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《力學(xué)實驗》專題速練 1．用圖示裝置測量重錘的質(zhì)量，在定滑輪兩側(cè)分別掛上重錘和n塊質(zhì)量均為m0的鐵片，重錘下端貼一遮光片，鐵架臺上安裝有光電門．調(diào)整重錘的高度，使其從適當?shù)奈恢糜伸o止開始下落，讀出遮光片通過光電門的擋光時間t0；從定滑輪左側(cè)依次取下1塊鐵片放到右側(cè)重錘上，讓重錘每次都從同一位置由靜止開始下落，計時器記錄的擋光時間分別為t1、t2…，計算出t02、t12…． (1)擋光時間為t0時，重錘的加速度為a0．從左側(cè)取下i塊鐵片置于右側(cè)重錘上時，對應(yīng)的擋光時間為ti，重錘的加速度為ai．則=__________．（結(jié)果用t0和ti表示） (2)作出﹣i的圖線是一條直線，直線的斜率為k，則重錘的質(zhì)量M=__________． (3)若重錘的質(zhì)量約為300g，為使實驗測量數(shù)據(jù)合理，鐵片質(zhì)量m0比較恰當?shù)娜≈凳莀_________． A．1g B．5g C．40g D．100g． 【答案】（1） （2） （3）C 2．利用如圖1實驗裝置探究重錘下落過程中重力勢能與動能的轉(zhuǎn)化問題． （1）圖2為一條符合實驗要求的紙帶，O點為打點計時器打下的第一點．分別測出若干連續(xù)點A、B、C…與 O點之間的距離h1、h2、h3…．已知打點計時器的打點周期為T，重錘質(zhì)量為m，重力加速度為g，可得重錘下落到B點時的速度大小為_________． （2）取打下O點時重錘的重力勢能為零，計算出該重錘下落不同高度h時所對應(yīng)的動能Ek和重力勢能Ep．建立坐標系，橫軸表示h，縱軸表示Ek和Ep，根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖3中繪出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ．已求得圖線Ⅰ斜率的絕對值k1=2.94J/m，圖線Ⅱ的斜率k2=2.80J/m．重錘和紙帶在下落過程中所受平均阻力與重錘所受重力的比值為_________（用k1和k2表示）． 【答案】（1）；（2） 3．測量小物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù)的實驗裝置如圖所示． AB是半徑足夠大的、光滑的四分之一圓弧軌道，與水平固定放置的P板的上表面BC在B點相切，C點在水平地面的 垂直投影為C′．重力加速度為g．實驗步驟如下： ①用天平稱出物塊Q的質(zhì)量m； ②測量出軌道AB的半徑R、BC的長度L和CC′的高度h； ③將物塊Q在A點由靜止釋放，在物塊Q落地處標記其落地點D； ④重復(fù)步驟③，共做10次； ⑤將10個落地點用一個盡量小的圓圍住，用米尺測量圓心到C′的距離s。 （1）用實驗中的測量量表示： （?。┪飰KQ到達B點時的動能EkB=_________； （ⅱ）物塊Q到達C點時的動能EkC= ； （ⅲ）在物塊Q從B運動到C的過程中，物塊Q克服摩擦力做的功Wf=　 ； （ⅳ）物塊Q與平板P之間的動摩擦因數(shù)μ= 。 （2）回答下列問題： （?。嶒灢襟E④⑤的目的是 　。 （ii）已知實驗測得的μ值比實際值偏大，其原因除了實驗中測量量的誤差之外，其它的可能是　 （寫出一個可能的原因即可）。 【答案】（1） （2）是通過多次實驗減小實驗結(jié)果的誤差；圓弧軌道存在摩擦，接縫B處不平滑等。 4．某實驗小組要探究力對物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，選取的實驗裝置如圖所示，實驗主要步驟如下： （1）實驗時，為使小車只在橡皮筋作用下運動，在未連接橡皮筋時將木板的左端用小木塊墊起，使木 板傾斜合適的角度，打開打點計時器，輕推小車，得到的紙帶應(yīng)該是 （填“甲”或“乙”）。 （2）使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，沿木板滑行，這時橡皮筋對小車做的功為W； （3）再用完全相同的2條、3條……橡皮筋作用于小車，每次由靜止釋放小車時橡皮筋的 （填 寫相應(yīng)實驗條件），使橡皮筋對小車做的功分別為2W、3W…… （4）分析打點計時器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3…… （5）作出W－v圖象，則下列符合實際的圖象是 。 A B C D 【答案】（1）乙；（3）伸長量（或形變量、長度等）都相同；（5）D 5．某同學(xué)利用如圖所示裝置做 “探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗。一輕質(zhì)彈簧放在水平桌面上，左端與墻壁連接，右端與一小球接觸不連接，彈簧旁邊平行固定一直尺。從彈簧原長處向左推小球，使彈簧壓縮Dx后靜止釋放，小球離開桌面做平拋運動。記錄小球的水平位移s，改變彈簧的壓縮量重復(fù)實驗得到數(shù)據(jù)如下表所示 彈簧壓縮量Dx/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 彈簧對小球做功W W 4W 9W 16W 25W 36W s/cm 10.10 20.15 29.98 40.05 50.10 59.90 s2 /cm2 （102） 1.020 4.060 8.988 16.04 25.10 35.88 s3 /cm3（103） 1.030 8.181 26.95 64.24 125.8 214.9 （1）為了提高實驗的精確度，下列哪些操作方法是有效的 A．同一壓縮量多測幾次，找出平均落點 B．桌子必須保持水平并盡量光滑 C．小球球心與彈簧中軸線在同一直線上 D．精確測量小球下落高度 （2）已知小球從靜止釋放到離開彈簧過程中，彈簧對小球做功與彈簧壓縮量的平方成正比。判斷W與s之間的函數(shù)關(guān)系，用表中數(shù)據(jù)作圖，并給出功與速度之間的關(guān)系 。 【答案】（1）ABC （2）作圖正確給分，功與速度之間的關(guān)系Wv2 6．某同學(xué)用如圖所示裝置來驗證機械能守恒定律．將單擺用磁鐵懸掛在鐵質(zhì)黑板上的O點，在O點下方將穿在圓環(huán)狀磁鐵的細鐵釘同樣吸在黑板上的P點，同時在黑板上用粉筆畫一條水平線MN，將細線拉直，讓非磁性擺球從MN上的A點由靜止釋放．當其擺至另一側(cè)最高點時，觀察其位置是否在水平線上，從而驗證擺球在此過程中在誤差范圍內(nèi)機械能是否守恒． （1）為進行多次實驗驗證，該同學(xué)通過調(diào)整 ，然后再次重復(fù)實驗。 （2）在實驗中，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)小球擺至右側(cè)最高點時位置總比水平線MN略低，造成該結(jié)果的原因是 （寫出一條即可）。 【答案】P點的位置或水平線的高度 空氣阻力或黑板阻力或與鐵釘接觸過程能量損失均可 7．如圖甲所示的光電門傳感器是測定物體通過光電門的時間的儀器。其原理是發(fā)射端發(fā)出一束很細的紅外線到接收端，當固定在運動物體上的一個已知寬度為d的擋光板通過光電門擋住紅外線時，和它連接的數(shù)字計時器可記下?lián)豕獾臅r間△t，則可以求出運動物體通過光電門時的瞬時速度大小。 （1)為了減小測量瞬時速度的誤差，應(yīng)選擇寬度比較 （選填“寬”或“窄”）的擋光板。 （2)圖乙是某同學(xué)利用光電門傳感器探究小車加速度與力之間關(guān)系的實驗裝置，他將該光電門固定在水平軌道上的B點，用不同重物通過細線拉同一小車，小車每次都從同一位置A點靜止釋放。 ①如圖丙所示，用游標卡尺測出擋光板的寬度d=____mm，實驗時將小車從圖乙A點靜止釋放，由數(shù)字計時器記下?lián)豕獍逋ㄟ^光電門時擋光時間間隔△t=0.02 s，則小車通過光電門時的瞬時速度大小為 m/s；（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字） ②實驗中設(shè)小車的質(zhì)量為m1，重物的質(zhì)量為m2，則在m1與m2滿足關(guān)系式 時可近似認為細線對小車的拉力大小與重物的重力大小相等； ③測出多組重物的質(zhì)量m2和對應(yīng)擋光板通過光電門的時間△t，并算出小車經(jīng)過光電門時的速度v ，通過描點作出兩物理量的線性關(guān)系圖象，可間接得出小車的加速度與力之間的關(guān)系。處理數(shù)據(jù)時應(yīng)作出 圖象（選填“v2 - m1”或“v2一m2”）； ④某同學(xué)在③中作出的線性關(guān)系圖象不過坐標原點，如圖丁所示（圖中的m表示m1或m2），其可能的原因是____ 。 【答案】（1）窄， （2）①7.40（7.35也正確），0.37，②， ③，④操作過程中平衡摩擦力過量（其它正確說法也可得分） 8．用打點計時器測量物體自由落體運動的加速度時，得到如圖所示的一段紙帶，測得AB=6. 65 cm，BC=8.17 cm。已知打點計時器所接交流電頻率是50 Hz，A與B之間及B與C之間還有一計時點，則打B點時物體的瞬時速度為____ m/s，測得的加速度為 m／s2。如果實驗測出的重力加速度值比公認值偏小，可能的原因是 （任意寫一條即可）。（計算結(jié)果均保留兩位小數(shù)） 【答案】1.85；9.50；下落過程中有存在阻力 9．物理小組的同學(xué)用如圖所示的實驗器材測定重力加速度，實驗器材有：底座、帶有標尺的豎直桿、光電門1和2組成的光電計時器（其中光電門1更靠近小球釋放點），小球釋放器（可使小球無初速釋放）、網(wǎng)兜。實驗時可用兩光電門測量小球從光電門1運動至光電門2的時間t，并從豎直桿上讀出兩光電門間的距離h。 （1）使用游標卡尺測量小球的直徑如圖所示則小球直徑為cm。 （2）改變光電門1的位置保持光電門2的位置不變，小球經(jīng)過光電門2的速度為v，不考慮空氣阻力，小球的加速度為重力加速度g，則h、t、g、v四個物理量之間的關(guān)系為h=。 （3）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出圖線，若圖線斜率的絕對值為k，根據(jù)圖線可求出重力加速度大小為。 【答案】（1）1.170 （2） （3）2k 10．某學(xué)習(xí)小組做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗如圖所示，圖中小車是在一條橡皮筋作用下彈出的，沿木板滑行，橡皮筋對小車做的功記為W.當用2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時(每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致)，每次實驗中小車獲得的速度根據(jù)打點計時器所打在紙帶上的點進行計算． (1)除了圖中已有的實驗器材外，還需要導(dǎo)線、開關(guān)、刻度尺和________(填“交流”或“直流”)電源． (2)實驗中，小車會受到摩擦力的作用，可以使木板適當傾斜來平衡摩擦力，則下面操作正確的是________ A．放開小車，能夠自由下滑即可 B．放開小車，能夠勻速下滑即可 C．放開拖著紙帶的小車，能夠自由下滑即可 D．放開拖著紙帶的小車，能夠勻速下滑即可 (3)若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置，下列說法正確的是________ A．橡皮筋處于原長狀態(tài) B．橡皮筋仍處于伸長狀態(tài) C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處 D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線 (4)在正確操作的情況下，打在紙帶上的點并不都是均勻的，為了測量小車獲得的速度，應(yīng)選用紙帶的________部分進行測量(根據(jù)如圖所示的紙帶回答)． 【答案】（1）交流，（2）D，（3）B，（4）GJ 11．某同學(xué)設(shè)計了一個如圖1所示的裝置測定滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)，其中A為滑塊，B和C是質(zhì)量可調(diào)的砝碼，不計繩和滑輪的質(zhì)量及它們之間的摩擦，裝置水平放置。實驗中該同學(xué)在砝碼總質(zhì)量（m+m′=m0）保持不變的條件下，改變m和m′的大小，測出不同m下系統(tǒng)的加速度a，然后通過實驗數(shù)據(jù)的分析就可求出滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)。 （1）該同學(xué)手中有打點計時器、紙帶、質(zhì)量已知且可隨意組合的砝碼若干、滑塊、一端帶有定滑輪的長木板、細線，為了完成本實驗，得到所要測量的物理量，還應(yīng)有____________。 A．秒表 B．毫米刻度尺 C．天平 D．低壓交流電源 （2）實驗中，該同學(xué)得到一條較為理想的紙帶，如圖2所示，從清晰的O點開始，每隔4個點取一計數(shù)點（中間4個點沒畫出），分別記為A、B、C、D、E、F，各計數(shù)點到O點的距離為OA=1.61cm，OB=4.02cm，OC=7.26cm，OD=11.30cm，OE=16.14cm，OF=21.80cm，打點計時器打點頻率為50Hz，則由此紙帶可得到打E點時滑塊的速度v=________m/s，此次實驗滑塊的加速度a=__________m/s2。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字） （3）在實驗數(shù)據(jù)處理中，該同學(xué)以m為橫軸，以系統(tǒng)的加速度a為縱軸，繪制了如圖3所示的實驗圖線，結(jié)合本實驗可知滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=_________。（g取10m/s2） 【答案】（1）BD；（2）0.52，0.81；（3）0.3 12．某實驗小組采用如圖1所示裝置探究鉤碼和木塊組成系統(tǒng)的動能定理。實驗中，木塊碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器的工作頻率為f。用天平測出木塊的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m。 圖1 　 圖2 （1）在實驗操作過程中，小組某些成員認為： A．連接電磁打點計時器的電源應(yīng)是0～12 V的低壓直流電源 B．實驗時，木塊與鉤碼的質(zhì)量一定要滿足M遠大于m C．實驗時，需要考慮到摩擦阻力 D．實驗時，先接通電源讓打點計時器打點，再釋放木塊讓鉤碼拉著木塊拖著紙帶運動 你認為以上合理的是____________。(填寫相應(yīng)的字母) （2）如圖2所示是按照正確的實驗步驟得到的一條紙帶，O、A、B、C、D、E為打點計時器連續(xù)打的六個點(O為打下的第一點)。用刻度尺測出O到D的距離為s，則D點的速度為______________。(用s、f表示) （3）木塊從靜止釋放滑行s距離過程中，克服摩擦力做的功為_______。(重力加速度為g) 【答案】（1）CD?。?）?。?） 13．在“驗證機械能守恒定律”的實驗中（所用電源頻率為50Hz）： （1）某同學(xué)用如甲圖所示裝置進行實驗，得到如乙圖所示的紙帶，把第一個點（初速度為零）記作O點，測出點O、A間的距離為89.36cm，點A、C間的距離為17.24cm，點C、E間的距離為18.76cm，已知當?shù)刂亓铀俣葹?.80m/s2，重錘的質(zhì)量為m=1.0kg，則打點計時器在打O點到C點的這段時間內(nèi)，重錘動能的增加量為______J，重力勢能的減少量為______J。（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字） （2）利用該裝置可以測量重錘下落的加速度a=____m/s2。（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字） 【答案】（1）10.1； 10.4（2）9.50 14．如圖所示為探究物體運動加速度與物體質(zhì)量，物體受力關(guān)系的實驗裝置，砂和砂桶質(zhì)量用m表示，小車和車上所加砝碼總質(zhì)量用M表示，小車運動加速度用a表示。 （1）實驗過程中需要適當抬起長木板的一端以平衡小車所受的摩擦力，該步驟中木板被抬起的角度與小車質(zhì)量_______（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”） （2）在探究加速度與小車受力關(guān)系過程中，甲和乙兩小組分別用下列兩組數(shù)據(jù)進行實驗操作，其中你認為合理的是_____________（選填“甲”或“乙”） （3）在探究加速度與小車質(zhì)量過程中，應(yīng)保持______不變，通過增減小車中砝碼改變小車質(zhì)量M，實驗測出幾組a、M數(shù)據(jù)，下列圖線能直觀合理且正確反映a-M關(guān)系的是 【答案】（1）無關(guān)（2）乙（3）砂和砂筒質(zhì)量、C 15．如圖所示的裝置可以做許多力學(xué)實驗。以下說法正確的是____。 A．用此裝置“研究勻變速直線運動”時，必須設(shè)法消除小車和滑軌間的摩擦阻力的影響； B．用此裝置探宄“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，必須調(diào)整滑輪高度使連接小車的細線與滑軌平行； C．用此裝置探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中，每次增減小車上的砝碼改變質(zhì)量時，必須重新調(diào)節(jié)木板的傾斜度； D．用此裝置驗證動能定理時，需要平衡摩擦力； E．用此裝置做實驗時，應(yīng)該先接通電源讓打點計時器正常打點后再釋放小車 【答案】BDE 16．某科技小組用如圖甲所示裝置驗證動能定理，一端固定有定滑輪且?guī)в锌潭瘸叩膬A斜氣墊導(dǎo)軌固定在水平桌面上，導(dǎo)軌上A點處有一總質(zhì)量為M帶遮光片的長方形滑塊，滑塊用平行斜面的輕細繩通過定滑輪與一拉力傳感器相連，實驗步驟如下： ①用游標卡尺測出遮光片的寬度d； ②安裝好實驗器材，給氣墊導(dǎo)軌接上氣源，然后讀出拉力傳感器的示數(shù)，記為F，同時從氣墊導(dǎo)軌刻度尺上讀出滑塊與光電門之間的距離L； ③剪斷細繩，讓滑塊滑向光電門，并記錄滑塊通過光電門的時間t； ④多次改變滑塊與光電門之間的距離，記錄相應(yīng)的L與t的值，結(jié)果如表所示。 請回答下列問題： （1）用游標卡尺測量遮光片寬度d的測量結(jié)果如圖乙所示，則 ； （2）剪斷細繩后，在滑塊從A運動至B的過程中，若動能定理成立，則在本實驗中與L的關(guān)系式為 ； （3）以L為橫坐標，為縱坐標，請在圖丙所示的坐標系中描點，并作出圖像，根據(jù)你所作的圖像，本實驗 （填“能”或“不能）驗證動能定理。 【答案】⑴1.00；⑵ ⑶如圖所示： 17．某同學(xué)“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置如圖所示，其中電源的頻率為50Hz。 （1）她想用砂桶的重力表示小車受到的合外力F，為了減小這種做法帶來的實驗誤差，她先做了兩方面的調(diào)整措施： a．用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是______________________． b．使砂桶的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量，目的是使拉小車的力近似等于________________． （2） 實驗中打出的其中一條紙帶如圖所示，由該紙帶可求得小車的加速度a＝________m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) 【答案】（1）a.平衡摩擦力 b．砂桶的重力（2）0.88 18．如圖甲所示實驗裝置，可以測量滑塊經(jīng)過斜面底端的瞬時速度． （1）用游標卡尺測量擋光片的寬度d，示數(shù)如圖乙所示，可讀得d= cm； （2）讓裝有擋光片的滑塊從斜面上端由靜止釋放，測得它經(jīng)過光電門時擋光片的擋光時間為0.002s，則滑塊經(jīng)過斜面底端時的速度v= m/s（保留二位有效數(shù)字）；擋光片平行安裝于滑塊運動的豎直平面，但未與斜面垂直（如圖丙），則速度的測量值比真實值偏____（填“大”或“小”，檔光片足夠長）． （3）若測得滑塊下滑高度為h，水平位移為x，則可得出滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ= ____（用符號h、v、x和重力加速度g表示）． 【答案】（1）1.02；（2）5.1 小；（3） 19．在用“打點計時器驗證機械能守恒定律”的實驗中，質(zhì)量為m=1.00kg的重物拖著紙帶豎直下落，打點計時器在紙帶上打下一系列點，如圖所示，相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.04s，P為紙帶運動的起點，從P點到打下B點的過程中重力勢能的減少量_____________J，在此過程中物體的動能增量_____________J，（，答案表劉三位有效數(shù)字）。用v表示各計數(shù)點的速度，h表示各計數(shù)點到P點的距離，以為縱軸，以h為橫軸，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的圖線，該圖線的斜率表示某個物理量的數(shù)值時，說明重物下落過程中的機械能守恒，該物理量是___________。 【答案】2.28J；2.26J；重力加速度