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考点十一 关于（力学实验）训练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、实验题
1．某同学利用如图所示的两种装置探究平抛运动，方案如下：
装置1：用小锤打击金属片，A球水平抛出，同时B球自由下落。仔细观察A、B两球是否同时落到水平地面上。若同时落地，则说明水平分运动是匀速运动，竖直分运动是自由落体运动。
装置2：竖直管A上端要高于水面，这样可在较长时间内得到稳定的细水柱。水平管B喷出水流，在紧靠水流、平行于水流的玻璃板上用彩笔描出水流的轨迹，这就是平抛运动的轨迹。
找出以上叙述中不当之处并写到下面：
装置1______；
装置2______。
2．某同学利用打点计时器的实验装置来测定重力加速度的数值。
(1)该同学开始实验时情形如左图所示，接通电源后释放纸带与重物。请指出图中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按正确操作，测定从静止开始下落的重物的加速度，得到一段如图所示的纸带，图中A、B、C、D、E均为相邻的实际打点，测出A、C间的距离为，点C、E间的距离为，该地的重力加速度的数值为______。（已知电源的频率为）
3．（1）①某兴趣小组的同学们要利用光电门测量速度。如图甲所示装置，实验中将铁架台竖直放置，上端固定电磁铁M，在电磁铁下方固定一个位置可调节的光电门
A．先用刻度尺测量小球的直径d，测量结果如图乙所示，则d=______mm。

②接通电磁铁M的开关S，吸住小球：测出小球与光电门间的高度差 h1；断开开关S，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间t1。若t1=3.00 ms，则小球通过光电门时的速度大小v1=______m/s（保留三位有效数字）。
（2）如图丙所示，将电磁打点计时器固定在铁架台上，使质量m=50g的重锤带动纸带由静止开始自由下落，利用此装置可以测量重力加速度。以下是该同学的实验操作和计算过程，请完成以下内容：

①纸带的______（选填“左端”或“右端”）与重锤相连。
②取下纸带，取其中的一段标出计数点如图丁所示，测出计数点间的距离分别为x1=2.60 cm，x2=4.14 cm，x3=5.69 cm，x4=7.22cm，x5=8.75 cm，x6 =10.29 cm。已知打点计时器的频率f=50 Hz，请在坐标系中完成重锤运动的v-t图像______，并求得当地的重力加速度g=______m/s2（（计算结果保留三位有效数字），试分析实验中可能产生误差的来源______。
4．2004年7月25日，中国用长征运载火箭成功地发射了“探测二号”卫星。如下图是用某监测系统每隔2.5s拍摄火箭起始加速阶段的一组照片。已知火箭的长度为40m，现在用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示。请你估算火箭的加速度a=_________和火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小v=_________。
5．用如图所示的实验装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值。实验用球分为钢球和铝球，请回答相关问题：
(1)在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是_________。
A．理想实验 B．等效替代法 C．微元法 D．控制变量法
(2)在某次实验中，某同学把两个质量相等的钢球放在A、C位置，A、C到塔轮中心距离相同，将皮带处于左右塔轮的半径不等的层上。转动手柄，观察左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为___________；
(3)某物理兴趣小组改装了探究圆周运动的向心加速度的实验装置，如图所示.有机玻璃支架上固定一个直流电动机，电动机转轴上固定一个半径为r的塑料圆盘，圆盘中心正下方用细线接一个重锤，圆盘边缘连接细绳，细绳另端连接一个小球.实验操作如下：
①利用天平测量小球的质量m，记录当地的重力加速度g的大小；
②闭合电源开关，让小球做如图所示的匀速圆周运动，调节激光笔2的高度和激光笔1的位置，让激光恰好照射到小球的中心，用刻度尺测量小球做圆周运动的半径R和圆心O点到塑料圆盘的高度h；
③当小球第一次到达A点时开始计时，并记录为1次，记录小球n次到达A点的时间t；
④切断电源，整理器材。
请回答下列问题：
下列说法正确的是________。
A．小球运动的周期为
B．小球运动的线速度大小为
C．小球运动的向心力大小为
D．若电动机转速增加，激光笔1、2应分别左移、升高
6．某物理兴趣小组利用如图甲所示装置测量当地的重力加速度。实验操作步骤如下：
①在水平桌面上按图甲所示安装好实验器材；
②用天平测量出沙桶的质量为、箱子（含箱内的细沙与遮光条）的质量为，用刻度尺测量出两光电门中心之间的距离为s，用游标卡尺测量出遮光条的宽度d，如图乙所示；
③在箱子中取出质量为m的细沙，将取出的细沙放进沙桶中；
④释放箱子与沙桶，记下箱子上遮光条先后经过光电门A、B的遮光时间、，利用、、、求出箱子与沙桶运动的加速度a；
⑤重复实验步骤③④，得到多组箱子运动的加速度a与取出的细沙的质量m的数据，作出图像如图丙所示。
请根据实验，回答下列问题：
（1）遮光条的宽度_________mm；
（2）箱子运动的加速度_________（用、、、表示）；
（3）根据图丙求出箱子与长木板间的动摩擦因数_________（用分数表示），当地的重力加速度_________（用符号表示）。
7．智能手机内置多种功能的传感器，磁传感器是其中一种。现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件，测量长直木条自由下落的加速度和速度。主要步骤如下：
（1）在长直木条内嵌入7片小磁铁，最下端小磁铁与其它小磁铁间的距离如图（a）所示。
（2）开启磁传感器，让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器，然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落。
（3）以木条释放瞬间为计时起点，记录下各小磁铁经过传感器的时刻，数据如下表所示：
h（m） 0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
t（s） 0.00 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
（4）根据表中数据，在答题卡上用“×”补全图（b）中的数据点，并用平滑曲线绘制下落高度h随时间t变化的图线______。
（5）由绘制的图线可知，下落高度随时间的变化是______（选填“线性”或“非线性”）关系。
（6）将表中数据利用计算机拟合出下落高度h与时间的平方的函数关系式为，可得长木条下落的加速度大小为。
（7）根据以上步骤中给的数据，可以求得处的小磁铁经过手机传感器时的速度大小为______。（计算结果保留两位小数）
8．卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，在这种环境中无法用天平称量物体的质量。于是某同学在这种环境设计了如图所示的装置（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，使它在水平桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有基本测量工具（弹簧秤、秒表、刻度尺）。
（1）物体与桌面间______（填“有”或“没有”）摩擦力，原因是______。
（2）实验时怎样比较精确的测量物体运动周期？______。假设测量并计算出了周期为T，还需要测量的物理量是______和______；
（3）待测质量的表达式为（请用T和你测量出的物理量字母符号表示）m=______。
9．在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道滑下后从点飞出，落在水平挡板上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有_____；（多选，填写正确答案标号）
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球
D．图中挡板每次必须等间距下移
(2)如图乙所示，在描出的轨迹上取三点，和的水平间距相等且均为，竖直间距分别是和，若点是抛出点，，取，则钢球平抛的初速度大小为_____（结果保留2位有效数字）
(3)如图乙所示，若点不是抛出点，以点为坐标原点，沿水平和竖直方向建立平面直角坐标系，在描出的轨迹上取三点，和的水平间距相等且均为，竖直间距和，取。则抛出点的坐标为_____（已知轴、轴坐标单位均为）。
10．某实验小组的同学用如图所示的装置做“探究碰撞过程中动量守恒”实验。曲面轨道与水平桌面平滑连接于O点，质量为2m的小物块A从曲面轨道上的某一点由静止释放，测得小物块A在水平桌面上滑行的距离为。将另一个材质相同、质量为m的小物块B放到O点，再次将小物块A从曲面轨道上同一位置由静止释放，最终小物块A、B在水平桌面上滑行的距离分别为、。
(1)当、、满足______时，可以认为小物块A、B碰撞时动量守恒。
(2)当、满足______时，可以认为小物块A、B发生的是弹性碰撞。
(3)某次实验时选择两个完全相同的小物块A、C进行实验，在O点碰撞后它们粘在一起在水平桌面上滑行，滑行的距离为，则关系式______（用表示）成立，可以认为小物块A、C碰撞时动量守恒。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
考点十一 关于（力学实验）训练
参考答案
1． 见解析 竖直管A上端要高于水面
【详解】[1]A球做平抛运动，B球做自由落体运动，若A、B同时落地，则说明平抛运动竖直分运动是自由落体运动，即装置1叙述中不当之处为若同时落地，则说明水平分运动是匀速运动，竖直分运动是自由落体运动；
[2]为了较长时间内得到稳定的细水柱， 水平管B喷口处的压强需要保持不变，若竖直管A上端高于水面，则水面上侧空气的压强始终等于大气压强，令水面到水平管B喷口的竖直高度差为h，则有
随水流的喷出，水面到水平管B喷口的竖直高度差为h减小，则喷口处的压强减小，导致水流喷出速度减小，细水柱变得不稳定。当竖直管A上端低于水面时，竖直管A中液面与水平管B喷口的竖直高度差始终不变，根据
此时，喷口处的压强不变，水流喷出速度不变，水流喷出后可在较长时间内得到稳定的细水柱，可知，装置2叙述中不当之处为竖直管A上端要高于水面。
2． 打点计时器接了直流电 重物离打点计时器太远 10.0
【详解】(1)[1]图中错误有打点计时器接了直流电；
[2]图中错误有重物离打点计时器太远；
(2)[3]根据
得
3． 12.5 4.17
左端 见解析 9.63 空气阻力、纸带摩擦等影响
【详解】（1）[1][2]小球的直径为
小球通过光电门时的速度大小为
（2）①[3]重锤做自由落体运动，下落的越来越快，相同时间内的距离越来越大，则纸带的左端与重锤相连。
②[4][5]相邻计数点时间间隔为
各点的瞬时速度为
，，
，
重锤运动的如图所示

根据图像可知当地的重力加速度为
[6]实验中可能产生误差的来源为空气阻力、纸带摩擦等影响。
4． 8m/s2 42m/s
【详解】[1]由题图中火箭长度为可以看出照片比例为
根据火箭的长度为40m，按比例确定出火箭第1个像与第2个像间的位移大小
同理可得火箭第2个像与第3个像间的位移大小
由
可知加速度
[2]第2个像所对应时刻的瞬时速度大小等于第1个像与第3个像间的平均速度，则
5．(1)D
(2)2∶1
(3)BD
【详解】（1）在探究向心力大小F与半径r、质量m、角速度ω的关系时，需要先控制某些量不变，探究其中的两个物理量的关系，即用控制变量法。
故选D。
（2）由可知，两球的向心力之比为1：4，两球的质量相等，转动半径相同，则有转动的角速度之比为1：2，因用皮带连接的左、右塔轮，轮缘的线速度大小相等，由v=ωr可知，左、右塔轮半径之比为2：1。
（3）A．从球第1次到第n次通过A位置，转动圈数为n 1，时间为t，故周期为：
故A错误；
B．小球的线速度大小为
故B正确；
C．小球受重力和拉力，合力提供向心力，设线与竖直方向的夹角为α，则：
Tcosα=mg
Tsinα=F向
故
F向=mgtanα=mg
故C错误；
D．若电动机的转速增加，则转动半径增加，故激光笔1、2应分别左移、升高，故D正确。
故选BD。
6． 4.20
【详解】（1）[1]游标卡尺为50分度，则遮光条的宽度
（2）[2]箱子通过两个光电门的速度
，
又有
解得
（3）[3][4]对箱子和沙桶整体受力分析有
解得
结合图丙有
解得
7． 见解析 非线性 3.84（3.82~3.85）
【详解】（4）[1]用平滑的曲线连接图中各点，可得
（5）[2]由图线可得下落高度与时间为非线性关系。
（7）[3]根据自由落体运动速度位移关系
即
代入，以及重力加速度的值可得
8． 没有 太空中处于完全失重状态，物块与桌面之间无弹力，所以没有摩擦 用秒表记录物块圆周运动N次（次数可以随便，不要太少即可）的时间t 物体转动半径r 弹簧秤示数F
【详解】（1）[1][2]物体与桌面间没有摩擦力，原因是太空中处于完全失重状态，物块与桌面之间无弹力，所以没有摩擦。
（2）[3]实验时用秒表记录物块圆周运动N次（次数可以随便，不要太少即可）的时间t，根据
可得物体运动周期。
[4][5]假设测量并计算出了周期为T，根据
可知，还需要测量的物理量是物体转动半径r和弹簧秤示数F；
（3）[6]根据
可知，待测质量的表达式为
9．(1)BC
(2)2.0
(3)
【详解】（1）AC.为了保证每次钢球抛出的速度相同，每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球但斜槽轨道不需要光滑，A错误，C正确；
B.为了保证钢球抛出时的速度处于水平方向，斜槽轨道末段需要调节水平，B正确；
D.挡板只要能记录下钢球在不同高度时的不同位置，故图中挡板每次不需要等间距下移，D错误。
故选BC。
（2）钢球做平抛运动，在竖直方向有
代入数据解得
在水平方向有
代入数据解得
（3）钢球做平抛运动，在竖直方向有
代入数据解得
在水平方向有
代入数据解得
根据匀变速直线运动一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，点在竖直方向的分速度为
所以钢球从抛出点到点的运动时间为
钢球从抛出点到点的水平距离为
钢球从抛出点到点的竖直距离为
所以抛出点的坐标为，
抛出点的坐标为。
10．(1)
(2)
(3)
【详解】（1）A滑下在水平面运动过程，由动能定理得
解得
同理，碰撞后，A在水平面运动过程中，由动能定理得
解得
B碰撞后的速度为
代入动量守恒的式子
可得
即
（2）物块A、B材质相同，故两物块与桌面的动摩擦因数相同，故两物块滑行时的加速度相同。设单独释放小物块时，设其经过点时的速度为，根据匀变速直线运动的规律有
设小物块A、B在O点碰撞后瞬间的速度分别为、，则有，
碰撞过程，由动量守恒定律可得
若小物块A、B发生弹性碰撞，则由机械能守恒定律可得
整理可得
联立解得
（3）小物块在O点碰撞后瞬间的速度为，碰撞过程中动量守恒，则有
根据运动学公式
联立解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

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