高中物理专项练习：力学实验(1)

高中物理专项练习：力学实验（1）
1. （吉林长春二模）某实验小组利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律.小钢球由静止释放自由下落过程中,计时装置测出小钢球通过光电门时间为t,用小钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度.测出刚释放时钢球球心到光电门间的距离为h,当地的重力加速度为g,小钢球所受空气阻力可忽略不计.
（1）先用游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,
钢球直径d＝ cm.
（2）要验证小钢球的机械能是否守恒,需要满足的方程是 .（用题中所给字母表示）
（3）实验中小钢球通过光电门的平均速度（选填“大于”或“小于”）小钢球球心通过光电门时的瞬时速度.
【参考答案】（1）1.000（2）gh=
2
2 2 d t
（3）小于
【名师解析】（1）该游标卡尺为20分度,精度为0.05mm.钢球直径d＝10.00mm=1.000cm.
（2）由mgh=1
2
mv2,v=d/t,可得要验证小钢球的机械能是否守恒,需要满足的方程是gh=
2
2
2
d
t
（3）用小钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度,而小钢球通过光电门的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,而做匀变速直线运动的质点中间时刻的瞬时速度小于中间位移的瞬时速度,所以实验中小钢球通过光电门的平均速度“小于”小钢球球心通过光电门时的瞬时速度.
2.（6分）（高三考试大纲调研卷10）（1）某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果
如图(a)和(b)所示.该工件的直径为________cm,高度为________mm.
（2）在“探究加速度和力、质量的关系”实验中,采用如图所示的装置图进行实验：
①在实验操作中,下列说法正确的是________（填序号）
A.实验中,若要将砝码（包括砝码盘）的重力大小作为小车所受拉力F的大小应让砝码（包括砝码盘）的质量远大于小车质量
B.实验时,应先放开小车,再接通打点计时器的电源
C.每改变一次小车的质量,都需要改变垫入的小木块的厚度
D.先保持小车质量不变,研究加速度与力的关系；再保持小车受力不变,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度与力、质量的关系
②下图为研究“在外力一定的条件下,小车的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象, 横坐标m为小车上砝码的质量.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第
二定律成立,则小车的质量为________.
③利用该装置还可以完成的实验有：________________________________________.
A.验证动能定理
B.验证小车砝码和托盘组成的系统机械能守恒
C.只有木板光滑,才可以验证动能定理
D.只有木板光滑,才可以验证小车砝码和托盘组成的系统机械能守恒定律
【参考答案】 (1). 0.515cm（1分）
(2). 0.520mm（1分）
(3). D（1分）
(4). m'=（1分）
(5). AD（2分）
车的质量,故A错误；使用打点计时器时,都应该先开电源,后释放纸带,故B错误；由于平衡摩擦力之后有,故,与重物的质量无关,所以不用再次平衡摩擦力,故C错误；本实验采用控制变量法,故D正确．故选D．②设拉力为F,小车质量为,根据牛顿第二定律得：,解得：,故,,联立解得：.③根据动能定理,可知,
该装置可以通过纸带算出速度,故可以算出动能,则可以求出动能的改变量；若满足砝码总质量
远小于小车质量,则合外力等于砝码总重力,通过纸带可以测出运动的位移,根据W=Fx可以求出合外力做的功,与木板是否光滑对实验没有影响,故A正确,C错误；要验证系统机械能守恒,木板必须光滑,故B错误,D正确；故选AD.
3.（高三考试大纲模拟卷11））为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数,某小组设计了如图甲所示的实验装置,其中挡板可固定在桌面上,轻弹簧左端与挡板相连,图中桌面高为h,O
1
、
O
2
、A、B、C点在同一水平直线上．已知重力加速度为g,空气阻力可忽略不计．
实验过程：挡板固定在O
1点,推动滑块压缩弹簧,滑块移到A处,测量O
1
A的距离,如图甲所示．滑
块由静止释放,落在水平面上的P点,测出P点到桌面右端的水平距离为x
1
．
实验过程二：将挡板的固定点移到距O
1点电距离为d的O
2
点．如图乙所示,推动滑块压缩弹簧,
滑块移到C处,使O
2C的距离与O
1
A的距离相等．滑块由静止释放,落在水平面上的Q点,测出Q
点到桌面右端的水平距离为x
2
．
（1）为完成本实验,下列说法中正确的是．
A．必须测出小滑块的质量 B．必须测出弹簧的劲度系数
C．弹簧的压缩量不能太小 D．必须测出弹簧的原长
（2）写出动摩擦因数的表达式μ=（用题中所给物理量的符号表示）
（3）小红在进行实验过程二时,发现滑块未能滑出桌面．为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数,还需测量的物理量是．
【参考答案】（1）C；（2分）（2）；（2分）
（3）滑块停止滑动的位置到B点的距离；（2分）
【名师点拨】从实验操作的步骤可知,两种情况下弹簧做的功相等,物块滑出桌面时的动能是弹簧做功与摩擦力做功的和；求出滑块滑过不同距离下的摩擦力做的功,即可求出摩擦力的大小与摩擦因数的大小．
,AB之间的距离是x,滑块第1次滑动的过程中,弹簧的弹力和摩擦力做功,设弹簧做的功是W
1
则：W1﹣μmg•x=m…③
滑块第1次滑动的过程中,W
﹣μmg•（x+d）…④
1
联立①②③④可得：μmg•d=m（﹣）
即：μ=
可知,要测定摩擦因数,与弹簧的长度、弹簧的劲度系数、以及滑块的质量都无关．要想让滑块顺利画出桌面,弹簧的压缩量不能太小．故C正确．
故选：C
（3）在进行实验过程二时,发现滑块未能滑出桌面,则可以认为滑块的末速度是0．为了测量小滑块与水平桌面间的动摩擦因数,还需要测量出滑块停止滑动的位置到B点的距离．
4.（2019高三考试大纲模拟卷1）6分）为测量滑块与木板之间的滑动摩擦力,某同学的实验装置如图所示,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.
（1）为测量滑动摩擦力,除了滑块的质量m和加速度a,下列物理量中还应测量的有（已知重力加速度为g）_______（填字母序号）.
A．滑块运动的时间t
B．木板的长度L
C．木板的质量m
D．木板的末端被垫起的高度h
（2）下图是打出纸带的一段.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,各读数点间有一个点没有画出,纸带却不小心被弄上了墨迹,D点看不清楚,如图中所示,则滑块下滑的加速度a＝___（计算结果保留2位有效数'字）.
（3）可以推断出CD间的距离约为______cm.
【参考答案】(1). BD（2分） (2). 3.0（2分）
(3). 7.23~7.26（2分）
5.(湖南长沙一模)用图甲所示的实验装置探究“动能定理”．某学习小组在气垫导轨上安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条．细线一端连着滑块,另一端绕过气垫导轨左端的定滑轮与力电传感器相连,传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放．
（1）某同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=_______mm．
（2）下列实验要求中不必要
．．．的一项是_______(请填写选项前对应的字母)．
A．应使A位置与光电门间的距离适当大些
B．应使滑块质量远大于钩码和力电传感器的总质量
C．应将气垫导轨调至水平
D．应使细线与气垫导轨平行
（3）实验时保持滑块的质量M和A、B间的距离L不变,改变钩码质量m,测出对应的力电传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,通过描点作出线性图象,研究滑块动能的变化量与合外力对它所做功的关系,处理实验数据时应作出的图象是_______(请填写选项前对应的字母)．A．作出“t-F图象” B．作出“t2-F图象”
C．作出“t2-1
F 图象” D．作出“1
t
-F2图象”
【参考答案】（1）2.30 （1分）（2）B（2分）（3）C （2分）
6.（高考全国考试大纲调研卷13）如图甲所示,是“探究力对物体做的功与物体速度的关系”部分实验装置图.则：
(1)先使小车不连接橡皮筋,发现小车在木板上加速下滑,那么,在橡皮筋弹力的作用下,合外力对小车所做的功__________(选填“大于”、“小于”或“等于”)橡皮筋弹力对小车所做的功图乙是在实验中得到的一条纸带,那么,在A、B、C三个计数点中应该选用__________点的速度才符合实验要求.
(2)橡皮筋对小车做的功和小车获得速度可以由纸带和打点计时器测出改变橡皮筋的条数,可以得到多组功和速度的数据.若以橡皮筋对小车做的功W为纵坐标,小车获得速度v2为横坐标,那么,作出的图像应该是__________
【参考答案】 (1). 大于 C（4分）（2）A（2分）。