高三名校物理试题（江苏版）（第02期） 17 力学实验2(考试说明以外、设计性实验) 含解析

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精江苏省物理单科卷有其特定的命题模板，无论是命题题型、考点分布、模型情景等,还是命题思路和发展趋向方面都不同于其他省市的地方卷.为了给江苏考区广大师生提供一套专属自己的复习备考资料，物理解析团队的名校名师们精心编写了本系列资料。本资料以江苏考区的最新名校试题为主,借鉴并吸收了其他省市最新模拟题中对江苏考区具有借鉴价值的典型题，优化组合，合理编排,极限命制。专题17力学实验2(考试说明以外、设计性实验)（解析版）1.【2013•重庆市重庆一中2013届高三5月模拟】“探究功与物体速度变化的关系”的实验装置如图所示，当静止的小车在一条橡皮筋作用下弹出时，橡皮筋对小车做的功记为W。当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致。每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.(1）若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置(视小车为质点)，下列说法正确的________。A．橡皮筋处于伸长状态B．橡皮筋处于原长状态C．小车在两个铁钉的连线处D．小车已过两个铁钉的连线（2)下列4条纸带哪些条是在探究功与物体速度变化关系的实验中，正确操作可能得到的纸带________。1。（1）A；（2）BD解析：(1）由于实际做实验时,橡皮条的原长比两个铁钉间距要大，平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮条做功完毕,即当橡皮条恢复原长时，小车速度达到最大，此时小车还没有到达两个铁钉的连线，故A正确,BCD错误；故选A。（2）由于小车先加速，中间匀速,最后减速，故根据运动特点，可以找到符合条件的纸带,B纸带符合要求。纸带也可以还未达到减速,故D纸带也可能。考点：本题考查了探究功与速度变化的关系实验。2。【2013•重庆市七校联盟2013届高三上期期中联考】一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系。①首先，他们让一砝码做半径为0.08m的圆周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力和对应的角速度,如下表。请你根据表中的数据在图甲上绘出的关系图像.②通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测与成正比。你认为，可以通过进一步转换，做出____________关系图像来确定他们的猜测是否正确。③在证实了之后，他们将砝码做圆周运动的半径再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条图像，他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中,如图乙所示。通过对三条图像的比较、分析、讨论，他们得出的结论,你认为他们的依是___________________________________________.④通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力与角速度、半径的数学关系式是，其中比例系数的单位是__________。2。(1）如下图；(2）与；(3）做一条平行与纵轴的辅助线，观察和图像的交点中力的数值之比是否为;（4）kg解析:(1）描点后绘图时注意尽量让所描的点落到同一条曲线上，不能落到曲线上的让其均匀分布在两侧，如下图所示。3。【2013•重庆市高2013级一诊】为了简单测量小木块与水平桌面间的动摩擦因数,按以下步骤进行：a．将一端固定在木板P上的轻弹簧置于水平桌面上,固定木板P，在桌面上标记弹簧自由端位置O．将小木块接触弹簧自由端(不栓接）并使其缓慢移至A位置，如题6图1所示．b．将小木块从静止开始释放，小木块运动至B位置停止．c．将弹簧移至桌边,使弹簧自由端位置O与桌边缘对齐，如题6图2所示，固定木板P，使小木块接触弹簧自由端(不栓接)并使其缓慢移至C位置，使，将小木块从静止开始释放，小木块落至水平地面D处，为O点在水平地面的竖直投影点．若已经测得OB距离为L,间竖直高度为h．小木块可看做质点,不计空气阻力．题6图1题6图1COO′DPPAOB题6图2①为测量小木块与水平桌面间的动摩擦因数，还需要测量的物理量是：．（用文字和字母表示)②写出小木块与桌面间的动摩擦因数的表达式：=．(用测得的物理量的字母表示)4.【2013•重庆市重庆一中高2013级高三上期第四次月考】某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究功和动能变化的关系，如图甲所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小．小车中可以放置砝码．(Ⅰ)实验中木板略微倾斜，这样做目的是___________．A．是为了使释放小车后，小车能匀加速下滑B．是为了增大小车下滑的加速度C．可使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功D．可使得小车在未施加拉力时做匀速直线运动（Ⅱ）实验主要步骤如下：①测量__________和拉力传感器的总质量；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路．②将小车停在C点，接通电源，__________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度．③在小车中增加砝码，或增加钩码个数，重复②的操作．(Ⅲ）下表乙是他们测得的一组数据，其中是传感器与小车及小车中砝码质量之和，是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量，是拉力传感器受到的拉力，是拉力在A、B间所做的功．表格中＝_________，＝___________(结果保留三位有效数字)。5．【2013·河南省商丘市高三三模】在“探究功与物体速度变化关系"的实验中，某实验研究小组的实验装置如图甲所示.小木块从A点静止释放后，在一根弹簧作用下弹出，沿足够长水平放置的木板运动到B1点停下，O点为弹簧原长时小木块所处的位置，测得OB1的距离为L1，并把此过程中弹簧对小木块做的功记为W1.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……实验并记录相应的数据，作出弹簧对小木块做功W与小木块停下的位置距O点的距离L的图象如图乙所示。请回答下列问题：（1)W—L图线为什么不通过原点？。(2）弹簧被压缩的长度LOA=cm。6．【2014·郑州第47中学2014届高三第一次月考】在“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验中，为了探求弹簧弹力F和弹簧伸长量的关系,李强同学选了甲、乙两根规格不同的弹簧进行测试，根据测得的数据绘出如图所示的图象，从图象上看，该同学没能完全按实验要求做，使图象上端成为曲线，图象上端成为曲线是因为。其中乙弹簧的劲度系数为N/m。若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选弹簧（填“甲”或“乙”）。6．表明弹簧已经超过了弹簧的弹性限度;k乙=200N/m；甲解析：图象上端成为曲线是因为弹簧已经超过了弹簧的弹性限度；其中乙弹簧的劲度系数为;因为甲的劲度系数较小,所以若要制作一个精确度较高的弹簧秤,应选弹簧甲。考点：胡克定律及用图像法处理实验数据.7．【2014·郑州第47中学2014届高三第一次月考】（1）实验中,如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0。1s.根据纸带可判定小车做_______运动；根据纸带计算各点瞬时速度：_____m/s_____m/s（2）建筑、桥梁工程中所用的金属材料(如钢筋钢梁等)在外力作用下会伸长，其伸长量不仅与和拉力的大小有关，还和金属材料的横截面积有关．人们发现对同一种金属,其所受的拉力与其横截面积的比值跟金属材料的伸长量与原长的比值的比是一个常数，这个常数叫做杨氏模量．用E表示，即：E=；某同学为探究其是否正确，根据下面提供的器材:不同粗细不同长度的同种金属丝；不同质量的重物;螺旋测微器；游标卡尺；米尺；天平;固定装置等．设计的实验如图所示．该同学取一段金属丝水平固定在固定装置上，将一重物挂在金属丝的中点,其中点发生了一个微小下移h（横截面面积的变化可忽略不计）。用螺旋测微器测得金属丝的直径为D;用游标卡尺测得微小下移量为h；用米尺测得金属丝的原长为2L；用天平测出重物的质量m（不超量程）．用游标卡尺测长度时如下图，右图是左图的放大图（放大快对齐的那一部分）,读数是 以上测量量的字母表示该金属的杨氏模量的表达式为:E=．7．（1)匀加速，3。90，2。64；(2）8。94mm，.解析：(1）根据所给的数据可知，相邻相等时间内的位移差均为，所以小车做匀变速直线运动;；.8．【2014•重庆市名校联盟高2014级第一次联考】探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：(1）设法让橡皮筋对车做的功分别为W、2W、3W、……（2）分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度、、……(3）作出草图(4）分析图，如果图象是一条直线，表明；如果不是直线，可考虑是否存在，等关系。以下关于该实验的说法中有一项不正确的是（）A．本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W……所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中，使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为W，用2条、3条……橡皮筋并在一起进行第2次、第3次……实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W……B．小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板倾斜。C．某同学在一次实验中，得到一条记录纸带,纸带上打出的点，两端密，中间疏，出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D．根据记录纸带上打出的点,求小车获得速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。9．【2013•重庆市三峡联盟2013届高三4月联考】物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数．实验装置如图所示,打点计时器固定在斜面上．滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，如图所示．下图是打出的纸带一段。．①已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,选A、B、C……等7个点为计数点,且各计数点间均有一个点没有画出，如图所示．滑块下滑的加速度的大小a＝_______m/s2.②为测量动摩擦因数，下列物理量中还应测量的有________．(填入所选物理量前的字母）A．木板的长度LB．木板的末端被垫起的高度hC．木板的质量m1D．滑块的质量m2E滑块运动的时间t③滑块与木板间的动摩擦因数＝________（用被测物理量的字母表示，重力加速度为)．与真实值相比，测量的动摩擦因数________（填“偏大"或“偏小”）．写出支持你的看法的一个结论______________________________________________________．9．①3.00；②AB;③,偏大，忽略了纸带与限位孔间的摩擦力或忽略了空气阻力等解析：①根据逐差法求加速度有：，代入数据求得：10．【2014•重庆市南开中学高2014届高三10月考】如图甲所示，用包有白纸的质量为1。00kg的圆柱棒替代纸带和重物,蘸有颜料的毛笔固定在电动机上并随之匀速转动，使之替代打点计时器。当烧断悬挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由下落，毛笔就在圆柱棒面上的纸上画出记号，如图乙所示。设毛笔接触棒时不影响棒的运动,并测得记号之间的距离依次为26.1mm、50。0mm、74。0mm、98.0mm、122.2mm、146。1mm，由此验证机械能守恒，已知电动机铭牌上标有“1200r/min”字样。根据以上内容,可得：（1）毛笔画相邻两条线的时间间隔=s，图乙中纸带的端是圆柱棒的悬挂端（填左或右）。（2）根据乙所给的数据,可知毛笔画下记号C时,圆柱棒下落的速度；画下记号D时，圆柱棒下落的速度;记号C、D之间棒的动能的变化量为J，重力势能的变化量为J(取，结果均保留三位有效数字）。由此可得出的结论是。(2)利用匀变速直线运动的推论：；；C、D之间棒的动能的变化量为；根据重力势能的定义式得：重力势能减小量；重力势能减小量略大于C、D之间棒的动能的变化量，所以在误差允许范围内圆柱下落过程中机械能守恒.考点：本题考查了用打点计时器测速度、验证机械能守恒定律。11．【2014•重庆市名校联盟高2014级第一次联考】某同学利用下述装置对轻弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌边缘，如图（a）所示，向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面，通过测量和计算，可得弹簧压缩后的弹性势能。回答下列问题：（1）本实验中可以认为,弹簧被压缩后的弹性势能与小球抛出时的动能相等。已知重力加速度大小为。为求得,至少需要测量下列物理量中的(）（填正确答案的番号）A．小球的质量 B．小球抛出点到落地点的水平距离C．桌面到地面的高度 D．弹簧的压缩量 E．弹簧原长（2）用所选取的测量量和已知量表示，得=____________。（3）图（b)中的直线是实验测得的图线，从理论上可推出，如果不变,增加，图线的斜率会________（填“增大"、“减小"或“不变”）;如果不变,增加，s—图线的斜率会________（填“增大”、“减小”或“不变”）.由图(b）中给出的直线关系和的表达式可知，与的________次方成正比。11