高考物理力学实验专题训练

一、实验题1．某同学利用图（a ）的装置验证机械能守恒定律。

细绳跨过固定的轻质滑轮，两端分别挂质量为m 1=0.20kg 、m 2=0.10kg 的槽码1和2。

用手托住m 1，让细绳伸直系统保持静止后释放m 1，测得m 2经过光电门的挡光时间为t 。

以m 1和m 2系统为研究对象，计算并比较从静止至m 2到光电门的过程中，系统势能的减少量△E p 与动能的增加量△E k ，就可以验证m 1和m 2系统的机械能是否守恒。

回答下列问题：（取g =9.8m/s 2，结果保留两位小数）(1)用游标卡尺测m 2的厚（高），示数如图（b ），则d =___________cm ；(2)若t =13.7ms ，则m 2通过光电门时的速度v =________m/s ；(3)测得释放前m 2与光电门的高度差为h =0.50m ，则△E p =___________J ；△E k =___________J ；(4)本次实验的相对误差p kp 100%E E E δ∆-∆=⨯=∆___________。

2．利用图（a ）所示装置研究某弹簧的长度随弹力变化的关系并测定其劲度系数。

一组同学将弹簧竖直悬挂于铁架台上，刻度尺竖直固定在弹簧旁，并使刻度尺的“0”刻度与弹簧上端的固定点对齐。

通过改变其下端悬挂的钩码个数改变弹簧的弹力F ，记录弹簧下端对应的刻度L ，作出L —F 图像如图（b ）所示，则(1)弹簧的劲度系数为______N/m ；(2)另一组同学在实验中刻度尺的“0”刻度在弹簧固定点的上方，你认为这对测量结果有没有影响______（填“有”或“没有”），理由是_________。

3．某同学用图甲所示的实验装置测量滑块与桌面之间的动摩擦因数。

光电门固定在水平直轨道上的O 点，拉力传感器固定在滑块上，不可伸长的细线通过定滑轮将滑块与钩码相连，遮光条的宽度为d ，滑块初始位置A 点到O 点的距离为L ，重力加速度为g 。

实验步骤如下：A ．将滑块从A 点由静止释放，传感器显示滑块所受拉力为F ，光电门记录遮光条通过光电门的时间t ；B ．改变钩码的个数重复步骤A ；C ．正确记录每一组F 与t 对应的数据，作出F -21t的关系图像如图乙所示（图中b 、c 为已知量）。

(1)根据步骤A 中测出的物理量可知，滑块的加速度a =___________；(2)滑块与轨道间的动摩擦因数μ=___________；(3)增加滑块的质量重新进行实验，得到的F -21t 图像与两坐标轴交点坐标的绝对值b 、c 的变化情况是：b ___________，c ___________。

（填“变大”、“变小”或“不变”）4．在分别用图甲，图乙所示的装置“探究加速度与力，质量的关系”和用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”实验。

(1)下列关两个实验要求的说法正确的是________。

A ．都需要平衡摩擦力B ．都不需要平衡摩擦力C ．都需要用天平测小车的质量D ．都不需要用天平测小车的质量(2)图丙和丁是实验打出的两条纸带的一部分，A 、B 、C 、……G 是纸带上标出的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个打出的点未画出，其中图_______（选填“丙”或“丁”）是用橡皮筋“探究做功与物体速度变化的关系”的实验纸带；(3)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小车的加速度大小a=_______m/s2（保留2位小数）5．“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器所用电源频率为50 Hz，试回答下列问题。

(1)实验中在平衡小车与木板之间摩擦力的过程中，打出了一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E、F、G 这些点的间距如图中标示，其中相邻两点间还有4个计时点未画出。

根据测量结果计算：小车运动的加速度大小为___________m/s2（结果保留三位有效数字）(2)平衡好摩擦力后，将5个相同的砝码都放在小车上，挂上砝码盘，然后每次从小车上取一个砝码添加到砝码盘中，测量小车的加速度。

根据小车的加速度a与砝码盘中砝码总重力F的实验数据作出的a-F图线如图丙所示，此图线不通过原点的主要原因___________(3)在某次利用上述已调整好的装置进行实验时，保持砝码盘中砝码个数不变，小车自身的质量保持不变（已知小车的质量远大于砝码盘和盘中砝码的质量），在小车上加一个砝码，并测出此时小车的加速度a，调整小车上的砝码，进行多次实验，得到多组数据，以小车上砝码的质量m为横坐标，相应加速度的倒数1a为纵坐标，在坐标纸上作出如图丁所示的1a-m关系图线，实验结果验证了牛顿第二定律。

如果图中纵轴上的截距为b，图线的斜率为k，则小车受到的拉力大小为___________，小车的质量为___________。

6．在“探究碰撞中的不变量”实验中，某探究小组使用了如图甲所示的实验装置。

（1）该小组成员先用刻度尺测出悬挂小球的细线长度为L，再用游标卡尺测出小球A、B的直径均为d。

若某次测量如图乙所示，则测得小球直径d=________mm。

（2）用天平测出小球A、B的质量分别为m A和m B。

（3）先将悬挂小球A的细线拉离竖直方向且与竖直方向的夹角为α，再将小球A由静止释放，小球A与放置在光滑支撑杆上的小球B发生对心碰撞。

（4）碰后小球A继续向右摆动，悬挂小球A的细线与竖直方向的最大夹角为β；小球B做平抛运动，落地时水平位移和竖直位移分别为x和y。

为了防止小球A反弹，两球质量应满足m A________m B（填“>”、“<”或“=”）（5）若重力加速度为g，能说明碰撞中总动量不变的物理关系式为________。

7．某研究性学习小组的同学在实验室设计了一套如图甲所示的装置来探究“加速度与力、质量的关系”，图甲中A为小车（车上有槽，可放入砝码），B为打点计时器，C为力传感器（可直接读出绳上的拉力大小），P为小桶（可装人砂子），M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板，不计细绳与滑轮间的摩擦。

由静止释放小车A，通过分析纸带求出小车的加速度。

(1)在平衡小车受到的摩擦力时，小车要连接纸带，________（填“要”或“不”）连接小车前端的细绳和小桶P，接通打点计时器电源，轻推小车，若纸带上打出的点相邻点间的距离逐渐增大，则应移动左侧垫片使木板的倾角略微_______（填“增大”或“减小”）。

(2)该小组同学在探究拉力一定的情况下，加速度与质量的关系时发现，在不改变小桶内砂子的质量而只在小车上的槽内增加砝码时，力传感器的示数_______（填“会”或“不”）发生变化。

(3)已知交流电源的频率为50Hz，某次实验得到的纸带如图乙所示，每相邻两点间还有4个点未画出，由该纸带可求得小车的加速度a=___ m/s2（结果保留两位有效数字）。

(4)某同学在该次实验中，测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示：根据表中的数据在坐标图中描出第4组数据，并做出a-F图像。

由图像的斜率求出小车的总质量为m=______ kg （结果保留两位有效数字）。

8．某实验小组用图甲实验装置探究合力做功与动能变化的关系。

铁架台竖直固定放置在水平桌面上，长木板一端放置在水平桌面边缘P处，另一位置放置在铁架台竖直铁杆上，使长木板倾斜放置。

长木板P处放置一光电门，用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光时间。

实验步骤是：①用游标卡尺测出滑块的挡光宽度L，用天平测量滑块的质量m。

②平衡摩擦力：以木板放置在水平桌面上的P处为轴，调节长木板在铁架台上的放置位置，使滑块恰好沿木板向下做匀速运动。

在铁架台竖直杆上记下此位置Q1，用刻度尺测出Q1到水平面的高度H。

③保持P位置不变，长木板一端放置在铁架台竖直杆Q2上。

用刻度尺量出Q1Q2的距离h1，将滑块从Q2位置由静止释放，由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1。

④保持P位置不变，重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置，重复步骤③数次。

滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中，用测量的物理量回答下列问题（重力加速度已知为g）：(1)滑块动能的变化量△E k=___________(2)滑块克服摩擦力做的功W f=___________(3)合力对滑块做的功W合=___________9．某同学为探究“合力做功与物体速度变化的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：①按图摆好实验装置，其中小车质量M=0.20kg，钩码总质量m=0.05kg；②释放小车，然后接通打点计时器的电源（电源频率为f=50Hz），打出一条纸带。

(1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如下图所示。

把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.0041m，d2=0.055m，d3=0.167m，d4=0.256m，d5=0.360m，d6=0.480m……，他把钩码重力（当地重力加速度g=9.8m/s2）作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功W=______J(结果保留三位有效数字)，打下第5点时小车的速度v5=______m/s结果保留三位有效数字）；(2)此次实验探究的结果，他没能得到合力对物体做的功“W v2”的结论，且误差很大。

通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是______；A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因10．在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置。

实验操作的主要步骤如下：A．在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直；B．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹A；C．将木板沿水平方向向右平移一段动距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹B；D．将木板再水平向右平移同样距离x，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹C，若测得A、B间距离为y1，B、C间距离为y2，已知当地的重力加速度为g。

(1)关于该实验，下列说法中正确的是______；A．斜槽轨道必须光滑且无摩擦B．每次释放小球的位置可以不同C．每次小球均须由静止释放D．小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度差h，之后再由机械能守恒定律求出(2)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式为v0＝______；（用题中所给字母x、y1、y2、g表示）(3)小球打在B点时与打在A点时动量的变化量为Δp1，小球打在C点时与打在B点时动量的变化量为Δp2，则Δp1∶Δp2＝______。