届二轮复习力学实验作业全国通用.docx

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届二轮复习力学实验作业全国通用

第一部分　专题六　第1讲　力学实验

一、计算题

1．（2018·全国卷Ⅲ）甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间。

实验步骤如下：

（1）甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端（位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺），准备用手指夹住下落的尺。

（2）甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子。

若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为________（用L、L1和g表示）。

（3）已知当地的重力加速度大小为g＝9.8m/s2，L＝30.0cm，L1＝10.4cm.乙的反应时间为________s。

（结果保留2位有效数字）

（4）写出一条能提高测量结果准确程度的建议：

__________________________________________________________________________________________________________________________________________。

解析　根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落体运动规律可知，h＝

gt2，解得t＝

。

代入数据得t＝0.20s。

答案　

（2）

　（3）0.20　（4）多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子（答出一条即可）

2．（2017·全国卷Ⅱ）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。

使用的器材有：

斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。

图6－1－21

实验步骤如下：

①如图（a），将光电门固定在斜面下端附近：

将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；

②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；

③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度（如图（b）所示），

表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出

；

④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；

⑤多次重复步骤④

⑥利用实验中得到的数据作出

－Δt图，如图（c）所示

（c）

完成下列填空：

（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则

与vA、a和Δt的关系式为

＝________。

（2）由图（c）可求得vA＝________cm/s，a＝________cm/s2。

（结果保留三位有效数字）

解析　

（1）由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得

Δt＝vAΔt＋

a（Δt）2，则

＝vA＋

aΔt。

（2）由

＝vA＋

aΔt结合题图（c）可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为vA，将图线延长与纵轴相交，得vA＝52.1cm/s，图线的斜率等于

a，即

a＝

cm/s2，求得a＝16.4cm/s2。

答案　

（1）vA＋

Δt　

（2）52.1　16.4

3．（2016·全国卷Ⅱ）某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图6－1－22所示：

轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。

向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。

图6－1－22

（1）实验中涉及下列操作步骤；

①把纸带向左拉直

②松手释放物块

③接通打点计时器电源

④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量

上述步骤正确的操作顺序是________。

（填入代表步骤的序号）

（2）图6－1－23中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。

打点计时器所用交流电的频率为50Hz。

由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s。

比较两纸带可知，________（填“M”或“L”）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

图6－1－23

解析　

（1）实验中应先向左推物块使弹簧压缩，测量弹簧的压缩量，然后把纸带向左拉直，再接通打点计时器电源，等打点稳定后，再松手释放物块，使其向右滑动，因此步骤为④①③②。

（2）由于物块离开弹簧时的速度最大，因此M纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为v＝

＝1.29m/s。

由于弹簧压缩量越大，弹性势能越大，因此推开物块后，弹簧弹性势能转化成物块的动能越多，物块离开弹簧后获得的速度越大，打的点间距越大，因此M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

答案　

（1）④①③②　

（2）1.29　M

4．（2017·全国卷Ⅲ）某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴（横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1mm）的纸贴在水平桌面上，如图6－1－24（a）所示。

将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点（位于图示部分之外），另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。

（1）用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。

测力计的示数如图（b）所示，F的大小为________N。

（2）撤去

（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。

此时观察到两个拉力分别沿图（a）中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2N和F2＝5.6N。

①用5mm长度的线段表示1N的力，以O为作用点，在图（a）中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；

图6－1－24

②F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。

若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。

解析　

（1）由测力计的读数规则可知，读数为4.0N。

（2）①利用平行四边形定则作图；

②由图可知F合＝4.0N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1mm，顶点的纵坐标长度为20mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。

答案　

（1）4.0　

（2）①F1、F2和F合如图所示　②4.0　0.05

5．（2018·银川一模）物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图6－1－25所示，则由图线可知：

图6－1－25

（1）弹簧的劲度系数为______N/m。

（2）为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图6－1－25所示的甲、乙两种方案。

①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案______更合理。

②若A和B的重力分别为10.0N和20.0N。

当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0N，b的示数为11.0N，c的示数为4.0N，则A和B的动摩擦因数为________。

解析　

（1）由图读出，弹簧的弹力F＝0时，弹簧的长度为L0＝20cm，即弹簧的原长为20cm，由图读出弹力为F0＝60N，弹簧的长度为L0＝40cm，弹簧伸长的长度x0＝L－L0＝40－20＝20cm＝0.2m；由胡克定律得弹簧的劲度系数为k＝

＝

＝300N/m；

（2）①甲乙两种方案，在拉着物体A运动的过程中，拉A的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数不是很准，弹簧测力计a是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理；

②由于弹簧测力计a示数为6.0N，所以A、B间的动摩擦因数μ＝

＝

＝0.30。

答案　

（1）300　

（2）甲　（3）0.30

6．（2018·郑州一模）如图6－1－26甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置。

现有器材为：

带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。

图6－1－26

（1）为完成实验，还需要的器材有________。

A．米尺　　　　　　　　　　　　B．0～6V直流电源

C．秒表D．0～6V交流电源

（2）某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02s，根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为________m/s。

（结果保留三位有效数字）

（3）采用重物下落的方法，根据公式

mv2＝mgh验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是________________，为验证和满足此要求，所选择的纸带第1、2点间的距离点接近________。

（4）该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图像如图丙所示，则图线斜线的物理意义是________________。

解析　

（1）通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，故选AD。

（2）由图可知CE间的距离为：

x＝19.41－12.40＝7.01cm＝0.0701m；则由平均速度公式可得，D点的速度vD＝

＝

m/s＝1.75m/s；

（3）用公式

mv2＝mgh时，对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始，打点计时器的打点频率为50Hz，打点周期为0.02s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度h＝

gT2＝

×9.8×0.022m≈2mm，所以所选的纸带最初两点间的距离接近2mm。

（4）由机械能守恒mgh＝

mv2得v2＝2gh，由此可知：

图像的斜率k＝2g。

答案　

（1）AD　

（2）1.75　（3）重物的初速度为零　2mm　（4）当地重力加速度的2倍

7．（2018·长沙一模）某同学用探究动能定理的装置测滑块的质量M。

如图6－1－27甲所示，在水平气垫导轨上靠近定滑轮固定一个光电门。

让一带有遮光片的滑块自某一位置由静止释放，计时器可以显示出遮光片通过光电门的时间t（t非常小），同时用米尺测出释放点到光电门的距离s。

图6－1－27

（1）该同学用螺旋测微器测出遮光片的宽度d如图乙所示，则d＝______mm。

（2）实验中多次改变释放点，测出多组数据，描点连线，做出的图像为一条倾斜直线，如图丙所示。

图像的纵坐标s表示释放点到光电门的距离，则横坐标表示的是______。

A．t　　　　B．t2　　　　C.

　　　D.

（3）已知钩码的质量为m，图丙中图线的斜率为k，重力加速度为g，根据实验测得的数据，写出滑块质量的表达式M＝______。

（用字母表示）

解析　

（1）螺旋测微器的固定刻度读数为1.5mm，根据图读数为37.9×0.01mm，则最终读数为1.879mm。

（2）滑块通过光电门的瞬时速度v＝

，根据动能定理得：

mgs＝

（m＋M）v2＝

（m＋M）

，解得：

s＝

，因为图线为线性关系图线，可知横坐标表示

，故选D。

（3）根据s＝

知，图线的斜率为：

k＝

d2，解得滑块质量M＝

－m。

答案　

（1）1.879　

（2）D　（3）

－m

8．（2018·广东二模）某实验小组设计了如图6－1－28甲所示实验装置，探究滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系。

在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了多组实验，将位移传感器和力传感器得到的多组数据输入计算机进行处理，得到了两条aF图线①②，如图乙所示。

图6－1－28

（1）实验时，一定要进行的操作是________。

A．改变托盘中砝码的个数

B．滑块在轨道水平和倾斜的两种情况下必须在同一位置由静止释放

C．用天平测出托盘的质量

D．为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的质量远小于滑块的质量

（2）在轨道倾斜的情况下得到的aF图线是________（选填“①”或“②”）。

（3）滑块和位移传感器反射部分的总质量m＝________kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________。

（重力加速度g取10m/s2）

解析　

（1）由于探究加速度与合外力的关系，所以应改变物块的合外力，即改变托盘中砝码的个数，故A正确；滑块的释放位置对该实验没有影响，不要求每次在同一位置，故B错误；本题拉力可以由力的传感器测出，不需要用天平测出托盘和砝码的质量，也就不需要使托盘和砝码的质量远小于车的总质量，故C错误，D错误。

（2）由图像可知，当F＝0时，a≠0，也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高，所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；

（3）滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数，由图形乙得加速度a和所受拉力F的关系图像斜率k＝2，所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝0.5kg。

由图形乙得，在水平轨道上F＝1N时，加速度a＝0，根据牛顿第二定律得F－μmg＝0，解得μ＝0.2。

答案　

（1）A　

（2）①　（3）0.5　0.2