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1、力学实验专题训练 2017 、04 1.在 “ 验证动量守恒定律” 的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B，遮光板的宽度相同，测得的质量分别为m1和 m2实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、 t2（ 1）图 22为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d 时所得的不同情景。由该图可知甲同学测得的示数为mm，乙同学测得的示数为mm。（ 2）用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式：来源 :学.被压缩弹簧开始贮存的弹性势能PE2.为验证“动能定理” ，某同学设计实验装置如图5a 所示，木板倾斜构成固定斜面，斜面B
2、 处装有图b 所示的光电门 . (1)如图 c所示，用10 分度的游标卡尺测得挡光条的宽度d(2)装有挡光条的物块由A 处静止释放后沿斜面加速下滑，读出挡光条通过光电门的挡光时间t，则物块通过 B 处时的速度为_ (用字母 d、 t 表示 )；(3)测得 A、B 两处的高度差为H、水平距离L.已知物块与斜面间的动摩擦因数为 ，当地的重力加速度为g，为了完成实验，需要验证的表达式为_ _.(用题中所给物理量符号表示) 3.在“验证机械能守恒定律”的实验中，小明同学利用传感器设计实验：如图10 甲所示，将质量为m、直径为d 的金属小球在一定高度h 由静止释放，小球正下方固定一台红外线计时器，能自动
3、记录小球挡住红外线的时间t，改变小球下落高度h，进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷. 甲乙012340123405455045可动刻度固 定 刻 度固 定 刻 度(1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示，则小球的直径d _mm；(2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒，应作下列哪一个图象_；A.h t 图象B.h1 t图象C.ht2图象D.h1 t2图象(3)经正确的实验操作，小明发现小球动能增加量1 2mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，你认为增加释放高度 h 后，两者的差值会_(填“增大”“缩小”或“不变”). 4.某同学用如图甲所示的装置测滑块与长木板间的动摩擦因数
4、，将木板水平固定在桌面上，木板左端固定挡板上连接一轻质弹簧，长木板上A、 B 两点安装有光电门，滑块放在长木板上，靠近轻质弹簧. (1)用游标卡尺测出挡光片的宽度，读数如图乙所示，则挡光片的宽度d_ mm. (2)在滑块上装上挡光片，用手推动滑块向左移动压缩弹簧，将弹簧压缩到适当的程度松手，滑块在弹簧弹力的作用下向右滑去，滑块离开弹簧后分别通过A、B 两点的光电门，与光电门相连的计时器分别记录下滑块上挡光片通过A、B 两点光电门的时间 t1和 t2，则滑块通过A 点的速度为 _，通过 B 点的速度为 _(用物理量的字母表示). (3)通过改变滑块压缩弹簧的程度大小进行多次实验，测出多组滑块通过
5、A 点和 B 点的速度vA和 vB，作出v2 A v2 B图象， 若图象与v2 A轴的交点为a，重力加速度为g，要求出动摩擦因数，还需要测出 _，若此需要测出的物理量用x 表示， 则滑块与长木板间的动摩擦因数为_(用题中给出的字母表示). 5.小明用如图所示的装置来验证机械能守恒定律。A 为装有挡光片的钩码，总质量为M ，挡光片的挡光宽度为 b，轻绳一端与A 相连，另一端路过跨过光滑轻质定滑轮与质量为m（mb ）时的速度，重力加速度为g。（ 1）在A 从静止开始下落h 的过程中，验证以A、B、地球所组成的系统机械能守恒定律的表达式为（用题目所给物理量的符号表示）；（ 2）由于光电门所测的平均速
6、度与物体A 下落 h 时的瞬时速度间存在一个差值v，因而系统减少的重力势能系统增加的动能（选填“大于”或“小于”） ；（ 3）为减小上述v 对结果的影响，小明同学想到了以下一些做法，其中可行的是A.保持 A 下落的初始位置不变，测出多组t，算出多个平均速度然后取平均值B.减小挡光片上端到光电门的距离h C.增大挡光片的挡光宽度b D.适当减小挡光片的挡光宽度b （ 4）若采用本装置测量当地的重力加速度g，则测量值真实值（选填“大于” “等于” 或“小于”） 。6.某实验小组利用图4 所示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：A.挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向
7、下做匀速运动；B.打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持A 中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器1 和速度传感器2 时的速度大小v1和 v2；C.重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复A 到 B 的步骤 . 回答下列问题：(1)按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？ _(填“是”或“否”)；(2)若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有_；A.悬挂钩码的总质量mB.长木板的倾角C.两传感器间的距离lD.小车的质量M(3)根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为：_.( 重力加速度为g) 7如图所示，某实验小组用光电数字计时器测量小
8、车在斜面上下滑时的加速度，实验主要操作如下：用游标卡尺测量挡光片的宽度d；测量小车释放处挡光片到光电门的距离x；由静止释放小车，记录数字计时器显示挡光片的挡光时间t；改变 x，测出不同x 所对应的挡光时间t。（ 1）用游标卡尺测量挡光片的宽度时的结果如图，则挡光片的宽度d=_mm ；（ 2）小车加速度大小的表达式为a=_(用实验中所测物理量符号表示)；（ 3）根据实验测得的多组x、t 数据，可绘制图象来得到小车运动的加速度，如果图象的纵坐标为x，横坐标为21t，实验中得到图象的斜率为k，则小车运动的加速度大小为_（用 d、k 表示） 。8.为了测定滑块与水平桌面之间的动摩擦因数 ， 某同学设计
9、了如图所示的实验装置,其中圆弧形滑槽末端与桌面相切，A 为桌子右边缘，O 点为 A 在地面上的竖直投影点。第一次实验时，滑槽固定于桌面右端,且其末端与桌子右边缘A 对齐 ,滑块从滑槽顶端由静止释放，落在水平地面的P 点，如图甲所示；第二次实验时 ,滑槽固定于桌面左侧,测出其末端与桌子边缘A 的距离为L，滑块仍从滑槽顶端由静止释放,落在水平地面的Q 点，如图乙所示。 已知重力加速度为g，不计空气阻力。（ 1）实验还需要测出的物理量是(填写选项前面的字母) 。A滑槽顶端距桌面的高度hB桌面距地面的高度HCO 点到 P 点的距离d1DO 点到 Q 点的距离d2E滑动的质量m（ 2）根据已知量和测量的
10、量，可以得出动摩擦因数的表达式为 = 。（ 3）如果该同学在进行第二次实验时，滑块没有滑出桌面，测得滑块在水平桌面上滑行的距离为S，则动摩擦因数可表示为。9.为验证在自由落体过程中物体的机械能是守恒的，某同学利用DIS 设计了一个实验， 装置如图8 甲所示，图中 A 为电磁铁， B 为光电门，有一直径为d、质量为m 的金属小球通过电磁铁从A 处由静止释放，下落过程中能通过A 处正下方、固定于B 处的光电门，测得A、B 间的距离为H，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t，单位是毫秒.当地的重力加速度为g=9.8 m/s2，且小球直径d 远小于 A、B 间的距离 H. (1)用螺旋测微器测得小
11、球的直径如图乙所示，则d _ m. (2)多次改变高度H，重复上述实验，作出1 t2H 的变化图象如图丙所示，该图线斜率的理论值k_ (ms)2 m1.(保留 2 位有效数字 ) (3) 实 验 中 发 现 动 能 增 加 量 Ek总 是 稍 小 于 重 力 势 能 减 少 量 Ep， 可 能 的 原 因 是 _ _( 任意答出一条原因即可). AA1. .3.505（3.5033.507 均可） (1 分)，3.485（3.4833.487 均可） (1 分)；(2 分) (2 分) 2 (1)0.52(2)dt(3)gHgL d22t2答案(1)17.806(17.80417.808 均可
12、 )(2)D (3)增大解析(1)螺旋测微器的读数为d 17.5 mm30.6 0.01 mm17.806 mm (2)减小的重力势能若全部转化为动能，则有mgh1 2mv2，小球通过计时器时的平均速度可近似看做瞬时速度，故vd t，联立可得h1 2g(d t)2，故作 h1 t2图象， D 正确 . (3)由于实验中存在空气阻力，所以发现小球动能增加量1 2mv2总是稍小于重力势能减少量mgh，若增加释放高度 h，则阻力做功增大，系统损失的机械能增加，所以两者的差值会增大. 答案(1)2.60(2)d t1d t2(3)AB 间的距离a 2gx解析(1)主尺读数为2 mm，游标尺读数为12，
13、由图知该游标尺为二十分度的卡尺，精度为0.05 mm，故测量结果为：d2 mm12 0.05 mm2.60 mm. (2)根据公式vx t可知： A 点的速度为vAd t1，B 点的速度为v2d t2. (3)根据速度位移公式v2 Av2 B2gx 可知， v2 Av2 B 2gx ，因此还需要测量AB 间的距离 . 由题意知2gx a，解得 a 2gx. 23.（1）2)(21)(tbmMghmM（3 分） ； （ 2）大于（ 2 分） ； （3）D （2 分） ； （4）小于答案(1)否(2)ACD(3)mgl1 2Mv2 21 2M v2 1解析(1)小车在重力、斜面弹力、摩擦力、细线拉
14、力作用下处于平衡状态，挂上钩码后小车的合外力等于钩码的重力，所以长木板表面粗糙对实验结果没有影响. (2)(3)根据动能定理可知，合外力对小车做的功等于小车动能的变化量，则有：mgl1 2Mv2 212Mv2 1，所以要测量悬挂钩码的总质量m、两传感器间的距离l 和小车的质量M. （ 1） 2.55 (2 分) （2）222daxt(2 分) （3）22dk(2 分) 【命题立意】以测量加速度为实验命题背景考查学生的实验能力【解析】（ 1）略（ 2）tdv， xva22得222daxt（ 3）由222atdx 可知，斜率adk22，所以kda2222 （ 1）BCD （ 2）（3）答案(1)4.700103(2)0.89(3)受到空气阻力或者H 测量值偏大 (任意答出一条原因即可) HLdd42 22 1 HSd42 1
