高三物理一轮复习-力学实验1

高三一轮复习--力学实验1某同学为了验证小钢球在光滑的斜面上保持相对静止的条件，设计了如下实验.装置如图所示，一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，小车上固定一个很光滑的硬质斜面，车与斜面的总质量为M.细线的一端与小车相连接，另一端跨过定滑轮连接一小桶，小车的后面连接纸带，纸带穿过固定在桌面上的打点计时器的限位孔，忽略所有接触面的摩擦和空气阻力,实验中可以通过往桶中增减沙子来实现斜面上的小钢球与车在运动过程中保持相对静止.(g取9.80m/s2,结果均保留三位有效数字，3=1.732)(1)某次释放小车后，该同学发现小钢球相对斜面向下滑动，他应向小桶内____(“添加”或“取出”)砂子;(2)测量出斜面的倾角为30°,理论上要保持小钢球相对斜面静止,小钢球的加速度为____m/s2.(3)某次实验观察到小钢球相对斜面静止时，打下一条纸带如图，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T=0.02s，其中x1=13.43cm、x2=19.44cm、x3=25.46cm、x4=31.47cm、x5=37.50cm、x6=43.52cm.由纸带可知小车运动的加速度为_____m/s2.(4)实验发现(3)中算出的小车实际加速度与(2)中计算的理论值不相等，其原因可能是____A.斜面实际不够光滑，小钢球与斜面间摩擦力产生的影响B.车与木板间摩擦力产生的影响C.车与木板的质量没有远大于小桶与砂子的质量D.纸带与打点计时器限位孔间存在摩擦产生的影响2.某学习小组利用弹簧测力计同时进行了“探究弹力和弹簧伸长量的关系”和“探究弹性势能和弹簧伸长量的关系”的实验.具体操作如下:(1)将弹簧秤左端固定并装有拉力传感器(图中未画出),缓慢向右拉动挂钩至某位置,读出传感器的示数为F0,用刻度尺测量弹簧的伸长量x0;(2)多次改变弹簧伸长量，读出多组上述数据;(3)利用以上数据做出F-x图象如图所示;小组同学利用以上数据和图象得到以下结论:弹簧弹力和弹簧伸长量成____比，弹簧的劲度系数为___________(用F0、x0表示)，从原长到x1时，弹力做功______.弹簧伸长量为x1时弹性势能的表达式为_____，弹簧由伸长量为x1，拉到伸长量为x2(x2＞x1)的过程中弹簧弹力做的功为________3.如图所示为“验证动量守恒定律”实验的装置示意图，现有带光滑圆弧轨道的粗糙水平桌面，物块小、B(A的质量大于B的质量)。实验操作步骤如下:(a)在圆弧轨道上距离桌面h高处让A由静止滑下，在水平桌面上不放B的情况下，使A一直沿水平桌面运动到C处静止;(b)再让A从圆弧轨道上距离桌面h高处由静止滑下，在桌面与弧轨道相接处放上B,使小与B碰撞，碰撞后让AB继续运动直至分别停上在D、E处;(c)重复多次以上实验步骤，并记录实验数据，选取自己认为最理想的实验结果进行研究，根据该实验设计，回答下列问题:(1)实验中除了要测量物块A的质量物块m1、B的质量m2还需测量的物理量有_______(写出物理量名称及表示符号);据实验测量出的数据和测量的物理量写出可以验证动量守恒定律的表达式_________________(2)关于误差分析和实验测量，下列说法正确的是_A.A与B发生弹性碰撞还是非弹性碰撞，对实验结果有一定的影响B.如果A与B发生的碰撞不是正碰对实验结果有一定的影响.C.实验中所用的圆弧轨道不是真正的光滑，对实验的结果影响不大D.实验中必须测量A起始位置距离桌面的高度4.某学习小组通过下图实验装置来验证动量守恒定律.A是固定在水平桌面上光滑的斜槽,斜槽末端与水平桌面平行,B是气垫导轨,C是光电门,D是带有小孔的滑块(孔内粘有胶带,小球进入小孔即粘在胶带上),滑块上方有一窄挡光片.实验前将斜槽固定在水平桌面上,调整气垫导轨的高度,使滑块小孔与斜槽末端在同一高度处，同时调整气垫导轨水平.多次改变小球释放高度h，得到挡光片通过光电门的时间t,做出,图象.小球质量为m,滑块总质量为M,挡光片宽度为d,重力加速度为g(1)用螺旋测微器测量挡光片的宽度,如图所示,宽度d=________mm;(2)请用题中所给的物理量来表示，只要满足关系式h=__________,就可以说明在误差允许范围内碰撞中动量守恒:(3)如果图象是-条过原点的_______(填写“倾斜直线”或“抛物线”),同样可以验证动量守恒.5.用图1所示装置探究功与速度变化的关系，进行的主要操作步骤如下:a.不挂橡皮筋，调整木板的倾斜程度，使小车拖动纸带匀速运动;b.将小车拉至靠近计时器处，接通计时器电源，放开小车;c.加挂一条两条相同的橡皮筋,重复b步骤。(1)某次实验中打出的一条纸芾如图所示D之前各点间的距离不相等E之后各点间的距离都相等。若使误差最小，下列计算小车匀速运动的速度的表达式最好的是(T为打点周期)___________(填选项前的字母)(2)若挂一条橡皮筋时E点之后各点之间的距离为x1，挂两条时E点之后各点之间的距离为x2.则x1:x2=___(3)若测得A、B、C、D四点之间的距离分别为xAB、xBC、xCD则______(填选项前的字母序号)A.xBC-xAB=xCD-xBCB.xBC-xAB＜xCD-xBCC.xBC-xAB＞xCD-xBC6.如图甲（侧视图只画了一个小车）所示的实验装置可以验证“牛顿第二定律”,两个相同的小车放在光滑水平桌面上,右端各系一条细绳,跨过定滑轮各挂一个小盘增减盘中的砝码可改变小车受到的合外力,增减车上的砝码可改变小车的质量.两车左端各系一条细线用一个黑板擦把两细线同时按在固定、粗糙的水平垫片上,使小车静止（如图乙）.拾起黑板擦两车同时运动,在两车尚未碰到滑轮前,迅速按下黑板擦,两车立刻停止,测出两车位移的大小.

该实验中,盘和盘中砝码的总质量应____小车的总质量（填“远大于”、“远小于”、“等于”）.图丙为某同学在验证“合外力不变加速度与质量成反比”时的实验记录,已测得小车1的总质量M1=100g,小车2的总质量M2=200g.由图可读出小车1的位移x1=5.00cm,小车2的位移x2=______cm,可以算出=______（结果保留三位有效数字）,在实验误差允许的范内,_________（填“大于”、“小于”、“等于”）.7.为了验证机械能守恒定律，某同学做了如下实验:将一小球用细绳悬挂于O点，在O点正下方安装与光电计时器相连的光电门.将小球拉至细线水平由静止释放，小球向下摆动后通过光电门，光电门记录下了小球通过光电门的时间△t,若测得小球的直径为d.(1)小球通过光电门时的速度大小可表示为v=_____________(2)要验证小球在向下摆动过程中机械能守恒，若测得悬点到小球球心的距离为L，重力加速度用g表示，需要验证的表达式是__________(用△t、d、L、g等物理量表示);(3)为了减小实验误差,小球应该满足什么条件:________________8.某同学设计了一个如图1所示的装置来测定滑块与木板间的动摩擦因数，其中A为滑块，B和C是质量可调的砝码，不计绳和滑轮的质量及它们之间的摩擦．实验中该同学在砝码总质量（m+m′=m0）保持不变的条件下，改变m和m′的大小，测出不同m下系统的加速度，然后通过实验数据的分析就可求出滑块与木板间的动摩擦因数．（1）该同学手中有打点计时器、纸带、10个质量均为100克的砝码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、细线，为了完成本实验，得到所要测量的物理量，还应有

．A．秒表

B．毫米刻度尺

C．天平

D．低压交流电源（2）实验中，该同学得到一条较为理想的纸带，如图2所示，从清晰的O点开始，每隔4个点取一计数点（中间4个点没画出），分别记为A、B、C、D、E、F，各计数点到O点的距离为OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=11.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm，打点计时器打点频率为50Hz，则由此纸带可得到打E点时滑块的速度v=

m/s，此次实验滑块的加速度a=

m/s2．（结果均保留两位有效数字）（3）在实验数据处理中，该同学以m为横轴，以系统的加速度a为纵轴，绘制了如图3所示的实验图线，结合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=

．（g取10m/s2）9.利用如图甲所示的实验装置探究“恒力做功与系统动能变化的关系”，已知小车质量为470.0g，打点计时器所用交流电的频率为50Hz，重力加速度g=9.8m/s2。(1)挂小沙桶前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到____________________________(2)挂上30.0g的小沙桶，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示，选择某一点为0，之后依次每5个计时点取一个计数点，用刻度尺量出几个相邻计数点间的距离记录在纸带上，测得计数点“1”到计数点“6”之间的距离为18.00cm。由计数点“1”到计数点“6”的运动过程中，小沙桶所受重力做的功为_________J，小车和小沙桶系统动能的增加量为______J(计算结果保留三位有效数字)。10.某研究性学习小组要研究弹簧的劲度系数与绕制弹簧的金属丝直径间的关系,为此他们选择了同种材料制成的不同直径的钢丝来绕制弹簧.(1)进行此项实验需要采用控制变量法,除了材料相同外,你认为还应控制哪些因素相同(写出两项即可)__________________________________________(2)用游标卡尺测量绕制弹簧的钢丝直径,某次测量示数如图所示,则该钢丝的直径为_____mm（3）根据下表中相关数据分析可得:在其它条件相同的情况下,弹簧的劲度系数与其所用钢丝的直径的____次幂成正比.11.小明同学想利用实验验证共点力作用下物体的平衡条件，他设计了以下实验过程：在竖直木板上固定两个定滑轮M1和M2，在一个铁环P上系三根轻细绳a、b、c，其中a、b细绳跨过滑轮各挂一组钩码，细绳c直接挂一组钩码，每个钩码质量相同，轻绳、钩码、铁环均与木板不接触，整个装置平衡时情况如图所示。（1）小明想通过作图法来进行验证，他除了记录铁环P位置及三根细绳的方向，还需知道哪些物理量？A.每组钩码的个数B.每个钩码的质量C.铁环P的质量D.M1、M2两滑轮的高度差（2）关于本实验，下列说法正确的是____。A．为了减小实验误差，两滑轮与绳间的摩擦尽量小些B．为了减小实验误差，铁环P的质量应尽量小些C．改变滑轮量程钩码个数，铁环P的质量应尽量小些D．作力的图示时应选择适当的标度12.小明在课本查到“木-木”的动摩擦因数为0.3,打算对这个数据进行检验,设计了以下实验:(1)如图所示,将质量为M的待测木块放在水平放置的长木板上,通过细绳连接沙桶.增加沙桶中沙的质量,直到轻推一下木块,木块恰能做匀速直线运动,若此时沙桶及沙的总质量为m,则动摩擦因数μ=___(2)由于找不到天平,小明进行了以下步骤:①取下沙桶,在木板上固定打点计时器,将纸带系在木块上,并穿过打点计时器:②将木板不带滑轮的一端垫高,直到轻推下木块能做匀速直线运动；③挂上沙桶(沙桶及沙的总质量保持不变).接通电源,稳定后释放木块,得到如图纸带。(3)已知打点计时器的频率为50Hz,根据纸带数据,可求得木块运动的加速度a=____m/s2.(结果保留两位有效数字)(4)若当地的重力加速度为9.8m/s2,则通过计算得μ=_____。(结果保留两位有效数字)13.在用“落体法”做“验证机械能守恒定律”的实验时,某同学选择一条较为满意的纸带,如图甲所示,他舍弃前面密集的点,以O为起点,从A点开始选取纸带上连续点A、B、C...测出O到A、B、C...的距离分别为h1、h2、h3..,已知电源的频率为f.(1)打点计时器打B点时，重锤的速度大小为_________(2)若该同学根据实验测得的数据,画出的v2-h图象如图乙所示,则由图乙计算得当地重力加速度大小为_______m/s2(保留三位有效数字)14.某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的运动，实验中使用的电磁打点计时器的打点周期为T，他的实验步骤如下：①按图甲安装好实验器材；②让拖着纸带的小车沿平板斜面开始向下运动，接通电源，重复几次；③选出一条点迹比较清晰的纸带，舍去开始比较密集的点迹，从便于测量的点开始，每两个打点间隔取一个计数点，如图乙中0、1、2、…、6点所示；④测量相邻两个计数点之间的距离，分别记作s1、s2、s3、…、s6；⑤通过测量和计算，判断出小车沿平板斜面做匀变速直线运动。（1）在上面甲图中，图中明显存在的问题是_____________________；电源应该接________电源（选填直流或交流）；实验操作过程中明显的错误是__________________。（2）若实验装置安装和操作过程完全正确，利用该同学测量的数据可以得到小车的加速度，计算加速度得到的表达式是a＝_________________；（3）若该同学在实验中用量角器还测出了平板斜面的倾角α，且已知当地的重力加速度为g，则在以下物理量中，还能计算出________（填字母序号）。A．小车的质量B．小车与平板斜面之间的动摩擦因数μC．小车到达斜面底端时的动能D．小车滑下过程中损失的机械能15.如图甲是利用激光测转速的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上涂有一段很薄的反光涂层。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号立即转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来。(1)若图乙中示波器显示屏上横向的时间轴上每小格对应的时间为2.00×10-3s（即时间轴每大格表示1.00×10-2s），则圆盘的转动周期为_______s、转速为______r/s。（结果均保留3位有效数字，下同）(2)若测得圆盘直径为22.00cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度（弧长）为_____cm。16.如图甲所示,利用该装置可以测定木块与桌面之间的动摩擦因数.实验中,当木块A位于O点时,沙桶B刚好接触地面.将A拉到M点,待A、B稳定且静止后释放A、B落地后不反弹,A最终滑到N点且速度为零.测出MO和ON的长度分别为h和L.改变木块A释放点M的位置,重复上述实验,分别记录几组实验数据.①实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮.下列解决方法中可行的有:A.仅增大A的质量B.仅增大B的质量C.仅降低B起始释放的高度(绳拉直且总长一定)D.仅升高B起始释放的高度(绳拉直且总长一定)②问题解决后,根据实验数据作出h-L关系的图象如图乙所示,围线的斜率为1,实验中已经测得A、B的质量之比为0.5.则动摩擦因数μ=_________17.利用“类牛顿摆”验证碰撞过程中的动量守恒定律。实验器材：两个半径相同的球1和球2，细线若干，坐标纸，刻度尺。实验步骤：（1）测量小球1、2的质量分别为m1、m2，将小球各用两细线悬挂于水平支架上，各悬点位于同一水平面，如图甲；（2）将坐标纸竖直固定在一个水平支架上，使坐标纸与小球运动平面平行且尽量靠近。坐标纸每一小格是边长为d的正方形。将小球1拉至某一位置A，由静止释放，垂直坐标纸方向用手机高速连拍；（3）分析连拍照片得出，球1从A点由静止释放，在最低点与球2发生水平方向的正碰，球1反弹后到达最高位置为B，球2向左摆动的最高位置为C，如图乙。已知重力加速度为g，碰前球1的动量大小为___________。若满足关系式___________，则验证碰撞中动量守恒；（4）与用一根细线悬挂小球相比，本实验采用双线摆的优点是：___________；（5）球1在最低点与静止的球2水平