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訓練13　力學實驗　　　　　　　　　　　　 1．(12分)某同學利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動． (1)實驗中，必要的措施是________． A．細線必須與長木板平行 B．先接通電源再釋放小車 C．小車的質量遠大于鉤碼的質量 D．平衡小車與長木板間的摩擦力 (2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數點如圖所示(每相鄰兩個計數點間還有4個點，圖中未畫出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.則小車的加速度a＝________m/s2(要求充分利用測量的數據)，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝________m/s.(結果均保留兩位有效數字) 解析：本題主要考查研究勻變速直線運動規(guī)律實驗、紙帶數據處理及其相關知識點，意在考查學生對研究勻變速直線運動規(guī)律實驗操作的掌握情況和數據處理能力． (1)利用長木板、小車、打點計時器等研究勻變速直線運動規(guī)律，在實驗中，必要的措施是：細線必須與長木板平行；先接通電源，再釋放小車；不需要平衡摩擦力，不需要滿足小車的質量遠大于鉤碼的質量．因此正確選項是AB. (2)由Δx＝aT2，T＝0.10 s和逐差法可得小車的加速度a＝＝0.80 m/s2.利用勻變速直線運動在一段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，可得打點計時器打出B點時小車的速度vB＝＝0.40 m/s. 答案：(1)AB　(2)0.80　0.40 2．(12分) (1)用游標為20分度的卡尺測量某物體的長度如圖甲所示，由圖可知其長度為________mm. (2)用螺旋測微器測量某物體的直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為________mm. 解析：(1)根據游標卡尺的讀數方法，讀數為50 mm＋30.05 mm＝50.15 mm (2)根據螺旋測微器的讀數規(guī)則，讀數為4.5 mm＋20.00.01 mm＝4.700 mm 答案：(1)50.15　(2)4.700 3．(14分)在“探究彈力和彈簧伸長的關系”的實驗中，實驗裝置如圖所示．所用每個鉤碼的重力相當于對彈簧提供了向右恒定的拉力．實驗時先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度L0，再將5個鉤碼逐個掛在繩子的下端，每次測出相應的彈簧總長度L.(實驗時彈簧沒有超出彈性限度) (1)某同學通過以上實驗測量后把6組數據描點在坐標圖中，請作出F—L圖線． (2)由圖線可得該彈簧的勁度系數k＝________N/m. 解析：(1)做一條直線，使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點均勻分布在兩側．如圖所示． (2)彈簧的勁度系數等于圖象的斜率，k＝40 N/m. 答案：(1)見解析圖　(2)40(2) 4．(14分)圖甲是“驗證力的平行四邊形定則”的實驗裝置．實驗操作如下： (1)彈簧測力計A掛于固定點P，下端用細線掛一重物M，測量________并記錄為F. (2)彈簧測力計B的一端用細線系于O點，手持另一端向左拉，使結點O靜止在某位置(如圖甲)，此時需記下結點O的位置和兩測力計的示數F1、F2以及________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)某同學已在圖乙紙上作出F1、F2的圖示，請根據力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′. (4)改變兩細線的夾角，重復做幾次實驗．若F的方向近似在________方向上，且大小近似等于F，則平行四邊形定則得以驗證． 解析：(1)只掛重物M于測力計A上，測量重物M的重力． (2)用測力計B拉結點O，平衡后應記錄O點的位置、兩測力計的示數F1、F2以及Oa、Ob、Oc三段細線的方向． (3)用作圖法求出F1、F2的合力如圖所示． (4)通過多次重復實驗，只要F′的方向近似在Oc方向上，且大小近似等于F，則力的平行四邊形定則得以驗證． 答案：(1)M的重力　(2)細線Oa、Ob、Oc的方向　(3)見解析圖　(4)細線Oc 5．(16分)某同學用圖示裝置來驗證機械能守恒定律．質量均為M的物體A、B通過細繩連在一起，物體B上放置質量為m的金屬片C，在其正下方h處固定一個圓環(huán)，P1、P2是相距為d的兩個光電門．釋放后，系統(tǒng)由靜止開始運動，當物體B穿過圓環(huán)時，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，數字計時器測出物體B通過P1、P2的時間為t. (1)物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v＝________. (2)實驗中驗證下面________(填正確選項的序號)等式成立，即可驗證機械能守恒定律； A．mgh＝Mv2 B．mgh＝Mv2 C．mgh＝(2M＋m)v2 D．mgh＝(M＋m)v2 (3)本實驗中的測量儀器除了圖中器材和刻度尺、電源外，還需要________． 解析：(1)根據平均速度等于瞬時速率，則有：物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v＝. (2)由題意可知，系統(tǒng)A、B、C減小的重力勢能轉化為系統(tǒng)增加的動能，得：mgh＋Mgh－Mgh＝(2M＋m)v2，得：mgh＝(2M＋m)v2，故選C. (3)由mgh＝(2M＋m)v2知除了刻度尺、光電門、數字計時器外，還需要天平測出金屬片的質量． 答案：(1)　(2)C　(3)天平 6．(16分)用如圖所示實驗裝置測量滑塊A與木板間的動摩擦因數．長木板水平固定，細線跨過定滑輪與滑塊A、重錘B相連．將細線拉直，測出B離地面的高度h，將重錘從h高處靜止釋放，B落地后，測出A在木板上滑動的距離x；改變B釋放高度重復實驗，實驗數據如下表所示． 實驗次數 1 2 3 4 5 6 h/cm 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 x/cm 14.7 22.4 30.3 37.6 44.9 52.4 (1)若測得A的質量mA＝3 kg，B的質量mB＝1 kg，A和B間細線的長度L＝112.0 cm，木板的長度l＝98.0 cm，要達到實驗目的，以上四個量中沒有必要測量的是________(用物理量的符號表示)． (2)作出x隨h變化的圖象． (3)由圖象并結合(1)中所測數值求得滑塊與木板間的動摩擦因數為________． 解析：(1)由題意可知，B距地面的高度h，A在木板上滑行的距離x，A、B的質量mA、mB.從靜止釋放讓它們運動到B著地，根據動能定理得 mBgh－μmAgh＝(mA＋mB)v2① 從B著地到A停在木板上，根據動能定理得 mAv2＝μmAg(x－h(huán))② 由①②解得μ＝③ 可知沒有必要測量L和l. (2)作出x隨h變化的圖象如圖所示． (3)由③得x＝h 根據數學知識得到圖象中直線的斜率 k＝ 由圖得k≈1.5 代入數據得＝1.5 解得μ＝0.2 答案：(1)L、l　(2)見解析圖　(3)0.2 7．(16分)探究小組利用傳感器研究小球在擺動過程中的機械能守恒定律， 實驗裝置如圖1所示．在懸點處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動過程中各時刻的拉力值．小球半徑、擺線的質量和擺動過程中擺線長度的變化可忽略不計．實驗過程如下： (1)測量小球質量m，擺線長L. (2)將小球拉離平衡位置某一高度h處無初速度釋放，在傳感器采集的數據中提取最大值為F，小球擺到最低點時的動能表達式為________(用上面給定物理量的符號表示)． (3)改變高度h，重復上述過程，獲取多組擺動高度h與對應過程的拉力最大值F的數據，在F—h坐標系中描點連線如圖2所示． (4)通過描點連線，發(fā)現h與F成線性關系，可證明小球擺動過程中機械能守恒． (5)根據F—h圖線中數據，可知小球質量m＝________kg，擺線長L＝________m(計算結果保留兩位有效數字，重力加速度g＝10 m/s2)． 答案：(2)(F－mg)L　(5)0.10　0.80