资源简介

力学实验
满分：40分 时量：40分钟
非选择题（每小题8分，共40分）
1.如图甲所示，某同学通过调节手机拍摄功能中的感光度和快门时间，拍摄出质量较高的频闪照片.图乙是该同学拍摄的小球自由下落部分运动过程中的频闪照片，用来验证机械能守恒定律.该同学以小球释放点为原点O，并借助照片背景中的刻度尺测量各时刻的位置坐标为x1、x2、x3、x4、x5，刻度尺零刻度与原点O对齐.已知手机连拍频率为f，当地重力加速度为g，小球质量为m.
(1)如图丙所示，从起点O下降到x2位置小球的位移大小为________ cm.
(2)关于实验装置和操作，以下说法正确的是________.
A．刻度尺应固定在竖直平面内
B．选择体积大的小球
C．小球实际下落过程中动能增量大于重力势能减少量
(3)小球在x3位置时的瞬时速度v3＝________________________________________________.
(用题中所给的物理量符号表示)
(4)取小球从O到x4的过程研究，则机械能守恒定律的表达式为________.(用题中所给物理量的符号表示)
(5)该同学利用测得的数据，算出小球经过各点的速度v，并作出了如图丁所示的－x图线.测得图线的斜率k明显小于g，是由于存在阻力的影响，则小球受到的阻力大小F阻＝_______.
2.某同学用图a所示装置测定重力加速度，并验证机械能守恒定律.小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方.
(1)用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度d，其读数如图b，则d＝________ mm.
(2)让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为1并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加1.若计数器计数为N时，单摆运动时间为t，则该单摆的周期T＝________.
(3)摆线长度大约80 cm，该同学只有一把量程为30 cm的刻度尺，于是他在细线上标记一点A，使得悬点O到A点间的细线长度为30 cm，如图c.保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度l以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期T.测量多组数据后绘制T2－l图像，求得图像斜率为k1，可得当地重力加速度g＝________.
(4)该同学用此装置继续实验，验证机械能守恒定律.如图d，将小球拉到一定位置由静止释放，释放位置距最低点高度为h，开启传感器计时模式，测得小球摆下后第一次挡光时间为Δt，改变不同高度h并测量不同挡光时间Δt，测量多组数据后绘制Δt2－图像，发现图像是过原点的直线并求得图像斜率k2，比较k2的值与________(写出含有d、k1的表达式)，若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的.
(5)对于本次实验，下列说法中正确的两项为________.
A．安装在小球下面的挡光部件选用挡光小圆柱比挡光小薄片好
B．只考虑挡光位置在小球下方所引起的系统误差，k1的测量值与理论值相比偏大
C．只考虑挡光位置在小球下方所引起的系统误差，k2的测量值与理论值相比偏小
D．验证机械能守恒时细线偏离平衡位置的最大角度必须小于5°
3.某同学利用手机“声音图像”软件测量物块与长木板间的动摩擦因数μ.实验装置如图甲所示，长木板固定在水平桌面上，物块置于长木板上且两端分别通过跨过定滑轮的细线与小球A、B相连，实验前分别测量出小球A、B底部到地面的高度hA、hB(hB>hA).打开手机软件，烧断一侧细线，记录下小球与地面两次碰撞声的时间图像(两小球落地后均不反弹).
(1)由图甲可知，实验时应烧断物块________(选填“左侧”或“右侧”)的细线.
(2)烧断细线前，用分度值为1 cm的刻度尺测量hA，刻度尺的0刻度线与地面齐平，小球A的位置如图乙所示，则hA＝________ cm.
(3)若某次实验中通过计算得出A下落时间为0.40 s，由图丙可知，物块加速运动的时间为________ s；若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量结果会________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(4)仅改变小球B实验前离地高度hB，测量不同高度下物块加速运动时间t，作出hB－t2图像如图丁所示，由图像可求得斜率为k，若小球B的质量为m，物块质量为M，重力加速度为g，则物块与木板间的动摩擦因数μ＝________.(用字母k、m、M、g表示)
4.一小组同学用如图甲所示的力学实验装置验证机械能守恒定律.绕过定滑轮的细线上悬挂质量相等的钩码A和钩码B，在钩码A的下面固定穿过打点计时器的纸带，用手固定住钩码A，在钩码B下面再挂上一较小的钩码C，之后放开钩码A，让系统由静止开始运动，由于系统的速度增大得不是很快，便于测量物理量，因此能较好地验证机械能守恒定律.已知钩码A、B的质量均为M，钩码C的质量为m，当地的重力加速度大小为g.
(1)该小组同学闭合打点计时器电源开关，由静止释放钩码A后，打出的纸带如图乙所示，已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打点计时器打H点时纸带的速度大小vH＝________ m/s(结果保留三位有效数字).
(2)在打H点时，系统的动能表达式为________(用M、m及vH表示).
(3)H点到起始点间的距离为s，则从释放钩码A到打H点的过程中，系统的重力势能减小量的表达式为________(用m、g及s表示).
(4)该小组同学发现打H点时系统的重力势能减小量大于打该点时系统的动能，于是对纸带上的多个点分析，用打各点时系统的动能Ek作为纵坐标，用各点到起始点的距离s作为横坐标，描绘出Ek-s图像如图丙所示，若图像的斜率为k，则系统受到的阻力大小为________(用m、g及k表示)；产生的阻力可能是(除空气阻力外)______________________________________
_________________________________________________________________(回答一点即可).
5.如图所示，某学习小组用三枚相同的硬币来验证动量守恒定律.将两枚硬币叠放粘连，记为A，另一枚硬币记为B，在水平桌面左端固定一弹射装置，PQ为中轴线，OO′与轴线垂直作为参考线.实验步骤如下：
①如图甲，将A从P沿PQ弹射，A停止后，测出其右端到OO′的距离s1；
②如图乙，将B静置于轴线上，并使其左端与OO′相切；
③如图丙，将A压缩弹簧至同甲位置，射出后在OO′处与B正碰，A、B停止后，测出A右端和B左端到OO′的距离s2、s3.
请回答以下问题：
(1)两次从同一位置弹射A，目的是确保A到达OO′线时具有相同的________.
(2)碰撞前瞬间A的速度大小与____________成正比.
A.s1 B.s2 C. D.
(3)多次实验，若测量数据均近似满足关系式________(用题中给定符号表示)，则说明硬币碰撞过程中动量守恒.
参考答案
1.答案：(1)6.20　(2)A　(3)
(4)gx4＝或mgx4＝　(5)mg－mk
解析：(1)由于刻度尺的最小刻度为1 mm，因此估读到1 mm的下一位，从起点O下降到x2位置小球的位移大小x2＝62.0 mm＝6.20 cm.
(2)由于小球做自由落体运动，为了测量小球下落的距离，刻度尺应固定在竖直平面内，A正确；为了减小空气阻力，一般选择体积较小的小球，B错误；由于空气阻力的影响，小球实际下落过程中动能增量小于重力势能减少量，C错误.
(3)x3位于x2到x4的中间时刻，因此小球在x3位置时的瞬时速度等于从x2到x4的平均速度，即v3＝＝.
(4)机械能守恒定律的表达式为mgx4＝mv42，而v4＝，两边消去小球的质量m，整理得gx4＝.
(5)根据牛顿第二定律有mg－F阻＝ma，而在－x图像中，斜率k表示小球下落的加速度a的大小，因此小球受到的阻力大小F阻＝mg－mk.
2.答案：(1)2.332　(2)　(3)　(4)　(5)AC
解析：(1)由题图b可知
d＝2 mm＋33.2×0.01 mm＝2.332 mm.
(2)由题意可知t＝(N－1)，解得T＝.
(3)设A点以下的长度为l0，根据单摆周期公式得T＝2π
化简得T2＝l＋l0
T2－l图像的斜率为k1，则k1＝，
解得g＝
(4)小球在最低点的速度为v＝
由机械能守恒定律得mgh＝mv2
联立g＝，解得Δt2＝·
则比较k2的值与，若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的.
(5)根据平均速度的定义可知，挡光时间越短，平均速度越接近瞬时速度，所以安装在小球下面的挡光部件选用挡光小圆柱比挡光小薄片好，故A正确；只考虑挡光位置在小球下方所引起的系统误差，不会影响周期T的测量，则不会影响k1的测量，故B错误；只考虑挡光位置在小球下方所引起的系统误差，会使挡光时间Δt变小，导致k2的测量值与理论值相比偏小，故C正确；验证机械能守恒时细线偏离平衡位置的最大角度不必须小于或等于5°，只有要使小球做简谐运动才需要满足该条件，故D错误.
3.答案：(1)左侧　(2)78.0　(3)0.90　偏大
(4)
解析：(1)应烧断左侧细线，使B球拉动物块在桌面做匀加速直线运动.
(2)刻度尺读数为78.0 cm.
(3)由题图丙可知，A、B两球落地时间差为0.50 s，A球下落速度快，时间短，则B球下落时间为0.90 s，故物块加速运动的时间为0.90 s.
若将手机放在靠近小球A的地面上测量物块加速运动的时间，测量时间为A、B落地时间差和B落地后声音传过来时间之和，故测量结果偏大.
(4)物块和小球B一起做匀加速直线运动，则hB＝at2
受力分析得mg－μMg＝(m＋M)a
联立解得hB＝·t2
故μ＝.
4.答案：(1)1.13　(2)EkH＝(2M＋m)vH2
(3)ΔEp＝mgs　(4)mg－k　摩擦阻力
解析：(1)由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打H点时纸带的速度大小为
vH＝＝＝ m/s＝1.13 m/s
(2)在打H点时，系统的动能表达式为
EkH＝(2M＋m)vH2
(3)H点到起始点间的距离为s，系统的重力势能减小量的表达式为ΔEp＝mgs
(4)由题意可得mgs＝Ek＋Ffs
则有Ek＝mgs－Ffs＝(mg－Ff)s
解得mg－Ff＝k
Ff＝mg－k
产生的阻力可能是(除空气阻力外)摩擦阻力.
5.答案：(1)速度(或填速率、动能、动量均可)　(2)C
(3)2＝2＋
解析：(1)根据实验原理可知，两次从同一位置弹射A，目的是确保A到达OO′线时具有相同的速度.
(2)根据题意可知，将A从P沿PQ弹射，A做匀减速运动，设加速度大小为a，到达OO′时速度为v1，则有v＝2as1，解得v1＝，故C正确.
(3)由上述分析可知，硬币的速度v∝
根据动量守恒定律有2mv1＝2mv2＋mv3
整理可得2＝2＋
若测量数据近似满足关系式2＝2＋，则说明硬币碰撞过程中动量守恒.

展开更多......

收起↑