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- 2021-05-13 发布
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2020高考物理二轮复习---力学实验专题突破
1 小张利用教材上“验证机械能守恒定律”的实验装置,将重物连接在穿过打点计时器限位孔的纸带上,让重物无初速度下落来研究重物的运动情况和测量当地的重力加速度直。他按正确的操作打下并选得纸带如图所示,其中O是起始点,A到E之间的各点是打点计时器连续打下的各个点。已知打点频率为f,该同学测得O到A、C、E各点的距离分别为d1,d2,d3
①打点计时器打D点时.重物的速度大小是___________。
②测得的重力加速度大小是________。
1
2、(4分)如右上图所示,是用落体法验证机构能守恒定律的实验装置,请回答下列问题:
①从下列器材中选出实验所必需的,其编号为 A.打点计时器(含纸带);
B.重锤;
C.天平;
D.毫米刻度尺;
E.秒表
②实验中产生系统误差的主要原因是纸带通过打点计时器的摩擦阻力,使重锤获得的动能往往 它所减小的重力势能(填“大于”、“小于”或“等于”)
2
(1) ABD (2) 小于
3.“探究功与物体速度变化的关系”的实验如图所示,当静止的小车在一条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W。 当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。
(1)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置(视小车为质点),下列说法正确的是 。
A.橡皮筋处于原长状态
B.橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车在两个铁钉的连线处
D.小车已过两个铁钉的连线
(2)下列4条纸带哪一条是在探究功与物体速度变化关系的实验中,正确操作可能得到的纸带( )
A
B
C
D
(3)若实验中的所有操作和数据处理无错误,则绘出
的图线(图中、将一根橡皮筋对小车
做的功记为1)应为过原点的一条直线。但根据实验
结果得到的图线如图所示 ,造成这一偏差的原因
是 。
3.(共10分)
(1)B (2)B D (3) 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够
4
打点计时器
小车
(5分)在“探究功与速度变化的关系”的实验中,打点计时器在纸带上打下一系列点。
(1)下列叙述正确的是( ).
A
B
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
W
O
v2
(2)为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度,在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,在A、B、C、D中应该选用_______点的速度才最符合要求.如果实验得到的W—v2图象如图所示,原因可能是_______________________。
4.(5分)(1)BD (2分)(2)C,没有平衡摩擦或平衡摩擦力不够(3分)
5.(1)(4分)下列有关实验的描述中,正确的是___________
A.在“验证力的平行四边形定则”实验中,选测力计时,水平对拉两测力计,示数应该相同
B.在“探究弹簧弹力和弹簧伸长关系”的实验中,作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数
C.在“恒力做功与动能改变的关系”的实验中,放小车的长木板应该昼使其水平
D.在“验证机械能守恒定律”的实验中,必须由求出打某点时纸带的速度
AB
6
.(4分)在做“研究平抛物体的运动”的实验中,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹.为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,其中正确的有( )
A.通过调节使槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置可以不同
C.每次应该由静止释放小球
D.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触
E.将球的位置记录在纸上后,取下纸,利用直尺将点连成折线
ACD
7
22.(6分)某实验小组利用如图所示实验装置来验证钩码和滑块组成的系统机械能守恒,请将下列实验步骤中不完整之处补充完整。
(1)调整气垫导轨底座,使之水平;
(2)
测量钩码的质量m,滑块与遮光板的总质量M,遮光板的初始位置与光电门的距离为x;
(3)用游标卡尺测出遮光板的宽度(如图所示)d= ▲ cm;
(4)实验时将滑块从图甲的初始位置由静止释放,由数字计数器读出遮光板通过光电门的时间Δt=1.2×10-2 s,则滑块通过光电门的速度为 ▲ m/s;
(5)本实验通过比较 ▲ 和 ▲ 在误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示),从而验证了系统的机械能守恒。
8.(3)0.52(1分);0.433(1分) (4)mgx(2分) (5)(2分)
9
.(18分)
(1)某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验首先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力,再进行后面的操作,并在实验中获得以下测量数据:小车、传感器和挡光板的总质量M,平衡摩擦力砝码和砝码盘的总质量,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离为s。
①该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量? (填“需要”或“不需要”)
①实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d,如图所示d= mm。
②
某次实验过程:力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的当光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则该实验要验证的表达式是 。
(2)下图所示是某同学为了利用平抛运动测动摩擦因数的实验装置,其中滑块的质量为m(可视为质点)。第一次实验时,将滑槽固定于水平桌面的右端。滑槽的末端与桌面的右端对齐并与桌面相切,滑块从滑槽的最高点由静止释放滑下,滑块打在正前面的竖直挡板上,留下印迹。然后将竖直挡板水平面右等间距移动,同时又垂直于纸面向里等间距移动,如此操作记下若干个点。如图甲所示;第二次实验时,将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定,让滑块再次从滑槽的最高点静止释放滑下,重复上面的操作,记下若干个点。如图乙所示(已知重力加速度为g)。
①在某次实验中不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分,剩余部分如图丙所示,图中每个小方格的国这长为a,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点。小球抛出后的水平速度为 。
②为了测量摩擦因数,需要测量的物理量是: ;则滑块与桌面间的动摩擦因数μ= 。(用测量的物理量表示)
9
10
(3)若使电动机不转时,电压表的示数为1.08V,电流表的
示数为0.30A,则电动机线圈电 阻为 。该
电动机正常工作输出的机械功率为 W。
III.(4分)某研究性学习小组用图甲所示的装置探究加速度
与合外力的关系。装置中的铝箱下端连接纸带,砂桶中可放
置砂子以改变铝箱所受的外力大小,铝箱向上运动的加速度a
可由打点计时器和纸带测出。现用手握住砂桶,增加砂子,
当手松开时,硝桶和铝箱静止,此时记下力传感器的示数F0,
然后保持铝箱总质量不变,逐渐增加砂桶和砂的总质量,使
砂桶和铝箱作加速运动,得到多组数据(F为力传感器的示
数,等于悬挂滑轮绳子的拉力)。已知重力加速度
为g,不计滑轮的重力。某同学根据实验数据画出了图乙所示的
一条过坐标原点O的倾斜直线,其中纵轴为铝箱的加速度大小,
横轴的物理量应为_______(用所给字母表示);当砂桶和砂的总
质量较大时,图线_______ (填选项前的字母)
A.仍保持原方向不变 B.将逐渐偏向横轴
C.将逐渐偏向纵轴 D.圈线将不过原点
10
11.(18分)
Ⅰ.(4分)某同学做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验装置如下图,小车在橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行。用一条橡皮筋时对小车做的功记为W,当用2条、3条……,完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时,每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。实验中木板水平放置,小车在橡皮筋作用下
运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是
A.橡皮筋仍处于伸长状态
B.橡皮筋恰好恢复原长
C.小车恰好运动到两个铁钉的连线处
D.小车已超过两个铁钉的连线
Ⅱ.(6分)探究能力是物理学研究的重要能力之一,有同学通过设计实验探究绕轴转动而具有的转动动能与哪些因素有关。他以圆形砂轮为研究对象,研究其转动动能与质量、半径、角速度的具体关系。砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下,设尺子与砂轮间的摩擦力大小恒为10/π牛(不计转轴与砂轮的摩擦),分别取不同质量、不同半径的砂轮,使其以不同的角速度旋转进行实验,得到数据如下表所示:
(1)由上述数据推导出转动动能Ek与质量m、角速度ω、半径r的关系式为 (比例系数用k表示)。
(2)以上实验运用了物理学中的一个重要的实验方法是 。
半径r/cm
质量m/kg
角速度ω(rad/s)
圈数
转动动能Ek/J
4
1
2
8
4
1
3
18
4
1
4
32
4
2
2
16
4
3
2
24
4
4
2
32
8
1
2
16
12
1
2
24
16
1
2
32
Ⅲ
.(8分)测定木块与长木板之间的动摩擦因数时,采用如图所示的装置,图中长木板水平固定。
砝码盘 砝码
木块
纸带
电火花计时器
(1)实验过程中,电火花计时器接在频率为50Hz的交流电源上。调整定滑轮高度,使 。
(2)已知重力加速度为g,测得木块的质量为M,砝码盘和砝码的总质量为m,木块的加速度为a,则木块与长木板间动摩擦因数μ = 。
(3)下图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6为计数点,相邻两计数点间还有4个打点未画出.从纸带上测出x1 = 3.20 cm,x2 = 4.52 cm,x5 = 8.42 cm,x6 = 9.70 cm。则木块加速度大小a = m/s2(保留两位有效数字)。
0
1
2
3
x1
x2
x5
4
6
5
x6
11
实验题(18分)
Ⅰ.A(4分)
Ⅱ.(1) (3分);
(2)控制变量法(3分)
Ⅲ.(1)细线与长木板平行(2分,答“细线水平”同样给分);
(2)(3分);
(3)1.3(3分)
12.Ⅰ.(6分)光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器。当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系,其 NQ是水平桌面,PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)。小车上固定着用于挡光的窄片K,测得其宽度为d,
让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2。
⑴该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,保持M >>m,这样做的目的是
;
⑵为了计算出小车的加速度,除了测量d、t1和t2之外,还需要测量 ,若上述测量量用x表示,则用这些物理量计算加速度的表达式为a = ;
12(1) 小车所受合外力大小等于(或约等于)mg
(2)两光电门之间的距离;
13II. (5分)某同学验证打点计时器打点频率是否为50Hz,用图甲所示装置进行实验,让重物自由落下,图乙所示是打点计时器打出纸带中的一部分。
(1) 实验时该纸带的_______端和重物相连接。(选填“左”或“右”)
该同学查出当地重力加速度值为g。如果不考虑重物下落过程中所受阻力,利用纸带上所测数据可以推出打点计时器打点频率的表达式为_______。
[.Co
13 II.(5分)左(2分), (3分)
1421.(1)(6分)在“利用单摆测重力加速度”的实验中,测得单摆的摆角小于50,完成n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得的摆线长为L,用螺旋测微器测得摆球的直径为d。
(1)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g= 。
(2)从右图可知,摆球直径d的读数为 mm。
0
5
0
45
(3)实验中有个同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大,其原因可能是下述原因中的 .
A.悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了
B.开始计时时,秒表按下过早
C.把n次全振动的时间误作为(n+1)次全振动的时间
D.以摆线长作为摆长来计算
14 I. 5.9800.002mm C(多选不给分)(每空2分)
15 II. 卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对
支持面几乎没有压力,所以在这种环境中已无法用天平称量物体
的质量.假设某同学在这种环境设计了如图所示装置(图中O
为光滑的小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度,
使它在桌面上做匀速圆周运动.设航天器中具有基本测量工具.
(1)物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是 。
(2)实验时需要测量的物理量是 。
(3)待测物体质量的表达式为
15(1) 物体对支持面无压力 (2分) (2) 弹簧秤拉力F。圆周运动半经r,周期T(3分)
16.(18分)Ⅰ. 在“验证力的平行四边形定则”的实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套.实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.
(1)某同学在做该实验时认为:
A.拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果更好
B.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度.
C.橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些
D.拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是__________(填入相应的字母).
(2)若两个弹簧秤的读数均为4N,且两弹簧秤拉力的方向相互垂直,则_________(选填“能”或“不能”)用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力,理由是____________.
16(1)ABC (2)不能 因为这两个力的合力大小超出了弹簧秤的量程
每空2分
17 II、某同学利用验证牛顿第二定律的实验装置来验证动能定理。在一端带滑轮的长木板上固定放置两个光电门,其中光电门乙固定在靠近滑轮处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的小车从紧靠光电门甲处滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使小车从紧靠光电门甲处由静止开始滑动,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值:假设测得小车的质量为M,钩码的质量为m,并满足M≥m。对滑块分析,外力做功为W= ,滑块动能的增量为 。为减小实验误差,你认为实验操作之前最有必要进行的操作是: 。
17
18.共2小题(共20分)
A(10分)用如图所示的装置做“验证机械能守恒定律”实验,打点计时器的打点周期为,重锤的质量为,重力加速度为。
①完成下面部分实验步骤的有关内容
A.按图示的装置安装器件
B.将打点计时器接到 (填“直流”或“交流”) 电源上。
C.先 ,再 ,让重锤拖着纸带从高处自由下落。
②如图是实验打出的纸带,是速度为零的点,、、为从合适位置选取的三个连续点 (其他点未画出) ,量得此三点与点的距离分别为、、取图18中和 (填“”、“”或“”) 点来验证机械能守恒定律比较简捷方便,打点计时器打下该点时重锤的动能 。(用已知的符号表示)
B(10分)如图所示,用一小钢球及下述装置测定弹簧被压缩时的弹性势能:光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,该轻杆摆到某处就能停在该处,作为指示钢球位置的标杆.
(1)还需要的器材是 、 .
(2)该实验是间接测量弹簧的弹性势能,实际上是把对弹性势能的测量转化为对 的测量,进而转化为对 和 的直接测量。
18
19、(6分)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)
①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为 。(2分)
②滑块与斜面间的动摩擦因数为 。(2分)
③以下能引起实验误差的是( )(不定项)(2分)
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
19(1)①x/H② ③CD
20(18分)
(1)某同学用如图所示的实验装置探究合外力做功与小车动能变化的关系。a为小车,b 为打点计时器,c为弹簧秤,d为平放在水平桌面上的长木板,e为小钩码。该同学实验后利用纸带进行位移的测量及速度的计算。
①实验中该同学还需要做的是( )
A.测出小车的质量及记录弹簧秤的读数
B.测出小钩码的质量及记录弹簧秤的读数
C.测出小钩码的质量、小车的质量及记录弹簧秤的读数
②若该同学通过正确计算后发现小车所受合外力做的功明显大
于小车动能的变化量,你认为主要原因是受 影响,
实验操作中改进的措施是 。
20
21(8分)某同学用如图所示的装置测定重力加速度:
①电磁打点计时器的工作电压为 ,频率 .
②打出的纸带如图所示,实验时纸带的 端应和重物相连接.(选填“甲”或“乙”)
③实验中在纸带上连续打出点1、2、3、……、9,如图所示,由纸带所示数据可算出实验时的加速度为 m/s2.
电 磁
打点计时器
④当地的重力加速度数值为9.8 m/s2,请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的主要原因 .
21
22.(7分)
张丹和王浩设计了如图所示的装置,用以探究滑块沿斜面下滑是何性质的运动。
(1)实验时,张丹让滑块从某一高度由静止沿斜面下滑,王浩
同时打开装置中的阀门,使水箱中的水流到量筒中。当滑块
碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)。
改变滑块起始位置的高度,重复以上操作。该实验探究方案利
用量筒中收集的水量等效测量的物理量是 。
(2)下表是张丹和王浩测得的有关数据,其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离,V为相应过程量筒收集的水量。分析表中数据,根据 ,可以得出滑块沿斜面下滑是做 的结论。
22(7分)
(1)时间(2分)
(2)在误差范围内是一个常数(2分),
匀加速直线运动(1分)
(3)距离测量不准确或者滑块开始下滑和开始流水不同步等.(2分)
23. (5分)为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数u(设u为定值),某同学经查阅资料知:一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长过程中,弹力所做的功为kx2/2,于是他设计了下述实验:
第一步,如图所示,将弹簧的一端固定在竖直墙上,弹簧处于原长时另一端在位置B,使滑块紧靠弹簧将其压缩至位置A,松手后滑块在水平桌面上运动一段距离,到达位置C时停止。
第二步,将滑块挂在竖直放置的弹簧下,弹簧伸长、后保持静止状态。请回答下列问题:
(1)你认为,该同学需用刻度尺直接测量的物理量是(写出名称并用符号表示)______________________________________________________________
⑵用测得的物理量表示滑块与水平桌面间的动廉擦因数u的计算式:u=______
23
24 (6分)兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装;
③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定)。在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示。
请你分析纸带数据,回答下列问题:
(a)该电动小车运动的最大速度为 m/s;
(b)关闭小车电源后,小车的加速度大小为 m/s2;
(c)该电动小车的额定功率为 W。
24(共6分)1.5(2分)2.0(2分)1.2(2分)
25(5分)机械能守恒定律是高中物理中的重要定律。在“验证机械能守恒定律”实验中:
(1)下列说法正确的是________.
A.要先用天平称重物的质量
B.先松开纸带让重物下落再接通电源
C.先接通电源让打点计时器打点稳定后再松开纸带让重物下落
D.要把打点计时器竖直架稳
(2)利用本实验可进一步测量当地的重力加速度。选好符合要求的纸带,测量起点到各点的距离h。并计算出各点的速度v,以h为纵轴,以为横轴,描点画出h—
图象,图象是一条过坐标原点的倾斜直线,斜率为k,则重力加速度g=_________。
25(5分)答案:(1)CD(2分) (2)(3分)
26(6分)在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。
(1)计算的公式为 (用给定字母表示);
(2)若测得,物体的加速度 m/s2;
(3)如果当时电网中交变电流的频率>50Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值比实际值 (选填偏大或偏小)。
26.⑴或
⑵a=3m/s2 ⑶偏小(每空2分)
27(5分)在“探究功与速度变化的关系”的实验中,打点计时器在纸带上打下一系列点。
(1)下列叙述正确的是( ).
A
B
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中橡皮筋拉伸的长度必须保持一致
C.放小车的长木板应该尽量使其水平
D.先接通电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
W
O
v2
(2)为了计算由于橡皮筋做功而使小车获得的速度,在某次实验中某同学得到了如图所示的一条纸带,在A、
B、C、D中应该选用_______点的速度才最符合要求.如果实验得到的W—v2图象如图所示,原因可能是_______________________。
27(5分)(1)BD (2分)(2)C,没有平衡摩擦或平衡摩擦力不够(3分)
28(4分)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能是否守恒。实验前已经调整气垫导轨底座使之水平,且选定滑块从静止开始运动的过程进行测量。
(1)如图乙所示,用游标卡尺测得窄遮光条的宽度d=______cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间s,则在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为_______m/s。(计算结果保留两位有效数字)
(2)若测出钩码质量为m,滑块质量为M,滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离为s,则通过比较________和是否相等(用直接测出的物理量符号写出表达式,重力加速度为g)即可验证系统的机械能是否守恒。
28答案:(1)0.48(2分);0.40(1分);(2)mgs(1分)
307分)(1) “验证机械能守恒定律”实验
①采用a图的仪器,下列物理量需要测量的是__________、通过计算得到的是_____________(填写代号)
A.重锤质量
B.重力加速度
C.重锤下落的高度
D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度
②假设重锤质量为m、打点计时器的打点周期为T、重力加速度为g.图b是实验得到的一条纸带,A、B、C、D、E为相邻的连续点.根据测得的s1、s2、s3、s4写出重物由B点到D点势能减少量的表达式__________,动能增量的表达式__________.由于重锤下落时要克服阻力做功,所以该实验的动能增量总是__________(填“大于”、“等于”或“小于”)重力势能的减小量.
31(6分)在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点,图中没有画出,打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。
(1)计算的公式为 (用给定字母表示);
(2)若测得,物体的加速度 m/s2;
(3)如果当时电网中交变电流的频率>50Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值比实际值 (选填偏大或偏小)。
31⑴或
⑵a=3m/s2 ⑶偏小(每空2分)
32(5分)在用图示装置做《探究功与速度变化》的关系实验时
(1)下列说法正确的是:
A.通过改变橡皮筋的条数改变拉力做功的数值
B.通过改变橡皮筋的长度改变拉力做功的数值
C.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
(2)实验时为了使小车只在橡皮筋的作用下运动应采取的措施是 。
32
33
34.Ⅰ(8分)
为了测定滑块和桌面之间的动摩擦因数,某同学设计了如图所示的实验装置。其中,a是质量为m的滑块(可视为质点),b是可以固定于桌面的滑槽(滑槽末端与桌面相切)。第一次实验时,将滑槽固定于水平桌面的右端,滑槽的末端与桌面的右端M对齐,让滑块a从滑槽上最高点由静止释放滑下,落在水平地面上的P点;第二次实验时,将滑槽固定于水平桌面的左端,测出滑槽的末端N与桌面的右端M的距离为L,让滑块再次从滑槽上最高点由静止释放滑下,落在水平地面上的P'点。已知当地重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)实验还需要测量的物理量(用文字和字母表示): _ 。
(2)写出滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式是(用测得的物理量的字母表示):
μ= 。
34Ⅰ(1)MO的高度h、OP的距离x1、OP′的距离x2
(2)
35(5分)某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳的质量和绳与滑轮的摩擦。实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。
该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O之间的距离,并计算出它们与O点之间的速度平方差,填入下表:
请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2-s图象。若测出小车A质量为0.2kg,结合图象可求处小车所受合外力的大小为F= N。
35
36
37(6分)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的挡光时间为t1,通过B的挡光时间为t2.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(单选)选出下列必要的实验测量步骤
A.用天平测出运动小物体的质量m
B.测出A、B两传感器之间的竖直距离h
C.测出小物体释放时离桌面的高度H
D.用秒表测出运动小物体通过A、B两传感器的时间△t
②若该同学用d和t的比值来反映小物体经过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.
37(6分) ① B (4分) ② (d/t2)2-(d/t1)2=2gh
38.(6分)某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度(图1)。在钢条下落过程中,钢条挡住光源发出的光时,计时器开始计时,透光时停止计时,若再次挡光,计时器将重新开始计时。实验中该同学将钢条竖直置于一定高度(下端A高于光控开关),由静止释放,测得先后两段挡光时间t1和t2。
①用游标卡尺测量、的长度,其中的
长度如图2所示,其值为 mm.
主尺
游标尺
图2
图2
②若狭缝宽度不能忽略,则该同学利用,,及相关测量值得到的重力加速度值比其真实值 (偏大或偏小)。
38① 74.3 mm; (3分) ②偏大。(3分)
39(3分)下列有关实验的描述中,正确的是( )
A.在“验证力的平行四边形定则”实验中,只需橡皮筋的伸长量相同
B.在“探究弹簧弹力与其伸长量”关系的实验中,作出弹力和弹簧长度的图象也能求出弹簧的劲度系数
C.在“探究力做功与动能改变的关系”的实验中,放小车的长木板应该尽量使其水平
D.在“验证机械能守恒定律”的实验中,必须由v=gt求出打某点时纸带的速度
39 B
40.(12分)某同学利用下图甲的实验装置测量重力加速度。
(1)该同学开始实验时情形如图甲所示,接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方:
① ;② 。
(2)该同学经修改错误并正确操作后得到如图乙所示的纸带,以计时器打点周期
为T,AB、BC长度分别为s1、s2,写出由s1、s2以及T表达的重力加速度
大小公式:g=__________;
(3)请你给出一条有益于减少本实验误差的建议:
___________________________________。
图乙
40(1)①打点计时器接了直流电;②重物离打点计时器太远。
(2)g=;
(3)下落过程中,纸带尽量平直,减小摩擦;多测几条纸带取平均值,等等(合理即给分)(每空3分)
41
41 D
42(5分)如图所示,用包有白纸的质量为1.00kg的圆柱棒替代纸带和重
物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之转动,使之替代打点计时器。
当烧断悬挂圆柱棒的线后,圆柱棒竖直自由下落,毛笔就在圆柱棒上面
的纸上画出记号,如图乙所示,设毛笔接触棒时不影响棒的运动。测得
记号之间的距离依次为26.0 mm、42.0mm、58.0 mm、74.0 mm、90.0 mm、
106.0 mm,已知电动机铭牌上标有“1440 r/min”字样,由此验证机械能守
恒。根据以上内容。回答下列问题:
根据乙所给的数据,可知毛笔画下记号C时,圆柱棒下落的速度
= m/s;画下记号D时,圆柱棒下落的速度= m/s;记
号C、D之间棒的动能的变化量为 J,重力势能的变化量为 J
(g=9.8),由此可得出的结论是 。
42 1.200 1.584 0.534 0.568 在误差允许的范围内,圆柱棒的机械能是守恒的。
43(6分)某学生为了测量人骑自行车行驶过程中的阻力系数(人骑车时所受阻力与总重力的比值),他依次进行了以下操作:
A、找一段平直路面,并在路面上画一道起点线;
B、用较大的初速度骑车驶过起点线,并在过起点线时从车架上放下一团橡皮泥;
C、自行车驶过起点线后就停止蹬车,让其靠惯性沿直线行驶,记下自行车停下的位置;
D、用卷尺量出起点线到橡皮泥的距离s、起点线到终点的距离L及车架离地的高度h。
根据上述操作,回答下列问题:
(1)自行车驶过起点线时的速度大小为 ;
(2)自行车在行驶过程中的阻力系数k= (要求用测量得到的物理量来表示)。43
44.(12分)请完成以下两个小题。
(1)某同学利用如图所示装置探究弹簧的
弹力和弹簧的伸长量的关系。将一轻弹簧
一端固定于某一深度为h=0.25m、且开口
向右的小筒中(没有外力作用时弹簧位于筒
内),如图甲所示,如果本实验的长度测量
工具只能测量出距筒口右端弹簧的长度数l,
现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,
该同学通过改变挂钩码的个数来改变l,作
出F—l变化的图线如图乙所示。
①由此图线可得出的结论是 ;
②弹簧的劲度系数为 N/m,弹簧的原长l0= m;
③该同学实验时,把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较,优点在于: ;
缺点在于: 。
44(12分)(1)①在弹性限度内,弹力与弹簧的伸长量成正比(1分)
②100(1分),0.15(1分)
③避免弹簧自身所受重力对实验的影响(1分)
45(1)利用图示装置进行验证机械能守恒定律的实验时,需要测量物体由静止开始自由下落到某点时的瞬时速度v和下落高度。某同学利用实验得到的纸带,设计了一种测量方案,方案中有以下两步:
a.根据算出物体下落的高度h
b.根据计算出物体下落的瞬时速度v
请你评价一下这个同学的测量方案中的这两步是否存在错误,若有错误,请在下面进行改正:
.
x1
•• • •
•••••••••• ••••• ••••••••• ••••••••• ••••••••••••••••
x2
x0
O
A
B
C
D
E
利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图所示,根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为x0,点A、C间的距离为x1,点C、E间的距离为x2,使用交流电的频率为f,则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式:a= .
45.⑴用直尺测出物体下落的高度;根据做匀速直线运动时纸带上某点的瞬时速度,等于这点前后相邻两点间的平均速度,测算出瞬时速度v,(每空2分)
46(8分)在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时,采用如图13所示的实验装置.小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示.
(1)若已平衡好摩擦,在小车做匀加速直线运动过程中绳子拉力T= ,当M与m的大小关系满足________时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力.
(2)某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m
一定来做实验,其具体操作步骤如下,以下做法正确的是________.
A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时,需要重新平衡摩擦力
C.实验时,先接通打点计时器的电源,再放开小车
图14
D.用天平测出m以及小车质量M,小车运动的加速度可直接用公式a=求出
(3)某小组同学保持小车及车中的砝码质量M一定,探究加速度a与所受外力F的关系,由于他们操作不当,这两组同学得到的a-F关系图象如图14所示,其原因是:
46(1)Mmg/(M+m) (2分) M>>m(2分)(2)c(2分)
(3)没平衡摩擦力;不满足M>>m(2分)
24.(1)(7分)t=1s
(2)(6分)图像如图所示
47(6分)
在“探究加速度与物体受力的关系”活动中,某小组设计了如图所示的实验。图中上下两层水平轨道表面光滑,两完全相同的小车前端系上细线,细线跨过滑轮并分别挂上装有不同质量砝码的盘,两小车尾部细线水平连到控制装置上,实验时通过控制细线使两小车同时开始运动,然后同时停止。实验中:
(1)应使砝码和盘的总质量远小于小车的质量,这时可认为小车受到的合力的大小等于 。
(2)若测得小车1、2的位移分别为x1和x2,则小车1、2的加速度之比 。
(3)要达到实验目的,还需测量的物理量是 。
47
48(5分)某学校物理兴趣小组,利用光控实验板进行了“探究自由落体的下落高度与速度之间的关系”的实验,如图甲所示。同学将数据记录在Excel软件工作薄中,利用Excel软件处理数据,如图乙所示,小组进行探究,得出结论。
甲 乙
在数据分析过程中,小组同学先得出了vB—h图像,继而又得出vB2—h图像,如图丙、丁所示:
丙 丁
请根据图像回答下列问题:
(1)小明同学在得出vB—h图像后,为什么还要作出vB2—h图像? .
(2)若小球下落过程机械能守恒,根据实验操作及数据处理,求出图丁图像的斜率为k,则重力加速度g= .
48(5分)(1)(2分)先作出的vB-h图像,不是一条直线,根据形状无法判断vB、h关系,进而考虑vB2-h图像,从而找出vB2、h之间的线性关系.
(2)(3分)k/2.
49(6分)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如上右图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳.上右图乙是白纸上根据实验结果画出的图.
(2) 上右图乙中的F与F’两力中,方向一定沿着AO方向的是_________,图中是F1 ,F2合力的理论值, ________是合力的实验值.
(3) 完成该实验的下列措施中,正确的是________.
A. 拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果较好
B. 拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板f面平行
C. 橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适3大些
D. 拉力F1和F2的夹角越大越好
(3 )本实验采用的科学方法是________。
A.理想实验方法 B.等效代替法 C.控制变量法 D.类比法
49
50(6分)当物体从高空下落时,所受阻力会随物体速度的增大而增大,因此经过下落一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的收尾速度。研究发现,在相同环境条件下,球形物体的收尾速度仅与球的半径r和质量m有关。下表是某次研究的实验数据:
小球编号
A
B
C
D
E
小球的半径(×10-3m)
0.5
0.5
1.5
2
2.5
小球的质量(×10-6kg)
2
5
45
40
100
小球的收尾速度(m/s)
16
40
40
20
32
(1)根据表中的数据,求出B球和C球在达到收尾速度时所受阻力之比为
(2)根据表中的数据,归纳出球型物体所受的阻力f与球的速度v及球的半径r的关系,写出其表达式为: ,其比例系数k= 。
50 (1) 1︰9 (2) f=kvr2 5 Ns/m3
51 (17分)(1) (2分)用如图所示的装置验证“力的平行四边形定则”。将弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹費测力计B的挂钩处系一细线,把细线的另一端系在A下端细线上的O点,手持B水平向左拉,使O点缓慢地向左移动,且总保持B的拉力方向不变。不计弹簧测力计重力,拉力不超出量程,则a、B的示数FA、FB的変化情况是______。
A. FA、FB 均变大,其合力大小和方向都不变
B. FA、FB 均变大,其合力大小和方向都改变
C. FA变大,FB变小,其合力大小不变,方向改变
D FA、FB的合力大小改变,方向不变
(2 )( 4分)在“用单摆测定当地重力加速度”实验中:
①用游标卡尺(游标尺上有50个等分刻度)测摆球、的直径如图所示,读数为______cm。
②测得单摆摆长为用秒表测出单摆完成n次全振动所用时间为t,则重力加速度g=______
51(1)A (2分)。 (2)①1.094 (2分);② (2分)。
52
)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。(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
52(Ⅱ) x/H CD
53(5分)某同学要探究弹力和弹簧伸长的关系,并测弹簧的劲度系数k。做法是先将待测弹簧的一端固定在铁架台上,然后将最小刻度是毫米的刻度尺竖直放在弹簧一侧,并使弹簧另一端的指针恰好落在刻度尺上。当弹簧自然下垂时,指针指示的刻度数值记作L0,弹簧下端每增加一个50g
的砝码时,指针示数分别记作L1、L2、……、L7。
(1)下表记录的是该同学测出的8个值:
代表符号
L0
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
刻度数值/cm
1.70
3.40
5.10
6.85
8.60
10.30
12.10
14.05
根据表中数据,用“逐差法”计算出每增加50g砝码时弹簧平均伸长量的数值为=___________ cm
(2)根据以上数据,求出弹簧的劲度系数k= N/m。(g取9.8m/s2)
53答案:(1) 1.75 (3分) (2)28(2分)
解析:(1)根据“逐差法”的要求,有,……,,故每增加50g砝码的弹簧平均伸长量。解得=1.75cm。(2)由得k=28N/m。
54(4分)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统由静止释放后机械能是否守恒。实验前已经调整气垫导轨底座使之水平,且选定滑块从静止开始运动的过程进行测量。
(1)如图乙所示,用游标卡尺测得窄遮光条的宽度d=______cm;实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间
s,则在遮光条经过光电门时滑块的瞬间速度为_______m/s。(计算结果保留两位有效数字)
(2)若测出钩码质量为m,滑块质量为M,滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离为s,则通过比较________和是否相等(用直接测出的物理量符号写出表达式,重力加速度为g)即可验证系统的机械能是否守恒。
54答案:(1)0.48(2分);0.40(1分);(2)mgs(1分
55(4分)某同学用DIS研究“机械能守恒定律”的装置如图(a)所示,在一次实验中,选择DIS以图像方式显示实验的结果,所显示的图像如图(b)所示。图像的横轴表示小球距D点的高度h,纵轴表示摆球的重力势能Ep、动能Ek或机械能E。试回答下列问题:
0.40
0.80
1.20
1.60
0
0.5
1.5
h / (×10-1) m
Ep Ek E / (×10-2) J
丙
甲
乙
1.0
(b )
(a )
接数据采集器
J
J
v0 = 0
(1)图(b)的图像中,表示小球的重力势能Ep、动能Ek、机械能E随小球距D点的高度h变化关系的图线分别是__________________(按顺序填写相应图线所对应的文字)。
(2)根据图(b)所示的实验图像,可以得出的结论__________ __________________。
55(1)乙丙甲
(2)只有重力做功时,物体机械能守恒
56(10分) 在“探究求合力的方法”的实验中,王同学用了两个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧秤来测量拉力。实验之前他先检查了弹簧秤,然后进行实验: 将橡皮条的一端固定在水平放置的木板上,用两个弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使结点到达某一位置O,记录下O点的位置和拉力F1,F2的大小及方向;然后用一个弹簧秤拉橡皮条, 仍将结点拉到O点,再记录拉力F的大小及方向; 然后取下白纸作图, 研究合力与分力的关系。
(1) 实验前对弹簧秤进行检查,下列哪些检查是必需的? 。
A.将弹簧秤放在桌面上,进行调零
B.将弹簧秤竖直放置,进行调零
C.将弹簧秤用力拉,看是否能达到最大量程
D.将两只弹簧秤水平互钩对拉,检查两弹簧秤读数是否相同
(2) 下图是王同学研究合力与分力关系时在白纸下画出的图,根据物理上
作图要求和规范, 请指出图中存在的四种错误。
(3) 在实验之余,王同学又将两弹簧秤竖直互钩对挂,如图右图所示, 发现上面弹簧秤的读数大于下面弹簧秤的读数,倒置后也是如此, 产生这种现象的原因是 。
A.弹簧秤外壳的重力 B.弹簧自身的重力
C.弹簧秤只能水平测力 D.两挂钩之间的作用力不同
56 (10分)
(1) AD [3分]
(2) F1、F2、F的大小示按图示要求标出; F1、F2、F矢量未画上箭头;
记录F1、F2 大小的数据有效数位错误; F与F1、F与F2的连线应该用虚线。
[4分,每个答案1分]
(3) B [3分]
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