高考物理二轮复习限时练力学实验专题.docx
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高考物理二轮复习限时练力学实验专题
河北省滦县实验中学2018年高考物理二轮复习限时练
力学实验专题
时间：
60分钟
学校：
____________姓名：
____________班级：
____________考号：
____________
1．某兴趣小组利用如图a所示的实验装置探究“小球速度和下落高度的关系”，通过电磁铁控制的小球从A点自由下落，经过光电门B记录下挡光时间t测出AB之间的距离h。
实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中心的激光束。
（1）用游标卡尺（主尺的最小分度为1mm）测量小球的直径d，示数如图b所示，其读数为cm。
（2）根据速度定义，小球通过光电门B的瞬时速度的表达式v=（用测得的物理量的符号表示）。
（3）改变B的位置，测得多组数据，作出图象得到v2与h的关系如图c所示。
若图象的斜率为k，还能得到当地的重力加速度g=。
2．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图所示。
所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力。
实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度。
（1）有一个同学通过以上实验测量后把6组数据在坐标图中描点，请作出FL图线。
（2）由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________N/m。
（3）试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格（不必填写其实验测得的具体数据）。
（4）该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较。
优点在于：
______________________________________________________________；
缺点在于：
______________________________________________________________。
3．如图甲所示。
用铁架台、弹簧和多个质量均为m的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系。
（1）为完成实验，还需要的实验器材有：
____________________________________。
（2）实验中需要测量的物理量有：
______________________________________。
（3）图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线，由此可求出弹簧的劲度系数为________N/m。
图线不过原点是由于______________________________________________________。
（4）为完成该实验，设计实验步骤如下：
A．以弹簧伸长量为横坐标，以弹力为纵坐标，描出各组（x，F）对应的点，并用平滑的曲线连接起来；
B．记下弹簧不挂钩码时其下端在刻度尺上的刻度l0；
C．将铁架台固定于桌子上，并将弹簧的一端系于横梁上，在弹簧附近竖直固定一把刻度尺；
D．依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个、……钩码，并分别记下钩码静止时弹簧下端所对应的刻度，并记录在表格内，然后取下钩码；
E．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力与伸长量的关系式。
首先尝试写成一次函数，如果不行，则考虑二次函数；
F．解释函数表达式中常数的物理意义；
G．整理仪器。
请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：
___________________________________。
4．某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。
实验步骤：
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2，记录弹簧秤的示数F，测量并记录O1、O2间的距离（即橡皮筋的长度l）。
每次将弹簧秤示数改变0.50N，测出所对应的l，部分数据如下表所示：
F/N
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l/cm
l0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
③找出②中F＝2.50N时橡皮筋两端的位置，重新标记为O、O′，橡皮筋的拉力记为FOO。
④在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示。
用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到O点，将两笔尖的位置标记为A、B，橡皮筋OA段的拉力记为FOA，OB段的拉力记为FOB。
完成下列作图和填空：
（1）利用表中数据在图丙所示的坐标纸上画出Fl图线，根据图线求得l0＝________cm。
（2）测得OA＝6.00cm，OB＝7.60cm，则FOA的大小为________N。
（3）根据给出的标度，在图丁中作出FOA和FOB的合力F′的图示。
（4）通过比较F′与________的大小和方向，即可得出实验结论。
5．某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB与OC为细绳。
图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。
（2）本实验采用的科学方法是________。
A．理想实验法 B．等效替代法
C．控制变量法D．建立物理模型法
（3）实验时，主要的步骤是：
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．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条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，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，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F1和F2；
D．按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力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，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数F′，记下细绳的方向，按同一标度作出F′的图示；
F．比较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：
①有重要遗漏的步骤的序号是______和________；
②遗漏的内容分别是___________________和_____________________。
6．如图甲所示，某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作，进行“研究合力做功和动能变化的关系”的实验：
（1）为达到平衡阻力的目的，取下细绳及托盘，通过调整垫片的位置，改变长木板倾斜程度，根据打出的纸带判断小车是否做________运动。
（2）连接细绳及托盘，放入砝码，通过实验得到如图乙所示的纸带。
纸带上O为小车运动起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。
实验时小车所受拉力为0.2N，小车的质量为0.2kg。
请计算小车所受合力做的功W和小车动能的变化ΔEk，补填表中空格（结果保留至小数点后第四位）。
O－B
O－C
O－D
O－E
O－F
W/J
0.0432
0.0572
0.0734
0.0915
①
ΔEk/J
0.0430
0.0570
0.0734
0.0907
②
分析上述数据可知：
在实验误差允许的范围内W＝ΔEk，与理论推导结果一致。
（3）实验前已测得托盘质量为7.7×10－3kg，实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为________kg（g取9.8m/s2，结果保留至小数点后第三位）。
7．“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，采用重物自由下落的方法：
（1）已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g＝9.80m/s2，所用重物的质量为200g。
实验中选取一条符合实验要求的纸带如图乙所示，O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点。
计算B点瞬时速度时，甲同学用v
＝2gxOB，乙同学用vB＝
，其中所选方法正确的是________（填“甲”或“乙”）同学；根据以上数据，可知重物由O运动到B点时动能的增加量等于____________J，重力势能减少量等于________J（计算结果均保留3位有效数字）。
（2）实验中，发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能，造成这种现象的主要原因是______________________________________________________________。
8．某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系.
①如图（a），将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k=N/m，（g取9.8m/s2）
砝码质量（g）
50
100
150
弹簧长度（cm）
8.62
7.63
6.66
②取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如题图（b）所示；调整导轨，使滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小.
③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为.
④重复③中的操作，得到v与x的关系如图（c）。
由图可知，v与x成关系，由上述实验可得结论：
对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的成正比.
9．用如图所示的实验装置研究平抛运动。
某同学按如下的操作得到了一组数据：
1将碰撞传感器水平放置，在轨道多个位置静止释放小球。
2将碰撞传感器竖直放置在离开抛出点一定距离处（图中虚线位置），在轨道多个位置静止释放小球，小
3球都击中碰撞传感器。
1
2
3
4
5
6
初速度v0（m/s）
1.024
1.201
1.176
1.153
0.942
1.060
飞行时间t（s）
0.246
0.249
0.248
0.173
0.212
0.189
（1）本实验除了碰撞传感器外，还需用到的传感器是。
（2）根据表格可知，碰撞传感器水平放置时，距离小球抛出点的高度约m；碰撞传感器竖直放置时，
距离小球抛出点的水平距离约m。
10．某同学利用如图所示的装置“探究功与速度变化的关系”：
在木块的左端固定一挡板，挡板上栓一轻质弹簧，弹簧的右端固定一小物块，物块的上方有一很窄的遮光片，当弹簧的长度为原长时，物块恰处于O点，O点的正上方有一光电门，光电门上连接计时器（图中未画出）。
已知弹性势能的表达式为Ep＝
k（Δx）2。
（1）实验开始时，________平衡摩擦力；________测量遮光片的宽度。
（均填“需要”或“不需要”）
（2）所有实验条件具备后，将小物块向左压缩Δx后从静止释放，小物块在弹簧的作用下被弹出，记下遮光片通过光电门的时间t1。
（3）将小物块向左压缩2Δx、3Δx、4Δx、…后从静止释放，小
物块在弹簧的作用下被弹出，分别记下遮光片通过光电门的时间t2、t3、t4、…。
（4）将几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、…，则W1∶W2∶W3＝________，若以W为纵坐标、
为横坐标作图，则得到的图象是________（填“一条直线”或“一条曲线”）。
【参考答案】
1．
（1）0.725（2分）
（2）d/t（2分）（3）k/2（2分）
2．
（1）见解析图
（2）5 20 （3）见解析
（4）避免弹簧自身所受重力对实验的影响 弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大
（1）用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示。
（2）弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0＝5×10－2m＝5cm。
劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20N/m。
（3）记录数据的表格如下。
次数
1
2
3
4
5
6
弹力F/N
弹簧的长度L/10－2m
弹簧的伸长量x/10－2m
（4）优点：
避免弹簧自身所受重力对实验的影响。
缺点：
弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差增大。
3．
（1）刻度尺
（2）弹簧原长、弹簧所受外力与对应的伸长量（或与弹簧对应的长度） （3）200 弹簧有自重（4）CBDAEFG
（1）根据实验原理可知还需要刻度尺来测量弹簧原长和伸长量。
（2）根据实验原理，实验中需要测量的物理量有弹簧的原长、弹簧所受外力与对应的伸长量（或与弹簧对应的长度）。
（3）取图象中（0.5，0）和（3.5，6）两个点，代入F＝kx可得k＝200N/m，由于弹簧自重的原因，使得弹簧不加外力时就有形变量。
（4）根据完成实验的合理性可知先后顺序为CBDAEFG。
4．
（1）如图甲所示 10.0（9.8、9.9、10.1均正确）
（2）1.80（1.70～1.90均正确）
（3）如图乙所示 （4）FOO′
（1）在坐标系中描点，用平滑的曲线（直线）将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧。
如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l0＝10.0cm。
（2）橡皮筋的长度l＝OA＋OB＝13.60cm，由图甲可得F＝1.80N，所以FOA＝FOB＝F＝1.80N。
（3）利用给出的标度作出FOA和FOB的图示，然后以FOA和FOB为邻边的平行四边形，对角线即为合力F′，如图乙所示。
（4）FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同，F′是FOA、FOB两个力的合力，所以只要比较F′和FOO′的大小和方向，即可得出实验结论。
5．
（1）F′
（2）B （3）①C E
②C中应加上“记下两条细绳的方向”
E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”
6．
（1）匀速直线（或匀速）
（2）①0.1115 ②0.1105 （3）0.015
7．
（1）乙 0.369 0.376
（2）见解析
（2）克服空气对重物和打点计时器对纸带的阻力做功。
8．
（2）①50②相等③滑块的动能
④正比压缩量的二次方
9．
（1）光电门
（2）0.3，0.2
10．
（1）需要 不需要 （4）1∶4∶9 一条直线
（1）由于该实验要求弹簧弹力做功，所以不能有摩擦力做功，所以需要平衡摩擦力。
光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度v，小物块在弹簧的作用下被弹出，记下遮光片通过光电门的时间t，小物块的速度v＝
，根据功能关系可以求出需要验证的关系式可知：
W＝
mv2＝
m，若以W为纵坐标、
为横坐标作图，则得到的图象是一条倾斜直线，即可得到合力功与速度变化的关系，所以不需要测量遮光
片的宽度。
（4）已知弹性势能的表达式为Ep＝
k（Δx）2。
所以几次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3、…，则W1∶W2∶W3＝1∶4∶9，若以W为纵坐标、
为横坐标作图，则得到的图象是一条直线。
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