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2019年高考物理二轮复*专题17力学实验测含解析

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力学实验
【满分:110 分 时间:90 分钟】

1.(9 分)在探究弹力和弹簧伸长的关系时,某同学先按图 1 对弹簧甲进行探究,然后把原长相同的弹簧 甲和弹簧乙并联起来按图 2 进行探究。在弹性限度内,将质量为 m ? 50 g 的钩码逐个挂在弹簧下端,分别测 得图 1、图 2 中弹簧的长度 L1 、 L 2 如下表所示。

已知重力加速度 g ? 9.8m / s ,要求尽可能多的利用测量数据,计算弹簧甲的劲度系数
2

k?

N / m (结果保留两位有效数字)。由表中数据

(填“能”或“不能”)计算出弹簧乙的

劲度系数。 【答案】 【解析】 49, 能

考点:探究弹力和弹簧伸长的关系 【名师点睛】根据弹簧形变量的变化量,结合胡克定律求出弹簧甲的劲度系数,通过弹簧并联时的弹力的 变化量和形变量的变化量可以求出弹簧并联的劲度系数,再根据 k并 ? k甲 ? k乙 ,计算弹簧乙的劲度系数。 3.(9 分)某同学设计了一个如图所示的装置来测定滑块与木板间的动摩擦因数,其中 A 为滑块,B 和 C 是质量可调的砝码,不计绳和滑轮的质量及 它们之间的摩擦.实验中该同学在砝码总质量(m+m′=m0)保 持不变的条件下,改变 m 和 m′的大小,测出不同 m 下系统的加速度,然后通过实验数据的分析就可求出滑 块与木板间的动摩擦因数.

(1)该同学手中有电磁打点计时器、纸带、10 个质量均为 100 克的砝码、滑块、一端带有定滑轮的长木板、 细线,为了完成本实验,得到所要测量的物理量,还应有 ( A.秒表 B.毫米刻度尺 C.天* ) . D.低压交流电源

(2)实验中,该同学得到一条较为理想的纸带,如图所示,从清晰的 O 点开始,每隔 4 个点取一计数点(中 间 4 个点没画出) ,分别记为 A、B、C、D、E、F,各计数点到 O 点的距离为 OA=1.61 cm,OB=4.02 cm, OC=7.26 cm,OD=11.30 cm,OE=16.14 cm,OF=21.80 cm,打点计时器打点频率为 50 Hz,则由此纸带 可得到打 E 点 时滑块的速度 v=______m/s, 此次实验滑块的加速度 a=_____m/s2. (结果均保留两位有效数 字)

(3)在实验数据处理中,该同学以 m 为横轴,以系统 的加速度 a 为纵轴,绘制了如图所示的实验图线,结 合本实验可知滑块与木板间的动摩擦因数 μ =_______.(g 取 10 m/s2) 【答案】 【解析】 (1)BD(2)v=0.53m/s a=0.81m/s2(3)0.3

考点:测量动摩擦因数的实验。 4.(9 分)在做“练*使用打点计 时器”的实验时将小车靠*打点计时器,将穿好的纸带拉直,接通电源, 释放小车. 图乙是打出的一条清晰纸带, O 点是打下的第一个点,1、2、3、4、5 是连续的计数点,O 点和

计数点 1 之间还有多个点(图中未画出) ,相邻计数点间的时间间隔为 0.02s.在打计数点 4 时小车的速度

v=________m/s,小车的加速度 a =_____________m/s2(保留三位有效数字) .

【答 案】 【解析】

v=2.30m/sa=5.00

试题分析:做分析匀变速直线运动情况时,其两个推论能使我们更为方便解决问题,一、在相等时间内走 过的位移差是一个定值,即 度 计数点 4 小车的速度等于 3 与 5 之间的*均速度,故 图中可知 ,即根据逐差法可得 ,解得 ;从 ,故相等时间内走过的位移差为定值 ,二、在选定的某一过程中,中间时刻瞬时速度等于该过程中的*均速

5.(9 分)如图所示,为探究“加速度与合力、质量的关系”的实验装置,请完成以下问题:

(1)本实验先保证小车质量不变,探究加速度与合力的关系;再保证小车所受合力不变,探究加速度与小 车质量的关系,该实验采用的研究方法为 _________ . A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想模型法

(2)*衡摩擦力后,若小车的总质量为 M,钩码总质量为 m(m<<M),重力加速度为 g,可认为小车释放后受 到的合外力大小为_______ . A.Mg B.mg C. (M+m)g

(3)该实验中,保证小车所受合力不变,探究加速度与小车质量的关系,采用图像法处理数据。为了比较 容易地看出加速度 a 与质量 M 的关系,应作________ . A. 图像 B. 图像 C. 图像 D. 图像

【答案】 【解析】 【分析】

B;

B;

B;

(1)该实验采用的研究方法为控制变量法; (2)运用整体法和隔离法,分析可用钩码总重力代替小车所受 的拉力。 (3)反比例函数图象是曲线,而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系;正比例函数图 象是过坐标原点的一条直线,就比较容易判定自变量和因变量之间的关系。 【详解】

(3)根据牛顿第二定律 F=Ma,a 与 M 成反比,而反比例函数图象是曲线,而根据曲线很难判定出自变量和 因变量之间的关系,故不能作 a-M 图象;但 ,故 a 与 成正比,而正比例函数图象是过坐标原点的一

条直线,就比较容易判定自变量和因变量之间的关系,故应作 a- 图象。故 B 正确,ACD 错误;故选 B. 8.(9 分)如图 1 所示,用质量为 m 的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带 上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

(1)实验中,需要*衡摩擦力和其他阻力。正确的操作方法是把长木板右端垫高,在不挂重物且_____(选 填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他 阻力的影响。 A.计时器不打点 B.计时器打点

(2)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为 O。在纸带上依次 取 A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为 T。测得 A、B、C……各点到 O 点的距离为

x1、x2、x3……,如图 2 所示,实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为 mg,从 打 O 点到打 B 点的过程中,拉力对小车做的功 W ? mgx2 ,打 B 点时小车的速度 v=________。

(3)以 v2 为纵坐标,W 为横坐标,利用实验数据作出如图 3 所示的 v 2 ? W 图像。由此图像可以探究动能 定理,并得出实验结论,假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质 量的条件,则从理论上分析,图 4 中正确反映 v 2 ? W 关系的是_____________ 【答案】 (1)B (2)

x3 ? x1 2T

(3)A

9.(9 分)气垫导轨是常用的一种实验仪器,它是利用气泵使带 孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬 浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板 C 和 D 的气垫导轨以及滑块 A 和 B 来探究碰撞中的不变量,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:

a.用天*分别测出滑块 A、B 的质量 mA、mB. b.调整气垫导轨,使导轨处于水*. c.在 A 和 B 间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止地放置在气垫导轨上. d.用刻度尺测出 A 的左端至 C 板的距离 L1. e.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块 A、B 运动时间的计时器开始工作.当 A、B 滑块分别碰撞 C、D 挡板时停止计时,记下 A、B 分别到达 C、D 的运动时间 t1 和 t2. (1)实验中还应测量的物理量是____________________________________________. (2)利用上述测量的实验数据,得出关系式________成立,即可得出碰撞中守恒的量是 mv 的矢量和,上式 中算得的 A、B 两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是__________________________(至少列 出一项) . 【答案】 B 的右端至 D 板的距离 L2 测量时间、距离等存在误差(或气垫导轨不

水*,合理即可) 11.(10 分)如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水*部分碰撞 前后的动量关系。

(1)实验必须要求满足的条件是________ A.斜槽轨道必须是光滑的 B.斜槽轨道末端的切线是水*的 C.入射球每次都要从同一高度由静止滚下 D.若入射小球质量为 m1,被碰小球质量为 m2,则 m1>m2

(2)图中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让入射球 m1 多次从斜轨上 S 位置静止释放,找 到其*均落地点的位置 P,测量*抛射程 ,然后,把被碰小球 m1 静置于轨道的末端,再将入射球 m1 从斜

轨 S 位置静止释放,与小球 m2 相撞,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________(填选项的符号) A.用天*测量两个小球的质量 m1、m2 B.测量小球 m1 开始释放高度 h C.测量抛出点距地面的高度 H D.分别找到 m1、m2 相碰后*均落地点的位置 M、N E.测量*抛射程 (3)若两球相碰前后的动量守恒,则其表达式可表示为_________________(用(2)中测量的量表示); 【答案】 【解析】 【分析】 在验证动量守恒定律的实验中,运用 *抛运动的知识得出碰撞前后两球的速度,因为下落的时间相等,则 水*位移代表*抛运动的速度.根据实验的原理确定需要测量的物理量. 【详解】 BCD ADE

(2)根据动量守恒得,m1?v0=m1?v1+m2?v2,两球碰撞前后均做*抛运动,根据 x=vt 可以,由于时间相同, 则 x 与 v 成正比,则要验证的关系 可表示为: m1?OP=m1?OM+m2?ON,所以要分别找到 m1、m2 相碰后*均落地 点的位置 M、N,从而测量线段 OM、OP、ON 的长度外,同时还需要测量的物理量是小球 1 和小球 2 的质量 m1、m2.故选 ADE. (3)若两球相碰前后的动量守恒,则其表达式可表示为 m1?OP=m1?OM+m2?ON; 【点睛】 解决本题的关键掌握实验的原理,以及实验的步骤,在验证动量守恒定律实验中,无需测出速度的大小, 可以用位移代表速度.同时,在运用*抛运动的知识得出碰撞前后两球 的速度,因为下落的时间相等,则 水*位移代表*抛运动的速度. 12.(10 分)在探究“物体质量一定时加速度与力的关系”的实验中,某兴趣小组对教材介绍的实验方案

进行了优化,设计了如图所示的实验装置。其中 M 为带滑轮的小车的质量,m 为砂和砂桶的质量(滑轮质量 不计)

(1)在*衡摩擦力后,依据优化后的实验方案,实验中__________(选填“一定要”或“不必要”)保证砂和 砂桶的质量 m 远小于小车的质量 M; (2)该同学在实验中得到如图 a)所示的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出), 已知打点计时器使用的 是频率为 50Hz 的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为__________m/s (结果保留三位有效数字).
2

(3)以弹簧测力计的示数 F 为横坐标,加速度 a 为纵坐标,画出的 a-F 图像是一条过原点的直线,如图(b) 所示,若直线的斜率为 k,则小车的质量为__________。 【答案】 【解析】 【详解】 不必要 2.00

【点睛】 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项, 小车质量不变时, 加速度与拉力成正比,对 a-F 图来说,图象的斜率表示小车质量的倒数.




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