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1、(二)实验题高分练一力学基本1.某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度。实验器材有:电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细线、砝码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸片等。(1)该同学在实验桌上安装好所需的器材后(如图所示)准备进行实验,下面操作必要的是。A.把附有滑轮的长木板固定打点计时器的那端适当垫高,以平衡小车运动过程中所受的摩擦力B.调节拉小车的细线使细线与长木板板面平行C.拉小车运动的砝码的质量远小于小车的质量D.实验时,先释放小车,再接通电源(2)该同学在得到的纸带上选取七个计数点(相邻两个计数点之间还有四个点未画出),如图所示,图中x1=4.81 cm,x
2、2=5.29 cm,x3=5.76 cm,x4=6.25 cm,x5=6.71 cm,x6=7.21 cm。已知电源频率为50 Hz,则加速度的大小为m/s2(结果保留两位有效数字)。2.某同学利用弹簧和小物块探究弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系。如图甲所示,把弹簧放在带有刻度的水平桌面上,将弹簧的左端固定在桌面的“0”刻度处,弹簧的右端带有指针,弹簧处于自由状态时指针指示值为16.00 cm,只有在016 cm范围内桌面光滑。该同学进行如下操作:(1)将物块靠近弹簧右端并缓慢压缩,当指针在如图甲所示位置时,弹簧的长度为cm。记下弹簧的压缩量x,由静止释放物块,物块离开弹簧后,在粗糙桌面上
3、滑行一段距离s停下,记下s的值。(2)改变弹簧的压缩量x,重复以上操作,得到多组数据,并在图乙的坐标纸上描点。请根据描出的点,作出s-x图像。(3)根据作出的图像,能否直接得到弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系?(填“能”或“不能”)。3.为验证物体所受合外力一定时,加速度与质量成反比,同学们设计了如图甲所示的装置来进行实验。在自制的双层架子上固定带有刻度的木板,架子放在水平桌面上。实验操作步骤如下:适当调整装置,将装置不带滑轮的一端稍稍垫高一些。在两个托盘中放入砝码,并使两托盘质量(含砝码)相同,且远小于小车的质量。连接小车的细线跨过定滑轮与托盘相连。让两小车紧靠右边的挡板,小车前端在刻度
4、尺上的读数如图甲所示,并在甲车上放上砝码,同时释放两小车,当小车运动一段时间后,用手机对整个装置进行拍照。结合照片和小车的初始刻度标记,得到甲、乙两车运动的距离分别为x1、x2。在甲车上逐渐增加砝码个数,重复步骤。(1)本实验的原理是通过验证小车的位移与小车(含砝码)的质量成关系,来验证合外力一定时加速度与质量成反比。(2)实验前将装置不带滑轮端稍稍垫高一些的目的是。(3)某次拍到乙车的照片如图乙所示,则它通过的位移是cm。(4)如果以x2x1为横坐标,以甲车(含砝码)的质量m甲为纵坐标,作出的图线如图丙所示,则该直线斜率代表的物理量是,其大小为。答案精解精析1.答案(1)B(2)0.48解析
5、(1)测量小车运动的加速度实验不需要平衡摩擦力,不需要拉小车运动的砝码的质量远小于小车的质量,选项A、C错误。要使小车做匀变速直线运动,拉小车的细线必须与长木板平行,选项B正确。用打点计时器做实验,实验时必须先接通电源,再释放小车,选项D错误。(2)打点计时器打点周期T=1f=0.02 s,相邻两计数点时间间隔t=5T=0.1 s,采用x=at2和逐差法可得加速度a=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)9t20.48 m/s2。2.答案(1)14.80(2)见解析图(3)不能解析(1)当指针在如题图甲所示位置时,弹簧的长度为14.80 cm;(2)作出的s-x图像如图:(3)因s-x图像
6、不是直线,故不能直接得到弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系,需要作s-(x)2图像进一步证明。3.答案(1)反比(2)消除小车与木板之间摩擦力造成的影响(3)42.0(4)小车乙的质量m乙0.21 kg解析(1)由直线运动规律知,位移与加速度成正比,若加速度与质量成反比,则位移与小车质量也成反比关系。(2)将装置不带滑轮的一端垫高一些,目的是平衡摩擦力。(3)小车前端的读数为53.0 cm,开始时的读数为11.0 cm,则它通过的位移为53.0 cm-11.0 cm=42.0 cm。(4)由(1)知,小车的位移与小车的质量成反比,即m乙m甲=x1x2,得m甲=m乙x2x1,故斜率表示乙车的质量,由题图丙可得图线斜率约为0.21 kg。
