1、寒假作业( 六) 力学实验1利用如图所示装置可以做力学中的许多实验，则下列利用此装置进行相关实验时说法正确的是( )A利用此装置“研究匀变速直线运动 ”时，必须设法消除小车和木板间摩擦阻力的影响B利用此装置探究“小车的加速度与质量的关系 ”并用图像法处理数据时，如果画出小车的加速度 a 随质量 M 变化的 aM 图像不是直线，就可确定加速度与质量成反比C利用此装置探究“功与速度变化的关系 ”实验时，应将木板带打点计时器的一端适当垫高平衡摩擦力D实验时不需要调整滑轮高度，不用管细线与木板是否平行解析：选 C 此装置可以用来研究匀变速直线运动，但不需要平衡摩擦力，故 A 错误。曲线的种类有双曲线、
2、抛物线 、三角函数曲 线等，所以若 aM 图像是曲线，不能断定曲线是双曲线，即不能断定加速度与 质量成反比， 应画出 a 图像，故 B 错误。探究“功与速度变1M化的关系”实验时，需要平衡摩擦力，方法是将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面分力补偿小车运动中所受阻力的影响，从而使小 车受到的合力即为绳子的拉力，故 C 正确。 实验时需要调整滑轮高度，让细线与木板平行，故 D 错误。2(2017泉州模拟)某实验小组做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”的实验。实验时，先把弹簧平放在桌面上，用刻度尺测出弹簧的原长 L04.6 cm，再把弹簧竖直悬挂起来，在下端挂钩码，每增加一
3、只钩码均记下对应的弹簧的长度 x，数据记录如下表所示。钩码个数 1 2 3 4 5弹力 F/N 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0弹簧的长度 x/cm 7.0 9.0 11.0 13.0 15.0(1)根据表中数据在下图中作出 Fx 图像；(2)由此图线可得，该弹簧劲度系数 k_N/m ；(结果保留 2 位有效数字)(3)图线与 x 轴的交点坐标大于 L0 的原因是_。解析：(1)描点作图，如 图所示：(2)图像的斜率表示劲度系数，故有：k 50 N/m。Fx(3)图线与 x 轴的交点坐标表示弹簧不挂钩码时的长度，其数值大于弹簧原长，是因为弹 簧自身重力的影响。答案：(1)图见解析 (2)
4、50 (3) 竖直悬挂时，弹簧自身重力的影响3(2018 届高三重庆一中调研) 如图所示为弹簧弹射装置。在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，在其两端各放置一个金属小球 1 和 2(两球直径略小于管内径且与弹簧不固连) ，压缩弹簧并锁定。现解除锁定，则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。按下述步骤进行实验：用天平测出两球质量分别为 m1、m 2；用刻度尺测出两管口离地面的高度均为 h；解除弹簧锁定弹出两球，记录两球在水平地面上的落点 P、Q。回答下列问题：(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，只需测量的物理量是_。( 已知重力加速度 g)A弹簧的压缩量 x1B两球落点 P、Q 到
5、对应管口 M、N 的水平距离 x1、x 2C小球的直径D两球从管口弹出到落地的时间 t1、t 2(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为 Ep_。(3)用上述测得的物理量来表示，如果满足关系式_ ，则表明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。解析：(1)由题意可知， 弹簧的弹性势能转化为两小球的动能，则由Ep m1v12 m2v22即可求得弹性势能，故应测量两小球的质量以及两小球的出射速度。测12 12量小球的出射速度，可根据平抛运动的规律由出射高度和水平位移求出，故 B 正确，A、C、D 错误。(2)由(1)可知，E p m1v12 m2v22，12 12由 h gt2可得平抛运动的时间 t
6、 ；12 2hg根据水平方向上的匀速直线运动规律可知v1 ，v2 。x1t x2t即 Ep m1v12 m2v22 。12 12 m1gx124h m2gx224h(3)根据动量守恒定律可知，两球射出前动量为零，射出后运动方向相反，设向左为正方向，则有 0m 1v1m 2v2，再根据水平方向上 xvt 可得 m1x1m 2x2。答案：(1)B (2) (3)m 1x1m 2x2m1gx124h m2gx224h4某活动小组利用如图所示的装置测定物块 A 与桌面间的最大静摩擦力，步骤如下：a如图所示组装好器材，使连接物块 A 的细线与水平桌面平行b缓慢向矿泉水瓶内加水，直至物块 A 恰好开始运动
7、c用天平测出矿泉水瓶及水的总质量 md用天平测出物块 A 的质量 M(1)该小组根据以上过程测得的物块 A 与桌面间的最大静摩擦力为_，本小组采用注水法的好处是_。(当地重力加速度为 g)(2)若认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块 A 与桌面间的动摩擦因数为_。解析：(1)根据共点力平衡可知，最大静摩擦力 fmg，活动小组采用注水法好处是可以连续不断地注入水，即连续不断地改 变拉力。(2)根据共点力平衡可知，Mgmg解得 。mM答案：(1)mg 可以连续的改变拉力 (2)mM5(2017全国卷)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为 x 轴，纵轴为 y 轴，最小刻
8、度表示 1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图(a) 所示。将橡皮筋的一端 Q 固定在 y 轴上的 B 点(位于图示部分之外) ，另一端 P 位于 y 轴上的 A 点时，橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的 P 端沿 y 轴从 A 点拉至坐标原点 O，此时拉力 F 的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b) 所示，F 的大小为_N。(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋 P 端回到 A 点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将 P 端拉至 O 点。此时观察到两个拉力分别沿图 (a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为 F14.2 N 和 F25.6 N。()用 5 mm
9、 长度的线段表示 1 N 的力，以 O 为作用点，在图(a)中画出力 F1、F 2 的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力 F 合 ；()F 合 的大小为_ N，F 合 与拉力 F 的夹角的正切值为_。若 F 合 与拉力 F 的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。解析：(1)由测力计的读数规则可知，读数为 4.0 N。(2)( )利用平行四边形定则作图，如图所示。()由图可知 F 合 4.0 N，从 F 合 的顶点向 x 轴和 y 轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为 1 mm，顶点的纵坐标长度为 20 mm，则可得出 F 合 与拉力 F 的夹角
10、的正切值为0.05。答案：(1)4.0 (2)( )图见解析 ( )4.0 0.056(2017江苏高考)利用如图 1 所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系。小车的质量为 M200.0 g，钩码的质量为 m10.0 g，打点计时器的电源为 50 Hz 的交流电。(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_。(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图 2 所示。选择某一点为 O，依次每隔 4个计时点取一个计数点。用刻度尺量出相邻计数点间的距离 x，记录在纸带上。计算打出各计数点时小车的速度 v，其中打出计数点“1”时小车的速度 v1_m/s。(
11、3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取 g9.80 m/s2，利用 Wmg x 算出拉力对小车做的功 W。利用 Ek Mv2 算出小车动能，并求出动能的变化量 Ek。计算结果见下表。12W/103 J 2.45 2.92 3.35 3.81 4.26Ek/103 J 2.31 2.73 3.12 3.61 4.00请根据表中的数据，在方格纸上作出 EkW 图像。(4)实验结果表明，E k 总是略小于 W。某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的。用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力 F_N。解析：(1)挂钩码前， 调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，小车做匀速直线运动，表
12、明此时已消除了摩擦力的影响。(2)打出计数点“1”时小车的速度v1 m/s0.228 m/s。2.06 2.5010 20.2(3)根据题表格中的数据，描点作图，如图所示：(4)由于 Wmgx，E kFx， 则有 F mg 0.019.8 N0.093 N 。EkW 4.24 2.004.50 2.14答案：(1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3) 见解析图 (4)0.0937(2017全国卷)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安
13、装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 t；用 s 表示挡光片沿运动方向的长度 如图(b)所示， 表示滑块在挡光片遮住光线的vt 时间内的平均速度大小，求出 ；v将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出 t 图，如图(c) 所示。v完成下列填空：(1)用 a 表示滑块下滑的加速度大小，用 vA 表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则 与 vA、a 和 t 的关系式为 _。v v(2)由图(c
14、)可求得，v A_ cm/s，a_ cm/s2。( 结果保留 3 位有效数字)解析：(1) 是 t 时间内中间时 刻 的瞬时速度，vt2vA为 t 时间内的初速度，根据速度公式得v Aa v A t。vt2 a2(2)由 v A at 结合题图(c)可知，v12图线与纵轴交点的纵坐标即为 vA，将图线延长与纵轴相交，得 vA52.1 cm/s，图线的斜率等于 a，12即 a cm/s2，12 53.60 52.130.18求得 a16.3 cm/s 2。答案：(1)v A t (2)52.1 16.3a28某同学用如图甲所示的实验装置探究加速度与力的关系。他在气垫导轨旁安装了一个光电门 B，滑
15、块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，力传感器可直接测出细线中拉力大小，传感器下方悬挂钩码。改变钩码数量，每次都从 A 处由静止释放滑块。已知滑块(含遮光条)总质量为 M，导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为 L。请回答下面相关问题。(1)如图乙，实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为 d_ cm。某次实验中，由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为 t, 由力传感器记录对应的细线拉力大小为F，则滑块运动的加速度大小 a 应表示为_(用题干已知物理量和测得物理量字母表示)。(2)下列实验要求中不必要的是_。A应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B应使遮光条位置与光
16、电门间的距离适当大些C应将气垫导轨调节至水平D应使细线与气垫导轨平行解析：(1)游标卡尺的主尺读数为 9 mm，游 标尺上第 10 个刻度和主尺上某一刻度 对齐，所以游标读数为 100.05 mm0.50 mm，所以最终读数为：9 mm0.50 mm9.50 mm0.950 cm；已知初速度为 零，位移 为 L，要 计算加速度，需要知道末速度，故需要由数字计时器读出遮光条通过光电门 B 的时间 t，末速度 vdt由 v22aL ，得 a 。v22L d22Lt2(2)拉力是直接通过传感器测量的，故与滑块质量和钩码质量大小关系无关，故 A 错误。应使 A 位置与光电门间的距离适当大些，有利于减小 误差，故 B 正确。应将气垫导轨调节水平，才能使拉力等于合力，故 C 正确。要保持细线方向与气垫导轨平行，拉力才等于合力，故 D 正确。本题选择不必要的，故 选 A。答案：(1)0.950 (2)Ad22Lt2
