高考物理 模拟新题特快专递（第四期）专题十四 力学实验.doc

2013高考模拟新题特快专递第四期专题14力学实验1（2013杭州七校联考）在探究求合力的方法实验中，某同学首先将白纸固定在方木板上、将橡皮筋的一端固定在a点,另一端拴上两根细绳,每根细绳分别连着一个量程为5 n、最小刻度为0.1 n的弹簧测力计.然后沿着两个不同的方向拉弹簧测力计,如图所示，夹角约为900，这时必须在白纸上记下两拉力的大小和方向，还必须记下 ，其中右图中b弹簧测力计的读数为 n。接着，用其中一个弹簧测力计去拉该橡皮筋时，该实验能否顺利进行下去吗？请说明理由 。答案：结点o的位置 ； 4.00 ； 不能。因为用一只弹簧称拉时，弹簧称的量程不够 。解析：右图中b弹簧测力计的读数为4.00n。左图中c弹簧测力计的读数为3.80n。由于这两个力的合力超过弹簧测力计的量程5n时，所以实验不能顺利进行下去。2某同学做了一次较为精确的测定匀加速直线运动的加速度的实验，实验所得到的纸带如右图所示。设0点是计数的起始点，两计数点之间的时间间隔为0.1s。则第一个计数点与0点的距离s1应为 cm，物体的加速度a = m/s2。答案：4 1解析：设1、2两点之间的距离为s2，2、3两点之间的距离为s3，则s2=0.09m- s1，s3=0.15m- 0.09m=0.06m，s3 -s2= s2- s1，解得s1=0.04m=4cm。由s2- s1=at2解得a =1m/s2。3. （2013杭州七校联考）如右图所示为“探究加速度与物体受力和质量的关系”实验装置图图中a为小车，b为装有砝码的小盘，c为一端带有定滑轮的长木板，小车通过纸带与电火花打点计时器相连，计时器接50hz交流电小车的质量为m1，小盘（及砝码）的质量为m2（1）下列说法正确的是_。a为平衡小车与水平木板之间摩擦力，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，在挂小盘（及砝码）的情况下使小车恰好做匀速运动b每次改变小车质量时，应重新平衡摩擦力c本实验中要满足m2应远小于m1的条件d在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-m1图像（2）实验中，得到一条打点的纸带，如右图所示，已知相邻计数点间的时间间隔为t，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出，则计算小车加速度的表达式为a= ；（3）某同学在平衡好摩擦力后，保持小车质量不变的情况下，通过多次改变砝码重力，作出小车加速度a与砝码重力f的图象如右图所示，若牛顿第二定律成立，重力加速度g=10m/s2，则小车的质量为_kg，小盘的质量为_kg。(二个结果都保留两位有效数字)（4）如果砝码的重力越来越大时，小车的加速度不能无限制地增加，会趋近于某一极限值，此极限值为_ m/s2。3答案：（1） c ；（2）；(3) 2.0或2.1 ； 0.0600.063 ；（4） 10 。解析：为平衡小车与水平木板之间摩擦力，应将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂小盘的情况下使小车恰好做匀速运动，选项a错误；每次改变小车质量时，不需要重新平衡摩擦力，选项b错误；在用图像探究加速度与质量关系时，应作a-1/m1图像，选项d错误。由逐差法和x=at2可得计算小车加速度的表达式为a=。由牛顿第二定律可知，af图象的斜率的倒数表示小车的质量，小车的质量为m=2.1kg，设小盘质量为m，则mg=ma0，由af图象在纵轴的截距可得a0=0.3m/s2，解得小盘的质量为m=0.063kg。如果砝码的重力越来越大时，远远大于小车质量，小车的加速度趋近于重力加速度，极限值为10 m/s2。 4、（8分）（2013浙江瑞安四校联考）如图为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，完成以下填空。实验步骤如下：ls 将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1m，将导轨调至水平； 测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s； 将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止不动时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2； 测出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间t1和t2； 用天平秤出滑块和挡光条的总质量m，再秤出托盘和砝码的总质量m； 滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为ek1= 和ek2= ；在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少ep= 。（重力加速度为g）；如果满足关系式 ，则可认为验证了机械能守恒定律。（用ek1、ek2和ep表示）4、答案：（1）ek1=(m+m)()2 ek2= (m+m)()2 2）ep= mgs （3）ep= ek2-ek15（12分）、（2013浙江瑞安四校联考）现要通过实验验证机械能守恒定律实验装置如图19所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上a点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为m，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上b点有一光电门，可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示a点到导轨底端c点的距离，h表示a与c的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示a、b两点间的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过b点时的瞬时速度用g表示重力加速度完成下列填空和作图：(1)若将滑块自a点由静止释放，则在滑块从a运动至b的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_，动能的增加量可表示为_若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为 _.图19图110 (2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(a点)下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.43/104s21.481.952.412.923.39以s为横坐标，为纵坐标，在图110的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k_104 m1s2(保留3位有效数字)由测得的h、d、b、m和m数值可以计算出s直线的斜率k0 ，将k和k0 进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律5、【答案】 (1)mgs (m+m)()2 (2) 如图所示 2.38-2.44解析：系统重力势能的减小量可表示为mgs。动能的增加量可表示为(m+m)()2。由机械能守恒定律，mgs=(m+m)()2，可得=(-)s。s直线的斜率k=2.4104 m1s2。6（2013浙江效实中学检测）测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图12-a所示的装置，图中长木板水平固定 （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 = （3）如图12-b所示为木块在水平木板上带动纸带运动时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2位有效数字）0123x1x2x5465x6砝码盘 砝码木块纸带电火花计时器图12-a图12-b6【命题意图】考查动摩擦因数的测量、牛顿运动定律及其相关知识。答案：（1）细线与长木板平行（2） = （3）a =1.3 m/s2（保留2位有效数字）解析:对木块和砝码及砝码盘，由牛顿第二定律，mg-mg =(m+m)a，解得 = 。加速度大小a =1.3 m/s2。图137（2013浙江效实中学检测）在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某实验探究小组的实验装置如图13中甲所示木块从a点静止释放后，在1根弹簧作用下弹出，沿足够长木板运动到b1点停下，o点为弹簧原长时所处的位置，测得ob1的距离为l1，并记录此过程中弹簧对木块做的功为w用完全相同的弹簧2根、3根并列在一起进行第2次、第3次实验，每次实验木块均从a点释放，木块分别运动到b1、b2停下，测得ob2、ob3的距离分别为l2、l3作出弹簧对木块做功w与木块停下的位置距o点的距离l的图象wl，如图乙所示（1）根据图线分析，弹簧对木块做功w与木块在o点的速度v0之间的关系 （2）wl图线为什么不通过原点？ （3）弹簧被压缩的长度loa为多少？ 7【命题意图】考查探究动能定理实验、图象及其相关知识。答案：（1）木块从o点到静止的运动过程中，由动能定理，知，由图线知w与l成线性变化，因此w与v0的二次方也成线性变化。（2）未计木块通过ao段时，摩擦力对木块所做的功。（3）3cm。解析：在图线上取两点（6,1），（42,5）代入、得loa=3cm8.（10分）（2013浙江考试院高考测试）在“验证机械能守恒定律”实验中， a b第21题图甲 b（1）电磁打点计时器与电源相接，图甲中接线正确的是 （填“a”或“b”）；cd第21题图乙（2）已知重锤质量m=0.300kg，当地重力加速度g=9.79m/s2，经正确操作后获得的一条纸带如图乙所示，计算c、d两点间对应运动过程的动能和势能变化值；（3）分析实验误差产生的原因。答案：（1） b（2） ，（3） 动能的增加量小于势能的减小量。纸带所受摩擦阻力，空气阻力，测量误差。9(9分)（2013陕西延安中学模拟）某同学在研究性学习中充分利用打点计时器针对自由落体运动进行了如下三个问题的深入研究：(1)当地的重力加速度是多少？(2)如何测定物体下落过程中某一位置的速度？(3)下落过程中机械能是否守恒？此同学依据这些问题设计了如下实验方案：如图9甲所示，将打点计时器(频率为f)固定在铁架台上，先打开电源而后释放重物，重物带动纸带从静止开始下落，打出几条纸带并在其中选出一条比较理想的纸带如图乙所示在纸带上取出若干计数点，其中每两个计数点之间有四个点未画出图9（2分）所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需_(填字母代号)中的器材a交流电源、天平及毫米刻度尺 b交流电源、毫米刻度尺c交流电源、毫米刻度尺及砝码 d交流电源、天平及砝码（2分）计算当地重力加速度g_.(用f、x2、x5表示)（3分）为了提高实验的准确程度，该同学用图象法剔除偶然误差较大的数据，为使图线的斜率等于重力加速度，除做vt图象外，还可作_图象，其纵轴表示的是_，横轴表示的是_（2分）如图乙所示，打计数点5时重物的速度v5_.(用f、x3、x4、x5表示)答案：bf2. v2-2h，重物下落至某一位置速度的二次方，从计时起重物下落高度的2倍。（或：v2-h，重物下落至某一位置速度的二次方的一半，从计时起重物下落的高度h）f解析：打点计时器需要交流电源，测量纸带上点迹之间距离需要用毫米刻度尺，选项b正确。根据sm-sn=(m-n)a(5t) 2，解得a=f2.由机械能守恒定律，mgh=mv2，为使图线的斜率等于重力加速度，可以作v2-2h图象，或作v2-h图象。作v2-2h图象，其纵轴表示的是重物下落至某一位置速度的二次方，横轴表示的是从计时起重物下落高度的2倍（2h）；或作v2-h图象，其纵轴表示的是重物下落至某一位置速度的二次方的一半，横轴表示的是从计时起重物下落的高度h。根据做匀变速直线运动的质点在中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，有：v4=, v3=, v4=,t=1/f，联立解得：v5=f。10（10分）（2013广州中学测试）在“探究加速度与物体质量物体受力的关系”实验中：实验装置如图所示：一木块放在水平长木板上，左侧拴有一不可伸长的细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连木块右侧与穿过打点计时器的纸带相连，在重物牵引下，木块在木板上向左做匀加速运动。重物的质量为m ，木块质量为m 。图图图如图所示，是甲同学用以上装置，通过打点计时器在纸带上打出的一些连续的点，它们之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，打点计时器所用交流电周期为t ，根据给以上数据求：木块的加速度 乙同学用同一套装置，根据测量数据画出了如图所示的a-f图线，原因可能是：_ 丙、丁两位同学用同一套装置，画出了各自得到的a-f图线如图所示，说明这两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？_并比较其大小