高考物理试题分项版汇编系列 专题18 力学实验(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题18力学实验一、直线运动1(1)用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”)。(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径,此示数为_mm。(3)在“用打点计时器测速度”的实验中,交流电源频率为50Hz,打出一段纸带如图所示。纸带经过2号计数点时,测得的瞬时速度v=_m/s。【答案】甲6.7000.362在做“研究匀变速直线运动”的实验中:(1)如图所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的时间间隔T0.02 s,其中x17.05 cm、x27.68 cm、x38.33 cm、x48.9
2、5 cm、x59.61 cm、x610.26 cm.下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度_; _.位置BCDEF速度(ms1)0.7370.8010.994(2)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度时间关系图线_(3)根据你画出的小车的速度时间关系图线计算出的小车的加速度a_m/s2.【答案】0.864 m/s0.928 m/s图像:0.65 m/s2.【解析】(1)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知(2)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度时间关系图线(3)小车的加速度3一小球在桌面上
3、从静止开始做加速运动,现用高速摄影机在同一底片多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置编号如图所示,1位置恰为小球刚开始运动的瞬间,作为零时刻摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5 s,小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v10,v20.06 m/s,v4_ m/s,小球运动的加速度a = _ m/s2(结果保留小数点后面两位有效数字)【答案】(0.18m/s)、【解析】利用中点时刻的速度等于平均速度,那么由加速度公式综上所述本题答案是:4如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点,相邻计数点的时间间隔T0.1 s.(1)在图
4、所示的坐标系中作出小车的vt图线_(2)将图线延长与纵轴相交,交点的速度大小是_ cm/s,此速度的物理意义是_(3)小车的加速度为_(保留有效数字3位)【答案】11.60表示A点的瞬时速度0.496【解析】根据图中数据计算出各点的速度,建立坐标系,然后利用描点连线做出图像,如下图所示:从图像上可以看出:将图线延长与纵轴相交,交点的速度大小是11.60cm/s,此速度的物理意义是表示A点的瞬时速度,在图像中斜率表示加速度的大小,求得加速度5某同学探究小磁铁在铜管中下落时受电磁阻尼作用的运动规律实验装置如图所示,打点计时器的电源为50 Hz的交流电(1)下列实验操作中,不正确的有_A将铜管竖直地
5、固定在限位孔的正下方B纸带穿过限位孔,压在复写纸下面C用手捏紧磁铁保持静止,然后轻轻地松开让磁铁下落D在磁铁下落的同时接通打点计时器的电源(2)该同学按正确的步骤进行实验(记为“实验”),将磁铁从管口处释放,打出一条纸带,取开始下落的一段,确定一合适的点为O点,每隔一个计时点取一个计数点,标为1,2,8.用刻度尺量出各计数点的相邻两计时点到O点的距离,记录在纸带上,如图所示计算相邻计时点间的平均速度,粗略地表示各计数点的速度,抄入下表请将表中的数据补充完整.(3)分析上表的实验数据可知:在这段纸带记录的时间内,磁铁运动速度的变化情况是_;磁铁受到阻尼作用的变化情况是_【答案】(1)CD(2)3
6、9.0(3)逐渐增大到39.8 cm/s且增加的越来越慢;逐渐增大到等于重力6(1)在“用打点计时器测速度”的实验中,下列器材中必须要用的是(多选)_A. B. C. D. (2)在探究加速度与力、质量的关系的实验时,打出一条纸带如图所示,已知A、B、C、D、E为计数点,相邻两个计数点间还有4个打点,每相邻两个计数点间的时间间隔为0.1 s,则小车在C点的速度v_m/s,小车运动的加速度a_m/s2.(结果保留三位有效数字)【答案】(1)AC(2)1.246.22【解析】(1)“用打点计时器测速度”的实验需要用到的器材是:打点计时器、纸带、刻度尺、交流电源等,打点计时器本身具有计时功能,无需秒
7、表,也不用弹簧测力计测什么力,故选AC。(2)根据一段时间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可得:;利用逐差法求加速度,则7关于打点计时器的使用,下列说法中正确的是( )A. 电磁打点计时器使用的是4V6V的直流电源B. 电火花打点计时器使用的是220V交流电源C. 使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小D. 纸带上打的点越密,说明物体运动的越快【答案】 BC【解析】A、电磁打点计时器使用的是4V6V的交流电源,故A错误;B、电火花打点计时器使用的是220V的交流电源,故B正确;C、打点的时间间隔与交流电频率的关系为:T=1/f,因此频率越高,打点的时间间隔就越小,故C正确;D、纸带上打的点
8、越密,说明相等的时间间隔位移越小,即物体运动的越慢,故D错误。故选:BC。8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5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz(1)计数点5对应的速度大小为=_m/s,计数点6对应的速度大小为=_m/s(保留三位有效数字)(2)物块减速运动过程中加速度的大小为=_m/s2【答案】1.001.202.00【解析】计数点5对应的速度大小为,物块在重物的牵引下加速过程的加速度大小计数点6对应的速
9、度大小为,物块减速运动过程中加速度的大小为9在实验中,某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示,要求测出D点的瞬时速度本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度,下列几种方法中最准确的是( )A. ,t10.14sB. ,t20.06sC. ,t30.1sD. ,t40.04s【答案】 D【解析】匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此可求出某点的瞬时速度大小,因此有:;打点计时器的打点周期为0.02s,由此可求出打点的时间间隔t4=0.04s,故ABC错误,D正确故选D10在某次实验中,图1所示为一次记录小车运动情况的纸带,其中A、B、C、D、
10、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T0.1 s。(1)根据纸带上相等时间间隔位移差为_,可判定小车做_运动。(2)计算各点瞬时速度,vB_ m/s,vC_ m/s,vD_ m/s。(3)以打A点为计时起点,在图2所示坐标中作出小车的vt图线_,并根据图线求出a_。(4)图线与纵轴交点的物理意义是_。【答案】定值计数点间距依次增大匀加速直线1.382.643.9012.6 m/s2【解析】(1)由图示纸带可知:BC-AB=CD-BC=DE-CD=12.6cm,由此可知,物体在相邻相等时间间隔内的位移之差是一个定值,且随时间增加,物体在相等时间内的位移变大,故物体做匀加速直线运动(2)计数点
11、间的时间间隔T=0.1s,物体的瞬时速度:,(3)应用描点法作图,v-t图象如图所示,(4)v-t图线延长与纵轴相交,交点速度表示计数点A对应的速度【点睛】熟练应用匀变速运动规律,即可正确求出物体的瞬时速度;本题的难点是作v-t图象,求加速度,一定要掌握描点法作图的方法11某同学为了测量木质材料与金属材料间的动摩擦因数,设计了一个实验方案:实验装置如图甲所示,金属板放在水平桌面上,且始终静止。他先用打点计时器测出木块运动的加速度,再利用牛顿第二定律计算出动摩擦因数。(1)实验时_(填“需要”或“不需要”)使砝码和砝码盘的质量m远小于木块的质量M;_(填“需要”或“不需要”)把金属板的一端适当垫
12、高来平衡摩擦力。(2)图乙是某次实验时打点计时器所打出的纸带的一部分,纸带上计数点间的距离如图所示,则打点计时器打A点时木块的速度为_m/s;木块运动的加速度为_。(打点计时器所用电源的频率为50Hz,结果均保留两位小数)。(3)若打图乙纸带时砝码和砝码盘的总质量为50g,木块的质量为200g,则测得木质材料与金属材料间的动摩擦因数为_(重力加速度g=10m/s2,结果保留两位有效数字)【答案】不需要; 不需要(2)1.58;0.75(3)0.16【解析】(1)本实验是测量摩擦因数,故不需要平衡摩擦力,根据逐差法求得木块的加速度,把木块和砝码及砝码盘作为整体利用牛顿第二定律求得摩擦因数,故不需
13、要使砝码和砝码盘的质量m远小于木块的质量M(2)A点的瞬时速度为:B点的瞬时速度为:加速度为:(3)根据牛顿第二定律可以知道: ,代入数据计算得出:综上所述本题答案是:(1). 不需要;不需要(2)1.58; 0.75 (3)0.1612光电计时器是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,每个光电门都由光发射和接收装置组成当有物体从光电门中间通过时,与之相连的计时器就可以显示物体的挡光时间如图甲所示,图甲中NM是水平桌面、PM是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上相距为L的两个光电门(与之连接的计时器没有画出)滑块A上固定着用于挡光的窄片K,让滑块A在重物B的牵引下从木板的顶端滑下,计时器分
14、别显示窄片K通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为和;(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度(如图乙)d=_m(已知);(2)用刻度尺测量两光电门的间距为L,则滑块的加速度表达式为a=_(用字母表示);(3)利用该装置还可以完成的实验有:_A验证牛顿第二定律B验证A、B组成的系统机械能守恒C测定滑块与木板之间的动摩擦因数D只有木板光滑,才可以验证牛顿第二定律E只有木板光滑,才可以验证A、B组成的系统机械守恒定律【答案】ACE律,至于木板是否光滑对实验没有影响,A正确,D错误;要验证系统机械能守恒,木板必须光滑,B错误,E正确;根据该实验装置可知,将木板平放,通过纸带求出A、B运动的加速度大小,因此根
15、据牛顿第二定律有:,由此可知可以求出测定滑块与木板之间的动摩擦因数,C正确选ACE13某物理兴趣小组利用学校的数字实验室设计了一个测量小车瞬时速度的实验。设计的实验装置如图所示。将长直木板B支成斜面,小车C的前端固定挡光片P,光电门G固定在木板的侧面A处,让小车在斜面上的同一位置O由静止释放,用光电计时器(未画出)记录挡光片通过光电门时挡光的时间t。兴趣小组共准备了宽度x不同的五块挡光片,分别做了五次实验(每次实验时挡光片的前沿均与小车的前端对齐),并计算出各次挡光片通过光电门的平均速度 ()。根据记录的数据,在给出的坐标纸上画出了图线,已知图线的斜率为k,纵轴截距为b,根据图线回答如下问题:
16、(1)由图线,得出小车的加速度大小为_。(2)由图线,得出小车前端过A处的瞬时速度大小为_。【答案】2kb【解析】(1)在的图象中,图象的斜率大小等于物体加速度的一半,则有:,解得:;(2)图象与纵坐标的交点为A点的速度大小,由图象得:.【点睛】图象的斜率表示物体加速度的大小,由此可得出图象的加速度;图象与纵坐标的交点即为小车前端过A处的瞬时速度14“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示(1)下列说法正确的是_A实验时应先接通电源后释放小车 B每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力C本实验砝码及砝码盘的质量应远大于小车A的质量D在探究加速度与质量关系时,应保持小车质量不变(2)某同学在
17、实验中,打出的一条纸带如图所示,他选择了几个计时点作为计数点,相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,其中Sab=7.06cm、Sbc=7.68cm、Scd=8.30cm、Sde=8.92cm,已知电磁打点计时器电源频率为50Hz,则纸带加速度的大小是_m/s2【答案】(1)A(2)0.62【解析】解:(1)A、实验时应先接通电源后释放小车,故A正确;B、平衡摩擦力,假设木板倾角为,则有:f=mgsin=mgcos,m约掉了,故不需要重新平衡摩擦力故B错误;C、让小车的质量M远远大于钩码的质量m,因为:实际上绳子的拉力F=Ma=,故应该是mM,故C错误;D、在探究加速度与质量关系时,应保持砝码和
18、砝码盘的总质量不变,故D错误;故选:A(2)根据x=aT2得=0.62m/s215在做“研究匀变速直线运动”的实验中:(1)实验室提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、纸带、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计其中在本实验中不需要的器材是_还缺的器材是_。(2)如图所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的时间间隔,其中.表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下E点时小车的瞬时速度._(3)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度时间关系图线_(4)根
19、据你画出的小车的速度时间关系图线计算出的小车的加速度a_(结果保留两位有效数字).【答案】弹簧测力计毫米刻度尺0.928【解析】试题分析:(1)本实验中不需要测量力的大小,因此不需要的器材是弹簧测力计;因为要测量两个计数点之间的距离,故还需要毫米刻度尺.(2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知:;(3)小车的速度-时间关系图线如图所示(4)在v-t图象中,图线的斜率表示加速度的大小,则.【点睛】对于实验器材的选取一是根据实验目的进行,二是要进行动手实验,体会每种器材的作用考查了有关纸带处理的基本知识和利用图象来解决问题的能力16某同学用图(a)所示的试验装置测量物块
20、与斜面之间的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离。(1)物块下滑时的加速度a=_m/s2,打C点时物块的速度v=_m/s;(2)已知重力的速度带下为g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是_(填正确答案标号)。A物块的质量 B斜面的倾角 C斜面的高度【答案】(1)3.251.79(2)B【解析】(1)根据x=aT2,有:xEC-xCA=a(2T)2解得:打C点时物块的速度为:(2)对滑块,根据牛顿第二定律,有:mgsin-mgcos=ma解得:故还需要测量斜面的倾角,故选B;17如图所示为“DIS
21、 测变速直线运动的瞬时速度”实验的装置图。(1)图中所示的器材为:_传感器。(2)若实验过程中挡光片紧贴小车前沿放置,则随着挡光片宽度不断减小,速度栏中的数据_(填“不断增大”、“不变”或“不断减小”)。【答案】光电门;不断减小【解析】(1)根据实验装置和实验原理可知器材叫做光电门传感器;(2)小车向上做减速运动,挡光片的宽度不断减小时,测量的瞬时速度越接近小车小车尾部经过光电门的速度,所以速度栏中的数据逐渐减小。18研究小车匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示,其中斜面倾角可调,打点计时器的工作频率为50HZ,纸带上计数点的间距如图(b)所示,图中每相邻两点之间还有4个记录点未画出。(1)
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