專題摸底卷(七)力學實驗時間:60分鐘分值:70分實驗題(本題共12小題,第12題每小題5分,第312題每小題6分,共70分)1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中:(1)下列說法中不正確或不必要的是(填選項前的字母). A.打點計時器應固定在長木板上有滑輪的一端B.連接鉤碼和小車的細線應與長木板保持平行C.小車應靠近打點計時器,先接通電源,后釋放小車 D.選擇計數(shù)點時,必須從紙帶上第一個點開始(2)如圖D7-1甲所示是實驗中打下的一段紙帶,可計算出計數(shù)點2對應的速度大小為m/s,請在圖乙中標出,其余計數(shù)點1、3、4、5對應的小車瞬時速度大小在圖乙中已標出.(打點計時器所接電源頻率為50 Hz) 甲乙圖D7-1(3)通過作圖求得小車的加速度大小為m/s2. 2.在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中:(1)實驗室提供了以下器材:一端裝有定滑輪的長木板、小車、紙帶、鉤碼、6 V以下的交流電源、刻度尺.為了完成本實驗還需要的實驗器材是. (2)打點計時器使用的交流電的頻率為50 Hz,記錄小車運動的紙帶如圖D7-2所示,在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5等6個計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出,紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺,零點跟“0”計數(shù)點對齊,由圖可以讀出三個計數(shù)點1、3、5跟0點的距離,請將d3填入下表中.圖D7-2距離d1d2d3測量值/cm1.205.403.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中:(1)電火花計時器正常工作時,其打點的周期取決于(填選項前的字母). A.交流電壓的高低B.交流電的頻率C.墨粉紙盤的大小D.紙帶的長度(2)下列操作中正確的是(填選項前的字母). A.在釋放小車前,小車要靠近打點計時器B.打點計時器應放在長木板有滑輪的一端C.電火花計時器應使用低壓交流電源(3)如圖D7-3所示為同一打點計時器在四條水平運動的紙帶上打出的點,四條紙帶的a、b間的距離相等,則a、b間的平均速度最小的是(填選項字母). 圖D7-34.在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時:(1)下列敘述正確的是(填選項前的字母). A.同一次實驗過程中,結點必須都拉到同一位置O點,不能隨意變動B.用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,應使兩細繩之間的夾角總為90°,以便算出合力的大小C.力的夾角越大越好D.必須使分力與合力在同一平面內(nèi)(2)如圖D7-4所示是兩位同學在做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗時得到的結果,則其中同學的實驗結果比較符合實驗事實. 圖D7-45.用等效替代法驗證力的平行四邊形定則的實驗情況如圖D7-5甲所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細繩的結點,OB和OC為細繩,圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結果畫出的圖.圖D7-5(1)本實驗中“等效替代”的含義是(填選項前的字母). A.橡皮筋可以用細繩替代B.左側彈簧測力計的作用效果可以替代右側彈簧測力計的作用效果C.右側彈簧測力計的作用效果可以替代左側彈簧測力計的作用效果D.兩彈簧測力計共同作用的效果可以用一個彈簧測力計的作用效果替代(2)圖乙中的F與F'兩力中,方向一定沿著AO方向的是,圖中是F1、F2合力的理論值. (3)完成該實驗的下列措施中,能夠減小實驗誤差的是(填選項前的字母). A.作圖要用細芯鉛筆,圖的比例要盡量大些,要用嚴格的幾何作圖法作出平行四邊形,圖旁要畫出表示力的比例線段,且注明每個力的大小和方向B.拉橡皮筋時,彈簧測力計、橡皮筋、細繩應貼近木板且與木板面平行C.拉橡皮筋的細繩要長些,標記同一細繩方向的兩點要遠些D.使拉力F1和F2的夾角很大6.某實驗小組利用如圖D7-6甲所示的裝置驗證牛頓第二定律.他們將拉力傳感器的一端與細繩相連,另一端固定在小車上,用拉力傳感器及數(shù)據(jù)采集器記錄小車受到的拉力F的大小,小車后方有打點計時器,通過拴在小車上的紙帶可測量小車勻加速運動的速度與加速度.圖乙中的紙帶上A、B、C為三個連續(xù)的計數(shù)點,每兩個計數(shù)點間還有打點計時器所打的4個點未畫出,打點計時器使用的是頻率為50 Hz的交流電源.圖D7-6(1)由圖乙知,A、B兩點間的距離為s1=3.27 cm,A、C兩點間的距離為s2=cm,小車此次運動經(jīng)B點時的速度vB=m/s,小車的加速度a=m/s2.(保留三位有效數(shù)字) (2)要驗證牛頓第二定律,除了前面提及的器材及已測出的物理量外,實驗中還要使用來測量出. (3)由于小車受阻力f的作用,為了盡量減小實驗的誤差,需盡可能降低小車所受阻力f的影響,以下采取的措施中必要的是(填選項前的字母). A.適當墊高長木板無滑輪的一端,使未掛鉤碼的小車被輕推后恰能拖著紙帶勻速下滑B.應使鉤碼總質量m遠小于小車與傳感器的總質量MC.定滑輪的輪軸要盡量光滑7.如圖D7-7所示是“探究加速度與力、質量的關系”的實驗裝置.圖D7-7(1)圖D7-8是實驗時平衡摩擦力的情形,正確的是(填選項字母). 圖D7-8(2)在平衡摩擦力后,當小盤及盤內(nèi)物體的總質量(選填“遠大于”“遠小于”或“近似等于”)小車總質量時,小盤及盤內(nèi)物體的總重力近似等于小車運動時所受的拉力.實驗中可以通過增、減小盤中的(選填“50 g砝碼”或“1 g砝碼”)個數(shù)來改變拉力的大小. (3)圖D7-9是對一條紙帶處理后得到的vt圖像,根據(jù)圖線可求得加速度大小為(結果保留三位有效數(shù)字)m/s2. 圖D7-98.在一個未知星球上用如圖D7-10甲所示裝置研究平拋運動的規(guī)律.懸點O正下方P點處有水平放置的熾熱電熱絲,當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷,小球由于慣性向前飛出做平拋運動.現(xiàn)對此運動采用頻閃數(shù)碼照相機連續(xù)拍攝,在有坐標紙的背景屏前,拍下了小球在做平拋運動過程中的多張照片,經(jīng)合成后,照片如圖乙所示,a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置.已知照相機連續(xù)拍照的時間間隔是0.10 s,照片大小如圖中坐標所示,該照片的長度與實際背景屏的長度之比為15.由以上信息結合圖像可知:圖D7-10(1)a點(選填“是”或“不是”)小球的拋出點. (2)該星球表面的重力加速度為m/s2. (3)小球平拋的初速度是m/s. (4)小球在c點時的速度是m/s. 9.“研究平拋物體的運動”實驗的裝置如圖D7-11甲所示.鋼球從斜槽上滾下,經(jīng)過水平槽飛出后做平拋運動.每次都使鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,在小球運動軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球,使球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣,然后對準孔中央在白紙上記下一點.通過多次實驗,在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置,用平滑曲線連起來就得到鋼球做平拋運動的軌跡.圖D7-11(1)實驗所需的器材有:白紙、圖釘、平板、鉛筆、斜槽、小球、鉛垂線、有孔的卡片,除此之外還需要的器材是(填選項前的字母). A.天平B.秒表C.刻度尺(2)在此實驗中,小球與斜槽間有摩擦(選填“會”或“不會”)使實驗的誤差增大;如果斜槽末端到小球落地點的高度相同,小球每次從斜槽滾下的初始位置不同,那么小球每次在空中運動的時間(選填“相同”或“不同”). (3)如圖乙所示是在實驗中記錄的一段軌跡.已知小球是從原點O水平拋出的,經(jīng)測量A點的坐標為(40 cm,20 cm),g取10 m/s2,則小球平拋的初速度v0=m/s,若B點的橫坐標為xB=60 cm,則B點縱坐標為yB=m. (4)一同學在實驗中采用了如下方法:如圖丙所示,斜槽末端的正下方為O點.用一塊平木板附上復寫紙和白紙,豎直立于正對槽口前的O1處,使小球從斜槽上某一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡A.將木板向后平移至O2處,再使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡B.O、O1間的距離為x1,O、O2間的距離為x2,A、B間的高度差為y,重力加速度為g,則小球拋出時的初速度v0為(填選項前的字母). A.(x22-x12)g2yB.(x22+x12)g2yC.x2+x12g2yD.x2-x12g2y10.現(xiàn)利用如圖D7-12甲所示的實驗器材來做“探究做功與物體速度變化的關系”的實驗.圖D7-12(1)平衡摩擦力時,小車(選填“要”或“不要”)掛紙帶. (2)在某次實驗中,得到如圖乙所示的一條紙帶,在A、B、C三個計數(shù)點中應該選用(選填“A”“B”或“C”)點的速度才符合實驗要求. (3)某同學采用如圖甲所示的裝置來做實驗,先使小車不連接橡皮筋,發(fā)現(xiàn)小車在木板上加速下滑,則在橡皮筋彈力的作用下,合外力對小車所做的功(選填“大于”“小于”或“等于”)橡皮筋彈力所做的功. 11.(1)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,下列物理量中需要用工具測量的有,通過計算得到的有.(均填選項前的字母) A.重錘的質量B.重力加速度C.重錘下落的高度D.與重錘下落高度對應的重錘瞬時速度(2)在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,有如下可供選擇的實驗器材:A.鐵架臺B.電磁打點計時器以及復寫紙C.紙帶D.低壓直流電源E.天平F.秒表G.導線H.開關以上器材中不必要的是(填器材前的選項字母),還缺少的器材是以下器材中的(填器材前的選項字母). I.低壓交流電源J.220 V交流電源K.刻度尺L.重物 M.量角器(3)圖D7-13中甲、乙兩圖都是使用電磁打點計時器驗證機械能守恒定律的裝置示意圖,已知該打點計時器的打點頻率為50 Hz.圖D7-13這兩圖相比較,(選填“甲”或者“乙”)裝置較好. 丙圖是采用較好的裝置并按正確的實驗步驟進行實驗打出的一條紙帶,如果1、2兩點之間距離約等于2 mm,可以說明打點1時紙帶的速度等于. 12.在“驗證機械能守恒定律”實驗中:(1)已有實驗器材:50 Hz交流電源、鐵架臺(含鐵夾)、夾子、紙帶、天平、刻度尺,為了完成實驗,圖D7-14中還需要的器材是(填選項字母). 圖D7-14(2)某同學通過實驗獲得了一條比較理想的紙帶,以起點為計數(shù)點0,相隔一段距離后,取連續(xù)打點為計數(shù)點1、2、3、4、5、6,圖D7-15為部分紙帶放大照片,則紙帶上打第3個計數(shù)點時重物的速度v3=(結果保留 2位有效數(shù)字) m/s. 圖D7-15(3)該同學用測得的數(shù)據(jù)通過同樣的方法算出了計數(shù)點5的速度為v5,并測出計數(shù)點3、5之間的距離為L.他通過比較12mv5-v32與 mgL的大小來驗證機械能守恒定律,你認為他的方案(選填“可行”或“不可行”). 專題摸底卷(七)1.(1)AD(2)0.59圖略(3)1.5解析 (1)打點計時器應固定在長木板上沒有滑輪的一端,選項A錯誤;連接鉤碼和小車的細線應與長木板保持平行,選項B正確;小車應靠近打點計時器,先接通電源,后釋放小車,選項C正確;選擇計數(shù)點時,應該從紙帶上點跡清楚的地方開始,不一定從第一個點開始,選項D錯誤.(2)由圖可知,相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T=0.1 s.根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度,v2=x132T=0.59 m/s.(3)如圖所示, 小車運動的加速度a=vt=1.5 m/s2.2.(1)電磁打點計時器(2)12.00解析 (1)還需要的器材是電磁打點計時器.(2)d3對應的數(shù)值是12.00 cm.3.(1)B(2)A (3)D解析 (1)打點計時器的打點周期取決于交流電的頻率,與交變電壓的高低、紙帶的長度、墨粉紙盤的大小無關,故B正確.(2)為了充分利用紙帶,釋放小車時,小車要靠近打點計時器,遠離有滑輪的一端,故A正確,B錯誤;電火花計時器采用220 V的交流電源,故C錯誤.(3)打點計時器打點的時間間隔相等,平均速度等于位移與時間的比值,由圖可知,在相等的距離內(nèi),時間越長,則平均速度越小,故D正確.4.(1)AD(2)甲解析 (1)要使每次合力與分力產(chǎn)生相同的效果,每次將橡皮條拉到同樣的位置,即用一個力與用兩個力的作用效果相同,選項A正確;用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,兩細繩之間的夾角不需要為90°,大小適當即可,選項B錯誤;力的夾角大小適當即可,不是越大越好,選項C錯誤;為減小誤差,必須使分力與合力在同一平面內(nèi),選項D正確.(2)用一個彈簧測力計拉橡皮條時,拉力的方向一定沿繩子方向,如甲圖中的F'方向;根據(jù)力的平行四邊形定則作出的合力,用作圖法得到的合力一定在平行四邊形的對角線上,由于誤差的存在其與實驗值有一定的差別,故甲圖符合實驗事實.5.(1)D(2)F'F(3)ABC解析 (1)該實驗采用了“等效替代法”,即用兩個彈簧測力計拉橡皮筋的效果和用一個彈簧測力計拉橡皮筋的效果是相同的,故A、B、C錯誤,D正確.(2)F是通過作圖的方法得到的合力的理論值,方向一定沿AO方向的是F'.(3)用細芯鉛筆作圖,圖的比例盡量大些,用嚴格的幾何作圖法作出平行四邊形,可使作出的圖更準確,減小實驗誤差,A正確;實驗時應保持彈簧測力計、橡皮筋、細繩貼近木板且與木板面平行,這樣拉力與合力在同一平面內(nèi),能夠減小實驗誤差,B正確;拉橡皮筋的細繩長些,標記同一細繩方向的兩點遠些,這樣確定力的方向更準確,能夠減小實驗誤差,C正確;使拉力F1和F2的夾角很大,并不能夠減小實驗誤差,D錯誤.6.(1)8.000.4001.46(2)天平小車和傳感器的總質量(3)A解析 (1)毫米刻度尺的讀數(shù)需要估讀一位,該讀數(shù)為8.00 cm;由紙帶可知相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔T=5×0.02 s=0.1 s,在勻變速直線運動中,時間中點的瞬時速度大小等于該過程中的平均速度大小,因此有vB=xAC2T=8.00×10-22×0.1 m/s=0.400 m/s;根據(jù)x=aT2得a=xBC-xABT2=(8.00-3.27-3.27)×10-20.12 m/s2=1.46 m/s2.(2)要驗證牛頓第二定律,用力的傳感器測出拉力大小,還需要用天平測出小車和傳感器的總質量.(3)為了盡量減小實驗的誤差,盡可能降低小車所受阻力f的影響,常用重力沿木板向下的分力來抵消摩擦力的影響,即適當墊高長木板無滑輪的一端,使未掛鉤碼的小車被輕推后恰能拖著紙帶勻速下滑,此時重力沿木板向下的分力等于摩擦力,故A正確;使鉤碼總質量m遠小于小車與傳感器的總質量M,可以保證鉤碼的重力等于繩子對小車的拉力,與摩擦力無關,故B錯誤;定滑輪的輪軸盡量光滑可以減少一部分摩擦,但不是盡可能降低小車所受阻力f,故C錯誤.7.(1)C(2)遠小于1 g砝碼(3)2.00解析 (1)平衡摩擦力時,不掛托盤,將不帶滑輪的一端墊起,使小車所受重力沿木板向下的分力與小車受到的摩擦力平衡,故C正確,A、B錯誤.(2)設繩子上的拉力為F,對小車,根據(jù)牛頓第二定律得F=Ma,對小盤及盤內(nèi)物體,有mg-F=ma,聯(lián)立解得F=mg1+mM,由此可知,當小車質量M遠大于小盤及盤內(nèi)物體的總質量m時,繩對小車的拉力近似等于小盤及盤內(nèi)物體的總重力.實驗中可通過增、減小盤中1 g砝碼的個數(shù)來改變拉力的大小.(3)根據(jù)vt圖像的斜率表示加速度,可知a=k=0.40.2 m/s2=2.00 m/s2.8.(1)是(2)10(3)1.0(4)5解析 (1)因為豎直方向上相鄰相等時間內(nèi)的位移之比為135,符合初速度為零的勻變速直線運動的特點,因此,a點對應的豎直分速度為零,a點為小球的拋出點.(2)由照片的長度與實際背景屏的長度之比為15,可得乙圖中正方形的邊長l=5 cm;豎直方向上,有y=2l=g'T2,解得g'=2lT2=2×5×10-20.12 m/s2=10 m/s2.(3)水平方向上小球做勻速直線運動,因此小球平拋運動的初速度為v0=2lT=2×5×10-20.1 m/s=1.0 m/s.(4)小球在C點時豎直方向上的分速度vCy=8l2T=0.40.2 m/s=2 m/s,則vCy=v02+vCy2=5 m/s.9.(1)C(2)不會相同(3)20.45(4)A解析 (1)這個實驗中只需要描繪出小球做平拋運動的軌跡,然后根據(jù)軌跡進行計算,實驗所需的器材有:白紙、圖釘、平板、鉛筆、斜槽、小球、鉛垂線、有孔的卡片,除此之外還需要的器材是刻度尺,故C正確.(2)只要小球從同一高度、無初速度開始運動,在相同的情形下,即使球與槽之間存在摩擦力,由于每次摩擦力的影響相同,因此仍能保證球做平拋運動的初速度相同,對實驗沒有影響,所以在此實驗中,小球與斜槽間有摩擦不會使實驗的誤差增大;如果斜槽末端到小球落地點的高度相同,小球每次從斜槽滾下的初始位置不同,那么小球每次在空中運動的時間相同.(3)到達A點的時間t=2yg=0.2 s,小球平拋的初速度v0=xt=2 m/s;到達B點的時間t'=xBv0=0.3 s,B點縱坐標為yB=12gt'2=0.45 m.(4)在豎直方向上,有y=12gt22-12gt12,水平方向上,有x2=v0t2,x1=v0t1,聯(lián)立解得小球拋出時的初速度v0=(x22-x12)g2y,故A正確.10.(1)要(2)C(3)大于解析 (2)橡皮筋做功完畢,小車速度最大,做勻速直線運動,點跡均勻,故選C點.(3)不加橡皮筋時,小車加速下滑,說明合外力不為零,此時在橡皮筋彈力作用下,合外力大于橡皮筋的彈力,因此合外力對小車做的功大于橡皮筋彈力所做的功.11.(1)CD (2)DEFIKL(3)甲零解析 (1)在驗證機械能守恒時,是驗證減少的重力勢能是否與增加的動能相等,由于兩個能量中都有質量,所以不需要測量質量,重力加速度是和地球有關的一個物理量,在地球表面認為等于9.8 m/s2 ;重錘下落的高度需要借助于刻度尺來測量,利用中間時刻的速度等于平均速度可以計算出重錘瞬時速度.(2)打點計時器工作時用的是交流電,所以不需要低壓直流電源;由于驗證機械能守恒時公式兩邊都有質量,所以不需要測量質量;利用打點計時器可直接讀出時間,所以也不需要秒表,故D、E、F正確.電磁打點計時器工作時需要低壓交流電源;在測量下降的高度時需要利用刻度尺;在做此實驗時需要一個重物拉著紙帶運動,故I、K、L正確.(3)兩圖相比較,甲圖較好,由于夾子的存在可以有效防止紙帶來回晃動,減小摩擦,從而減小實驗誤差.當重物從靜止釋放時,根據(jù)h=12gt22 mm,說明打點1時紙帶的速度等于零.12.(1)AE(2)2.0(3)不可行解析 (2)相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔T=0.02 s,根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度,得v3=x242T=26.20-18.100.04×10-2 m/s2.0 m/s.(3)為驗證機械能是否守恒,需要比較該過程中任意兩點間動能的增加量和重力勢能的減小量是否相等,而12m(v5-v3)2不是動能的增加量,故他的方案不可行.- 10 -