力學(xué)實驗專項訓(xùn)練

1、力學(xué)實驗專項訓(xùn)練1.某同學(xué)為探究“加速度與物體受力關(guān)系”,設(shè)計了如圖所示的實驗裝置:把一端帶滑輪的木板平放在水平桌面上,將力傳感器固定在小車上,用來測量繩對小車的拉力;小車的加速度由打點計時器打出的紙帶測出,已知打點計時器使用的低壓交流電源的頻率為50 Hz。(1)對于實驗的操作要求,下列說法正確的是。 A.本實驗中應(yīng)保持小車和傳感器總質(zhì)量不變B.為消除小車與木板之間摩擦力的影響,應(yīng)將木板不帶滑輪的一端適當(dāng)墊高,在不掛砂桶的情況下使小車能夠靜止在木板上C.本實驗必須滿足細(xì)砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量(2)如圖是實驗中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計

2、數(shù)點,相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出,量出計數(shù)點之間的距離分別為sAB=4.12 cm、sAC=8.67 cm、sAD=13.65 cm、sAE=19.04 cm、sAF=24.85 cm、sAG=31.09 cm。則小車的加速度 a=m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 2.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究“滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)”,他們在實驗室組裝了一套如圖甲所示的裝置,另外他們還找到打點計時器及所用的學(xué)生電源、天平、刻度尺、導(dǎo)線、紙帶、鉤碼若干。該小組同學(xué)的實驗步驟如下:用天平稱量滑塊的質(zhì)量m0=300 g,將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪掛上兩個鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)

3、量為100 g),調(diào)整滑輪高度使細(xì)線與桌面平行,讓鉤碼拉動滑塊、紙帶由靜止開始加速運動,用打點計時器記錄其運動情況。實驗記錄的紙帶如圖乙所示,圖中前幾個點模糊,因此從點跡清晰的A點開始研究,每隔4個點取一個計數(shù)點。若電源頻率為50 Hz,則打點計時器打下B點時,滑塊的速度為m/s;滑塊運動的加速度為m/s2;滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)=(重力加速度g取10 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 3.(2015·全國理綜)某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。完成

4、下列填空:(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg;(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時,托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為 kg; (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示:序號12345m/kg1.801.751.851.751.90(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為 N;小車通過最低點時的速度大小為 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 4.(2015&#

5、183;山東青島一模)某實驗小組利用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。小鋼球自由下落過程中,計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計。甲乙(1)先用游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d=cm; (2)要驗證機械能是否守恒,只要比較與是否相等; (3)實驗中小鋼球通過光電門的平均速度(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導(dǎo)致動能增加量Ek總是稍(選填“大于”或“小于”)重

6、力勢能減少量Ep,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越(選填“大”或“小”)。 5.某實驗小組采用如圖所示的裝置探究“動能定理”,圖中小車中可放置砝碼。實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面,打點計時器工作頻率為 50 Hz。(1)實驗的部分步驟如下:在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點計時器,連在小車后端,用細(xì)線連接小車和鉤碼;將小車停在打點計時器附近,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上打下一列點,; 改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)的操作。(2)如圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和

7、E五個計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的距離s及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結(jié)果填在表格中的相應(yīng)位置。紙帶的結(jié)果測量點s/cmv/(m·s-1)O0.000.35A1.510.40B3.200.45C  D7.150.54E9.410.60(3)在小車的運動過程中,對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),做正功,做負(fù)功。 (4)實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(其中v2=v2-v02),根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是。要驗證“動能定理”,還需測量的物理量是摩擦力和。 6.(2015·山東理綜)甲某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實

8、驗步驟:將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時,將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測出所對應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示:F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F=2.50 N時橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O',橡皮筋的拉力記為FOO'。在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在

9、秤鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達到O點,將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。乙完成下列作圖和填空:(1)利用表中數(shù)據(jù)畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0= cm。 (2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為 N。 (3)根據(jù)給出的標(biāo)度,作出FOA和FOB的合力F'的圖示。(4)通過比較F'與的大小和方向,即可得出實驗結(jié)論。 參考答案1.答案:(1)A(2)0.42解析:本題考查探究“加速度與物體受力關(guān)系”的實驗,意在考查學(xué)生對實驗原理的

10、理解能力和數(shù)據(jù)處理能力。(1)探究加速度與物體受力的關(guān)系時,應(yīng)保持小車和傳感器的總質(zhì)量不變,A正確;實驗中拉力為小車和傳感器所受合外力,故需要平衡摩擦力,平衡摩擦力時,在不掛砂桶的情況下使小車能沿木板勻速下滑,B錯誤;因為傳感器直接測量繩的拉力,故無需使細(xì)砂和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車和傳感器的質(zhì)量,C錯誤。(2)根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律的推論x=aT2可知a=sDG-sAD(3T)2,代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得a=0.42 m/s2。2.答案:0.740.64(0.630.65都對)0.56解析:滑塊做勻變速直線運動,一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度,則vB=AC2t=0.147 30.2 m/s=

11、0.74 m/s;利用逐差法求滑塊的加速度,a=CE-AC4t2=0.320 1-2×0.147 34×0.01 m/s2=0.64 m/s2;根據(jù)牛頓第二定律可得2mg-m0g=(2m+m0)a,=2mg-(2m+m0)am0g=0.56。3.答案:(2)1.40(4)7.91.4解析:(2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤秤的示數(shù)為1.40 kg;(4)托盤秤示數(shù)的平均值為1.80+1.75+1.85+1.75+1.905 kg=1.81 kg,則小車經(jīng)過最低點時對橋的壓力FN=(1.81-1.00)×9.80 N7.9 N由題意知,小車的質(zhì)量m=1.40 kg

12、-1.00 kg=0.40 kg,設(shè)小車過最低點時的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=mv2R,解得v1.4 m/s。4.答案:(1)0.865(2)d22tB2-d22tA2gh(3)小于小于大解析:(1)d=8 mm+0.05×13 mm=8.65 mm=0.865 cm;(2)比較mgh與12mv22-12mv12。質(zhì)量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與d22tB2-d22tA2;(3)由于小鋼球做勻加速直線運動,平均速度等于中間時刻的速度,中間時刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度“小于”小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度;從而導(dǎo)致動能增加量小于重力勢能減少

13、量;當(dāng)起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點的速度差距越來越大。5.答案:(1)接通電源釋放小車斷開開關(guān)(2)5.09(5.055.10)0.49(0.480.50)(3)鉤碼的重力摩擦力(4)小車初、末速度的二次方差與位移成正比小車質(zhì)量解析:(1)實驗中應(yīng)先接通電源,讓打點計時器開始打點,再釋放小車,在紙帶上打出一系列點,最后斷開開關(guān),停止打點。(2)小車做勻加速直線運動,從刻度尺中讀出sC=5.09 cm(最小刻度1 mm,再估讀一位),C點速度等于B、D兩點間的平均速度即vC=BD4T=0.49 m/s。(3)在移動過程中鉤碼受的重力是動力,其重力做正功,小車受的摩擦力做負(fù)功。(4)v2-s圖象是過原點的傾斜直線,說明v2與s成正比關(guān)系,即小車初、末速度的二次方差與位移s成正比關(guān)系,v2=ks,由12mv2-12mv02=(mg-Ff)s知,要驗證上式成立還需測出摩擦力Ff和小車質(zhì)量m。6.答案:(1)如圖甲所示;10.0(9.8、9.9、10.1均正確)甲乙(2)1.80(1.701.90均正確)(3)如圖乙所示(4)FOO'解析:(1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0 cm。(2)由題干表格可知,