近五年真题力学实验(二).pdf
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1、近五年真题力学实验(二)一.解 答 题(共 30小题)1.(2011 山东)某探究小组设计了 用一把尺子测定动摩擦因数 的实验方案.如图示,将一个小球和一个滑块用细绳连接,跨在斜面上端.开始时小球和滑块均静止,剪短细绳后,小球自由下落,滑块沿斜面下滑,可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音,保持小球和滑块释放的位置不变,调整挡板位置,重复以上操作,直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音.用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h 和沿斜面运动的位移x.(空气阻力对本实验的影响可以忽略)滑 块 沿 斜 面 运 动 的 加 速 度 与 重 力 加 速 度 的 比 值 为.滑 块
2、 与 斜 面 间 的 动 摩 擦 因 数 为.以 下 能 引 起 实 验 误 差 的 是.a.滑块的质量 b.当地重力加速度的大小c.长度测量时的读数误差 d.小球落地和滑块撞击挡板不同时.2.(2012潮安县校级模拟)探究 动能定理某实验小组采用如图所示的装置探究 动能定理,图中小车中可放置祛码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器工作频率为50Hz.)(小|1 叫1川|1 州川巾11?亦|1 川|市 1|1川 川|1 1 可川|1 川仰1|11,川|1 川|曲|1 川|川 1|1川|1 川 川|-o 1 2 3 4 5 6 7 S 9 10 11 12-国2(1)实验的
3、部分步骤如下:在小车中放入法码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;将小车停在打点计时器附近,,,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点,;改变钩码或小车中祛码的数量,更换纸带,重复的操作.(2)图 1是钩码质量为0.03kg,祛码质量为0.02kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点 O 及 A、B、C、D 和 E五个计数点,可获得各计数点到O 的距离S 及对应时刻小车的瞬时速度V,请将C 点的测量结果填在表1 中的相应位置.(3)在小车的运动过程中,对于钩码、祛码和小车组成的系统,做正功,_做负功.(4)实验小组根据实验数据绘出了图2 中的图线(其中 丫2=V2-
4、V0 2),根据图线可获得的结论是.要验证动能定理,还 需 要 测 量 的 物 理 量 是 摩 擦 力 和.表 1纸带的测量结果测量点S/cmv/(ms)0 0.00 0.35A 1.51 0.40B 3.20 0.45C _D 7.15 0.54E 9.41 0.603.(2011黄州区校级模拟)某同学为了探究物体在斜面上运动时摩擦力与斜面倾角的关系,设计实验装置如图.长直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物块上.在平板上标出A、B 两点,B 点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间,53主尺hi i.*.|h26 4 iocm游标尺实验步骤如下:用游标卡尺测测最滑块的
5、挡光长度d,用天平测量滑块的质量m;用直尺测量A、B之间的距离s,A点到水平桌面的垂直距离,B点到水平桌面的垂直距离h2;将滑块从A点静止释放.由光电计时器读岬块的挡光时间t;重 复 步 骤 数次,井求挡光时间的平均值彳利用所测数据求出摩擦力f 和斜面倾角的余弦值c o s a;多次改变斜面的倾角,重复实验步骤 做 出 f-c o s a 关系曲线.(1)用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g)斜面倾角的余弦cosa=:滑块通过光电门时的速度v=;滑块运动时的加速度 a=;滑块运动时所受到的摩擦阻力f=;(2)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示,读得d=.4.(20 1 1 北京)(1
6、)用如图1 所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量:旋动部件,使指针对准电流的0 刻 线.将 K旋转到电阻挡x lO O 的位置.将插入十、-插孔的表笔短接,旋动部件,使指针对准电阻的(填“0刻线或8 刻线).将两表笔分别与侍测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按 的顺序避行操作,再完成读数测量.A.将 K旋转到电阻挡x lk 的位置 B.将 K旋转到电阻挡x lO 的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准(2)如图2,用“碰撞实
7、验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通过仅测量_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填选项前的符号),间接地解决这个问题.A.小球开始释放高度h B.小球抛出点距地面的高度HC.小球做平抛运动的射程 图 2中 O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球岫多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程O P.然后,把被碰小球m 2 静置于轨道的水平部分,再将入射球时从斜轨上S位置静止释放,与小球m 2 相碰,并 多 次 重 复.接 下 来 要 完 成 的 必 要 步
8、 骤 是.(填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量帅、i m B.测量小球皿 开始释放高度h C.测量抛出点距地面的高度HD.分别找到m i、m 2 相碰后平均落地点的位置M、N E.测量平抛射程O M,O N若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为(用中测量的量表示);若碰撞是弹性碰撞,那 么 还 应 满 足 的 表 达 式 为 (用中测量的量表示).经测定,mi=45.0g,m2=7.5g,小球落地点的平均位置距0 点的距离如图3 所示.碰撞前、后 m i的动量分别为p i与 p,则 pi:p=:11;若碰撞结束时m2的动量为p2,则 p/:P2,=l l:实验结果表明,碰撞前、后
9、 总 动 量 的 比 值 一,为.Pj+p2 有同学认为,在上述实验中仅更换两个小球的材质,其它条件不变,可以使被碰小球做平抛运动的射程增大.请你用中已知的数据,分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON 的最大值为 cm.5.(2011 海南)现要通过实验验证机械能守恒定律.实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A 点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m 的桩码相连:遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上 B 点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用 d 表示A 点到导轨低端C 点的距离,h 表示A 与 C 的高度差
10、,b 表示遮光片的宽度,s 表示A,B 两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B 点时的瞬时速度.用g 表示重力加速度.完成下列填空和作图;(1)若将滑块自A 点由静止释放,则在滑块从A 运动至B 的过程中,滑块、遮光片与祛码 组 成 的 系 统 重 力 势 能 的 减 小 量 可 表 示 为.动能的增加量可表示为.若在运动过程中机械能守恒,js的关系式为-2 2-t t(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A 点)下滑,测量相应的s 与 t 值,结果如下表所示:12345s(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.
11、855.43-1.(xl04s-2)t21.481.952.412.923.39以 s 为横坐标,工-为纵坐标,在答题卡上对应图2 位置的坐标纸中描出第1 和第5 个数据t2点;根据5 个数据点作直线,求得该直线的斜率k=(保留3 位有效数字).ME,通的i aSrlntSfi.三;三:.眠:一函解IS1且::王期由测得的h、d、b、M 和 m数值可以计算出a-s 直线的斜率k,将 k和 k 进行比较,若t2其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律.6.(2 0 1 0 江苏)为了探究受到空气阻力时,物体运动速度随时间的变化规律,某同学采用了 加速度与物体质量、物体受力关系
12、 的实验装置(如 图 1 所示).实 验 时,平衡小车与木板之间的摩擦力后,在小车上安装一薄板,以增大空气对小车运动的阻力.p/(m t1)(1)往祛码盘中加入一小祛码,在释放小车(选填 之前 或 之后)接通打(2)从纸带上选取若干计数点进行测量,得出各计数点的时间t 与速度v 的数据如下表:点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点.时间t/s00.5 01.0 01.5 02.0 02.5 0速度v/(m.s5 0.1 20.1 90.2 30.2 60.2 80.2 9请根据实验数据在图2中作出小车的v-t 图象.(3)通过对实验结果的分析,该同学认为:随着运动速度的增加,小车所受的空气阻力
13、将变大,你是否同意他的观点?请根据v-t 图象简要阐述理由.7.(2 0 1 0 湖南)图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列问题:(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有.(填入正确选项前的字母)A.米尺B.秒表C.012V的直流电源D.012V的交流电源(2)实 验 中 误 差 产 生 的 原 因 有.(写出两个原因)8.(2010海南)利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置示意图如图1所示:(1)实验步骤:将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平;用游标卡尺测量挡光条的宽度1
14、,结果如图2 所示,由此读出k mm;(3)由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离s=m;将滑块移至光电门1左侧某处,待祛码静止不动时,释放滑块,要求祛码落地前挡光条已通过光电门2;从数字计时器(图 1中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2 所用的时间t|和 412;用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和祛码的总质量m.(2)用表示直接测量量的字母写出下列所示物理量的表达式:滑块通过光电门1和光电门2 时瞬时速度分别为vi=和 V2=.当滑块通过光电门1和光电门2 时,系 统(包括滑块、挡光条、托盘和祛码)的总动能分另U 为 Eki=和 Ek2=.在滑块从光电门1运动到光电门2
15、 的过程中,系统势能的减少(重力加速度为g).(3)如果aEpn,则可认为验证了机械能守恒定律.9.(2009山东)请完成以下两小题.(1)某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小事物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉字,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端分别在墙上的两个钉子A、B 上,另一端与第二条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细线挂一重物.为完成实验,下 述 操 作 中 必 需 的 是.a.测量细绳的长度b.测量橡皮筋的原长c.测量悬挂重物后像皮筋的长度d.记录悬挂重物后结点O的位置钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再
16、次实验证,可采用的方法是(2)为了节能和环保,一些公共场所使用光控开关控制照明系统.光控开头可采用光敏电阻来控制,光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱,光越强照度越大,照度单位为L x).某光敏电阻R p 在不同照度下的阻值如下表:照 度(1 X)0.20.40.60.81.01.2电 阻(k O)754 02 82 32 01 8 根 据表中数据,请在给定的坐标系图甲中描绘出阻值随照度变化的曲线,并说明阻值随照度变化的特点.如图乙所示,当 1、2两端所加电压上升至2V时,控制开关自动启动照明系统,请利用下列器材设计一个简单电路.给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗
17、照度降低至1.0 (l x)时启动照明系统,在虚线框内完成电路原理图.(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下:光敏电源E (电动势3V,内阻不计);定值电阻:R i=1 0 k G,R2=2 0 k Q,R3=4 0 k Q (限选其中之一并在图中标出)开关S及导线若干.图甲 图乙1 0.(2 0 0 9 上海)如图为 用D I S (位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持 不变,用钩码所受的重力作为,用 D I S 测小车的加速度.(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-
18、F关系图线(如图所示).分析此图线的0A 段 可 得 出 的 实 验 结 论 是.(单选题)此图线的A B 段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是(A)小车与轨道之间存在摩擦(B)导轨保持了水平状态(C)所挂钩码的总质量太大(D)所用小车的质量太大.1 1.(2 0 0 9江苏)探究加速度与物体质量、物体受力的关系 的实验装置如图甲所示.小 车 打 点 计 时 器(1)在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸袋如图乙所示.计时器大点的时间间隔为0.0 2 s.从比较清晰的点起,每 5个点取一个计数点,量出相邻计数点之间的距离.该小车的加速度2=m/s2.(结果保留两位有效数字)(2)平
19、衡摩擦力后,将 5个相同的祛码都放在小车上.挂上祛码盘,然后每次从小车上取一个祛码添加到祛码盘中,测量小车的加速度.小车的加速度a 与祛码盘中祛码总重力F的实验数据如表祛码盘中祛码总重力 F (N)0,1 9 6 0.3 9 2 0.5 8 8 0.7 8 4 0.9 8 0加速度.a(m s-2 0.6 9 1.1 8 1.6 6 2.1 8 2.7 0请根据实验数据作出a-F的关系图象.(3)根据提供的试验数据作出的a-F图线不通过原点,请说明主要原因1 2.(2 0 0 9 四川)(1)在弹性限度内,弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度的比值,叫做弹簧的劲度系数.为了测量一轻弹簧的劲
20、度系数,某同学进行了如下实验设计:如图所示,将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与导轨接触良好,水平放置的轻弹簧一端固定于O 点,另一端与金属杆连接并保持绝缘.在金属杆滑动的过程中,弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直,弹簧的形变始终在弹性限度内,通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法,使摩擦对实验结果的影响可忽略不计.请你按要求帮助该同学解决实验所涉及的两个问题.帮助该同学完成实验设计.请你用低压直流电源(T-)、滑动变阻器(工 3 一)、电流表()、开 关(,一)设计一电路图,画在图中虚线框内,并正确连在导轨的C、D两端.若已知导轨间的距离为d,匀
21、强磁场的磁感应强度为B,正确连接电路后,闭合开关,使金属杆随挡板缓慢移动,当移开挡板且金属杆静止时,测出通过金属杆的电流为L,记下金属杆的位置,断开开关,测出弹簧对应的长度为x i;改变滑动变阻器的阻值,再次让金属杆静止时.,测出通过金属杆的电流为1 2,弹簧对应的长度为X 2,则弹簧的劲度系数k=.(2)气垫导轨(如图甲)工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,大大减小了滑块运动时的阻力.为了验证动量守恒定律,在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块,每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器所用电源的频
22、率均为b.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动.图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分,在纸带上以同间距的 6个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长度S|、S 2 和 S 3.若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰 撞 前 两 滑 块 的 动 量 大 小 分 别 为、,两滑 块 的 总 动 量 大 小 为;碰 撞 后 两 滑 块 的 总 动 量 大 小 为,重复上述实验,多做几次.若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证.I Cb 之_ _ _ _ _ _ _1 3.(2
23、0 0 9 安徽)探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所示,实验主要过程如下:(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、;(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度vi、V 2、V 3、;(3)作出W-v 草图;(4)分析W-v 图象.如果W-v 图象是一条直线,表明J v;如果不是直线,可考虑是否存在W8 V 2、w8 V 3、W84 等关系.以下关于该试验的说法中有一项不正确,它是.A.本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、.所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致.当用1 条橡皮筋进行是实验时,橡皮筋
24、对小车做的功为W,用 2条、3条、橡皮筋并在一起进行第2次、第 3次、实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3 W、.B.小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜.C.某同学在一次实验中,得到一条记录纸带.纸带上打出的点,两端密、中间疏.出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小.D.根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算.1 4.(2 0 0 9 广东)某试验小组利用拉力传感器和速度传感器探究 动能原理如图1,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.
25、在水平面上相距5 0.0 c m 的 A、B两点各安装一个速度传感器,记录小车通过A、B时的速度大小、小车中可以放置祛码.(1)试验主要步骤如下:测量 和拉力传感器的总质量M i;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路;将小车停在C点,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度;在小车中增加祛码,或,重复的操作.(2)表 I 是他们测得的一组数据,期中M 是 M i 与小车中祛码质量之和,|V:-v j|是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量 E,F是拉力传感器受到的拉力,W是 F在 A、B间所做的功.表格中的43=,W
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