江苏省届高三物理专题突破力学实验四.docx
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江苏省届高三物理专题突破力学实验四
江苏省2010届高三物理专题突破
力学实验
43、在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=1.00kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示。
O为一个点,A、B、C为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出)。
已知打点计时器每隔0.2秒打一个点,当他的重力加速度为9.8m/s2,那么:
(1)纸带的端(填“左”或“右”)与重物相连;
(2)根据图上所得的数据,应取图中O点到点来验证机械能守恒定律;
(3)从O点到
(2)间中所取的点,重物重力势能的减少量△Ek=能动能增加△Ek=。
(结果取3位有效数字)
(1)左(1分)
(2)B(2分)(3)1.88(2分)1.84(2分)
44、某同学设计了一个探究加速度与物体所受合力F及质量m间关系的实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度a可由纸带上点求得.
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/ms-2
1.90
1.72
1.49
1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
4.00
3.50
3.00
2.5
2.00
1.40
1.00
0.60
(1)图(b)为某次实验得到的纸带(交流电的频率为50Hz),由图中数据求出小车加速度值为m/s2;
(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的
数据如表中所示,根据表中数据,为直观反映F不变时a与m的关系,请在方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系,并作出图线;
从图线中得到F不变时小车加速度a与质量m间定量关系是_____________;
(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出
了加速度a与合力F图线如图(d),该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是
.
(1)3.0(2.6—3.4)(3分)
(2)如图所示(2分)a=1/(2m)(2分)
(3)实验前未平衡摩擦力(3分)
45、某学习小组,对研究物体平抛运动规律的实验进行了改革,采用频闪数码照相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前,拍下了小球在作平抛运动过程中的多张照片,经合成后,照片如图8所示,O不是抛出点,O、A、B、C、D为连续五次拍下的小球位置,已知该照相机连续拍照的时间间隔是0.10s,照片大小如图中坐标所示,又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1:
20,则:
(1)由该图片可以算出小球平抛的初速度是
m/s;
(2)借助该图片,可以推算出该地的重力加速度
约为m/s.
2(3分)10(4分)
46、下面的甲、乙两图表示用同一套器材测量铁块P与长金属板间的滑动摩擦力的两种不同方法。
甲图使金属板静止在水平桌面上,用手通过弹簧秤向右用力F拉P,使P向右运动;乙图把弹簧秤的一端固定在墙上,用力F水平向左拉金属板,使金属板向左运动。
图中已把(甲)、(乙)两种方法中弹簧秤的示数情况放大画出,则铁块P与金属板间的滑动摩擦力的大小是。
(4分)2.40N
47、为了只用一根弹簧和一把刻度尺测定某滑块与水平桌面间的动摩擦因数
(设
为定值),某同学经查阅资料知:
一劲度系数为k的轻弹簧由伸长量为x至恢复到原长的过程中,弹力所做的功为
.于是他设计了下述实验:
第1步:
如图所示,将弹簧的一端固定在竖直墙上,使滑块紧靠弹簧将其压缩,松手后滑块在水平桌面上滑行一段距离后停止(保证滑块已离开弹簧);
第2步:
将滑块挂在竖直放置的弹簧下,弹簧伸长后保持静止状态.
回答下列问题:
(将第
(1)题正确选项前的符合填在题后括号内).
(1)(3分)对于松手后滑块在水平桌面上滑动过程中有关物理量的描述,正确的是:
①当弹簧恢复原长时,滑块的加速度达最大值()
②当弹簧恢复原长时,滑块的速度达最大值
③滑块加速度先增大,后减小,然后保持不变
④滑块加速度先减小,后增大,然后保持不变
A.①③B.②④C.③D.④
(2)(3分)你认为,该同学应该用刻度尺直接测量的物理量是(写出名称并用符合号表示):
(3)(4分)用测得的物理量表示滑块与水平桌面间动摩擦因数
的计算式:
.
解析:
(1)D .
(2)弹簧被压缩的长度
,滑块滑行的距离s,悬挂时弹簧伸长量
.
(3)
.
48、伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动,首次发现了匀加速运动规律。
伽利略假设物块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则,他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程,并测出物块通过相应路程的时间,然后用图线表示整个运动过程,如图所示.图中OA表示测得的时间,矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程,则图中OD的长度表示 .P为DE的中点,连接OP且延长交AE的延长线于B,则AB的长度表示 .
v
49、某研究性学习小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系.实验室提供如下器材:
A.表面光滑的长木板(长度L);B.小车;C.质量为m的钩码若干个;D.方木块(备用于垫木板);E.米尺;F.秒表。
(1)实验过程:
第一步,在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系.
实验中,通过向小车放入钩码来改变物体质量,只要测出小车由斜面顶端滑至底端用时t,就可以由公式a=_____________求出a,某同学记录了数据如下表所示:
根据以上信息,我们发现,在实验误差范围内质量改变之后平均下滑时间___________(填“改变”或“不改变”),经过分析得出加速度和质量的关系为_________.
第二步,在物体质量不变时,探究加速度与
倾角的关系.实验中通过改变方木块垫放位置来
调整长木板倾角,由于没有量角器,因此通过测
量出木板顶端到水平面高度h,求出倾角α的正弦值sinα=h/L.某同学记录了高度h和加速度a的对应值如下表:
L(m)
1.00
h(m)
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
sinα=h/L
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
a(m/s2)
0.970
1.950
2.925
3.910
4.900
请先在坐标纸上建立适当的坐标轴后描点作图,然后根据所作的图线求出当地的重力加速度g=____________.进一步分析可知,光滑斜面上物体下滑的加速度与倾角的关系
为_______________________________________________.
(2)该探究小组所采用的探究方法是_______
________________________________________.
解析:
(1)2L/t2;不改变;无关;正确作图(4分);9.81m/s2;a=gsinα;
(2)控制变量法。
50、在“验证机械能守恒定律”的实验中,
(1)选出一条纸带如图所示,其中O点为起始点(速度为零),A、B、c为三个计数点,打点计时器通以50Hz交流电,用最小刻度为mm的刻度尺,测得OA=11.13cm,OB:
=17.69cm,Oc=25.90Cm。
在计数点A和B之间、B和C之间还各有一个点,重锤的质量为m,取g=9.8m/s2,根据以上数据当打点针打到B点时,重锤的重力势能比开始下落时减小了___________
这时它的动能是____________论是:
在忽略误差的情况下,重锤的机械能守恒.为增加该实验小组实验结果的可靠性,你认为应该____________________
(2)该同学从实验结果发现,当使用钩码拉动纸带下落时,加速度比实际的重力加速度小.为了有效地缩小这个实验测得的加速度与实际的重力加速度之差,请你提出一个
有效的改进方法:
_____________________________________________________________
(3)本实验得到的数据与机械能守恒存在一定的差距,你在实验中遇到这种情况时处理的做法是:
.
(1)1.734m1.704m(说明:
本小题中若学生计算误差不大,均给全分)(2+2分)可以重复进行多次实验或在一次下落过程中测出多个位置的速度,比较重物在这些位置上动能和势能之和.(说明:
答对其中一个即可)(1分)
(2)将钩码换成大质量的重锤(2分)
(3)分析误差原因、改进实验方案、改进测量手段(说明:
答对其中一个即可)(1分)
51、在探究平抛运动的规律时,可以选用下列各种装置图,以下操作合理的是()BD
A.选用装置图1研究平抛物体竖直分运动,应该用眼睛看A、B两球是否同时落地
B.选用装置图2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面
C.选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹
52、某同学用如图所示装置测量重力加速度g,所用交流电频率为50Hz。
在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所以测量数据及其标记符号如题图所示。
该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔):
方法A:
由
……,
取平均值g=8.667m/s2;
方法B:
由
取平均值g=8.673m/s2。
(1)从实验装置看,该同学所用交流电的电压为_________伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是___________________________________.
(2)从数据处理方法看,在S1、S2、S3、S4、S5、S6中,对实验结果起作用的,方法A中有__________;方法B中有_______________________________。
因此,选择方法___________(A或B)更合理,这样可以减少实验的__________(系统或偶然)误差。
(3)本实验误差的主要来源有______________________________________(试举出两条)。
(1)从实验装置看,该同学所用交流电的电压为_220伏特,操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是_先接通电源后释放纸带(每空1分,共2分)
(2)从数据处理方法看,在S1、S2、S3、S4、S5、S6中,对实验结果起作用的,方法A中有_S1、S6;方法B中有S1、S2、S3、S4、S5、S6。
因此,选择方法_B(A或B)更合理,这样可以减少实验的_偶然(系统或偶然)误差。
(每空1分,共4分)
(3)本实验误差的主要来源有(试举出两条).(每答对1条得2分,共4分)
重物下落过程中受到阻力;S1、S2、S3、S4、S5、S6长度测量;
交流电频率波动;数据处理方法等。
53、在“探究求合力的方法”的实验中,需要将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图).实验中
需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O.
(1)某同学在做该实验时认为:
A.拉橡皮条的绳细一些且长一些,实验效果较好
B.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行
C.橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些
D.拉力F1和F2的夹角越大越好
其中正确的是▲▲(填入相应的字母).
(2)若两个弹簧秤的读数均为4N,且两弹簧秤拉力的方向相互垂直,则▲▲(选填“能”或“不能”)用一个量程为5N的弹簧秤测量出它们的合力,理由是▲▲▲.
(1)ABC(4分)(答不全的得2分,有错选的得0分)
(2)不能(2分)因为这两个力的合力大小超出了弹簧秤的量程(2分)
54、某同学用铁架台将长木板倾斜支在水平桌面上,组成如图
(1)所示装置(示意图),测量木块沿斜面下滑的加速度。
所提供的仪器有长木板、木块、打点计时器(含纸带)、学生电源、米尺、铁架台及导线、开关等。
图
(2)是打点计时器打出的一条纸带,纸带上标注了几个计数点,相邻两个计数点间还有4个点没有标出,其中S1=7.06cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm,则
(1)A点处瞬时速度的大小是__▲_____m/s;
(2)纸带加速度的大小是_▲__m/s2(计算结果保留两位有效数字);
(3)为了测定木块与长木板间的动摩擦因数,该同学还测量了斜面的高h和斜面的长L,设加速度a、重力加速度g,则动摩擦因数的计算式是▲(用字母h、L、a和g表示).
(1)0.74;
(2)0.64(3)
评分说明:
(1)
(2)每空各2分,(3)4分,共8分。
55、物体因绕轴转动时而具有的动能叫转动动能.转动动能的大小与角速度大小有关,为了探究转动动能的大小与角速度之间的定量关系,某同学设计了下列一个实验,即研究砂轮的转动.先让砂轮由电动机带动作匀速转动并测出其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,由于克服轮边缘的摩擦阻力做功,砂轮最后停下来,测出砂轮开始脱离动力到停止转动的圈数n,实验中得到几组n和ω的数值见下表:
(砂轮直径d=10cm,转轴间摩擦力大小
N)
n
5
20
80
180
320
ω/(rads-1)
0.5
1
2
3
4
Ek(J)
▲
▲
▲
▲
▲
(1)根据功能关系,请你帮他计算出砂轮每次脱离动力时的转动动能,并填入表格内;
(2)利用实验数据,请你帮他确定此砂轮的转动动能与角速度大小定量关系式是▲.
解:
(1)-f(nπd)=0-Ek
代入数据,得
Ek=0.1n
分别填:
0.5、2、8、18、32(直接填数据,正确的不扣分)
(2)Ek=2ω2
评分说明:
第
(1)问5分;第
(2)4分。
共计9分。
56、
人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。
为了在这种环境测量物体的质量,某科学小组设计了如图所示的装置(图中O为光滑的小孔):
给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动。
设卫星中具有基本测量工具。
(1)实验时物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是;(2分)
(2)实验时需要测量的物理量有;(3分)
(3)待测质量的表达式为m= 。
(2分)(用上小题中的物理量表示)
(1)物体对支持面几乎没有压力(2分)
(2)弹簧秤读数F、小球运动周期T、小球运动圆周半径r(3分)
(3)m=
(2分)
57、一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下,如图甲所示.图乙是打出的纸带的一段.(已知当地的重力加速度为g)
(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用图乙给出的数据可求出小车下滑的加速度a=▲.
(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需要测量的物理量有▲
▲,用测得的量及加速度表示小车所受阻力的计算式f=▲.
(3)利用以上所提供的器材和测得的量能否探究恒力做功与小车动能变化的关系,如能,请你设计一个“恒力做功与小车动能变化的关系
”的实验方案.(只需要简述)
(1)3.89m/s2(2分)
(2)小车的质量m,斜面的倾角
.(2分)
(2分)
(3)能用此装置探究恒力做功与小车动能变化的关系.(1分)在测出小车的质量m和所受阻力f后,只要利用纸带测出小车的位移x和对应的瞬时速度v,然后进行数据分析,就可得出恒力做功与小车动能变化的关系.(3分)
即得到:
(评分时不需要有此表达式)
58、某探究学习小组的同学欲验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态.
若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:
(1)你认为还需要的实验器材有.
(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是,实验时首先要做的步骤是.
(3)在
(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量M.往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量m.让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1 (1)天平,刻度尺(2分) (2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量(2分),平衡摩擦力(2分) (3) (3分) 59、现要验证“当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量成反比”这一物理规律。 给定的器材如下: 一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺、天平、砝码、钩码若干。 实验步骤如下(不考虑摩擦力的影响),在空格中填入适当的公式或文字。 (1)用天平测出小车的质量m (2)让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,记下所用的时间t。 (3)用米尺测量A1与A2之间的距离s。 则小车的加速度a= 。 (4)用米尺测量A1相对于A2的高度h。 则小车所受的合外力F= 。 (5)在小车中加钩码,用天平测出此时小车与钩码的总质量m,同时改变h,使m与h的乘积不变。 测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t。 请说出总质量与高度的乘积不变的原因______________________________。 (6)多次测量m和t,以m为横坐标,t2为纵坐标,根据实验数据作图。 如能得到一条____________线,则可验证“当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量成反比”这一规律。 ③ ;(2分) ④ ;(2分) ⑤为了使各次测量中,小车所受的合外力不变;(2分) ⑥过原点的直线(2分)
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