高考物理二轮复习专题10力学实验配套检测.docx

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高考物理二轮复习专题10力学实验配套检测

2014年高考物理二轮复习专题10：

力学实验配套检测

（满分：

100分　时间：

60分钟）

1．（10分）如图10－11甲、乙所示，游标卡尺的示数为________cm；螺旋测微器的示数为________mm.

图10－11

2．（10分）如图10－12所示，在“力的平行四边形定则”的实验探究中，某同学进行实验的主要步骤是：

将橡皮条的一端固定在木板上的A点，另一端拴上两根带有绳套的细绳，每根绳套分别连着一个弹簧测力计．沿着两个方向拉弹簧测力计，将橡皮条的活动端拉到某一位置，将此位置标记为O点，读取此时弹簧测力计的示数，分别记录两个拉力F1、F2的大小并标出方向；再用一个弹簧测力计将橡皮条的活动端仍拉至O点，记录其拉力F的大小和方向．

图10－12

（1）用一个弹簧测力计将橡皮条的活动端仍拉到O点，这样做的目的是______________．

（2）为尽可能减小实验误差，下列操作中正确的是________．

A．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行

B．两细绳必须等长

C．标记同一细绳方向的两点要远些

D．用两弹簧秤同时拉细绳时夹角应尽可能大

3．（10分）某小组利用如图10－13甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时，物体的加速度与质量之间的关系．

（1）将滑块从图甲位置由静止释放，由数字计时器（图中未画出）可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为Δt1、Δt2；用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x，用游标卡尺测得遮光条宽度d，则滑块经过光电门1时的速度表达式v1＝________；经过光电门2时的速度表达式v2＝________.滑块加速度的表达式a＝________.（以上表达式均用已知字母表示）．如图乙，若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度，其读数为______mm.

图10－13

（2）为了保持滑块所受的合力不变，可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h（见图甲）．关于“改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h”的正确操作方法是________．

A．M增大时，h增大，以保持二者乘积增大

B．M增大时，h减小，以保持二者乘积不变

C．M减小时，h增大，以保持二者乘积不变

D．M减小时，h减小，以保持二者乘积减小

4．（10分）某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度（如图10－14甲所示）．在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，若再次挡光，计时器将重新开始计时．实验中该同学将钢条竖直置于一定高度（下端A高于光控开关），由静止释放，测得先后两段挡光时间t1和t2.

（1）用游标卡尺测量AB、AC的长度，其中AB的长度如图乙所示，其值为________mm.

甲

乙

图10－14

（2）若狭缝宽度不能忽略，则该同学利用h＝

gt2，x＝vt，

AC＝

，g＝

及相关测量值得到的重力加速度值比其真实值________（填“偏大”或“偏小”）．

5．（10分）某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图10－15甲所示．在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连．滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图象．

图10－15

（1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1________Δt2（选填“>”“＝”或“<”）时，说明气垫导轨已经水平．

（2）用螺旋测微器测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________mm.

（3）滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与质量为m的钩码Q相连，将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图象如图乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出________和________（写出物理量的名称及符号）．

（4）若上述物理量间满足关系式________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒．

6．（10分）某学习小组用如图所示装置探究“加速度和力的关系”。

该小组已经测量了两个光电门间的距离为L，遮光条的宽度为d，遮光条通过两个光电门的时间分别为t1、t2，则：

（1）小车的实际加速度可以表示为____________（用题中所给物理量表示）。

（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。

在某次实验中根据测得的多组数据可在坐标纸上画出aF关系的点迹（如图所示）。

经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生的主要原因可能是（　　）。

A．轨道与水平方向夹角太大

B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力

C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势

D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势

7．（10分）如图所示，在用斜槽轨道做“探究平抛运动的规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法作出小球做平抛运动的轨迹。

（1）为了能较准确地描出运动轨迹，下面列出了一些操作要求，不需要的是（　　）。

A．通过调节使斜槽的末端保持水平

B．每次应从同一位置由静止释放小球

C．斜槽轨道必须光滑

D．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触

（2）下图中A、B、C、D为某同学描绘的平抛运动轨迹上的几个点，已知方格边长为L。

则小球的初速度v0＝________；B点的速度大小为vB＝________。

（重力加速度为g）

8．（10分）在探究求合力的方法时，实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点位置，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。

（1）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。

（2）关于此实验，下列情况正确的是（　　）。

A．两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大

B．橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力

C．如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不变

D．本实验采用的科学方法是控制变量法

9．（10分）某研究小组在“探究加速度和力、质量的关系”时，利用气垫导轨和光电门进行实验。

气垫导轨可以在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，从而极大地减少摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动。

光电门可以准确地记录滑块挡光板通过光电门的时间，从而得到滑块通过光电门的速度，如图所示。

（1）实验时，该小组将托盘和砝码的重力作为滑块所受合外力，但实际上二者只是近似相等，请回答，二者近似相等需要满足什么条件？

________________________________________________________________________

（2）滑块挡光板宽度为d，某次实验时发现光电门记录时间为Δt，则滑块通过光电门时的速度大小的表达式v＝________。

（3）该小组保持滑块质量恒定，光电门的位置固定，并且始终从同一位置释放，不断改变砝码的个数，并通过计算得到多组滑块通过光电门的数据，如下表所示。

托盘砝码总质量（g）

10

20

30

40

50

60

v/（m·s－1）

0.50

0.71

0.86

1.01

1.12

1.23

/（s·m－1）

2.00

1.41

1.16

0.99

0.89

0.81

v2/（m2·s－2）

0.25

0.50

0.74

1.02

1.25

1.51

为了便于研究合外力与加速度的关系，该小组用托盘和砝码的总质量代表合外力作为横轴，请你选择合适的物理量代表加速度作为纵轴，并利用表格中数据在坐标纸中选择标度描点作图。

通过绘出的图线可以得到如下结论：

在滑块质量一定时，________________________________________________________________________。

10．（10分）如图a为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，请结合以下实验步骤完成填空。

a

b

（1）将气垫导轨放在水平桌面上，并调节至水平。

（2）用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。

用刻度尺测出两光电门中心之间的距离s，用游标卡尺测出挡光条的宽度l，见图b，l的读数为________cm。

（3）将滑块移至光电门1左侧某处，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。

读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2。

（4）滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1＝____________和Ek2＝____________。

在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝____________。

（已知重力加速度为g）比较____________和____________，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的。

参考答案

1．答案：

　1.345　6.788～6.792

解析：

　游标卡尺的示数为：

13mm＋0.05×9mm＝13.45mm＝1.345cm.

螺旋测微器的示数为：

6.5mm＋0.01×29.0mm＝6.790mm.

2．答案：

（1）与F1、F2共同作用的效果相同　

（2）AC

解析：

（1）实验中，两次拉至同一点O，可知其目的为了等效替代，效果相同．

（2）实验中尽可能做到，平行拉力，保证力的方向；标记过程中两点描绘一条直线，两点尽可能要远点；两弹簧夹角适中为宜．答案选A、C.

3．答案：

（1）

　8.15　

（2）BC

解析：

考查探究牛顿第二定律实验并综合其他相关知识．从题中看，遮光条的宽度极小，因而可以将滑块通过光电门时的速度近似看作不变，所以v1＝

、v2＝

.我们用气垫导轨做实验时往往忽略物体与轨道间的摩擦，所以滑块的合力为Mgsinθ＝g

，其中θ为导轨与水平面的夹角，L为导轨长度．题中要求合力不变，则选B、C.

4．答案：

（1）74.3　

（2）偏大

解析：

根据实验的已知条件可知g的真实值应为g′＝

，由于狭缝不能忽略，故t>t1＋t2，设t＝t1＋t2＋Δt，则g′＝

＝

，显然测量值比真实值偏大．

5．答案：

见解析

解析：

（1）＝　

（2）8.474（在8.473～8.475之间均算对）

（3）滑块质量M　两光电门间距离L

（4）mgL＝

（M＋m）

2－

（M＋m）

2

6．答案：

（1）a＝

（2）BC

解析：

（1）遮光条通过两个光电门时的速度分别为v1＝d/t1，v2＝d/t2。

根据匀变速直线运动规律，v

－v

＝2aL，解得小车的实际加速度可以表示为a＝

。

（2）图线直线部分没有过原点，产生的主要原因可能是轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力，选项A错误，B正确；图线上部弯曲产生的主要原因可能是所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势。

7．答案：

（1）C　

（2）2

解析：

（1）因为每次都是同一个小球在同一个轨道经过同一路线，所以小球到轨道末端的速度大小区别甚微，选项C大可不必；

（2）图中几个点水平方向距离都是2L，水平方向为匀速直线运动，所以各点时间间隔相同，而小球竖直方向上为匀加速直线运动，相同时间间隔内位移增加量相同，2L＝v0T，Δy＝L＝gT2，竖直方向B点位于A、C点的时间中点，其竖直速度等于A、C段竖直方向的平均速度，vBy＝

＝2.5

，vBx＝v0，vB＝

，利用以上公式，可解得答案。

8．答案：

（1）F′　

（2）C

解析：

（1）F是作平行四边形而得，F′是弹簧的拉力方向。

（2）两弹簧秤的拉力不一定比橡皮筋的拉力大，A错误；橡皮筋的拉力与合力的大小相等，并不是合力，两个弹簧秤的拉力是分力，B错误；如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不变，C正确；本实验采用的科学方法是等效替代法，D错误。

9．答案：

（1）托盘和砝码的总质量远小于滑块的质量

（2）d/Δt

（3）绘出的图线如图所示。

　加速度与合外力成正比

解析：

将托盘和砝码的重力作为滑块所受合外力，二者近似相等需要满足托盘和砝码的总质量远小于滑块的质量。

滑块通过光电门时的速度大小的表达式v＝d/Δt。

滑块始终从同一位置释放，做初速度为零的匀加速直线运动，v2＝2ax，可以选择v2代表加速度作为纵轴，用托盘和砝码的总质量代表合外力作为横轴，绘出的图线是一倾斜直线，可以得到如下结论：

在滑块质量一定时，加速度与合外力成正比。

10．答案：

（2）1.550

（4）

（M＋m）（

）2　

（M＋m）（

）2　mgs

ΔEp，Ek2－Ek1或者mgs　

（M＋m）（

）2－

（M＋m）（

）2

解析：

由游标卡尺读数规则可得挡光条的宽度l＝1.5cm＋10×0.05mm＝1.550cm。

滑块通过光电门1时速度为

，系统动能为

（M＋m）（

）2，通过光电门2时速度为

，系统动能为

（M＋m）（

）2。

在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝mgs，动能的变化量为

（M＋m）（

）2－

（M＋m）（

）2。