高考实验题专项训练2 6页

高考实验题专项训练2　力学实验(二)‎ ‎1．(2017·西安市铁一中学月考)某同学用如图甲所示的装置测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数．实验过程如下：‎ ‎(1)如图乙所示，用游标卡尺测量固定于滑块上的遮光条的宽度d＝________.‎ ‎(2)在桌面上合适位置固定好弹簧和光电门，将光电门与数字计时器(图中未画出)连接．‎ ‎(3)用滑块把弹簧压缩到某一位置，测量出滑块到光电门的距离x.释放滑块，测出滑块上的遮光条通过光电门所用的时间t，则此时滑块的速度v＝________.‎ ‎(4)通过在滑块上增减砝码来改变滑块的质量m，仍用滑块将弹簧压缩到(3)中的位置，重复(3)的操作，得出一系列滑块质量m与它通过光电门时的速度v的值．根据这些数值，作出v2图象如图丙所示．已知当地的重力加速度为g.由图象可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝________.继续分析这个图象，还能求出的物理量是______________________．‎ 解析：(1)遮光条的宽度d＝5 mm＋0.05 mm×14＝5.70 mm.‎ ‎(3)滑块的速度v＝.‎ ‎(4)由动能定理可知：W－μmgx＝mv2，即v2＝2W·－2μgx，由图象可知2μgx＝b，解得μ＝；由图线可知2W＝，解得W＝.故还能求出的物理量是每次弹簧压缩时具有的弹性势能．‎ 答案：(1)5.70 mm　(3)d/t(或5.70/t)　(4)　每次弹簧压缩时具有的弹性势能 ‎2．(2017·南昌二中第四次月考)用图示装置测量重锤的质量，在定滑轮两侧分别挂上重锤和n块质量均为m0的铁片，重锤下端贴一遮光片，铁架台上安装有光电门．调整重锤的高度，使其从适当的位置由静止开始下落，读出遮光片通过光电门的挡光时间t0；从定滑轮左侧依次取下1块铁片放到右侧重锤上，让重锤每次都从同一位置由静止开始下落，计时器记录的挡光时间分别为t1、t2、…，计算出t、t…‎ ‎(1)挡光时间为t0时，重锤的加速度为a0.从左侧取下i块铁片置于右侧重锤上时，对应的挡光时间为ti，重锤的加速度为ai.则＝________(结果用t0和ti表示)．‎ ‎(2)作出i的图线是一条直线，直线的斜率为k，则重锤的质量M＝________.‎ ‎(3)若重锤的质量约为300 g，为使实验测量数据合理，铁片质量m0比较恰当的取值是________．‎ A．1 g 　 B．5 g ‎ C．40 g 　 D．100 g 解析：(1)挡光时间为t0时，重物通过光电门的速度v0＝，挡光时间为ti时，重物通过光电门的速度vi＝，由2ax＝v2得＝＝.‎ ‎(2)由题意知a0＝ g，ai＝ g，则＝1＋，i的图线的斜率k＝，可得M＝m0.‎ ‎(3)要使每次移动铁片加速度的变化明显，也就是做出的i的图线斜率较大，又能尽可能多的描绘多个点其合理的m0的值应为所给的C选项．‎ 答案：(1)　(2)m0　(3)C ‎3．(2017·长春外国语学校高三质检)测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示．‎ 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′.重力加速度为g.实验步骤如下：‎ ‎①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′的高度h；‎ ‎③将物块Q在A点由静止释放，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：‎ ‎(ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB＝________；‎ ‎(ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC＝________；‎ ‎(ⅲ)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＝________；‎ ‎(ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ＝________.‎ ‎(2)回答下列问题：‎ ‎(ⅰ)实验步骤④⑤的目的是________．‎ ‎(ⅱ)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的误差之外，其他的可能是________(写出一个可能的原因即可)．‎ 解析：(1)从A到B，由动能定理得：mgR＝EkB－0，则物块到达B时的动能EkB＝mgR；离开C后，物块做平抛运动，水平方向：s＝vCt，竖直方向：h＝gt2，物块在C点的动能EkC＝mv＝；由B到C过程中，由动能定理得：－Wf＝mv－mv，克服摩擦力做的功为Wf＝mgR－；由Wf＝μmgL＝mgR－，则μ＝－.‎ ‎(2)实验步骤④⑤的目的是通过多次实验减小实验结果的误差；实验测得的μ值比实际值偏大，其原因除了实验中测量误差之外，其他的可能是圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等．‎ 答案：(1)mgR　　mgh－　－ ‎(2)通过多次实验减小实验结果的误差　圆弧轨道存在摩擦，接缝B处不平滑等 ‎4．(2017·长沙市长郡中学第四次月考)物理小组的同学用如图甲所示的实验器材测定重力加速度，实验器材有：底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小球释放点)，小球释放器(可使小球无初速释放)、网兜．实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h.‎ ‎(1)使用游标卡尺测量小球的直径如图乙所示，则小球直径为________cm.‎ ‎(2)改变光电门1的位置保持光电门2的位置不变，小球经过光电门2的速度为v，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则h、t、g、v四个物理量之间的关系为h＝________.‎ ‎(3)根据实验数据作出t图线，若图线斜率的绝对值为k，根据图线可求出重力加速度大小为________．‎ 解析：(1)游标卡尺游标尺的分度为20分度，其精确度为0.05 mm，由图可知第14条刻度对的最齐，所以读数为d＝11 mm＋14×0.05 mm＝11.70 mm＝1.170 cm.‎ ‎(2)由于光电门2位置不变，将小球的自由落体运动反向看成竖直向上的匀减速运动，由x＝v0t＋at2，可知关系式为h＝vt－gt2.‎ ‎(3)由关系式h＝vt－gt2可知＝－gt＋v，所以作出t图线的斜率大小k＝g，即重力加速度的大小为2k.‎ 答案：(1)1.170　(2)vt－gt2　(3)2k ‎5．(2017·天水市第一中学高三质检)某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”．将无线力传感器和挡光片固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，无线力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门，用于记录挡光片经过光电门的挡光时间．在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小．‎ ‎(1)请将如下的实验主要步骤补充完整：‎ ‎①测量小车和拉力传感器的总质量M1.正确连接所需电路．适当调节导轨两端的旋钮，以改变导轨的倾斜程度，这样可以平衡小车的摩擦力．上述步骤完成后，将小车放置在导轨上，轻推小车，使之运动．可以通过________________判断小车是否做匀速运动．‎ ‎②把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连．将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为______________________．‎ ‎③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作.‎ 次数 M/kg ‎|v－v|/m2·s－2‎ ΔE/J F/N W/J ‎1‎ ‎0.500‎ ‎0.760‎ ‎0.190‎ ‎0.400‎ ‎0.200‎ ‎2‎ ‎0.500‎ ‎1.65‎ ‎0.413‎ ‎0.840‎ ‎0.420‎ ‎3‎ ‎0.500‎ ‎2.40‎ ΔE3‎ ‎1.22‎ W3‎ ‎(2)上表记录了试验中获取的数据，已经做了部分运算．表格中M是M1与小车中砝码质量之和，v1、v2分别是小车经过光电门A、B的瞬时速度，ΔE为动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功．表中的ΔE3＝________J，W3＝________J．(结果保留三位有效数字)‎ 解析：(1)①小车做匀速运动，经过相同时间的位移相同，②要计算拉力做功，除了知道拉力大小外，还需要知道位移，所以需要测量两光电门间的距离．(2)由动能公式ΔEk＝(M＋m)(v－v)可知ΔEk3＝0.600 J．根据W＝Fs，带入前两次的数据可知s＝0.5 m，可知W3＝Fs＝1.22×0.5 J＝0.610 J.‎ 答案：(1)①小车经过两光电门的时间是否相等　②两光电门间的距离　(2)0.600　0.610‎ ‎6．(2017·华南师范大学附中、广东实验中学等四校联考)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．如图所示，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，剪断细绳后，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)‎ ‎(1)滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________；‎ ‎(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为________；‎ ‎(3)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 解析：(1)由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，说明小球和滑块的运动时间相同，‎ 由x＝at2和H＝gt2得＝.‎ ‎(2)根据几何关系可知：sinα＝，cosα＝ 对滑块由牛顿第二定律得：mgsinα－μmgcosα＝ma，且a＝，‎ 联立方程解得μ＝·.‎ ‎(3)由μ的表达式可知，能引起实验误差的是长度x、h、H测量时的读数误差，同时要注意小球落地和滑块撞击挡板不同时也会造成误差，故选CD.‎ 答案：(1)　(2)·　(3)CD