高中物理专题练习-力学实验(含答案)

PAGE高中物理专题练习-力学实验(含答案)1．(10分)(1)①下图中游标卡尺游标尺的每小格比主尺的每小格小________mm；该游标卡尺的读数应为________mm。 ②螺旋测微器的读数应为________mm。 (2)如图,某实验小组用光电门、小车等实验器材探究小车加速度与合外力的关系。 ①某次实验中挡光片经过光电门的挡光时间为t,已知小车出发位置与光电门距离为L,挡光片宽度为d,则小车的加速度a＝________。 ②保证实验顺利完成,且结果精确,试举出两个需要注意的问题。___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。2．(10分)在“探究小车速度随时间的变化规律”实验中。 (1)某同学采用如图甲所示的装置进行实验,________(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力,________(选填“需要”或“不需要”)测量小车的质量。甲 (2)该同学在研究小车运动时打出了一条纸带,如图乙所示。在纸带上,连续5个点为一个计数点,相邻两个计数点之间的距离见下表,并画出对应的图线(其中横坐标数值表示第几个0.1s,纵坐标对应的是该0.1s内物体的位移)如图丙所示。则小车的速度随时间________(选填“是”或“不是”)均匀变化；整个过程中小车的平均加速度为________m/s2。(保留两位有效数字)乙 丙时间t/(×0.1s)123456相邻计数点的距离xn/cm1.452.453.464.445.456.463．(10分)如图所示为某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验装置,水平放置的木板上固定有一张白纸,一橡皮筋的一端固定在白纸上的O点,另一端A拴两个细绳套。 (1)下面为实验的一些操作步骤： ①比较F′和F的大小、方向是否近似相同； ②过P点用统一标度作出F、F1、F2的图示； ③用一个弹簧测力计钩住细绳套,拉A至某点P,在纸上标出P点,记下拉力F的方向和大小； ④用平行四边形定则作出F1、F2的合力F′； ⑤用两个弹簧测力计互成角度分别拉住两个细绳套,拉A至同样的位置P,在纸上记下两个力F1、F2的方向和大小。 这些实验步骤的合理顺序为________________。 (2)对于该实验,下列说法正确的是________。 A．两细绳套必须等长 B．若将细绳换成橡皮筋,对实验结果有影响 C．记录弹簧测力计拉力的方向时应用铅笔沿细绳画直线 D．实验中,把橡皮筋的另一端拉到P点时,两弹簧测力计之间的夹角不能太大 (3)假如在上述实验步骤⑤中,使其中一个弹簧测力计拉力F1的大小不变,逐渐增大F1方向与合力方向之间的夹角,且保证两个弹簧测力计之间的夹角小于90°。为了使橡皮条仍然伸长到P点,对另一只弹簧测力计的拉力F2的大小和方向与原来相比,下面说法中正确的是________。 A．F2一直变大,与合力方向的夹角一直增大 B．F2一直变大,与合力方向的夹角先变大后变小 C．F2一直变小,与合力方向的夹角一直减小 D．F2先减小后增大,与合力方向的夹角先减小后增大4．(10分)某课外兴趣小组利用如图所示的实验装置研究“加速度与合外力的关系”。 (1)实验中,小车会受到摩擦阻力的作用,可使木板适当倾斜来平衡摩擦力,则下面操作正确的是() A．不挂钩码,放开没有纸带的小车,能够自由下滑即可 B．不挂钩码,轻推没有纸带的小车,小车能够匀速下滑即可 C．不挂钩码,放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可 D．不挂钩码,轻推拖着纸带的小车,小车能够匀速下滑即可 (2)该小组同学实验时先正确平衡摩擦力,并利用钩码和小车之间连接的力传感器测出细线上的拉力,改变钩码的个数,确定加速度a与细线上拉力F的关系,下列图象中能正确表示该同学实验结果的是________。 (3)在上述实验中打点计时器使用的交流电频率为50Hz,某次实验中一段纸带的打点记录如图所示,则小车运动的加速度大小为________m/s2。(保留3位有效数字)5．(10分)某学习小组用图甲所示的装置探究加速度与合力的关系。装置中的铝箱下端连接纸带,砂桶中可放置砂子以改变铝箱所受的外力大小,铝箱向上运动的加速度a可由打点计时器和纸带测出。现保持铝箱总质量不变,逐渐增大砂桶和砂的总质量进行多次实验,得到多组a、F值(F为力传感器的示数,等于悬挂滑轮绳子的拉力),不计滑轮的重力。 (1)某同学根据实验数据画出了a－F关系图线如图乙所示,则由该图象可得铝箱总质量m＝________,重力加速度g＝________(结果保留两位有效数字)。 (2)当砂桶和砂的总质量M较大导致a较大时,实验得到的加速度a的值可能是________。(填选项前的字母) A．12.0m/s2 B．10.0m/s2 C．5.0m/s2 D．6.0m/s26．(10分)(1)某同学用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律,进行如下操作： ①用天平测定小球的质量为m＝10.0g； ②用游标卡尺测出小球的直径为d＝10.0mm； ③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为h＝80.90cm； ④电磁铁先通电,让小球吸在下端； ⑤电磁铁断电,小球自由下落； ⑥在小球经过光电门的时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为t＝2.50×10－3s,由此可算得小球经过光电门时的速度为________m/s。 ⑦计算此过程中小球重力势能的减少量为________J,小球动能的增加量为________J。(g取10m/s2,结果保留三位有效数字) (2)另一同学用上述实验装置通过改变光电门的位置,用h表示小球到光电门时的下落距离,用v表示小球通过光电门的速度,根据实验数据作出了如图乙所示的v2－h图象,则当地的实际重力加速度为g＝________m/s2。7．(10分)用如图甲实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带：0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打下的点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知m1＝50g、m2＝150g,则(计算结果保留两位有效数字) ①在纸带上打下记数点5时的速度v＝________m/s； ②在记数点0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝________J。为了简化计算,设g＝10m/s2,则系统势能的减少量ΔEP＝________J； ③在本实验中,若某同学作出了eq\f(v2,2)－h图象,如图所示,h为从起点量起的长度,则据此得到当地的重力加速度g＝________m/s2。答案力学实验专练1．解析(1)①20分度的游标卡尺,游标尺每格0.95mm,比主尺每格小0.05mm。游标卡尺读数13mm＋16×0.05mm＝13.80mm。②螺旋测微器读数0.5mm＋14.1×0.01mm＝0.641mm。(2)①由v2＝2aL,v＝eq\f(d,t)可知a＝eq\f(d2,2Lt2)。②实验之前要平衡摩擦力,以保证钩码的重力充当合外力；钩码质量应远小于小车质量,以保证钩码重力近似等于小车受到的拉力；挡光片尽量窄一些,L距离尽量大一些,以保证利用光电门所求得的速度更加接近瞬时速度。答案(1)①0.05(2分)13.80(2分)②0.641mm(0.641或0.642均正确)(2分)(2)①eq\f(d2,2Lt2)(2分)②实验之前要平衡摩擦力；钩码质量应远小于小车质量；挡光片尽量窄一些,L距离尽量大一些(举出两个即可得2分)2．解析(1)本实验的目的是探究小车速度随时间的变化规律,故不需要平衡摩擦力,也不需要测量小车的质量。(2)由题图知,小车的速度随时间是均匀变化的,可求小车的加速度x6－x1＝5aT2,解得加速度a≈1.0m/s2。答案(1)不需要(2分)不需要(2分)(2)是(2分)1.0(0.95～1.1均可)(4分)3．解析(1)由“验证力的平行四边形定则”实验的操作步骤可知,顺序应为③⑤②④①；(2)实验中,为了防止超过弹簧测力计的量程,在把橡皮筋的另一端拉到P点时,两弹簧测力计之间的夹角不能太大。(3)F1与F2的合力不变,做出力的矢量三角形,当F1大小不变,而逐渐增大F1方向与合力方向之间的夹角时,F2一直变大,与合力方向的夹角先变大后变小,但题干中界定了两弹簧测力计之间的夹角小于90°,所以F2方向与合力方向的夹角是一直变大的,故B、C、D错误,A正确。答案(1)③⑤②④①或⑤③②④①(4分)(2)D(4分)(3)A(2分)4．解析(1)平衡摩擦力时,使重力沿斜面方向的分力等于摩擦力,不挂钩码,轻推拖着纸带的小车,小车能够做匀速直线运动,则摩擦力得到平衡。选D。(2)因为拉力是由传感器测出,已经平衡了摩擦力,则加速度与拉力的关系图线是过原点的倾斜直线,即加速度与拉力成正比。选A。(3)根据Δx＝aT2,运用逐差法得,a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝7.50m/s2。答案(1)D(3分)(2)A(3分)(3)7.50(4分)5．解析(1)铝箱所受的合力即为绳的拉力与重力的合力,绳的拉力等于力传感器示数的一半,对铝箱根据牛顿第二定律得eq\f(F,2)－mg＝ma,即a＝eq\f(1,2m)F－g,根据图象可得m＝0.20kg,g＝9.8m/s2。(2)根据牛顿第二定律可得a＝eq\f(M－m,M＋m)g<g,所以只有选项C、D正确。答案(1)0.20kg(4分)9.8m/s2(4分)(2)CD(2分)6．解析(1)小球经过光电门时的速度为v＝eq\f(d,t)＝4.00m/s,小球重力势能的减少量为ΔEp＝0.01×10×(0.8090－0.005)J＝0.0804J,小球动能的增加量为ΔEk＝eq\f(1,2)mv2＝0.0800J。(2)小球下落过程中机械能守恒,有mgh＝eq\f(1,2)mv2,整理得v2＝2gh,由图象得g＝9.7m/s2。答案(1)4.00(2分)0.0804(2分)0.0800(3分)(2)9.7(3分)7．解析(1)v5＝eq\f(x46,2T)＝eq\f(0.48,0.2)m/s＝2.4m/s；(2)在0～5过程中系统动能的增量ΔEk＝eq\f(1,2)(m1＋m2)veq\o\al(2,5)＝eq\f(1,2)×0.2×2.42J≈0.58