江苏省如皋市届高考物理二轮复习专题六力学实验探究练习.docx

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江苏省如皋市届高考物理二轮复习专题六力学实验探究练习

专题六力学实验探究

1．如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律，小车上固定一个盒子，盒子内盛有沙子．沙桶的总质量（包括桶以及桶内沙子质量）记为m，小车的总质量（包括车、盒子及盒内沙子质量）记为M.

（1）验证在质量不变的情况下，加速度与合外力成正比：

从盒子中取出一些沙子，装入沙桶中，称量并记录沙桶的总重力mg，将该力视为合外力F，对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出．多次改变合外力F的大小，每次都会得到一个相应的加速度．本次实验中，桶内的沙子取自小车中，故系统的总质量不变．以合外力F为横轴，以加速度a为纵轴，画出a－F图象，图象是一条过原点的直线．

①a－F图象斜率的物理意义是_________________________________________．

②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理？

 答：

________.（填“合理”或“不合理”）

③本次实验中，是否应该满足M≫m这样的条件？

 答：

________（填“是”或“否”）； 理由是________．

（2）验证在合外力不变的情况下，加速度与质量成反比：

保持桶内沙子质量m不变，在盒子内添加或去掉一些沙子，验证加速度与质量的关系．本次实验中，桶内的沙子总质量不变，故系统所受的合外力不变．用图象法处理数据时，以加速度a为纵横，应该以______倒数为横轴．

【答案】

（1）①

②合理③否因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg

（2）M＋m

【解析】试题分析：

（1）因为

，所以

合理，因为实验的研究对象是整个系统，系统受到的合外力就等于mg

（2）因为合力不变，所以可以根据

得以

为横轴，

考点：

考查了研究F与a的关系的实验

点评：

做好此类型的题目关键是对实验原理的正确理解，

2．某同学利用如图所示的装置探究小车的加速度和合外力的关系，具体实验步骤如下：

①按照图甲所示安装好实验装置，并测出两光电门之间的距离L

②平衡摩擦力即调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等

③取下细绳和沙桶，测量沙子和沙桶的总质量

，并记录

④把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，并记录小车先后通过光电门甲和乙时显示的时间，并计算出小车到达两个光电门时的速度和运动的加速度

⑤

重新细绳和沙桶，改变沙桶中沙子的质量，重

复②～④的步骤

（1）用游标卡尺测得遮光片的宽度为

，某次实验时通过光电门甲和乙的时间分别为

和

，则小车加速度的表达式为

（2）关于本实验的说法，正确的是（）

A.平衡摩擦力时需要取下细绳和沙桶

B.平衡摩擦力时不需要取下细绳和沙桶

C.沙桶和沙子的总质量必须远远小于小车的质量

D.小车的质量必须远远小于沙桶和沙子的总质量

（3）若想利用该装置测小车与木板之间的动摩擦因数

，某次实验时，该同学测得平衡摩擦力后斜面的倾角

以及小车的总质量

则可推算出

=（表达式中含有

、

、

）

【参考答案】

（1）

；

（2）B；（3）

【命题意图】本题考查探究小车的加

速度和合外力的关系实验、匀变速直线运动规律和动摩擦因数测量及其相关的知识点。

3．某实验小组应用如图所示装置“探究加速度与物体受力的关系”，已知小车的质量为M，砝码及砝码盘的总质量为m，打点计时器所接的交流电的频率为f，定滑轮和动滑轮的阻力可忽略不计。

实验步骤如下：

①按图所示安装好实验装置，其中与定滑轮及弹簧测力计相连的细线竖直；

②调节长木板的倾角，轻推小车，使小车能沿长木板向下匀速运动，记下此时弹簧秤示数F0；

③挂上砝码盘，接

通电源后，再放开小车，打出一条纸带，记下弹簧秤示数F1，由纸带求出小车的加速度a1；

④改变砝码盘中砝码的质量，重复步骤③，求得小车在不同合力作用下的加速度ai．

（1）对于该实验方案，下列说法正确的是______

_______。

A．平衡摩擦力时，即②步骤中一定不能挂上砝码盘

B．与小车相连的轻绳与长木板一定要平行

C．实验过程中一定要保持M>>m

D．小车在运动中，所受到的合力等于弹簧秤示数F减去小车匀速下滑时弹簧秤示数F0，即F合=F－F0

（2）实验中打出的其中一条纸带如图10所示，则打点计时器在打2计数点时，小车速度大小计算公式：

___________，加速度大小计算公式：

____________。

（以上公式用字母s1、s2和交流电频率f表示）

（3）若s1=6.00cm，s2=6.87cm，s3=7.75cm，

s4=8.64cm，f=50Hz。

则小车的加速度a=______m/s2。

（结果保留两位有效数字）

（4）由本实验得到的数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象，如图11所示，与本实验相符合的是______．

【参考答案】

（1）BD

（2分，答对一个给1分，有错的不给分）

（2）

（1分），

（1分）

（3）0.88（1分）（4）C（1分）

4．如图甲所示，在水平放置的气垫导轨上有一带有方盒的滑块，质量为M，气垫导轨右端固定一定滑轮，细线绕过滑轮，一端与滑块相连，另一端挂有6个钩码，设每个钩码的质量为m，且M=4m．

（1）用游标卡尺测出滑块上的挡光片的宽度，读数如图乙所示，则宽度d=_________cm；

（2）某同学打开气源，将滑块由静止释放，滑块上的挡光片通过光电门的时间为t，则滑块通过光电门的速度为___（用题中所给字母表示）；

（3）开始实验时，细线另一端挂有6个钩码，由静止释放后细线上的拉力为F1，接着每次实验时将1个钩码移放到滑块上的方盒中，当只剩3个钩码时细线上的拉力为F2，则F1___2F2（填“大于”、“等于”或“小于”）；

（4）若每次移动钩码后都从同一位置释放滑块，设挡光片距光电门的距离为L，钩码的个数为n，测出每次挡光片通过光电门的时间为t，测出多组数据，并绘出 n-1/t2图象，已知图线斜率为k，则当地重力加速度为___（用题中字母表示）．

【答案】0.520cm

小于

【解析】

（1）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数为0.05×4mm=0.20mm，则最终读数为5.20mm=0.520cm.

（2）极短时间内的平均速度等于瞬时速度的大小,则滑块通过光电门的速度

（3）对整体分析

，隔离对滑块分析,根据牛顿第二定律得,F1=Ma1=4m×0.6g=2.4mg，

，隔离对滑块分析,根据牛顿第二定律得,F2=7ma2=2.1mg,知F1<2F2.

（4）滑块通过光电门的速度

，

根据v2=2aL得

，

因为

代入解得

，

图线的斜率

，解得

5．有同学利用如图所示的装置来验证力的平行四边形定则。

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，根据钩码个数读出三根绳子的拉力TOA、TOB和TOC，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，最重要的一个步骤是．

A．标记结点O的位置，并记录OA、OB、OC三段绳子的方向

B．量出OA、OB、OC三段绳子的长度

C．用量角器量出三段绳子之间的夹角

D．用天平测出钩码的质量

（3）在作图时，你认为图示中________是正确的．（填“甲”或“乙”）

【答案】

（1）BCD

（2）A（3）甲

【解析】试题分析：

（1）对O点受力分析

OAOBOC分别表示三个力的大小，由于三共点力处于平衡，所以0C等于OD．因此三个力的大小构成一个三角形．

A、以钩码的个数表示力的大小，只能两分力沿直线时才能构成三角形，不符合实验方法，故A错误；

B、以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等腰三角形，故B正确；

C、以钩码的个数表示力的大小，则三力为边构成等边三角形，故C正确；

D、以钩码的个数表示力的大小，三力为边构成等边三角形，故D正确；

故选BCD．

考点：

验证力的平行四边形定则

本题考查验证平行四边形定则的实验验证，要求掌握三力平衡的条件，理解平行四边形定则，同时验证平行四边形定则是从力的图示角度去作图分析，明确“理论值”和“实际值”的区别．

6．在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，先用一个弹簧秤拉橡皮条的另一端到某一点并记下该点的位置；再将橡皮条的另一端系两根细绳，细绳的另一端都有绳套，用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．

（1）某同学认为在此过程中必须注意以下几项：

A．两根细绳必须等长

B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上

C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行

D．在用两个弹簧秤同时拉细绳时要注意使两个弹簧秤的读数相等

E．在用两个弹簧秤同时拉细绳时必须将橡皮条的另一端拉到用一个弹簧秤拉时记下的位置

其中正确的是________（填入相应的字母）．

（2）“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳．图乙是在白纸上根据实验结果画出的力的示意图．

①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________．

②本实验采用的科学方法是________（填正确答案标号）．

A．理想实验法　　　　　　B．等效替代法

C．控制变量法D．建立物理模型法

（3）（多选）某同学在坐标纸上画出了如图丙所示的两个已知力F1和F2，图中小正方形的边长表示2N，两力的合力用F表示，F1、F2与F的夹角分别为θ1和θ2，关于F1、F2与F、θ1和θ2关系正确的有________（填正确答案标号）．

A．F1＝4NB．F＝12N

C．θ1＝45°D．θ1<θ2

【答案】

（1）CE

（2）①F′；②B（3）BC

【解析】试题分析：

（1）细线的作用是能显示出力的方向，所以不必须等长．故A错误；两细线拉橡皮条时，只要确保拉到同一点即可，不一定橡皮条要在两细线的夹角平分线上．故B错误；在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行，故C正确；两弹簧秤示数不需要等大，只要便于作出平行四边形即可，故D错误；在该实验中要求每次拉橡皮筋的时要使橡皮筋形变的长度和方向都相同，即结点O要到同一位置，这样两次的效果才等效，才符合“等效替代”法，故E正确．故选CE．

（2）①图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是F′；

②本实验采用的科学方法等效替代法，故选B；

（3）根据平行四边形定则，作出两个力的合力．由图可知，F1=4

N，合力F=12N．根据几何关系知F1与F的夹角分别为θ1=45°．从图上可知，θ1＞θ2．故BC正确，AD错误．故选BC．

考点：

验证力的平行四边形定则

7．

（1）“验证力的平行四边形定则”实验中，部分实验步骤如下，请完成有关内容：

A．将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端拴上两根细线

B．其中一根细线挂上5个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：

、、；

C．将步骤B中的钩码取下，分别在两根细线上挂上4个和3个质量相等的钩码，用两光滑硬棒B、C使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整B、C的位置，使，记录；

（2）如果“力的平行四边形定则”得到验证，那么图乙中cosα∶cosβ＝；

⑶用平木板、细绳套、橡皮筋、测力计等做“验证力的平行四边形定则”的实验，为了使实验能够顺利进行，且尽量减小误差，你认为下列说法或做法能够达到上述目的的是。

A