2015高考物理 力學實驗沖關訓練（含解析）

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1、力學實驗 1．(多選)在“研究共點力的合成”實驗中，需要將橡皮筋的一端固定在A點，用兩個彈簧秤(量程均為5 N)通過細繩互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸長到O點，如圖6－1－17所示．關于這一實驗過程，下列操作正確或設計能實現(xiàn)的是(　　) 圖6－1－17 A．實驗前，先將所用的彈簧秤豎直提起，掛鉤上無任何重物，檢查讀數(shù)是否為零 B．將結點拉到位置O時，拉力F1、F2要適當大些 C．拉橡皮筋時，橡皮筋、細繩和彈簧秤應貼近且平行于木板 D．可以通過操作使兩個彈簧秤的讀數(shù)均為4 N，且兩彈簧秤拉力的方向相互垂直，然后再用其中一個彈簧秤來測量出它們的合力，與用作圖法求出的合力進

2、行比較 【解析】　實驗時應在水平木板上進行，故A錯誤．拉力F1、F2適當大些，可以減小讀數(shù)時的誤差，B正確．拉橡皮筋時，橡皮筋、細繩、彈簧秤應貼近且平行于木板，C正確．D選項兩彈簧秤拉力的合力超過了彈簧秤的量程，故無法用一個彈簧秤測出合力，D錯誤． 【答案】　BC 2．如圖6－1－18所示，某同學在做“研究勻變速直線運動”實驗中，由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T＝0.10 s，其中s1＝7.05 cm、s2＝7.68 cm、s3＝8.33 cm、s4＝8.95 cm、s5＝9.61 cm、s6＝10.26 cm，則A點處瞬時速度的大小為__

3、____m/s，小車運動的加速度大小為______m/s2. 圖6－1－18 【解析】　vA＝＝ m/s ＝0.86 m/s. a＝ ＝0.64 m/s2. 【答案】　0.86　0.64 3．(2013·天津一中質(zhì)檢)如圖6－1－19甲所示是某同學探究加速度與力的關系的實驗裝置．他在氣墊導軌上安裝了一個光電門B，滑塊上固定一遮光條，滑塊用細線繞過氣墊導軌左端的定滑輪與力傳感器相連，力傳感器可直接測出繩中拉力，傳感器下方懸掛鉤碼，每次滑塊都從A處由靜止釋放．氣墊導軌摩擦阻力很小可忽略不計，由于遮光條的寬度很小，可認為遮光條通過光電門時速度不變. 　　　　　　　

4、 甲　　　　　　　　　　乙 圖6－1－19 (1)該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，如圖乙所示，則d＝________mm； (2)實驗時，該同學用游標卡尺測量遮光條的寬度d，將滑塊從A位置由靜止釋放，測量遮光條到光電門的距離L，若要得到滑塊的加速度，還需由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門B的________； (3)下列不必要的一項實驗要求是(　　) A．應使滑塊質(zhì)量遠大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量 B．應使A位置與光電門間的距離適當大些 C．應將氣墊導軌調(diào)節(jié)水平 D．應使細線與氣墊導軌平行 (4)改變鉤碼質(zhì)量，測出對應的力傳感器的示數(shù)F，已知滑塊總質(zhì)量為M，用(2)問中已測物

5、理量和已給物理量寫出M和F間的關系表達式F＝ ________. 【解析】　(1)游標卡尺的讀數(shù)為2.25 mm. (2)讀出遮光條通過光電門B所用的時間． (3)不必要的實驗要求是選項A. (4)由v2＝2aL，v＝d/t，解得a＝.由牛頓第二定律，F(xiàn)＝Ma＝M. 【答案】　(1)2.25　(2)時間t　(3)A　(4)M 4．在驗證機械能守恒定律實驗中，某同學利用圖6－1－20甲中器材進行實驗，正確地完成實驗操作后，得到一條點跡清晰的紙帶，如圖乙所示，但在實驗數(shù)據(jù)處理中，某同學取A、B兩點來驗證實驗，已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，圖中測量結果記錄在下面的表格中．

6、 甲 乙 圖6－1－20 項目 x1/cm A點瞬時 速度/(m/s) x2/cm B點瞬時 速度(m/s) AB兩點 間距離/cm 數(shù)據(jù) 3.92 0.98 12.80 50.00 (1)觀察紙帶，可知連接重物的夾子應夾在紙帶的_____________端(選填“左”或“右”)； (2)將表格中未填項目填寫完整； (3)若重物和夾子的總質(zhì)量為0.6 kg，那么在AB運動過程中，動能的增加量為________J，重力勢能減少量為 ________J. 【解析】　(1)重物剛開始運動，速度較小，點跡比較密集，故夾子應夾在紙帶的左端． (2)vB＝

7、＝3.20 m/s. (3)在AB運動過程中，動能的增加量為ΔEk＝mv－mv＝2.78 J；重力勢能減少量ΔEp＝mghAB＝2.94 J. 【答案】　(1)左　(2)3.20　(3)2.78　2.94 5．(2013·廣東省中山市模擬)某同學在實驗室用如圖6－1－21所示的裝置來研究牛頓第二定律和有關做功的問題． 圖6－1－21 (1)為了盡可能減少摩擦力的影響，計時器最好選用(填“電磁”或“電火花”)________式打點計時器，同時需要將長木板的右端墊高，直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計時器時能________． (2)在________條件下，可以認為繩對小車

8、的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制________不變的情況下，可以探究加速度與合力的關系． (3)在此實驗中，該同學先接通計時器的電源，再放開紙帶，如圖6－1－22是在m＝100 g，M＝1 kg情況下打出的一條紙帶，O為起點，A、B、C為過程中三個相鄰的計數(shù)點，它們到起點O的距離分別是hOA＝42.05 cm，hOB＝51.55 cm，hOC＝62.00 cm，相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出，則小車的加速度為a＝________m/s2，打B點時小車的速度為vB＝________m/s(結果保留2位有效數(shù)字，電源頻率為50 Hz)． 圖6－1－22 【解析】　(1)為了盡可

9、能減小摩擦力的影響，計時器最好選用“電火花”式打點計時器，同時需要將長木板的右端墊高，直到在沒有沙桶拖動下，小車拖動紙帶穿過計時器時能勻速直線運動． (2)在m?M(沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量)條件下，可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力，在控制小車質(zhì)量M不變的情況下，可以探究加速度與合力的關系． (3)由hBC－h(huán)AB＝aT2解得小車的加速度為a＝0.95 m/s2，打B點時小車的速度為vB＝＝1.0 m/s. 【答案】　(1)電火花　勻速直線運動 (2)m?M(沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量) M(小車的質(zhì)量) (3)0.95　1.0 6．某同學利用如圖6－

10、1－23所示裝置探究彈簧的彈力和彈簧的伸長量的關系．將一輕彈簧一端固定于某一深度為h＝0.25 m、且開口向右的小筒中(沒有外力作用時彈簧位于筒內(nèi))，如圖6－1－23甲所示，如果本實驗的長度測量工具只能測量出距筒口右端彈簧的長度數(shù)l，現(xiàn)要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數(shù)，該同學通過改變掛鉤碼的個數(shù)來改變l，作出F－l變化的圖線如圖6－1－23乙所示． 甲　　　　　　　　　　乙 圖6－1－23 (1)由此圖線可得出的結論是_____________________________________； (2)彈簧的勁度系數(shù)為__________N/m，彈簧的原長l0＝_________

11、_m； (3)該同學實驗時，把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較，優(yōu)點在于：___________________________________________________________； 缺點在于：__________________________________________________. 【解析】　(1)由此圖象可得出在彈性限度內(nèi)，彈力與彈簧的伸長量成正比． (2)根據(jù)F＝kΔx，k＝＝ N/m＝100 N/m. 由圖乙知l＝0時，F(xiàn)＝10 N，此時彈簧伸長Δx′＝＝ m＝0.1 m，則l0＝h－Δx′＝0.15 m. (3)優(yōu)點：可以避免彈簧自身所受重力對實驗

12、的影響． 缺點：有可能造成彈簧與筒壁間的摩擦力． 【答案】　見解析 7．(2013·太原市一模)如圖6－1－24，某實驗小組在實驗室中利用水平氣墊導軌和兩光電門計時器A和B驗證滑塊M和鉤碼m組成的系統(tǒng)機械能守恒，已知遮光條的寬度為d，先后通過A、B光電門的時間分別為Δt1、Δt2，滑塊運動通過光電門B時，鉤碼未落地． 圖6－1－24 (1)本實驗中需要用到的器材有________(填字母序號)． A．天平　　　　　　 B．刻度尺 C．打點計時器 D．秒表 E．測力計 (2)驗證本系統(tǒng)機械能守恒的原理表達式為________(用已知量和能直接測量的量表示)． (3)(

13、多選)下列因素中可能增大實驗誤差的是________(填字母序號)． A．氣墊導軌未調(diào)水平 B．滑塊質(zhì)量M和鉤碼質(zhì)量m不滿足m?M C．遮光條寬度太小 D．兩光電門間距過小 【解析】　(1)利用水平氣墊導軌和兩光電門計時器A和B驗證滑塊M和鉤碼m組成的系統(tǒng)機械能守恒，利用光電門測量遮光條經(jīng)過光電門的時間計算出速度；對鉤碼和滑塊組成的系統(tǒng)，mgs＝(M＋m)v－(M＋m)v，需要用天平測量質(zhì)量，用刻度尺測量兩個光電門之間的距離s，所以本實驗中需要用到的器材有A、B.(2)由mgs＝(M＋m)v－(M＋m)v，v＝d/Δt可知驗證本系統(tǒng)機械能守恒的原理表達式為mgsAB＝(M＋m)[()

14、2－()2]．(3)氣墊導軌未調(diào)水平，兩光電門間距過小，遮光條寬度太大等可能增大實驗誤差． 【答案】　(1)AB (2)mgsAB＝(M＋m)[()2－()2]　(3)AD 8．某同學設計了如圖6－1－25所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ.滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質(zhì)量為M，滑塊上砝碼總質(zhì)量為m′，托盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m.實驗中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速度為零的勻加速直線運動，重力加速度g取10 m/s2. 圖6－1－25 (1)為測量滑塊的加速度a，須測出它在A、B間運動的________與

15、______，計算a的運動學公式是______； (2)根據(jù)牛頓運動定律得到a與m的關系為：a＝m－μg 他想通過多次改變m，測出相應的a值，并利用上式來計算μ.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的___________________________保持不變，實驗中應將從托盤中取出的砝碼置于________； (3)實驗得到a與m的關系圖線如圖6－1－26所示，由此可知μ＝________(取兩位有效數(shù)字)． 圖6－1－26 【解析】　(1)由初速度為零的勻加速直線運動公式s＝at2可知：a＝，即需要測出滑塊在A、B間的運動位移和時間． (2)由公式a＝m－μg可知，要求a是m的一次函數(shù)，必須滿足公式中的m′＋m保持不變，實驗時，應將從托盤中取出的砝碼置于滑塊上． (3)可求得圖線的斜率k的數(shù)值，將公式a＝m－μg變?yōu)閍＝km－μg，再從直線上選取適當?shù)狞c，將點的兩坐標值(m，a)代入a＝km－μg后，可求得μ的值． 【答案】　(1)位移　時間　a＝　(2)m′＋m　滑塊上　(3)0.23(0.21～0.25)