资源简介

二、实验题专项练
专项练1　力学实验
1.(2020·广东深圳模拟)用如图所示的甲、乙两种装置都可以进行“探究做功与物体速度变化的关系”实验。
(1)a、b是两个实验中打出的纸带的一部分,A、B、C、…、G是纸带上标出的计数点,每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出。其中图　　　　(选填“a”或“b”)所示的是用乙装置的实验纸带。用甲装置实验时打下F点的瞬时速度v=　　　　
m/s(保留2位有效数字)。?
(2)在用乙装置进行的实验中,平衡摩擦力后,小车与橡皮筋组成的系统在橡皮筋恢复形变前机械能　　　　(选填“守恒”或“不守恒”)。?
2.(2020·广东韶关模拟)某同学在研究性学习中,利用所学的知识解决了如下问题:一轻弹簧一端固定于某一深度为h=0.25
m、开口向右的小筒中(没有外力作用时弹簧的另一端也位于筒内),如图(甲)所示,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒外弹簧的长度l,现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数,该同学通过改变所挂钩码的个数来改变l,作出Fl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.(2020·福建三明质检)有同学利用如图所示的装置来探究求合力的方法:在竖直木板上铺有白纸,固定两个光滑的滑轮A和B,将绳子打一个结点O,每个钩码的重量相等,当系统达到平衡时,根据钩码个数分别读出三根绳子AO、BO和CO的拉力F1、F2和F3,回答下列问题:
(1)改变钩码个数,实验能完成的是　　　　。?
A.钩码的个数N1=N2=2,N3=4
B.钩码的个数N1=N3=3,N2=4
C.钩码的个数N1=N2=N3=4
D.钩码的个数N1=3,N2=4,N3=5
(2)在拆下钩码和绳子前,应该完成的一个步骤是　　　　。?
A.用天平测出钩码的质量
B.量出OA、OB、OC三段绳子的长度
C.用量角器量出绳子AO和BO之间的∠AOB夹角
D.标记结点O的位置,并记录OA、OB、OC三段绳子的方向
(3)在作图时,你认为图中　　
　　[选填“(甲)”或“(乙)”]是正确的。?
4.(2020·广东汕头模拟)图(甲)为验证机械能守恒定律的实验装置,通过电磁铁控制的小铁球从A处自由下落,毫秒计时器(图中未画出)记录下小铁球经过光电门B的挡光时间为t,小铁球的直径为d,用作为球经过光电门时的速度,重力加速度为g。
(1)用游标卡尺测得小铁球的直径d如图(乙)所示,则d=　　　　
mm。?
(2)实验中还需要测量的物理量是　　　　。?
A.A距地面的高度H
B.A、B之间的高度h
C.小铁球从A下落到B的时间tAB
(3)要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒,只需验证等式　　　　是否成立即可(用实验中测得物理量的符号表示)。?
(4)某实验小组测得小球动能的增加量ΔEk总是稍大于重力势能的减少量ΔEp,原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　。(写出一个即可)?
5.为验证“两小球碰撞过程中动量守恒”,某同学用如图(甲)的装置进行如下的实验操作:
①先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于靠近槽口处,然后让木板绕与地面交点向右转动一定角度,然后固定木板,使小球a从斜槽轨道上某固定点A处静止释放,撞到木板并在白纸上留下点迹P;
②然后把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端B点,让小球a仍从原固定位置由静止开始滚下,与小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹M和N;
③用天平测得a、b两小球的质量分别为ma、mb;
④该同学建立一个直角坐标系,如图(乙)所示,并将测得的数据标在坐标纸上,坐标值为B(O,h),P(x1,y1),M(x2,y2),N(x3,y3)。
(1)本实验中所选用的两小球质量关系为ma　　　　(选填“>”“<”或“=”)mb。?
(2)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力,这对实验结果　　　　(选填“会”或“不会”)产生误差。?
(3)用本实验中所测得的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为　
。
6.(2020·广东潮州模拟)某同学用如图(甲)的实验装置测量当地的重力加速度g,钢球自由下落过程中,先后通过光电门A、B,钢球通过光电门A时光电计时器开始计时,通过光电门B时就停止计时,得到钢球从A到B所用时间t,用刻度尺测出A、B间高度h,保持钢球下落的位置和光电门B的位置不变,改变光电门A的位置,重复前面的实验,测出多组h、t的值。
(1)由于钢球下落的位置和光电门B的位置均不变,因此钢球到达B点的速度vB不变,则钢球的运动可以看成是反向的　　　　(选填“匀加速”或“匀减速”)直线运动,故反向运动的位移表达式h=　　　　　　(用vB、g、t表示)。?
(2)根据测得的多组h、t的值,算出每组的,作出t图象如图(乙),若图线斜率的绝对值为k,则当地的重力加速度g=　　　　。?
参考答案
1.解析:(1)由于在乙装置中,小车先加速后匀速,因此最后一段是匀速运动的一定是乙小车,因此图中a是用乙装置打出来的实验纸带;甲装置对应纸带b,相邻计数点间有四个点未画出,则时间间隔为T=0.02×5
s=0.1
s,由匀变速直线运动的推论,平均速度等于中间时刻的瞬时速度,有vF==
m/s=0.28
m/s。
(2)小车与橡皮筋组成的系统有重力做正功,橡皮筋的弹力做正功,摩擦力做负功,即使平衡了摩擦力,依然有除重力和弹力之外的摩擦力做负功,系统的机械能减少,机械能不守恒。
答案:(1)a　0.28　(2)不守恒
2.解析:(1)根据图象结合数学知识可知,在弹性限度内,弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比。
(2)根据胡克定律F与l的关系式为F=k(l+h-l0)=kl+k(h-l0),从图象中可得直线的斜率为1
N/cm,截距为10
N,故弹簧的劲度系数为k=1
N/cm=100
N/m,由k(h-l0)=10
N,解得l0=15
cm=0.15
m。
答案:(1)在弹性限度内,弹簧弹力与弹簧的伸长量成正比
(2)100　0.15
3.解析:(1)
对结点O进行受力分析,如图所示。
OA、OB、OC分别表示三个力的大小,由于系统在三个共点力作用下处于平衡状态,所以三个力的大小可构成一个矢量三角形。以钩码的个数表示力的大小,
N1=N2=2,N3=4时,只能两分力沿直线时才能平衡,不能构成三角形,不符合实验方法,故A错误;N1=N3=3,N2=4时,则以三力为边构成等腰三角形,故B正确;N1=N2=N3=4时,则以三力为边构成等边三角形,故C正确;N1=3,N2=4,N3=5时,能构成三角形,故D正确。
(2)为验证平行四边形定则,必须作受力图,所以先明确受力点,即标记结点O的位置,其次要作出力的方向并读出力的大小,最后作出力的图示,所以需记录OA、OB、OC三段绳子的方向。
(3)以O点为研究对象,F3的实际作用效果在OC这条线上,由于误差的存在,F1与F2合力的理论值要与实际值有一定偏差,故(甲)图符合实际,(乙)图不符合实际。
答案:(1)BCD　(2)D　(3)(甲)
4.解析:(1)根据游标卡尺的读数规则可知
d=5
mm+0.1×4
mm=5.4
mm。
(2)此题需要用到重力势能的变化量,故需要测量AB之间的高度,不需要知道A距离地面的高度,故A错误,B正确;因为要判定mgh与mv2的关系,不需要知道小铁球从A下落到B的时间tAB,故C错误。
(3)利用小铁球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,故B点速度v=,根据机械能守恒的表达式有mgh=mv2,可得d2=2ght2,故只要验证d2=2ght2即可。
(4)实验中发现动能增加量ΔEk总是稍小于重力势能减少量ΔEp,可能的原因是小球下落过程中有阻力做功,但小球动能的增加量总是大于重力势能的减少量,则可能是光电门计时器与小球下落的重心方向不在同一条垂线上,导致测量速度偏大。
答案:(1)5.4　(2)B
(3)d2=2ght2
(4)光电门计时器与小球下落的重心方向不在同一条垂线上
5.解析:(1)本实验中为防止入射球a被弹回,所选用的两小球质量关系为ma>mb。
(2)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力,这对实验结果不会产生误差,只要保证小球a从同一高度下落,到达斜槽底端的速度相同即可。
(3)对于任意一球由平抛知识可知x=vt,h-y=gt2,解得v=x,要验证的关系是mav0=mav1+mbv2,其中v0=x1,v1=x2,v2=x3,则ax1=max2+
mbx3,整理得,所要验证的表达式为
ma=ma+mb。
答案:(1)>　(2)不会
(3)ma=ma+mb
6.解析:(1)由于钢球下落的位置不变,光电门B的位置不变,因此钢球到达B点的速度不变,设钢球到B点的速度为vB,则钢球的运动可以看成是反向的匀减速直线运动,则有h=vBt-gt2。
(2)将h=vBt-gt2整理后可得=vB-t,由t图线斜率的绝对值k=,解得g=2k。
答案:(1)匀减速　vBt-gt2
(2)2k

展开更多......

收起↑