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1、温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，关闭Word文档返回原板块。 考点7 力学实验1.(2016全国卷IT22)某同学用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律,其中打点计时器的电源为交流电源,可以使用的频率有20Hz、30 Hz和40 Hz,打出纸带的一部分如图乙所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率f,需要用实验数据和其他条件进行推算。(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落,利用f和图乙中给出的物理量可以写出:在打点计时器打出B点时,重物下落的速度大小为,打出C点时重物下落的速度大小为,重物下落的加速度大小为。(2)已测得s1=8.89cm,s
2、2=9.50cm,s3=10.10cm;当地重力加速度大小为9.80m/s2,实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为Hz。【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析:(1)依据匀加速下落过程中的中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度测量速度。(2)可用“逐差法”测加速度。(3)依据牛顿第二定律求出加速度后,利用题给数据推算f。【解析】(1)两点间时间间隔为T=,同理,重物下落的加速度的大小为。(2)据mg-0.01mg=ma和,代入数据可得f为40Hz。答案:(1)(2)402.(2016全国卷IIT22)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图甲所示。轻弹簧放
3、置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。(1)实验中涉及下列操作步骤:把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是(填入代表步骤的序号)。(2)图乙中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50Hz。由M纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为m/s。比较两纸带可知,(选填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹
4、性势能大。【解析】(1)实验中的操作步骤为首先向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量。在利用纸带打点之前,先把纸带向左拉直。为了使纸带上的点能记录物块的运动情况,应先接通打点计时器电源,再松手释放物块。所以实验操作步骤为。(2)脱离弹簧后物体做匀速直线运动,则纸带M运动的末速度vM=10-2m/s=1.29 m/s,纸带L运动的末速度vL=10-2m/s=0.77 m/s。由动能定理可知,松手释放物块后,弹性势能完全转化为动能,所以物体的末动能越大,则弹簧被压缩后的弹性势能越大,则EpMEpL。答案:(1)(2)1.29M3.(2016全国卷IIIT23)某物理课外小组利用图甲中的装置探究物体
5、加速度与其所受合外力之间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均0.010kg。实验步骤如下:(1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s-t图象,经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值见下表。
6、n=2时的s-t图象如图乙所示;由图乙求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表。n12345a/(ms-2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点,并作出a-n图象。从图象可以看出:当物体质量一定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。(5)利用a-n图象求得小车(空载)的质量为kg(保留2位有效数字,重力加速度g取9.8m/s2)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是(填入正确选项前的标号)。A.a-n图线不再是直线B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大【解析】(3)由于小车做
7、的是匀加速直线运动,由s=at2,将特殊点(2,0.80)代入得a=0.40m/s2。(4)利用描点法可得如图所示图线(5)根据牛顿第二定律可得nmg=(M+Nm)a。代入m=0.010kg,n=1、2、3、4、5以及相应的加速度可求得M=0.44kg。(6)若不平衡摩擦力,则有nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,解得a=n-g,故图线不过原点,但仍然是直线,且斜率增大,A错误,B、C正确。答案:(3)0.40(4)见解析图(5)0.44(6)B、C4.（2016江苏高考T11）某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点。光电门固定在A
8、的正下方,在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条。将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出,取v=作为钢球经过A点时的速度。记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小Ep与动能变化大小Ek,就能验证机械能是否守恒。(1)用Ep=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到之间的竖直距离。A.钢球在A点时的顶端B.钢球在A点时的球心C.钢球在A点时的底端(2)用Ek=mv2计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图乙所示,其读数为 cm。某次测量中,计时器的示数为0.010
9、 0 s,则钢球的速度为v=m/s。(3)下表为该同学的实验结果:Ep(10-2J)4.8929.78614.6919.5929.38Ek(10-2J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的Ep与Ek之间存在差异,认为这是由于空气阻力造成的。你是否同意他的观点?请说明理由。(4)请你提出一条减小上述差异的改进建议。【解析】(1)将小球视为质点,所以钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到钢球在A点时的球心的距离。(2)从图中读出遮光条宽度为1.50cm(1.491.51都算对)。速度v=1.50m/s。(3)实验中若有空气阻力作用,会造成Ek小于Ep,所以该同学的观点是错误的。(4
10、)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l,计算Ek时,将v折算成钢球的速度v=v。答案:(1)B(2)1.50(1.491.51都算对)1.50(3)不同意,因为空气阻力会造成Ek小于Ep,但表中的Ek大于Ep。(4)分别测出光电门和球心到悬点的长度L和l,计算Ek时,将v折算成钢球的速度v=v5.(2016天津高考T9（2）) 某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中,必要的措施是。A.细线必须与长木板平行B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.平衡小车与长木板间的摩擦力(2) 他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数
11、点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.41cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm,s5=6.78cm,s6=7.64cm。则小车的加速度a=m/s2(要求充分利用测量数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=m/s。(结果均保留两位有效数字)【解析】(1)选A、B。实验时,若细线与木板不平行,细线的拉力使小车运动过程中与木板间的压力改变造成摩擦力变化,产生实验误差,选项A正确;实验时要先接通电源再释放小车,选项B正确;此实验是研究小车的匀变速直线运动,不平衡小车与长木板间的摩擦力和小车的质量不远大于钩码的质量时小车仍做匀变速直线运动,故选
12、项C、D错误。(2)两点间的时间间隔T=0.1s;由逐差法可得:在匀变速直线运动中,某段时间的平均速度等于其中间时刻的瞬时速度,故答案:(1)A、B(2)0.800.40【误区警示】误选C、D,原因是受实验验证牛顿第二定律的误导。6.（2016海南高考T11）某同学利用图甲所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上,细绳的一端与物块相连,另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端,所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器,释放物块,物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图乙所示(图中相邻两点间有4个点未画出)。根据实验数据分析
13、,该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题:(1)在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为m/s。在打出D点时,物块的速度大小为m/s。(保留两位有效数字)(2)物块的加速度大小为m/s2。(保留两位有效数字)【解析】(1)根据匀变速直线运动的中间时刻速度等于该过程的平均速度,所以:,。(2)根据题意,该同学认为物块的运动为匀加速运动,则根据速度公式:vD=vB+a2T,代入数据整理可以得到:a=2.0m/s2。答案:(1)0.560.96(2)2.07.(2016北京高考T21（2）)利用图甲装置做“验证机械能守恒定律”实验。(1)为验证机械能是否守恒,需要比较重物下落过程中任意两点间
14、的。A.动能变化量与势能变化量B.速度变化量和势能变化量C.速度变化量和高度变化量(2)除带夹子的重物、纸带、铁架台(含铁夹)、电磁打点计时器、导线及开关外,在下列器材中,还必须使用的两种器材是。A.交流电源B.刻度尺C.天平(含砝码)(3)实验中,先接通电源,再释放重物,得到图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、B、C,测得它们到起始点O的距离分别为hA、hB、hC。已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T。设重物的质量为m。从打O点到打B点的过程中,重物的重力势能变化量Ep=,动能变化量Ek=。(4)大多数学生的实验结果显示,重力势能的减少量大于动能的增加量,原因是。
15、A.利用公式v=gt计算重物速度B.利用公式计算重物速度C.存在空气阻力和摩擦阻力的影响D.没有采用多次实验取平均值的方法(5)某同学想用下述方法研究机械能是否守恒:在纸带上选取多个计数点,测量它们到起始点O的距离h,计算对应计数点的重物速度v,描绘v2-h图象,并做如下判断:若图象是一条过原点的直线,则重物下落过程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。【解析】(1)由机械能守恒定律可知,需要比较重物下落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量大小是否相等,A正确。(2)电磁打点计时器使用的是交流电源,选A。因为在计算重力势能变化量时,需要测量纸带上两点之间的距离,所以还需要刻度尺,选B。根据mgh=mv2-0,可知不需要使用天平。(3)重力势能改变量为Ep=-
