高考物理力学实验专题三

2009年高考力学实验专题三
1．对“验证机械能守恒定律”的实验步骤安排如下，其中有些是必要的，有些是错误的，根据实验的原理和目的，其中不必要和错误的步骤是__________________（只填写选项前面的字母）
A ．用天平称出重锤的质量
B ．把纸带固定在重锤上，并把纸带穿过打点计时器，然后提升到一定高度
C ．拆掉导线，整理仪器
D ．断开电源，调换纸带，重做两次
E ．用秒表测出垂锤下落的时间
F ．在三条纸带中选出合适的一条，用刻度尺测出记数点与起始点的距离，记录数据，并计算出结果，得出结论
G ．把打点计时器接在蓄电池两电极上 H ．接通电源、释放纸带
I ．把打点计时器固定在桌边的铁架台上 2．（1）（8分）在“验证机械能守恒定律”的实验中（以下两小题只有一个正确答案） ①要使和电火花计时器，关于电火花计时器及其使用，下列说法正确的有 （ ） A ．电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小点而显示点迹的计时仪器 B ．电火花计时器使用的电源是4—6V 的低压交流电源 C ．把电火花计时器固定，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。

D ．重物带动纸带运动后，按下脉冲输出开关，在纸带上打出一列小点，纸带拉出后，
立即松开脉冲输出开关按钮。

②按正确的实验操作得到一条纸带如图所示，若打点计时器打点的时间间隔为T ，若O
点是第0个点，N 点是第n 个点，为验证机械能是否守恒，下列利用图中数据计算N 点速度大小的方法，正确的是 （ ）
A ．gnT v n =
B ．T n g v n )1(-=
C ．T S S v n n n 21-=
+ D ．T
d d v n n n 21
1-+-= 3．在用打点计时器验证机械能守恒
定律的实验中，质量m=1.00kg 的重物自 由下落，打点计时器在纸带上打出一系列 点。

如图所示为选取的一条符合实验要求 的纸带，O 为第一个点，A 、B 、C 为从合 适位置开始选取的三个连续点（其他点未 画出）。

已知打点计时器每隔0.02s 打一次点，当地的重力加速度g=9.80m/s 2。

那么： （1）纸带的 端（选填“左”或“右”）与重物相连；
（2）根据图上所得的数据，应取图中O 点和 点来验证机械能守恒定律； （3）从O 点到所取点，重物重力势能减少量△E P = J ，动能增加量△E P = J ；
（结果取3位有效数字）
（4）实验的结论是 。

4．如右图所示装置可用来验证机械能守恒定律。

摆锤A 栓在长L 的轻绳一端，另一端固定在 O 点，在A 上放一个小铁片，现将摆锤拉起， 使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放 摆锤，当其到达最低位置时，受到竖直挡板P 阻挡而停止运动，之后铁片将飞离摆锤而做 平抛运动。

①为了验证摆锤在运动中机械能守恒，必须求出摆锤在最低点的速度。

为了求出这一速
度，实验中还应该测量哪些物理量？。

②根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v= 。

③根据已知的和测得的物理量，写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式为。

5．与打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a 、b 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a 、b 间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。

现利用如图乙所示装置验证机械能守恒定律。

图中AB 是固定的光滑斜面，斜面的倾角为30°，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，与它们连接的光电计时器都没有画出。

让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10-2s 、2.00×10-2s 。

已知滑块质量为2.00kg ，滑块沿斜面方向的长度为5.00cm ，光电门1和2之间的距离为0.54m ，g=9.80m/s 2，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度。

①滑块通过光电门1时的速度v 1= m/s ，通过光电门2时的速度v 2= m/s 。

②滑块通过光电门1、2之间的动能增加量为 J ，重力势能的减少量为 J 。

6、在验证机械能守恒定律的实验中，质量为m 的重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着
的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，就可验证机械能守恒定律。

①纸还上记录了 。

②如图所示，选取纸带上打出的连续五个点A 、B 、C 、D 、E ，测出A 点距起始点O 的距离为so ，点A 、C 间的距离为s 1，点C 、E 间的距离为s 2，使用的交流电的频率为f ，则C 点的速度为 ，打点计时器在打C 点时重锤的动能为 ，打点计时器在打O 点和C 点的这段时间内重锤的重力势能减少量为 。

利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度，则加速度a 的表达式为a= 。

③在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是约大于重锤增加的动能，其原因主要是因为在重锤带着纸带下落过程中存在着阻力作用，若已知当地重力加速的值为g ，用第②小题给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力大小为F= 。

7.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，①测摆长时，若正确测出悬线长l 和摆球直径d ,则摆长为 ；②测周期时，当摆球经过 位置时开始计时并计数l 次，测出经过该位置N 次(约60~100次)的时间为t ,则周期为 ．
8.在做“单摆测重力加速度”的实验中，某同学测出不同摆长对应的周期
T ，作出L －T 2图线，如图所示。

利用图线上任意两点坐标（x 1,y 1,）,(x 2,y 2)，可求得g= ,如该同学测摆长时漏加了小球半径，而其他测量计算均无误，也不考虑实验误差，则用上述方法算得g 值和真实值相比
（ 填“偏大”、“偏小”、“不变”）
9．在《用单摆测重力加速度》的实验中，先用刻度尺测出悬点到小球底端的长度如图甲所示，然后用游标卡尺测出小球的直径如图乙所示，再用停表测出单摆完成40次全振动所用的时间如图丙所示。

则测出的小球直径为__________cm ，单摆的周期为______s ，单摆的摆长为_________cm. 10.某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小11． 将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h （未知）且开口向下的小筒中（单摆的下部分露于筒外），如图(甲)所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心之距l ，并通过改变l 而测出对应的摆动周期T ，再以T 2为纵轴、l 为横轴做出函数关系图象，就可以通过此图象得出小筒的深度h 和当地的重力加速度
(1)现有如下测量工具：A. 时钟；B. 秒表； C. 天平；D. 毫米刻度尺。

本实验所需的测量工具有_______________________________________；
(2)如果实验中所得到的T 2 —t 关系图象如图(乙)所示，那么真正的图象应该是a
、
b 、
c 中的________________；
(3)由图象可知，小筒的深度h ＝ ________m ；当地g ＝ _____________m / s 2. 12、某同学在做利用单摆测重力加速度的实验中，（1）先测得摆线长为87．50 cm ，摆球直
径为2．0 cm ，然后用秒表记录了单摆振动若干次所用的时间，如图所示，则该摆摆长为 cm ，秒表所示读数为 s.(在黑板上画图)
（2）若多次改变摆线长度，获得有关数据如下表：
利用上述数据，在坐标图中描出l-T2图像利用图像，求得重力加速是m/s2.
(3)如果测得的g值偏小，可能的原因是．
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时时，秒表过迟按下
D.实验中误将39次全振动数为40次
参考答案
1．AEG 2.① D ②D 3．（1）左 （2）B （3）1.88、1.84
（4）在误差允许范围内重物下落过程中机械能守恒。

（每空5分） 4．①遇到挡板之后铁片的水平位移s 和坚直下落高度h
②h
g
s v 2= ③)c o s 1(42θ-=gL h gs
5．
6、①重锤在相等的时间内分别下降的位移； ②（s 1+s 2）f/4,m(s 1+s 2)2f 2/32,mg(s 0+s 1)，
4
1
（s 2—s 1）f 2； ③m 4
)(2
12f s s g --] （每空3分）
7.2
d l +
,平衡位置。

12-N t
8．)(
41
11
22
x x y y --π 不变
9．（1）1.94cm 或1.95cm 74.8s 87.42cm —87.46cm
11．(1)BD (2)a (3)0.3，9.86
12．答：(1)88.5cm,75.2s,(2)图略,不过原点、不延长扣分,画成折线不得分) 9.7m/s2,(3) B。