(新课标卷)高考物理二轮复习 极限突破 力学综合实验

力学综合实验
1、在“验证机械能守恒定律”实验中，有三个同学做了如下的实验：
⑴张三同学安装的实验装置如图a 所示，实验得到纸带上留下的打点痕迹情况如图b 所示,这样的操作可能会导致实验误差较大，从图中可以看出安装实验装置时明显存在的问题 是。

（2）李四同学用正确安装的装置进行实验，获取一张纸带如图c 所示，但起始点模糊不清。

取后面连续打出的清晰点来研究，测出B 、C 、D 、E 、F 到A 点的距离为h B 、h C 、h D 、h E 、h F ，然后分别计算出B 、C 、D 、E 点的速度v B 、v c 、v D 、v E ，最后在v 2
-h 坐标系中，描出B 、C 、D 、E 点对应的坐标，如图d 所示。

如果这些点可连成一条直线，要判断重物下落过程中机械能是否守恒，还需要_ 。

（3）王五同学也用正确安装的装置进行实验，来探究重物下落过程中动能与势能的转化问题。

图e 为一条符合实验要求的纸带，O 点为打点计时器打下的第一点。

取打下O 点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h 时所对应的动能E k 和重力势能E P 。

建立坐标系，横1.9 5.8 9.6 13.4 单位：mm 图b
轴表示h，纵轴表示E k和E p，根据数据在图f中绘出图线I和图线II。

已求得图线I斜率的绝对值k1=2.94J/m，请计算图线II的斜率k2= J/m（保留3位有效数字）。

重物和纸带在下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为（用k1和k2表示）。

答案：（10分）
（1）重物会落到桌面上，重物下落距离太短
(2)判断直线的斜率是否接近当地重力加速度的两倍
2.小明所在学习小组，用中学实验室常见器材设计了如图所示的装
置来验证机械能守恒定律。

图中a、b为两重物，用轻绳相连，b
的质量大于a的质量，滑轮为轻质光滑滑轮。

实验时从图示位置
静止释放 b, b下降且落到桌面后不再反弹，a上升但不与滑轮
相碰。

小明的学习小组已测量了 a上升的总高度h1,要研究b从
下落到刚要与桌面相碰这一过程中，a、b组成系统的机械能是否守恒，他们还需要测量的物理量有：______、______、______。

(填被测的三个物理量，及表示这三个物理量的字母)。

若表达式___ ___成立（用设定的字母表示），即可验证机械能守恒定律成立。

3．因为手边没有天平，小王同学思考如何利用一已知劲度系数为k的弹簧和长度测量工具来粗测一小球的质量．他从资料上查得弹簧的弹性势能
E p＝1
2
kx2（其中x为弹簧形变量）后，设计了如下实
验：将弹簧一端固定在水平桌面上，另一端紧靠小球，
弹簧为原长时小球恰好在桌边，然后用小球压缩弹簧
并测得压缩量x，释放小球，小球飞出后落在水平地面上，测出桌高h以及小球落地点到桌面边缘的水平距离s．
（1）小球质量的表达式为______________________．
（2）如果桌面摩擦是本次实验误差的主要因素，那么小球质量的测量值将__________ （填偏大”、“偏小”或“准确”）．
4、用图甲所示的装置做“验证牛顿第二定律”的实验．
①为了减小长木板对小车摩擦力的影响，必须在长木板 （填“远离”或“靠近”）滑轮的一端下面垫一块木板，反复移动木板的位置，直至小车能单独在长木板上做 运动。

②为了验证小车的加速度与其质量的定量关系，必须采用 法。

③保持小车受力不变，测量不同质量的小车在这个力作用下的加速度。

某次实验中打出
如图乙所示的纸带（打点计时器电源的频率为50Hz ），则这个加速度值a = m/s 2．
④某同学把实验得到的几组数据画成图丙的a -m 图象，为了更直观描述物体的加速度跟
其质量的关系，请你根据他的图象在图丁中画出a -m
1图象。

5．如图甲所示为一拉力传感器，某实验小组在用拉力传感器探究作用力与反作用力关系的实验中，获得了如图乙所示的图线。

根据这个图线，你可以得出的结论是：
___________________________________________。

实验中要用到______个拉力传感器。

如果实验时保持一只手不动，另一只手拉动，与两只手同时对拉得到的结论有没有变化？________________（填“有”或“没有”）；两只手边拉边向右运动，与两只手静止时对拉得到的结论有没有变化？（填“有”或“没有”）
答案：作用力与反作用力大小相等，方向相反。

两没有没有
6.在①研究加速度与外力（质量一定）的关系；②验证机械能守恒定律；③探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中，某同学正确作出了三个实验的图线，如图A、B、C所示。

根据坐标轴代表的物理量判断：
A实验的图线斜率表示。

B实验的图线斜率表示。

C实验的图线斜率表示。

实验，根据胡克定律F=kx，作出的F—x图线，图线斜率表示弹簧的劲度系数k。

7．用如图所示装置验证小球沿斜面运动的过程中机械能守恒。

斜面的末端与水平桌面相切，小球从离桌面高h处由静止释放，小球离开桌面后落在水平地面上，此过程的水平位移用s表示，桌面高H。

改变小球释放的位置，记录多组h、s值。

（1）若小球在运动的过程中机械能守恒，则h与s2间应满足的关系是__________
（2）某同学根据实验结果，画出了h―s2图象如上图所示。

图象不过原点，并且随着s的增大图象有弯曲的迹象。

下列关于产生这种现象的原因及改进措施的论述正确的是
a.小球与斜面和桌面间有摩擦，改用动摩擦因数更小的斜面和桌面
b.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度小一点的空心球进行实验
c.小球运动过程中受到空气阻力的作用，换用密度大一点的实心球进行实验
d.小球与斜面和桌面间有摩擦，在原基础上适当减小一下斜面的倾角
8．在“探究功与速度变化的关系”的实验中：
（1）利用甲图装置，小车在橡皮筋的作用下运动，下列4条纸带中最符合实验要求的是▲。

D
:
（2）某同学对该实验进行了更改，如乙图，把橡皮筋的固定点改为A点，操作如下Array a、将打点计时器固定在一块平板上，让纸带的一端夹在小车后端，另一端穿过打点计时器,将平板安装有打点计时器的一端适当垫高，调整高度，直至轻推小车后小车▲。

b、将橡皮筋固定在小车前端。

拉长橡皮筋使小车位于靠近打点计时器处，记下小车位置。

接通打点计时器电源，释放小车。

c、用2 条、3 条、4 条、5 条、6 条橡皮筋分别代替1 条橡皮筋重做实验。

d、在上述实验中打出的5 条纸带中，分别找出小车开始近似做匀速运动的点，并分别测出匀速运动时的速度v1 、v2 、v3 、v4 、v5、v6 。

相关数据见下表
实验次数条数速度m/s 速度平方m2/s2
1 1 1.28 1.64
2 2 1.75 3.06
3 3 2.10 4.41
4 4 2.26 5.11
5 5 2.68 7.18
6 6 2.96 8.76
①请把操作步骤a补充完整。

②用W0表示一条橡皮筋做的功，请在坐标纸上画W —v2图象。

③根据你画的W —v2图象，你认为该同学第
▲次实验操作出现了问题，问题在于
该次实验时小车释放的位置距离较▲（填“远”或“近”）
小车后小车做匀速直线运动。

由于第4个点偏离直线太远，认为该同学第4次实验操作出现了问题，问题在于该次实验时小车释放的位置距离较近。

9．如图所示是小徐同学做“探究做功与速度变化的关系”的实验装
置。

他将光电门固定在直轨道上的O点，用同一重物通过细线拉
同一小车，每次小车都从不同位置由静止释放，各位置A、B、C、D、E、F、G（图中只标出了O、G）离O点的距离d分别为8cm、16cm、24cm、32cm、40cm、48cm，56cm。

（1）该实验是否需要测量重物的重力。

（填“需要”或“不需要”）；
（2）该实验是否必须平衡摩擦力？（填“是”或“否”）；
（3）为了探究做功与速度变化的规律，依次得到的实验数据记录如下表所
示。

请选取其中最合适的两行数据在答题卷的方格纸内描点作图。

（4）从图像得到的直接结论是，从而间接得到做功与物体速度变化的
规律是。

10、在“验证机械能守恒定律”实验中，有三个同学做了如下的实验：
⑴张三同学安装的实验装置如图a所示，实验得到纸带上留下的打点痕迹情况如图b所示,这样的操作可能会导致实验误差较大，从图中可以看出安装实验装置时明显存在的问题
是。

（2）李四同学用正确安装的装置进行实验，获取一张纸带如图c所示，但起始点模糊不清。

取后面连续打出的清晰点来研究，测出B、C、D、E、F到A点的距离为h B、h C、h D、h E、h F，然后分别计算出B、C、D、E点的速度v B、v c、v D、v E ，最后在v2-h坐标系中，描出B、C、D、E 点对应的坐标，如图d所示。

如果这些
点可连成一条直线，要判断重物下落过程中机械能是否守恒，还需要_ 。

（3）王五同学也用正确安装的装置进行实验，来探究重物下落过程中动能与势能的转化问题。

图e为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点。

取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能E k和重力势能E P。

建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示E k和E p，根据数据在图f中绘出图线I和图线II。

已求得图线I斜率的绝对值k1=2.94J/m，请计算图线II的斜率k2= J/m（保留3位有效数字）。

重物和纸带在下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为（用k1和k2表示）。

1.9 5.8 9.6 13.4单位：mm
图b
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