 0.02 ( ) 分析纸带上的点距离可以看出, 纸带做匀加速运动, 纸带做加速度逐渐减小的31 加速运动最后做匀速运动,所以带为用装置甲实验所得纸带为用装置乙实验所1 得,选项 正确C. 11.1 ( ) (高考福建理综第( )题) ( 分)在探究恒力
22、做功与动能改变的关系20131916“”实验中(装置如图甲): 下列说法哪一项是正确的(填选项前字母) . A. 平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上 B. 为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量 C 实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放 OABC图乙是实验中获得的一条纸带的一部分,选取 、 、 、 计数点,已知打点计时器使 用的交流电频率为则打 点时小车的瞬时速度大小为(保留三位有效数50 HzB_m/s字). 答案: C0.653 解析:在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中 ,平衡摩擦力时要去掉细线另一端, 的钩码 为减小系统误差,应使钩码质量远小于小车质量,选项错误 实验
23、时,应使小车.AB. 靠近打点计时器由静止释放,选项 正确C. 打 点时小车的瞬时速度大小为Bv=10-2m/s=0.653m/s. 18.59-5.53 2 0.10 12.1( ) (高考山东理综第( )题)图甲为一游标卡尺的结构示意图,当测量一钢2013211 笔帽的内径时,应该用游标卡尺的填“_(A” “BC”)”或“进行测量 ; 示数如图乙所示,该钢笔帽的内径为_mm. 答案:A 11.30 解析:测量内径应该用游标卡尺的 ,测量外径应该用游标卡尺的 ,测量深度应该用游标AB 卡尺的该钢笔帽的内径为C.11mm+0.56mm=11.30mm. 13.20138(高考四川理综第题) (
24、 ) (分)211 如图 所示,某组同学借用“探究 与 、 之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操1aFm作,进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验: 为达到平衡阻力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程 度,根据打出的纸带判断小车是否做运动_. 连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图 所示的纸带 纸带上 为小车运动起始时2.O 刻所打的点,选取时间间隔为的相邻计数点 、 0.1sABC、 、 、DE、F、G.实验时小车所受拉 力为,小车的质量为0.2N0.2kg. W请计算小车所受合外力做的功 和小车动能的变化Ek,补填表中空格(结果保留至少小数点后第四位).
25、 0B OC OD OE OF W/J 0.0432 0.0572 0.0734 0.0915 /J kE0.0430 0.0570 0.0734 0.0907 分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=Ek,与理论推导结果一致. 实验前已测得托盘的质量 7.710-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为 _kg(g9.8m/s取2 ,) 结果保留至小数点后第三位 答案:匀速直线 ( ( ( ( (2) 0.1115 0.1105 0.015 解析:在过程中,小车所受合外力做的功打 点时OFW=FOF=0.20.5575J=0.1115J.F 速度 v=10-2m/s,小车动能的变化
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