2024年高考物理力学实验专练

发布 2024-01-07 06:35:11 阅读 5129

1.下面是关于“验证力的平行四边形定则”的实验.

1)某同学的实验操作主要步骤如下:

a.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;

b.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的a点,在橡皮筋的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;

c.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点到达某一位置o,记录下o点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;

d.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力f1和f2的图示,并用平行四边形定则求出合力f;

e.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮筋使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按照同一标度作出这个力f′的图示;

f.比较力f′和f的大小和方向,看它们是否相同,得出结论.

上述步骤中,有重要遗漏的步骤的序号是___

图12)如图1为利用实验记录的结果作出的图,则图中的___是力f1和f2的合力理论值,__是力f1和f2的等效合力的实际测量值.

3)如果某同学实验中测出f1>f2的同时,还用量角器测量出f1和f2的夹角为75°,然后做出如下的几个推断,其中正确的是( )

a.将f1转动一定的角度,可以使合力f的方向不变。

b.将f2转动一定的角度,可以使合力f的方向不变。

c.保持f1的大小和方向不变,将f2逆时针转动30°,可以使合力f的大小和方向都不变。

d.只有保持f1和f2的大小不变,同时转动一定的角度,才可能使合力f的大小和方向都不变。

答案 (1)ce (2)f f′ (3)ab

解析 (1)力的合成遵循平行四边形定则,力的图示法可以表示出力的大小、方向和作用点,因而要表示出分力,必须先测量出其大小和方向,故步骤c中遗漏了方向;合力与分力是一种等效替代的关系,替代的前提是等效,实验中合力与分力一定产生相同的形变效果,故步骤e中遗漏了使结点到达同样的位置.

2)本实验采用了“等效法”,f1与f2的合力的实际测量值为一个弹簧拉绳套时的弹簧的弹力大小和方向,而理论值是通过平行四边形定则得到的值,所以f是f1和f2的合力的理论值,f′是f1和f2的合力的实际测量值.

3)由平行四边形定则得:根据图象可得,将f1转动一定的角度,可以使合力f的方向不变,故a正确;根据图象可得,将f2转动一定的角度,可以使合力f的方向不变,故b正确;保持f1的大小和方向不变,将f2逆时针转动30°,合力f发生变化,故c错误;保持f1和f2的大小不变,转动一定的角度,合力f发生变化,故d错误.

2.利用力传感器研究“加速度与合外力的关系”的实验装置如图2所示.

图21)下列关于该实验的说法,正确的是选填选项前的字母)

a.做实验之前必须平衡摩擦力。

b.小车的质量必须比所挂钩码的质量大得多。

c.应调节定滑轮的高度使细线与木板平行。

d.实验开始的时候,小车最好距离打点计时器远一点。

2)从实验中挑选一条点迹清晰的纸带,每5个点取一个计数点,用刻度尺测量计数点间的距离如图3所示,已知打点计时器所用电源的频率为50 hz.

图3从图中所给的刻度尺上读出a、b两点间的距离x1cm,该小车的加速度am/s2(计算结果保留两位有效数字),实验中纸带的___填“左”或“右”)端与小车相连接.

答案 (1)ac (2)0.70 0.20 左。

解析 (1)研究加速度与力的关系实验中,认为细线的拉力为小车的合力,所以实验前需平衡摩擦力,故a正确;因为实验中用力传感器测量细线的拉力,所以不需要满足小车的质量远大于钩码的质量,故b错误;细线的拉力为小车的合力,所以细线与木板平行,则应调节定滑轮的高度使细线与木板平行,故c正确;实验开始的时候,小车应紧靠打点计时器,故d错误.

2)根据连续相等时间内的位移之差是一恒量,可知xbc-x1=xcd-xbc=0.20 cm,解得x1=0.70 cm.

根据δx=at2得,加速度a==m/s2=0.20 m/s2.实验中纸带的左端与小车相连接.

3.某学习小组利用气垫导轨装置来**“做功与物体动能改变的关系”,图4为实验装置示意图.利用气垫导轨上的光电门可测出滑块上的细窄挡光片经过时的挡光时间.气垫导轨水平放置,不计滑轮和导轨摩擦,重力加速度为g,实验步骤如下:

图4a.测出挡光条的宽度为d,滑块与挡光条的质量为m;

b.轻细线的一端固定在滑块上,另一端绕过定滑轮挂上一砝码盘,盘和砝码的总质量为m(m远小于m),细绳与导轨平行;

c.让滑块静止放在导轨左侧的某一位置,测出挡光条到光电门的距离为x;

d.释放滑块,测出挡光条经过光电门的挡光时间为δt;

e.改变砝码的质量,保证滑块每次都在同一位置由静止释放,光电门可测得对应的挡光时间.

1)滑块经过光电门时速度的计算式v用题目中所给的字母来表达)

2)细线的拉力做功可表达为w滑块的动能改变表达为ek用题目中所给的字母来表达)

3)我们可以通过测得的多组数据来建立-m的关系图象来进行更准确的实验验证,则下列图象中最符合真实的实验情况的是___

答案 (1) (2)mgx m()2 (3)c

4.某同学用图5装置来验证机械能守恒定律.质量均为m的物体a、b通过细绳连在一起,物体b上放置质量为m的金属片c,在其正下方h处固定一个圆环,p1、p2是相距为d的两个光电门.释放后,系统由静止开始运动,当物体b穿过圆环时,金属片c被搁置在圆环上,数字计时器测出物体b通过p1、p2的时间为t.

图51)物体b刚穿过圆环后的速度v

2)实验中验证下面___填正确选项的序号)等式成立,即可验证机械能守恒定律;

a.mgh=mv2

b.mgh=mv2

c.mgh=(2m+m)v2

d.mgh=(m+m)v2

3)本实验中的测量仪器除了图中器材和刻度尺、电源外,还需要___

答案 (1) (2)c (3)天平。

解析 (1)根据平均速度等于瞬时速率,则有:物体b刚穿过圆环后的速度v=.

2)由题意可知,系统a、b、c减小的重力势能转化为系统增加的动能,即为:mgh+mgh-mgh=(2m+m)v2,即为:mgh=(2m+m)v2,故选c.

3)由mgh=(2m+m)v2知除了刻度尺、光电门、数字计时器外,还需要天平测出金属片的质量.

5.**小组利用传感器研究小球在摆动过程中的机械能守恒定律,实验装置如图6所示.在悬点处装有拉力传感器,可记录小球在摆动过程中各时刻的拉力值.小球半径、摆线的质量和摆动过程中摆线长度的变化可忽略不计.实验过程如下:

图61)测量小球质量m,摆线长l.

2)将小球拉离平衡位置某一高度h处无初速度释放,在传感器采集的数据中提取最大值为f,小球摆到最低点时的动能表达式为___用上面给定物理量的符号表示).

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