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(二)實驗題高分練一　力學(xué)基本 1.某同學(xué)利用打點計時器測量小車做勻變速直線運動的加速度。實驗器材有:電磁打點計時器、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)線、砝碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫紙片等。 (1)該同學(xué)在實驗桌上安裝好所需的器材后(如圖所示)準(zhǔn)備進(jìn)行實驗,下面操作必要的是　　　　。 A.把附有滑輪的長木板固定打點計時器的那端適當(dāng)墊高,以平衡小車運動過程中所受的摩擦力 B.調(diào)節(jié)拉小車的細(xì)線使細(xì)線與長木板板面平行 C.拉小車運動的砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 D.實驗時,先釋放小車,再接通電源 (2)該同學(xué)在得到的紙帶上選取七個計數(shù)點(相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出),如圖所示,圖中x1=4.81 cm,x2=5.29 cm,x3=5.76 cm,x4=6.25 cm,x5=6.71 cm,x6=7.21 cm。已知電源頻率為50 Hz,則加速度的大小為　　　　m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 2.某同學(xué)利用彈簧和小物塊探究彈簧的彈性勢能與彈簧形變量之間的關(guān)系。如圖甲所示,把彈簧放在帶有刻度的水平桌面上,將彈簧的左端固定在桌面的“0”刻度處,彈簧的右端帶有指針,彈簧處于自由狀態(tài)時指針指示值為16.00 cm,只有在0~16 cm范圍內(nèi)桌面光滑。該同學(xué)進(jìn)行如下操作: (1)將物塊靠近彈簧右端并緩慢壓縮,當(dāng)指針在如圖甲所示位置時,彈簧的長度為　　　　cm。記下彈簧的壓縮量Δx,由靜止釋放物塊,物塊離開彈簧后,在粗糙桌面上滑行一段距離s停下,記下s的值。 (2)改變彈簧的壓縮量Δx,重復(fù)以上操作,得到多組數(shù)據(jù),并在圖乙的坐標(biāo)紙上描點。請根據(jù)描出的點,作出s-Δx圖像。 (3)根據(jù)作出的圖像,能否直接得到彈簧的彈性勢能與彈簧形變量之間的關(guān)系?　　　　(填“能”或“不能”)。 3.為驗證物體所受合外力一定時,加速度與質(zhì)量成反比,同學(xué)們設(shè)計了如圖甲所示的裝置來進(jìn)行實驗。在自制的雙層架子上固定帶有刻度的木板,架子放在水平桌面上。實驗操作步驟如下: ①適當(dāng)調(diào)整裝置,將裝置不帶滑輪的一端稍稍墊高一些。 ②在兩個托盤中放入砝碼,并使兩托盤質(zhì)量(含砝碼)相同,且遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量。連接小車的細(xì)線跨過定滑輪與托盤相連。 ③讓兩小車緊靠右邊的擋板,小車前端在刻度尺上的讀數(shù)如圖甲所示,并在甲車上放上砝碼,同時釋放兩小車,當(dāng)小車運動一段時間后,用手機(jī)對整個裝置進(jìn)行拍照。結(jié)合照片和小車的初始刻度標(biāo)記,得到甲、乙兩車運動的距離分別為x1、x2。 ④在甲車上逐漸增加砝碼個數(shù),重復(fù)步驟③。 (1)本實驗的原理是通過驗證小車的位移與小車(含砝碼)的質(zhì)量成　　　　關(guān)系,來驗證合外力一定時加速度與質(zhì)量成反比。 (2)實驗前將裝置不帶滑輪端稍稍墊高一些的目的是　　　　。 (3)某次拍到乙車的照片如圖乙所示,則它通過的位移是　　　　cm。 (4)如果以x2x1為橫坐標(biāo),以甲車(含砝碼)的質(zhì)量m甲為縱坐標(biāo),作出的圖線如圖丙所示,則該直線斜率代表的物理量是　　　　　　　　　　　　　,其大小為　　　　。 答案精解精析 1.答案　(1)B　(2)0.48 解析　(1)測量小車運動的加速度實驗不需要平衡摩擦力,不需要拉小車運動的砝碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,選項A、C錯誤。要使小車做勻變速直線運動,拉小車的細(xì)線必須與長木板平行,選項B正確。用打點計時器做實驗,實驗時必須先接通電源,再釋放小車,選項D錯誤。 (2)打點計時器打點周期T=1f=0.02 s,相鄰兩計數(shù)點時間間隔t=5T=0.1 s,采用Δx=at2和逐差法可得加速度a=(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)9t2≈0.48 m/s2。 2.答案　(1)14.80　(2)見解析圖　(3)不能 解析　(1)當(dāng)指針在如題圖甲所示位置時,彈簧的長度為14.80 cm; (2)作出的s-Δx圖像如圖: (3)因s-Δx圖像不是直線,故不能直接得到彈簧的彈性勢能與彈簧形變量之間的關(guān)系,需要作s-(Δx)2圖像進(jìn)一步證明。 3.答案　(1)反比　(2)消除小車與木板之間摩擦力造成的影響　(3)42.0　(4)小車乙的質(zhì)量m乙　0.21 kg 解析　(1)由直線運動規(guī)律知,位移與加速度成正比,若加速度與質(zhì)量成反比,則位移與小車質(zhì)量也成反比關(guān)系。 (2)將裝置不帶滑輪的一端墊高一些,目的是平衡摩擦力。 (3)小車前端的讀數(shù)為53.0 cm,開始時的讀數(shù)為11.0 cm,則它通過的位移為53.0 cm-11.0 cm=42.0 cm。 (4)由(1)知,小車的位移與小車的質(zhì)量成反比,即m乙m甲=x1x2,得m甲=m乙x2x1,故斜率表示乙車的質(zhì)量,由題圖丙可得圖線斜率約為0.21 kg。