2014年高考二轮复习专题训练之力学综合实验（含答案解析） 10页

‎2014年高考二轮复习力学综合实验 ‎1、在“验证机械能守恒定律”实验中，有三个同学做了如下的实验：‎ ‎⑴张三同学安装的实验装置如图a所示，实验得到纸带上留下的打点痕迹情况如图b所示,这样的操作可能会导致实验误差较大，从图中可以看出安装实验装置时明显存在的问题 是 。‎ ‎1.9 5.8 9.6 13.4 单位：mm 图b ‎（2）李四同学用正确安装的装置进行实验，获取一张纸带如图c所示，但起始点模糊不清。取后面连续打出的清晰点来研究，测出B、C、D、E、F到A点的距离为hB、hC、hD、hE、hF，然后分别计算出B、C、D、E点的速度vB、vc、vD、vE ，最后在v2-h坐标系中，描出B、C、D、E点对应的坐标，如图d所示。如果这些点可连成一条直线，要判断重物下落过程中机械能是否守恒，还需要_ 。‎ ‎（3）王五同学也用正确安装的装置进行实验，来探究重物下落过程中动能与势能的转化问题。图e为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点。取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能EP ‎。建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示Ek和Ep，根据数据在图f中绘出图线I和图线II。‎ 已求得图线I斜率的绝对值k1=2.94J/m，请计算图线II的斜率k2= J/m（保留3位有效数字）。‎ 重物和纸带在下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为 （用k1和k2表示）。‎ 答案： （10分）‎ ‎（1）重物会落到桌面上，重物下落距离太短 ‎ ‎(2)判断直线的斜率是否接近当地重力加速度的两倍 ‎ ‎ ‎ ‎2.“探究求合力的方法”的实验装置如图甲所示。‎ ‎ （1）某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图甲所示。其中，细绳CO对O点的拉力大小为 N；‎ ‎ （2）请将图甲中细绳CO和BO对O点两拉力的合力F合画在图乙上。由图求出合力的大小F合= N（保留两位有效数字）；‎ ‎ （3）某同学对弹簧测力计中弹簧的劲度系数是多少很感兴趣，于是，他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图丙所示，利用读得的数据，他得出了弹簧的劲度系数。那么，该弹簧的劲度系数k= N/m（保留两位有效数字）。‎ ‎2.答案：（1）2.60 （2）如图所示 5.1 （3）60‎ 解析：由图丙可知，弹簧测力计0刻度线对应5.0mm，2.60N对应48.0mm，由胡克定律，F=kx，解得k=F/x=60N/m。‎ ‎3.某同学在做验证互成角度的两个力合成的平行上边形定则实验时，把橡皮条的一端用图钉固定于P点，同时用两个弹簧秤将橡皮条的另一端拉到位置O。这时两弹簧秤的示数分别为FA＝3.5 N、FB＝4.0 N，其位置记录如图甲所示。倘若橡皮条的活动端仅用一个弹簧秤拉着，也把它拉到O点位置，弹簧秤的示数为FC＝6.0 N，其位置如C。‎ ‎（1）用1 cm表示1 N，在图乙中作出力FA、FB和FC的图示。‎ ‎（2）根据平行四边形定则在图乙中作出FA和FB的合力F，F的大小为___________N。‎ ‎（3）实验的结果是否能验证平行四边形定则：________（选填“能”或“不能”）。‎ 答案：（6分）（1）如图（1分），‎ ‎（2）如图（1分），5.9-6.3N（2分）‎ ‎（3）能（2分），‎ 解析：利用平行四边形定则得出的合力与弹簧秤的示数FC＝6.0 N，在实验误差范围内相等可知，实验的结果能验证平行四边形定则。‎ ‎4、用图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验．‎ ‎①为了减小长木板对小车摩擦力的影响，必须在长木板 （填“远离”或“靠近”）滑轮的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车能单独在长木板上做 运动。‎ ‎②为了验证小车的加速度与其质量的定量关系，必须采用 法。‎ ‎③保持小车受力不变，测量不同质量的小车在这个力作用下的加速度。某次实验中打出如图乙所示的纸带（打点计时器电源的频率为50Hz），则这个加速度值a = 　　 m/s2．‎ ‎④某同学把实验得到的几组数据画成图丙的a-m图象，为了更直观描述物体的加速度跟其质量的关系，请你根据他的图象在图丁中画出a-图象。‎ ‎ ‎ ‎5.小明和小红同学对如图所示自制“橡皮筋测力计”进行标度（均在橡皮筋的弹性范围内）‎ ‎ ①小明测量了不挂钩码和挂1个钩码时的指针指在刻度尺上的位置分别为‎5.00cm和‎5.60cm,然后根据所学弹簧弹力知识,经过类比,按弹簧测力计的刻度规律在刻度尺上依次进行了标度,则小明应在刻度尺 cm处标示挂5个钩码的指针位置.‎ ‎ ②小红分别测量了不挂钩码、挂1个钩码、挂2个钩码……指针在刻度尺上的位置，并按实际测量进行标度，其数据如下表：‎ 挂钩码的个数 ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 指针在刻度尺上 的位置x（cm）‎ ‎5。.00‎ ‎5.60‎ ‎6.30‎ ‎7.20‎ ‎8.30‎ ‎9.60‎ ‎11.00‎ ‎12.50‎ ‎ 请在右图坐标上画出指针在刻度尺上的所指的刻度x 与所挂钩码个数的关系图像。并回答橡皮筋所受的拉力 与其伸长长度 （填“是”或“否”）成线性关系。‎ ‎ ③请你分析小明和小红的标度方法谁更科学（说明理由）‎ ‎ 。‎ ‎5.答案： ①8.00②作图如图。否③小红的作法更科学。因为橡皮筋所受的拉力与其伸长量不成线性关系，所以不能与弹簧类比，要进行实际测量。‎ ‎6.某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验，他先把弹簧甲放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L。再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L-Lo作为弹簧的伸长量，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是下图中的哪一个：‎ ‎6.C（2分）解析：由于弹簧自身重力的影响，不挂砝码时，弹簧就有一定的伸长量，图象C可能正确。‎ ‎7．在“探究功与速度变化的关系”的实验中：‎ ‎（1）利用甲图装置，小车在橡皮筋的作用下运动，下列4条纸带中最符合实验要求的是 ▲ 。‎ A B D C ‎（2）某同学对该实验进行了更改，如乙图，把橡皮筋的固定点改为A点，操作如下:‎ a、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器,将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后小车 ▲ 。‎ b、将橡皮筋固定在小车前端。拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。接通打点计时器电源，释放小车。‎ c、用2 条、3 条、4 条、5 条、6 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验。‎ d、在上述实验中打出的5 条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5 、v6 。‎ 相关数据见下表 实验次数 条数 速度m/s 速度平方m2/s2‎ ‎1‎ ‎1‎ ‎1.28‎ ‎1.64‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎1.75‎ ‎3.06‎ ‎3‎ ‎3‎ ‎2.10‎ ‎4.41‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎2.26‎ ‎5.11‎ ‎5‎ ‎5‎ ‎2.68‎ ‎7.18‎ ‎6‎ ‎6‎ ‎2.96‎ ‎8.76[来源:学*科*网]‎ ‎[来源:Z+xx+k.Com]‎ ①请把操作步骤a补充完整。‎ ②用W0表示一条橡皮筋做的功，请在坐标纸上画W —v2图象。‎ ‎③根据你画的W —v2图象，你认为该同学第 ▲ ‎ 次实验操作出现了问题，问题在于该次实验时小车释放的位置距离较 ▲ （填“远”或“近”）‎ 小车后小车做匀速直线运动。由于第4个点偏离直线太远，认为该同学第4次实验操作出现了问题，问题在于该次实验时小车释放的位置距离较近。‎ ‎8.某探究性学习小组欲探究光滑斜面上物体的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关。实验室提供如下器材：‎ ‎(A)表面光滑的长木板(长度为L)，‎ ‎(B)小车，‎ ‎(C)质量为m的钩码若干个，‎ ‎(D)方木块(备用于垫木板)，‎ ‎(E)米尺，‎ ‎(F)秒表。‎ 实验过程：‎ 第一步，在保持斜面倾角不变时，探究加速度与质量的关系。‎ 实验中，通过向小车放入钩码来改变物体质量，只要测出小车由斜面顶端滑至底端所用时间t，就可以由公式a= 求出a。某同学记录了数据如上表所示：‎ 根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间 (填“改变”或“不改变”)，经过分析得出加速度与质量的关系为 。‎ 第二步，在物体质量不变时，探究加速度与倾角的关系。‎ 实验中通过改变方木块垫放位置来调整长木板的倾角，由于没有量角器，因此通过测量出木板顶端到水平面高度h，求出倾角α的正弦值sinα=h/L。某同学记录了高度和加速度的对应值，并在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图如下，请根据他所作的图线求出当地的重力加速度g= m/s2。进一步分析可知，光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系为 。‎ ‎8.答案：a=‎2L/t2 （2分） 不改变（2分）‎ 斜面倾角一定时，加速度与物体质量无关（2分）‎ ‎10（2分） a=gsinα(2分)‎ 解析：光滑斜面上物体做初速度为零的匀加速运动，由L=at2可得a=2L/t2 。根据以上信息，我们发现，在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间不改变。经过分析得出加速度与质量的关系为：斜面倾角一定时，加速度与物体质量无关。‎ 物体在光滑斜面上运动，其加速度a=gsinα，其a—sinα图象的斜率表示重力加速度，g=10m/s2。‎ 砝码 砝码盘 第13题图（甲）‎ 小车 打点计时器 ‎9.“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。‎ ‎（1）在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带。从比较清晰的点起，每5个点取一个计数点，用刻度尺测量计数点间的距离如图（乙）所示。已知打点计时器所用电源的频率为50Hz。求：‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ cm D A B C s1‎ s2‎ s3‎ 第13题图（乙）‎ ①从图中所给的刻度尺上读出A、B两点间的距离s1 = cm；‎ ‎②该小车的加速度a = m/s2。‎ ‎（2）平衡摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上。挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据如下表：‎ 砝码盘中砝码总重力F（N）‎ ‎0.196‎ ‎0.392‎ ‎0.588‎ ‎0.784‎ ‎0.980‎ 加速度a（m·s-2）‎ ‎0.69‎ ‎1.18‎ ‎1.66‎ ‎2.18‎ ‎2.70‎ ‎ ①请根据该组实验数据在答卷的坐标纸作出a—F的关系图象；‎ ‎②根据提供的实验数据作出的a—F图线不通过原点的主要原因是 ▲ 。‎ O a/(m•s-2)‎ F/N ‎3.0‎ ‎2.5‎ ‎2.0‎ ‎1.5‎ ‎1.0‎ ‎0.5‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎9.答案：（1）① 0.70 ‎ ‎② 0.2 [来源:学科网]‎ ‎（2）①如图 ‎②未计入砝码盘的重力 解析：读出A、B两点间的距离s1 =1.70cm-1.00cm=0.70cm；B、C两点间的距离s2=2.60cm-1.70cm=0.90cm；由T=5×0.02s=0.1s，s2-s1=aT2解得a=0.2m/s2。由于未计入砝码盘的重力，在砝码盘中不放入砝码时小车就具有一定的加速度。‎