高考物理习题　力学实验2

作者：zxsm99 | 发布时间：2021-02-25 19:03:52 收藏本文下载本文

高考物理习题精选力学实验 2 2 1．一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(a)所示。用刻度尺测量斜面的高度与长度之比为 1∶4，小车质量为 400 g，图(b)是打出纸带的一段，相邻计数点间还有四个点未画出，已知打点计时器使用的交流电频率 50 Hz。由图(b)可知，打纸带上 B 点时小车的瞬时速度 v B ＝________m/s，打纸带上 E 点时小车的瞬时速度 v E ＝________m/s，打纸带上 B 点到 E 点过程中小车重力势能的减少量为________J，此过程中小车克服阻力所做的功为________J。(g 取 10 m/s 2，结果保留两位有效数字)2．某同学探究弹力与弹簧伸长量的关系。

(1)弹簧自然悬挂，待弹簧静止时，长度记为 L 0 ；弹簧下端挂上砝码盘时，长度记为 L A ；在砝码盘中每次增加 10 g 砝码，弹簧长度依次记为 L 1 至 L 6，数据如下表：

代表符号 L 0 L A L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 数值(cm)25.35 27.35 29.34 31.31 33.4 35.35 37.40 39.30 表中有一个数值记录不规范，代表符号为________。由表可知所用刻度尺的最小分度为________。

(2)如图是该同学根据表中数据作的图，纵轴是砝码的质量，横轴是弹簧长度与________的差值(填“L 0 ”或“L A ”)。

(3)由图可知弹簧的劲度系数为 ________N/m；通过图和表可知砝码盘的质量为________g(结果保留两位有效数字，重力加速度取 9.8 m/s 2)。

3．某同学用如图所示的实验装置来“验证力的平行四边形定则”。三条细绳结于O点分别与两弹簧测力计和钩码相接。

(1)实验步骤如下：

A．弹簧测力计 A 挂于固定在竖直木板上的 P 点； B．结点 O 下的细线挂钩码 C；

C．手持弹簧测力计 B 缓慢向左拉，使结点 O 静止在某位置； D．记下钩码质量、结点O的位置、读出并记录弹簧测力计A和B的示数、记录________。

(2)在实验过程中，下列哪些情况会对实验结果产生误差？答：________(填选项前的字母)A．木板不竖直 B．A 弹簧测力计外壳的重力 C．B 弹簧测力计的拉力方向没有保持水平D．改变弹簧测力计 B 拉力进行多次实验时，结点 O 的位置发生变化(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计 A 的指针稍稍超出量程，请你提出解决问题的一个办法________________________________________________________ _____________________________________________________________________。

4．某同学用如图甲所示的装置研究匀变速直线运动的规律。

(1)实验开始前________(填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，实验中________(填“需要”或“不需要”)保证悬挂的钩码质量要远小于小车的质量。

(2)实验中，从打出的多条纸带中选取一条合适的纸带(图乙)，并在其上取了 O、A、B、C、D、E、F 共 7 个计数点，(每相邻两个计数点间还有四个计时点未画出)用刻度尺测出 A、B、C、D、E、F 六个计数点到 O 点的距离并填在下面的表格中线段 OA OB OC OD OE OF 数据/cm 0.54 1.53 2.92 4.76 7.00 9.40 打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz，则打 C 点时小车的速度为________m/s，小车运动的加速度为________m/s 2，从释放小车到打C点时，小车运动的时间为________s(结果都保留两位有效数字)。

(3)若小车的质量为 M＝450 g。打(2)问中纸带时悬挂钩码的质量为 m＝50 g，不计线与滑轮的摩擦，重力加速度 g＝10 m/s 2，则小车运动过程中所受阻力为________N。

5．在“探究加速度和力、质量的关系”实验中，采用如图所示的装置图进行实验：

(1)实验中，需要在木板的右端垫上一个小木块，其目的是 ________________________________________________________________________；(2)实验中，将砝码(包括砝码盘)的重力 G 大小作为小车所受拉力 F 的大小，这样做的前提条件是__________________________________；(3)若忽略摩擦，去掉砝码盘及连线做实验。为了保持小车所受的合力不变，可改变小车质量 M 和木板右端高度 h(h 远小于木板长度)。关于改变小车质量 M 和木板右端的高度 h 的正确操作方法是____________。(填序号)A、M 增大时，h 减小，以保持二者乘积不变。

B、M 增大时，h 增大，以保持二者乘积增大。

C、M 减小时，h 减小，以保持二者乘积减小。

D、M 减小时，h 增大，以保持二者乘积不变。

6．某小组利用图示实验装置来测量物块 A 和长木板之间的动摩擦因数 μ。①把左端带有挡板的足够长的长木板固定在水平桌面上，物块 A 置于挡板处，不可伸长的轻绳一端水平连接物块 A，另一端跨过轻质定滑轮挂上与物块 A 质量相同的物块 B。并用手按住物块 A，使A、B 保持静止。

②测量物块 B 离水平地面的高度为 h。

③释放物块 A，待物块 A 静止时测量其运动的总距离为 s(物块 B 落地后不反弹)。

回答下列问题：

(1)根据上述测量的物理量可知 μ＝________。

(2)如果空气阻力不可忽略，该实验所求 μ 值________。(填“偏大”或“偏小”)7．某课外活动小组利用力传感器和位移传感器进一步探究变力作用下的“动能定理”。如图甲所示，他们用力传感器通过定滑轮直接拉固定在小车上的细绳，测出拉力 F，用位移传感器测出小车的位移 x 和瞬时速度 v。已知小车质量为 200 g。

(1)某次实验得到数据如表所示，v－x 图象已经画出，如图乙所示，请根据表格中数据在坐标纸内图丙中画出 F－x 图象，并求出 x＝0.30 m 到 0.52 m 过程中变力 F 做功 W＝________ J，此过程动能的变化量 ΔE k ________ J(保留 2 位有效数字)。

x/m F/N v/m·s－ 1 0.30 1.00 0.00 0.31 0.99 0.31 0.32 0.95 0.44 0.35 0.91 0.67 0.40 0.81 0.93 0.45 0.74 1.10

0.52 0.60 1.30(2)指出下列情况可减小实验误差的操作是____(填选项前的字母，可能不止一个正确选项)A．使拉力 F 要远小于小车的重力 B．使拉力 F 要远大于小车的重力 C．实验时要先平衡摩擦力 D．要使细绳与滑板表面平行

参考答案 1．解析根据匀变速直线运动中点时刻的速度等于平均速度得，v B ＝ x AC2T ＝0.081－0.0510.2 m/s＝0.15 m/s，v E ＝ x DE2T ＝0.171－0.1050.2 m/s＝0.33 m/s；小车重力势能的减小量 ΔE p＝mgΔh＝0.4×10×(0.1350－0.0630)× 14 J＝7.2×10－ 2 J；根据加速度的定义式得 a＝ ΔvΔt＝ vE －v B3T＝0.33－0.150.3 m/s 2 ＝0.6 m/s 2，根据牛顿第二定律得，mgsin θ－F f ＝ma，解得，F f ＝ 14 mg－ma＝0.76 N，所以克服阻力所做的功 W f ＝fx BE ＝0.76×(0.135－0.063)J＝5.5×10－ 2 J 答案 0.15 0.33 7.2×10－ 2 5.5×10 － 2 2．解析(1)由表格中的测量数据的单位可知，所用刻度尺的最小分度为 1 mm，读数时应读到最小分度的下一位，故 L 3 的数值记录不规范。

(2)由于 m－x 图象过坐标原点，所以横轴是弹簧长度与 L A 的差值。

(3)图象的斜率与该地重力加速度的乘积为弹簧的劲度系数为：

k＝ ΔmgΔx＝ 60×10－ 3 ×9.812×10－ 2 N/m＝4.9 N/m 根据表中的数据和胡克定律得 mg＝k(L x －L 0)，解得 m＝10 g。

答案(1)L 3 1 mm(2)L A(3)4.9 10 3．解析(2)木板不竖直会导致绘图时力的方向与实际方向不同，产生误差；弹簧测力计的外壳重力与其示数无关，测的力就是对 O 点的拉力，B 拉力方向可以不水平，结点 O 的位置发生变化，不属于误差属于错误。

答案(1)三条细绳(拉力)的方向(2)A(3)减小弹簧测力计 B 的拉力，或减小钩码 C 的质量，或减小 AO与 BO 之间的夹角 4．解析(1)本实验只要保证小车能做匀变速运动即可，不需要调节木板的倾斜度来平衡摩擦力，该实验不需要知道小车的合力，即不需要应使钩码质量远小于小车质量。

(2)由于每相邻两个计数点间还有 4 个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔 t＝0.1 s，根据匀变速直线运动时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有：

v C ＝ OD－OB2t＝ 0.047 6－0.015 32×0.1m/s＝0.16 m/s 设 O 到 A 之间的距离为 x 1，以后各段分别为 x 2、x 3、x 4、x 5、x 6，根据匀变速直线运动的推论公式 Δx＝aT 2 可以求出加速度的大小，有 x 4 －x 1 ＝3a 1 T 2，x 5 －x 2 ＝3a 2 T 2，x 6 －x 3 ＝3a 3 T 2，为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值得 a＝（a 1 ＋a 2 ＋a 3）3＝（x 4 ＋x 5 ＋x 6）－（x 1 ＋x 2 ＋x 3）9T 2＝（OF－OC）－OC9T 2＝0.094－0.029 2－0.029 29×0.01m/s 2 ＝0.40 m/s 2，从释放小车到打点 C 时，小车运动的时间为，t＝ vCa＝ 0.160.40 s＝0.4 s。

(3)对于钩码，根据牛顿第二定律得，mg－T＝ma 对于小车，根据牛顿第二定律得，T－f＝Ma，解得 f＝0.3 N。

答案(1)不需要不需要(2)0.16 0.40 0.40(3)0.3 5．解析(1)实验时，我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力，为达到这个目的，我们要先将木板不带滑轮的一端垫起，目的是平衡摩擦力；

(2)根据牛顿第二定律得 mg＝(M＋m)a，解得 a＝mgM＋m，则绳子的拉力为 F＝Ma＝MmgM＋m ＝mg1＋ mM，知当砝码总质量远小于滑块质量时，滑块所受的拉力等于砝码的总重力，所以应满足的条件是砝码和砝码盘的总质量远小于滑块的质量。

(3)由题设条件知，小车在斜面(木板)上所受的重力沿斜面方向的分力 F＝Mgsin θ 为小车所受的合力，设木板长为 l，则 sin θ＝h/l，小车所受的合力为 F＝Mgh/l，F 不变，则有 Mgh 不变，故 A、D 项正确。

答案(1)平衡摩擦力(2)砝码与砝码盘的总质量远小于小车的质量(3)AD 6．解析(1)根据牛顿第二定律，对整体有mg－μmg＝2ma，对物体A有T－μmg＝ma，解得T＝ mg＋μmg2，对 A 应用动能定理得 Th－μmgs＝0，解得 μ＝h2s－h(2)如果空气阻力不可忽略，则空气阻力做负功，故所求动摩擦因数偏大答案(1)h/(2s－h)(2)偏大 7．解析(1)根据表格中数据在坐标纸内图(丙)中画出 F－x 图象，根据 F－x 图象可知，当 x 1 ＝0.30 m 时，F 1 ＝1.00 N，x 2 ＝0.52 m 时，F 2 ＝0.60 N，由 F－x 图象与横轴所围面积表示做功得，W＝ F1 ＋F 22×(x 2 －x 1)＝0.18 J，根据 v－t 图象可知，x 1 ＝0.30 m，v 1 ＝0，x 2 ＝0.52 m 时，v 2 ＝1.30 m/s ΔE k ＝ 12 m(v22 －v 2 1)＝0.17 J(2)该实验中不是利用悬挂的重物的重力表示绳子的拉力，而是直接测量出绳子的拉力，因此不需要使拉力 F 要远小于小车的重力，故 A、B 错误；当平衡了摩擦力和细绳与滑板表面平行时，绳子上的拉力才等于小车所受合外力，故 C、D 正确。

答案(1)0.18 0.17(2)CD