专题15 力学试验

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1、1 （福建） （18 分）（1） （6 分）某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的试验中：用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为 cm。小组成员在试验过程中有如下说法，其中正确的是 。 （填选项前的字母）A.把单摆从平衡位置拉开 30 度的摆角，并在释放摆球的同时开始计时B.测量摆球通过最低点 100 次的时间 t，则单摆周期为 10tC.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小2.（重庆）某同学设计了如题 22 图 3 所示的装置，利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码

2、等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数 。滑块和托盘上分别放有若干砝码，滑块质量为 M，滑块上砝码总质量为 m，托盘和盘中砝码的总质量为 m，实验中，滑块在水平轨道上从 A 到 B 做初速为零的匀加速直线运动，重力加速度 g 取 10ms 2。来源:学科网为测量滑块的加速度 ，须测出它在 A、B 间运动的 与 ，计算 的运动学公式是 a a；根据牛顿运动定律得到 与 的关系为：m1gaM他想通过多次改变 ，测出相应的 值，并利用上式来计算 。若要求 是 的一次函数，必须使aam上式中的 保持不变，实验中应将从托盘中取出的砝码置于 ；实验得到 与 的关系如题 22 图 4 所示，由此可知 = （取

3、两位有效数字）am【答案】位移 时间 来源:Zxxk.Com2tSa 滑块上m【解析】将运动公式 变形得 ，测量出位移 S 和发生位移 S 的时间 t，求得加速21atS2tS度 a以 m 为研究对象， ；以 为研究对象，mTgM amMgT)()(消去绳子的拉力 T，解得加速度 ，化简可得gga)( 1a将加速度的表达式 与数学中的一次函数 类比， “1m bkxy”就相当于图像的斜率 k， 为了保证图像斜率不变，要求 保持不变，在实验中就1gaMm m要把从小车上拿下的砝码放置到托 盘中，从托盘中拿下的砝码放置到小车上. “ ”相当于纵轴截距.在1gaM图像上取两个点（6410 -3,0.

4、23） 、 （6710 -3,0.35） ，写出直线的两点式方程，化简得 ，方程中的“ ”就是直线的纵轴截距，所3310675.10642.xyxy 3.240xy3.2以 ，因为 ，所以.g2/smg3 （浙江） （10 分）在“探究加速度与力、质量的关系”实验时，已提供了小车，一端附有定滑轮的长木板、纸带、带小盘的细线、刻度尺、天平、导线。为了完成实验，还须从下图中选取实验器材，其名称是 （漏选或全选得零分） ；并分别写出所选器材的作用 。4 （新课标） （10 分）利用图 1 所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲

5、的位置可移动，当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间 t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离 s，记下相应的 t 值；所得数据如下表所示。完成下列填空和作图：（1）若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小 a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度 v1测量值s 和 t 四个物理量之间所满足的关系式是_ _；tvsvttsee2121或(2)根据表中给出的数据，在图 2 给出的坐标纸上画出 图线；来源:学科网 ZXXK（3）由所画出的 图线，得出滑块加速度的大小为 a=_20（

6、1.82.2）_m/s 2（保留2 位有效数字） 。5 （天津） （18 分）（1）某同学用测力计研究在竖直方向运行的电梯运动状态。他在地面上用测力计测量砝码的重力，示数为 G。他在 电梯中用测力计仍测量同一砝码的重力，发现测力计的示数小于 G，由此判断此时电梯的运动状态可能是减速上升或加速下降。【解析】物体处于失重状态，加速度方向向下，故而可能是减速上升或加速下降。（2）用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示。该金属丝的直径是 1.706mm【解析】注意副尺一定要有估读。读数为 1.5+20.60.01mm=1.706mm。因为个人情况不同，估读不一定一致，本题读数 1.704-1.70

7、8 都算正确。（3）某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针 P1、 P2与圆心 O 在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察 P1、 P2的像，且 P2的像挡住 P1的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出玻璃砖直径边绕 O 点转过的角度，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你的测量量表示出折射率 。1sin【解析】由题意可知，当玻璃砖转过某一角度 时，刚好发生全反射，在直径边一侧观察不到P1、 P2的像，做出如图所示的光路图可知，当转过角度

8、时有 。si P1P2O 6 （四川） （17 分）（1） （7 分）某研究性学习小组进行了如下实验：如图所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体 R。将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与 Y 轴重合，在 R 从坐标原点以速度v =3cm/s 匀速上浮的同时，玻璃管沿 x 轴正方向做初速为零的匀加速直线运0动。同学们测出某时刻 R 的坐标为 （4，6）,此时 R 的速度大小为 Cm/s，R 在上升过程中运动轨迹的示意图是 。 （R 视为质点）解析：运动时间 ，所以水平方向平均速度为 ，623ts42/vcms瞬时速度为 ，由速度合成知此刻 R 的速度大小为 5

9、cm/s,由曲线运动条件知道 D 正确。4/vcm7 （山东） （12 分）（1）某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地 和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度 H、滑块释放点与挡板处的高度差 h 和沿斜面运动的位移 x。 （空气阻力对本实验的影响可以忽略）滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为_。滑块与斜面间的动摩擦因数为

10、_。以下能引起实验误差的是_。a滑块的质量b当地重力加速度的大小c长度测量时的读数误差d小球落地和滑块撞击挡板不同时答案：(1)答案： x/H ( h- x2/H ) cd21h解析：由于同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，说明小球和滑块运动时间相同，由 x= at2和 1H= gt2联立解得滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为 a/g= x/H。 对滑块 ， 由牛顿第二定律，1mgsin-mg cos=ma ，而 sin=h/x，cos= /x， a= g x/H ，联立解得 = (h- x2/H )2xh。由 = (h- x2/H ) 可知，能引起实验误差的是长度 x、 h、 H

11、测量时的读数误差和小21xh21h球落地和滑块撞击挡板不同时造成的误差。8 （江苏） （8 分）某同学用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则” 。弹簧测力计 A 挂于固定点 P，下端用细线挂一重物 M。弹簧测力计 B 的一端用细线系于 O 点，手持另一端向左拉，使结点 O静止在某位置。分别读出弹簧测力计 A 和 B 的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录 O 点的位置和拉 线的方向。（1）本实验用的弹簧测力计示数的单位为 N，图中 A 的示数为_N。（2）下列不必要的实验要求是_。 （请填写选项前对应的字母）（A）应测量重物 M 所受的重力（B）弹簧测力计应在使用前校零（C）拉线方向应与

12、木板平面平行（D）改变拉力，进行多次实验，每次都要使 O 点静止在同一位置（3）某次实验中，该同学发现弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决办法。【答案】 （1）3.6 （2）D（3）改变弹簧测力计 B 拉力的大小；减小重物 M 的质量；（或将 A 更换成较大量程的弹簧测力计、改变弹簧测力计 B 拉力的方向等） 。【解析】本题考查验证“力的平行四边形定则”(1)弹簧测力计的刻度不是 10 分度的，其最小分度为 0.2 N，故不需要估读。（2）实验过程应验证两弹簧拉力的合力与物体的重力等大反向。故需要两力的大小方向，及物体的重力，实验过程中点的位置对实验没有影响。（3）可以通过减小

13、合力（重物质量）的大小或改变拉力的方向，以减小弹簧测力计 A 的拉力大小，也可以换用大量程的弹簧测力计。9.（海南）现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如 图 1 所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上 A 点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为 M，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为 m 的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上 B 点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间 t，用 d 表示 A 点到导轨低端 C 点的距离，h表示 A 与 C 的高度差，b 表示遮光片的宽度，s 表示 A ， B 两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过 B 点时的

14、瞬时速度。 用 g 表示重力加速度。完成下列填空和作图；（1）若将滑块自 A 点由静止释放，则在滑块从 A 运动至 B的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_。动能的增加量可表示为_。若在运动过程中机械能守恒， 与 s 的关系式为 = 21t21t_.(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点（A 点）下滑，测量相应的 s 与 t 值，结果如下表所示：以 s 为横坐标 ， 为纵坐标，在答题卡上对应图 2 位置的坐标纸中描出第 1 和第 5 个数据点；根据21t5 个数据点作直线，求得该直线的斜率 k=_ (保留 3 位有效数字).来源:214.0smZxxk.Co

15、m由测得的 h、d、b、M 和 m 数值可以计算出 直线的斜率 ，将 k 和 进行比较，若其差值在试21stoo验允许的范围内，则可认为此试验验证了机械能守恒定律。答案：（1） gsdh)(2)(tb2)(bmMgsdh（2）描点画图见解析 2.388解析：（1）将滑块自 A 点由静止释放，则在滑块从 A 运动至 B 的过程中，下落的高度设为 hAB，由几何关系得： ，解得:dshABdshB滑块系统重力势能的减小量 = ；mgsdMhgsABPE gsdh)(动能的增加量 ；来源:学科网 ZXXK22k )()(1tbvmM若在运动过程中机械能守恒： = ，解得 =gsmdMh)(2)(tb21t2)(bmMgsdh（2）描点画图如下：由图可知：k= 214214 .038.06.40.1839 s