2021年高考物理二轮复习 核心考点专项突破 力学试验练习(含解析).docx
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1、力学试验1.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m1.00 kg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为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,当地的重力加速度g取9.80 m/s2.则:(1)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(2)从O点到(1)问中所取的点,重物重力势能的减少量Ep_J,动能增加量Ek_J(结果保留3位有效数字)(3)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离,根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h,则以为纵轴,以h为横轴画出的图象是下
2、图中的_. 【解析】(1)B点速度可由vB求出,故选取O点到B点来验证机械能守恒定律(2)EpmghOB1.88 J,vB,EkEkBmv1.84 J.(3)由mghmv2,可知gh,故h图象应为过原点的直线,斜率kg.【答案】(1)B(2)1.881.84(3)A2.1.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤: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.如图所示,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
3、簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:F(N)00.501.001.502.002.50l(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找出中F2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O,橡皮筋的拉力记为FO O.在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图所示.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)利用表中数据在图坐标纸上画出Fl图线,根据图线求得l0_cm. (2)测得OA6.00 cm,OB7.60 cm,
4、则FOA的大小为_N.(3)根据给出的标度,在图中作出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.【答案】(1)见解析图甲10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.701.90均正确)(3)见解析图乙(4)FOO【解析】(1)作出Fl图象,如图甲所示,求得直线的横截距即为l0,可得l010.0 cm(2)可计算橡皮筋的劲度系数k N/m50 N/m若OA6.00 cm,OB7.60 cm,则橡皮筋的弹力为F1kx150(6.007.6010.00)102 N1.80 N则此时FOAF11.80 N(3)FOBFOA1.80 N,两力的
5、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,所以通过比较F和FOO的大小和方向,可得出实验结论.3.为验证“拉力做功与物体动能变化的关系”,某同学到实验室找到下列器材:长木板(一端带定滑轮)、电磁打点计时器、质量为200 g的小车、质量分别为10 g、30 g和50 g的钩码、细线、学生电源(有“直流”和“交流”挡)该同学进行下列操作:A组装实验装置,如图(a)所示B将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车C选用50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上D释放小车,接通打点计时器的电源,打出一条纸带E在多次重复实验得到的纸带
6、中选出一条点迹清晰的纸带,如图(b)所示F进行数据采集与处理请你完成下列问题:(1)进行实验时,学生电源应选择用_挡(选填“直流”或“交流”)(2)该同学将纸带上打出的第一个点标为“0”,且认为打“0”时小车的速度为零,其后依次标出计数点1、2、3、4、5、6(相邻两个计数点间还有四个点未画),各计数点间的时间间隔为0.1 s,如图(b)所示该同学测量出计数点0到计数点3、4、5的距离,并标在图(b)上则在打计数点4时,小车的速度大小为_ m/s;如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力,则在打计数点0到4的过程中,拉力对小车做的功为_J,小车的动能增量为_J(取重力加速度g9.8 m/s2
7、,结果均保留两位有效数字)(3)由(2)中数据发现,该同学并没有能够得到“拉力对物体做的功等于物体动能增量”的结论,且对其他的点(如2、3、5点)进行计算的结果与“4”计数点相似你认为产生这种实验结果的主要原因有(写出两条即可)_;_;_.【解析】(1)打点计时器是一种计时仪器,使用交流电源;(2)根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度,相邻的两个计数点间的时间间隔为T0.1 s,得:v4 m/s0.58 m/s,在打计数点0到4的过程中,拉力对小车做的功为:Wmgx040.059.80.12 J0.059 J;小车的动能增量为:EkMv0.20.582 J0.034 J;(
8、3)该实验产生误差的主要原因一是钩码重力大小并不等于绳子拉力的大小,设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:FMa对钩码有:mgFmaF mg,由此可知当Mm时,钩码的重力等于绳子的拉力,显然该实验中没有满足这个条件;另外该实验要进行平衡摩擦力操作,否则也会造成较大误差【答案】(1)交流(2)0.585.91023.4102(3)小车质量不满足远大于钩码质量没有平衡摩擦力没考虑钩码动能的增加4.某兴趣小组利用如图所示弹射装置将小球竖直向上抛出来验证机械能守恒定律.一部分同学用游标卡尺测量出小球的直径为d,并在A点以速度vA竖直向上抛出;另一部分同学团结协作,精确记录了小球通过光电门B时的时
9、间为t,用刻度尺测出光电门A、B间的距离为h.已知小球的质量为m,当地的重力加速度为g,完成下列问题: (1)小球在B点时的速度大小为_;(2)小球从A点到B点的过程中,动能减少量为_;(3)在误差允许范围内,若等式_成立,就可以验证机械能守恒(用题目中给出的物理量符号表示).【答案】(1)(2)mvm(3)ghv【解析】(1)小球在B点的瞬时速度大小vB.(2)小球从A点到B点,动能的减小量Ekmvmvmvm.(3)重力势能的增加量为mgh,若mghmvm.即ghv,机械能守恒.5.如图甲为某同学用力传感器去探究弹簧的弹力和伸长量的关系的实验情景用力传感器竖直向下拉上端固定于铁架台的轻质弹簧
10、,读出不同拉力下的标尺刻度x及拉力大小F(从电脑中直接读出)所得数据记录在下列表格中: 拉力大小F/N0.450.690.931.141.441.69标尺刻度x/cm57.0258.0159.0060.0061.0362.00 (1)从图乙读出刻度尺上的刻度值为_cm;(2)根据所测数据,在图丙坐标纸上作出F与x的关系图象;(3)由图象求出该弹簧的劲度系数为_N/m、弹簧的原长为_cm.(均保留三位有效数字)【解析】(1)由图可知,刻度尺的最小分度为0.1 cm,故读数为63.60 cm;(2)根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示; (3)由胡克定律可知,图象的斜率表示劲度系数,则可知
11、k24.85 N/m;图象与横坐标的交点为弹簧的原长,则可知,原长为55.2 cm.【答案】(1)63.60(63.5563.65)(2)如图 (3)24.85(24.8024.90)55.2(55.055.5)6.某同学利用图所示装置,验证以下两个规律:两物块通过不可伸长的细绳相连接,沿绳分速度相等;系统机械能守恒.P、Q、R是三个完全相同的物块,P、Q用细绳连接,放在水平气垫桌上.物块R与轻质滑轮连接,放在正中间,a、b、c是三个光电门,调整三个光电门的位置,能实现同时遮光,整个装置无初速度释放.(1)为了能完成实验目的,除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外,还必需测量
12、的物理量有_;A.P、Q、R的质量MB.两个定滑轮的距离dC.R的遮光片到c的距离HD.遮光片的宽度x(2)根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等,验证表达式为_;(3)若要验证物块R与物块P的沿绳分速度相等,则验证表达式为_;(4)若已知当地重力加速度g,则验证系统机械能守恒的表达式为_.【答案】(1)BCD(2)t1t2(3)(4)gH【解析】(1)为了能完成实验目的,除了记录P、Q、R三个遮光片的遮光时间t1、t2、t3外,还必需测量的物理量有:两个定滑轮的距离d;R的遮光片到c的距离H;遮光片的宽度x;故选B、C、D.(2)根据装置可以分析出P、Q的速度大小相等,根据v可知,验证表达式
13、为t1t2.(3)P经过遮光片时的速度vP;R经过遮光片时的速度vR,若要验证物块R与物块P的沿绳分速度相等,则需验证vRcos vRvP,整理可得.(4)验证系统机械能守恒的表达式为mgHmvmvmv,其中vP,vQ,vR,联立解得gH.7.某同学利用如图甲所示的装置验证力的平行四边形定则在竖直放置、贴有白纸的木板上固定有两个轻质小滑轮,细线AB和OC连接于O点,细线AB绕过两滑轮,D、E是细线与光滑滑轮槽的两个切点在细线末端A、B、C三处分别挂有不同数量的相同钩码设所挂钩码个数分别用N1、N2、N3表示挂上适当数量的钩码,当系统平衡时进行相关记录改变所挂钩码的数量,重复进行多次实验(1)下
14、列关于本实验操作的描述,正确的有_a需要利用天平测出钩码的质量bEOD不宜过大c两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上d每次实验都应使细线的结点O处于同一位置(2)每次实验结束后,需要记录的项目有N1、N2、N3的数值和_(3)该同学利用某次实验结果在白纸上绘制了如图乙所示的实验结果处理图,则根据你对本实验的理解,要验证力的平行四边形定则,还需对该图作出如下完善:_.【解析】(1)用钩码的个数可以代表拉力的大小,因此不需要测量钩码的质量,故a错误;EOD若太大,导致其合力较小,增大了误差,故EOD不宜过大,故b正确;只要便于记录通过滑轮的力的方向即可,两滑轮的轴心不必处于同一条水平线上,故c正确;
15、该题应用了物体的平衡来验证力的平行四边形定则,不需要每次实验都使细线的结点O处于同一位置,故d错误(2)为验证力的平行四边形定则,必须作受力图,所以先明确受力点,即标记结点O的位置,其次要作出力的方向并读出力的大小,最后作出力的图示,因此从力的三要素角度出发,要记录钩码的个数和记录OC、OD和OE三段细线的方向(3)本实验是要验证力的平行四边形定则,故应将由平行四边形定则得出的合力,与真实的合力进行比较而去判断平行四边形定则得出的结果是否正确,由图乙可知,要验证力的平行四边形定则,还需要过O点作出与FOC等大反向的力F.【答案】(1)bc(2)OC、OD、OE三段细线的方向(3)过O点作出与F
16、OC等大反向的力F8.在“验证机械能守恒定律”的实验中,小明同学利用传感器设计实验:如图甲所示,将质量为m、直径为d的金属小球在一定高度h由静止释放,小球正下方固定一台红外线计时器,能自动记录小球挡住红外线的时间t,改变小球下落高度h,进行多次重复实验.此方案验证机械能守恒定律方便快捷. (1)用螺旋测微器测小球的直径如图乙所示,则小球的直径d_mm;(2)为直观判断小球下落过程中机械能是否守恒,应作下列哪一个图象_;A.ht图象 B.h图象C.ht2图象 D.h图象(3)经正确的实验操作,小明发现小球动能增加量mv2总是稍小于重力势能减少量mgh,你认为增加释放高度h后,两者的差值会_(填“
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