1、- 1 -2016 万卷作业卷（三十六）力学实验 1一 、实验题（本大题共 4 小题 。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的）1.（2015 山东高考真题）某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置记为 O1、 O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录 O1、 O2间的距离（即橡皮筋的长度 l） 。每次将弹簧秤示数改变 0.50N，测出所对应的 l，部分数据如下表所示：F(N) 0 0.50
2、1.00 1.05 2.00 2.50l (cm) l010.97 12.02 13.00 13.98 15.05找出中 F=2.50N 时橡皮筋两端的位置，重新记为 O、 ，橡皮筋的拉力记为 OF。在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到 O 点，将两笔尖的位置标记为 A、 B，橡皮筋 OA 段的拉力记为 FOA， OB 段的拉力记为 FOB。完成下列作图和填空：（1）利用表中数据在给出的坐标纸上画出 Fl 图线，根据图线求得 l0=_cm。（2）测得 OA=6.00cm， OB=7.60cm，则 FOA的大小为_N。
3、（3）根据给出的标度，在答题卡上作出 FOA和FOB的合力 的图示。（4）通过比较 与_的大小和方向，即可得出实验结论。2.（2015 广东高考真题） （1）(8 分)某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。请完成以下主要实验步骤：按图 1(a)安装实验器材并连接电源；竖直提起系起有重物的纸带，使重物 (填“ 靠近”或“远离”)计时器下端； ， - 2 -，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验。图 1(b)和( c)是实验获得的两条纸带，应选取 (填“ b”或“ c”)来计算重力加速度。在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因 是空气阻力和
4、 。 （2）某实验小组研究两个未知元件 X 和 Y 的伏安特性，使用的器材包括电压表(内阻约为 3k)、电流表(内阻约为 1)、定值电阻等。使用多用电表粗测元件 X 的电阻。选择“1”欧姆档测量，示数如图 2(a)所 示，读数为 。据此应选择图 2 中的 （填“ b”或“ c”）电路进行实验。连接所选电路，闭合 S；滑动变阻器的滑片 P 从左向右滑动，电流表的示数逐渐 (填“增大”或“减小”)；依次记录电流及相应的电压；将元件 X 换成元件 Y，重复实验。图 3(a)是根据实验数据作出的 U-I 图线，由图可判断元件 (填“ X”或“ Y”)是非线性元件。该小组还借助 X 和 Y 中的线性元件
5、和阻值 R21 的定值电阻，测量待测电池组的电动势 E 和电阻 r，如图 3(b)所示。闭合 S1和 S2，电压表读数为 3.00V；断开 S2，读数为- 3 -1.00V，利用图 3(a)可算得 E V， r (结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表)。3.张红同学在用电磁打点计时器做“测定匀变速直线运动的加速度”实验时，、电火花打点计时器是一种使用_（填 “交流”或 “直流”）电源的计时仪器，它的工作电压是 220V、从打出的若干纸带中选出了如图所示的一条（每两点间还有四个点没有画出来）,上面的数字为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率 50Hz.计算出纸带上计数点 2、4
6、时小车的瞬时速度分别为 v2=_、v 4=_;和该匀变速直线运动的加速度 a=_。（计算结果保留三位有效数字）.如图所示，这个装置实际上是一个化学电源，闭合所有开关，并改变滑动变阻器阻值，观察电压表 V1、V 2示数的变化，得到如下所示的数据：某一次的测量值为电压表 U1=1.4V,U2=0.1V.改变滑动变阻器的滑动头，向右滑动一段距离发现电流表读数变为 0.50A，电压表 U1读数变化了0.4V，由上面数据可求：电源电动势 E=_V；电源的内阻为r=_，（不考虑到电流表和电压表内阻的影响）4.如图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置。用拉力传感器记录小车受到拉力
7、的大小，在长木板上相距为 L48.0cm 的 A、 B 两点各安装一个速度传感器，分别记录细线拉力和小车到达 A、 B 时的速率。(1)本实验有关的说法正确的是：( )A两速度传感器之间的距离应适当远些B要调整长木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力C应先释放小车，再接通速度传感器的电源D改变所挂钩码的数量时，要使所挂钩码的质量远小于小车质量E不必用天平测出小车和车上的拉力传感器的总质量(2)某同学在右表中记录了实验测得的几组数据， 2BAv是两个速度传感器记录速率的平方差，则加速度的表达式为 a = ，表中第 3 次实验缺失的数据是_m/s 2（结果保留三位有效数字） ；（3）表中 a 与 F
8、 并不成正比，这是由于_(填写“平衡摩擦力不足”或“平衡AV1S1654321013.8011.859.9217.9610.104.08单位：cm速度传感器 速度传感器拉力传感器B A- 4 -摩擦力过度”)造成的次数 F(N) 22()BAvms2()as1 0.60 0.77 0.802 1.04 1.61 1.683 1.42 2.344 2.00 3.48 3.635 2.62 4.65 4.846 3.00 5.49 5.725. 某同学想研究弹簧的弹性势能 Ep 和弹簧形变量 x 间的函数关系。设想用水平力缓慢地将弹簧从原长拉伸 x,该过程拉力做的功 W 等于弹性势能的增加,即 E
9、p。根据本实验所得,弹力 F 和弹簧伸长 x 的关系为 F=kx。拉力的平均值为 12kx,所以 W= kx2。他猜想弹性势能的表达式应该就是 Ep= 12kx2。他找到一根弹簧、一个木板、一个重 G=5.0N 的长方体形金属块，设计了一个实验，利用一把毫米刻度尺来验证这个结论。步骤是：（1）将金属块悬挂在该弹簧下方，静止时测得弹簧的伸长量为 1.00cm,由此得出该弹簧在受到单位作用力时的伸长量，即 F=kx 式中的比例系数 k 为_N/m；（2）将金属块放在长木板上，调节长木板的倾角，当金属块刚好能匀速下滑时测出斜面的高度为 10.00cm,底边长为 40.00cm,由此测得金属块和长木板
10、间的动摩擦因数=_。（3）如图将木板固定在地面上，金属块放置于木板上。弹簧一端固定在竖直墙上，另一端与金属块接触，用手向左压金属块使弹簧压缩一定长度后由静止释放，滑块脱离弹簧后，又沿长木板滑行一段距离而停下。测出每次弹簧的压缩量 x 和金属块脱离弹簧后在长木板上滑行的距离 s，将对应的数据填写在下面的表格中。X/cm 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00S/cm 3.00 6.02 10.05 14.96 20.97 28.05为验证结果是否符合猜想 Ep= 12kx2，则应该根据以上数据作出得图像为（ ） A： Gsx图像 B： 2Gsx图像C： 图像 D： 图像在右图
11、的坐标系中作出你所选择的的图像，请注明横纵坐标所代表的物理量及单位，并注明你所选的标度，由图可得到 Ep和 x2间的关系式为 则该同学的猜想是 （填“正确”或者“错误” ）的。6.（2015海淀区模拟）甲、乙两位同学在“验证牛顿第二定律”实验中，使用了如图 1 所示的实验装置- 5 -实验时他们先调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动，这样做的目的是 此后，甲同学把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂若干配重片在小车质量一定的情况下，多次改变配重片数量，每改变一次就释放一次小车，利用打点计时器打出记录小车运动情况的多条纸带图 2 是其中一条纸带的一部分，O、A、B、C 为
12、4 个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有 4 个打出的点没有画出打点计时器接在频率为 50Hz的交流电源上通过对纸带的测量，可知小车运动过程中的加速度大小为 m/s2（保留 2 位有效数字）根据多条纸带的数据，甲同学绘制了小车加速度与小车所受拉力（测量出配重的重力作为小车所受拉力大小）的 aF 图象，如图 3 所示由图象可知 （选填选项前的字母）A当小车质量一定时，其加速度与所受合外力成正比B当小车所受合外力一定时，其加速度与质量成反比C小车的质量约等于 0.3kgD小车的质量约等于 3.3kg乙同学在实验时，因配重片数量不足改用 5 个质量为 20g 的钩码进行实验他首先将钩码全部挂上，
13、用打点计时器打出记录小车运动情况的纸带，并计算出小车运动的加速度；之后每次将悬挂的钩码取下一个并固定在小车上，重复多次实验，且每次实验前均调整垫木的位置，使小车不挂配重时能在倾斜的长木板上做匀速直线运动根据测得的数据，绘制出小车加速度与悬挂的钩码所受重力的关系图线关于这一图线下列说法错误的是 （选填选项前的字母）A可由该图线计算出小车和 5 个钩码质量之和B只有当小车质量远大于悬挂钩码的质量时，该图线才是一条直线C无论小车质量是否远大于悬挂钩码的质量，该图线都是一条直线- 6 -0.2016 万卷作业卷（三十六）答案解析一 、实验题1. 【答案】 （1）10.00；（2）1.80；（3）如图；
14、（4） FOO【解析】 （1）做出 F-l 图像，求得直线的截距即为 l0，可得 l0=10.00cm ；（2）可计算弹簧的劲度系数为 1/50/0.2FkNmx；若OA=6.00cm， OB=7.60cm，则弹簧的弹力50(6.71.).8Fkl ；则此时 1.8OAFN；（3）如图；（4）通过比较 F和 FOO的大小和方向，可得出实验结论. 2. 【答案】靠近，先通电源，再释放纸带； b，纸带与打点计时器间的阻力；10， b；增大； Y；3.2，0.50【解析】(1)为使纸带上打出的点较多，应使重物靠近打点计时器的下端，接通电源，释放纸带，使重物自由下落。由于重物下落过程是做匀加速直线运动
15、，因此打出的纸带上的点间间隔应均匀增大，因此应选用 1(b)所示的纸带。实验结果仍小于当地的重力加速度，主要原因为空气阻力及纸带与打点计时器间的摩擦力的影响。(2)由 2(a)图可知，多用电表的读数为 10 ，由于元件的电阻较小，电路图应选用电流表外接法，即选择 2(b)。当滑动变阻器的滑片向右移时，元件两端的电压增大，电流表的示数增大。- 7 -由于 Y 元件的 UI 图线是曲线，因此 Y 是非线性元件。设线性元件的电阻为 R，由 UI 图线可知， ，则 S 、S 均闭合时，3VR=10.A12，S 闭合，S 断开时， ，解得3E=（ 10r）12E（ 2r）E=3.15V，r=0.50。体
16、重要求保留两位有效数字，故取 E=3.2V，r=0.503.交流（2 分） 、0.694m/s（3 分） 、1.09m/s（3 分） 、1.96m/s 2（4 分） ；E=1.5V（3 分） 、r=1 （ 3 分） 、 解 ： 根 据 匀 变 速 直 线 运 动 中 时 间 中 点 的 速 度 等 于 该 过 程 中 的 平 均 速 度 ， 可 以求 出 打 纸 带 上 2、 4 点 时 小 车 的 瞬 时 速 度 大 小 smv/09.1.02)8519.(66.7242 根 据 匀 变 速 直 线 运 动 的 推 论 公 式 x=aT2 可 以 求 出 加 速 度 的 大 小 每 两 个
17、计 数 点之 间 的 时 间 间 隔 T=0.10s， 22/96.1).3(96785.9.( sa故 答 案 为 ： 交 流 、 0.694m/s、 1.09m/s、 1.96m/s2、解：电压表 U1测量的是路端电压，电压表 U2测量的是内电压VE521滑动头向右滑动一段距离,外电阻减少，干路电流增加，路端电压增加 第二次的路端电压为 1U VU4.01分由闭合电路欧姆定律得 IrE1r=1 - 8 -4.ABE（2 分） （2 分） 2.44（1 分 ） 平衡摩擦力不足（2 分 ）LvAB5.（1） mNxGFk/50。（2）金属块刚好能沿斜面匀速下滑，则有 mgsin=mgcos，即
18、得金属块和长木板间的动摩擦因数 =tan=h/L=0.25。（3）D， 图略， 根据图线求得 Ep和 x2间的关系式为 Ep=250x2，该同学的猜想是正确的6.【考点】： 验证牛顿第二运动定律【专题】： 实验题【分析】： （1）正确的 aF 图象应该是过原点的直线，由于平衡摩擦力过度，因此图象在纵轴上有截距，（2）根据匀变速直线运动的推论公式x=aT 2可以求出加速度的大小（3）明确图象的性质，根据图象可求得；（4）对整体进行分析，由牛顿第二定律可求得质量【解析】： 解：）为了克服摩擦力的影响，在实验中应垫高一侧，从而使重力的分力与摩擦力相互平衡；从而使小车受到的拉力为合外力；- 9 -由x
19、=aT 2可得：a= =0.49m/s2；A、图象为 aF 图象，则由图象可知，质量一定时，加速度与拉力成正比；故 A 正确，B、因图象中无法显示质量，故无法确定加速度与质量的关系；故 B 错误；C、由 F=ma 可知，图象的斜率表示物体的质量，则可求得物体的质量 m= =0.3kg；故 C 正确，D 错误；对钩码和小车整体分析可知，整体受到的拉力为钩码的重力，质量是整体的质量；由F=ma 可知，作出的图象一定为直线；且图象的斜率一定为整体的质量；故 AC 正确，B错误；本题选错误的；故选：B故答案为：为了平衡小车运动过程所受摩擦力；0.49）；AC；B【点评】： 在“验证牛顿第二定律”的实验用控制变量法，本实验只有在满足平衡摩擦力和小车质量远大于钩码质量的双重条件下，才能用钩码重力代替小车所受的合力，同时加强基础物理知识在实验中的应用，加强解决实验问题的能力掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时加速度
