（志鸿优化设计）2015高考物理二轮总复习 专项能力训练 专题14 力学实验（含解析）

（志鸿优化设计）2015高考物理二轮总复习 专项能力训练 专题14 力学实验（含解析）内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 力学实验(时间:45 分钟满分:100 分)1.(14 分)如图甲所示,在研究弹力和弹簧伸长量的关系时,把弹簧上端固定在横梁上,下端悬吊不同重力的砝码,用刻度尺测量弹簧的长度,把弹簧的伸长 x 和弹簧弹力 F 的关系在F x 坐标系中描点如图乙所示。 (1)从坐标系中的实验数据可知,该弹簧的劲度系数是(精确到两位有效数字)。 (2)关于实验注意事项,以下哪项是没有必要的?(填入字母序号)。 16 分)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律。 物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。 从纸带上便于测量 2、的点开始,每 5 个点取 1 个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示。 打点计时器电源的频率为 50乙(1)通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点和 之间某时刻开始减速。 (2)计数点 5 对应的速度大小为m/s,计数点 6 对应的速度大小为 m/s。 (保留三位有效数字) (3)物块减速运动过程中加速度的大小为 a=m/s 2,若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数( g 为重力加速度),则计算结果比动摩擦因数的真实值(选填 “偏大 ”或“偏小 ”)。 3.(16 分)某实验小组用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数 ,提供的器材有:带定滑轮的长木板,打点计时器,交流电源,木块,纸带,刻 3、度尺,8 个质量均为 20g 的钩码以及细线等。 实验操作过程如下:定滑轮的一端伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上并与电源连接,纸带穿过打点计时器并与木块相连,细线一端与木块相连,另一端跨过定滑轮挂上钩高中物理资源下载平台世昌的博客 ,其余钩码都叠放在木块上;通电源,释放木块,打点计时器在纸带上打下一系列点,记下悬挂钩码的个数 n;换纸带,重复实验操作 B;a,实验数据如表乙所示。 (1)实验开始时,必须调节滑轮高度,保证; (2)根据表乙数据,在图丙中作出 a n 图象;由图线得到 = ,还可求的物理量是 (只需填写物理量名称)。 甲n 4 5 6 7 8a/(m16 分)(2014武汉武昌区 4、调研)为了验证机械能守恒定律,某同学使用如图所示的气垫导轨装置进行实验。 其中 们与数字计时器相连,当滑行器通过束被滑行器上的挡光片遮挡的时间 行器连同挡光片的总质量为 光片宽度为 D,两光电门中心间的距离为 x,牵引砝码的质量为 m,细绳不可伸长且其质量可以忽略,重力加速度为 g。 该同学想在水平的气垫导轨上,只利用以上仪器,在滑行器通过 回答下列问题:(1)实验前应先调节气垫导轨下面的螺母,使气垫导轨水平。 请在以下空白处填写实验要求。 在不增加其他测量器材的情况下,调水平的步骤是:取下牵引砝码 m,接通气垫导轨装置的电源,调节导轨下面的螺母,若滑行器放在气垫导轨上的任意位置都能保持静止,或者轻推 5、滑行器,分别通过光电门 ,则导轨水平。 高中物理资源下载平台世昌的博客 (2)当气垫导轨调水平后,在接下来的实验操作中,以下操作合理的是; m 应远小于滑行器和挡光片的总质量 电门 x )在每次实验中,若表达式(用 g、 m、 D、 x 表示)在误差允许的范围内成立,则机械能守恒定律成立。 5.(18 分)(2014山东济南联考)甲某同学用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。 实验所用的电源为学生电源,可以提供输出电压为 6V 的交变电流和直流电,交变电流的频率为 50锤从高处由静止开始下落,重锤拖着的纸带上打出一系列的点,对纸带上的点测量并分析,即可验证机械能守恒定律。 (1)他进行了下面几 6、个操作步骤:直流输出 ”上:释放纸带,打出一条纸带;,操作不当的步骤是。 (填选项字母) (2)这位同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析,如图乙所示,其中 A、 B、 C、 D、 E、 F 为六个计数点。 根据纸带上的测量数据,可得出打 B 点时重锤的速度为m/s。 (保留 3 位有效数字) 乙(3)他根据纸带上的数据算出各点的速度 v,量出下落距离 h,并以为纵轴、以 h 为横轴画出的 h 图象,应是下列图中的。 高中物理资源下载平台世昌的博客 (4)他进一步分析,发现本实验存在较大误差,为此对实验设计进行了改进,用如图丙所示的实验装置来验证机械能守恒定律:通过电磁铁控制的小 7、铁球从 A 点自由下落,下落过程中经过光电门B 时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间 t,用毫米刻度尺测出 A、 B 之间的距离 h,用游标卡尺测得小铁球的直径 d。 重力加速度为 g。 实验前应调整光电门位置使小铁球下落过程中球心通过光电门中的激光束。 则小铁球通过光电门时的瞬时速度 v=。 如果 d、 t、 h、 g 满足关系式,就可验证机械能守恒定律。 (5)比较两个方案,改进后的方案相比原方案的最主要的优点是:。 6.(20 分)(2014广东理综,34(2)某同学根据机械能守恒定律,设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。 图(a)图(b)(1)如图(a),将轻质弹簧下端 8、固定于铁架台,在上端的托盘中依次增加砝码,测量相应的弹簧长度,部分数据如下表。 由数据算得劲度系数 k= N/m(g 取 码质量(g) 50 100 150弹簧长度 (世昌的博客 (2)取下弹簧,将其一端固定于气垫导轨左侧,如图(b)所示;调整导轨,使滑块自由滑动时,通过两个光电门的速度大小。 (3)用滑块压缩弹簧,记录弹簧的压缩量 x;释放滑块,记录滑块脱离弹簧后的速度 v。 释放滑块过程中,弹簧的弹性势能转化为。 (4)重复(3)中的操作,得到 v 与 x 的关系如图(c)。 由图可知, v 与 x 成关系。 由上述实验可得结论:对同一根弹簧,弹性势能与弹簧的成正比。 图(c)高中物理资源下载平台 9、世昌的博客 1)1 02N/m 或 02 N/m(2)1)由胡克定律 F=k x 知 F x 图象中的斜率即劲度系数。 (2)胡克定律只在弹性限度内才成立;实验时应在砝码静止、形变量稳定时读数;弹簧和横梁之间的摩擦力对本实验没有影响。 1)67(或 76)(2)1 3)2 大解析:(1)由纸带上各点间距可以看出,6、7 两点间距离最大,在计数点 6 之前,连续相等的时间内位移差 x= 6、7 两计数点间位移与前一段位移之差 x=物块在两相邻计数点 6 和 7 之间开始减速。 (2)根据 得:v5=m/s=m/s,从点 2 到点 6 段的加速度 a=v5+s(3)物块在 6、7 点间加速度变化,减速过 10、程加速度大小有 a=块向前运动时除受摩擦力作用外,纸带和限位孔之间也存在摩擦力作用,即 阻 = ,故利用 = 计算出的动摩擦因数比真实值偏大。 1)细线与木板表面平行(2)图象如图所示0 围内均正确)1)(在误差允许的范围内)相等(2)m0+m)()2-(m0+m)()2解析:本题考查利用气垫导轨和光电门验证机械能守恒定律的实验,意在考查考生对机械能守恒定律的理解,以及对该实验的掌握情况。 (1)由题意可知滑行器分别通过两个光电门的时间相等,即表示轨道水平。 (2)由题意可得,挡光片宽度越小,速度计算越精确,选项 A 正确;考虑到 m 的作用,不需要 m 远小于 项 B 错误;光电门间距更大一些,距 11、离测量误差会减小,速度差距更大,误差会减小,选项 C 正确;牵引滑行器的细绳应当与导轨平行,选项 D 错误。 (3)要使机械能守恒,以 m 为研究对象,则需要公式 m0+m)()2-(m0+m)()2成立。 1)CB(2)1 3)C(4) =5)消除了纸带与打点计时器间的摩擦影响,提高了测量的精确度,从而减小了实验误差解析:(1)要验证机械能守怛定律,需要验证 只需验证 v2=可,故不需要测出重锤的质量,所以没有必要进行的步骤是 C。 打点计时器只能使用交流电源,故操作不高中物理资源下载平台世昌的博客。 (2)由运动学公式可知, B 点的速度为vB=m/s=s。 (3)由关系式 v2=知, 象应是过原 12、点的倾斜直线,故选 C。 (4)小铁球通过光电门的时间很短,故可用小铁球经过光电门的平均速度近似求出小铁球通过光电门的瞬时速度,即 v=,代入 v2=得 =1)49 2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量 x 的二次方解析:(1)根据题表中数据和胡克定律可得,弹簧的劲度系数 k=N/m=50N/m;(2)为了探究机械能守恒定律,应保证导轨光滑,滑块离开弹簧后做匀速直线运动,即通过两个光电门的速度大小相等;(3)弹簧的弹性势能减小,滑块的动能增加,所以弹簧的弹性势能转化为滑块的动能;(4)由图象是一条过原点的倾斜直线可知, v 与 x 成正比关系;根据弹簧的弹性势能转化为滑块的动能得, Ep= v 与 x 成正比,则弹性势能与弹簧的压缩量 x 的二次方成正比。