專題強化練(十五) 力學(xué)實驗1(2018·全國卷)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間實驗步驟如下：(1)甲用兩個手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺)，準備用手指夾住下落的尺(2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時間為_(用L、L1和g表示)(3)已知當?shù)氐闹亓铀俣却笮間9.80 m/s2，L30.0 cm，L110.4 cm.乙的反應(yīng)時間為_s(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(4)寫出一條能提高測量結(jié)果準確程度的建議：_解析：根據(jù)題述，在乙的反應(yīng)時間t內(nèi)，尺子下落高度hLL1，由自由落體運動規(guī)律，hgt2，解得t，代入數(shù)據(jù)得：t0.20 s.答案：(1)(2)0.20(3)多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子2(2018·天津卷)某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，所用器材有：方木塊一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計兩個，橡皮條(帶兩個較長的細繩套)，刻度尺，圖釘(若干個)(1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議，其中正確的有_A橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B重復(fù)實驗再次進行驗證時，結(jié)點O的位置可以與前一次不同C使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計刻度D用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計的拉力(2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結(jié)點位置O、力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示其中對于提高實驗精度最有利的是_解析：(1)實驗結(jié)果應(yīng)具有普遍性，在實驗過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置，故A錯誤；在一次實驗時用一個力和用兩個力拉的效果相同即可，即O位置相同，不需要每次實驗的O位置相同，故B正確；使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線，讀數(shù)時應(yīng)正對彈簧測力計的刻度，故C正確；合力可以大于任何一分力，也可以小于任一分力，故D錯誤(2)AD實驗中選取的力的標度過大，導(dǎo)致畫力時，線段太短，不利于實驗精確度；B圖和C圖選用的標度相同，但C中力太小，不利于作平行四邊形，故B符合題意答案：(1)BC(2)B3某同學(xué)用如圖所示裝置測物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)圖中長木板固定在水平桌面上，光滑的四分之一圓弧軌道與長木板的上表面在O點相切，一豎直標尺緊貼圓弧軌道左側(cè)放置，圓弧曲面與標尺豎直面相切(1)在A點由靜止釋放物塊，物塊經(jīng)圓弧軌道滑上長木板，最后停在a點，改變滑塊釋放的位置于B點，物塊最后停在長木板上的b點，量出A、B間的高度h，a、b間的距離L，重力加速度為g，則物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)_(2)為了減小實驗誤差，多次改變物塊釋放的位置，測出每次物塊釋放的位置離A點的高度h，最后停在長木板上的位置離O點的距離為x，作出x­h圖象，則作出的圖象應(yīng)該是_ (填“過原點”或“不過原點”)的一條傾斜的直線，求出圖象的斜率為k，則物塊與長木板面間的動摩擦因數(shù)為_解析：(1)由能量守恒可知，mghmgL，得.(2)設(shè)OA間的高度為H，則mg(hH)mgx，得xhH，因此圖線是一條不過原點的傾斜直線，圖線的斜率k，得.答案：(1)(2)不過原點4如圖所示的實驗裝置，可以用來驗證動能定理和探究力和加速度的關(guān)系兩個實驗其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為沙和沙桶的質(zhì)量(滑輪質(zhì)量不計)(1)對這兩個實驗，下列說法正確的是_A都要用天平測出沙和沙桶的質(zhì)量B為了讓小車受到的合力等于繩的拉力，都要將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力C都要讓小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)D為減小誤差，實驗中都要保證沙和沙桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M(2)改變沙和沙桶的質(zhì)量，以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標，加速度a為縱坐標，畫出的aF圖象是一條直線，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為_(3)如下紙帶，若測出各計數(shù)點到0點的距離x，計算出各計數(shù)點的速度v，若要便于驗證動能定理，應(yīng)畫_(選填“xv”“xv2”或“xv3”)圖象解析：(1)裝置中有彈簧測力計，所以外力可以通過彈簧測力計讀出來，不需要測量沙和沙桶的質(zhì)量，更不需要保證沙和沙桶的質(zhì)量m遠小于小車的質(zhì)量M，A、D錯誤；兩個實驗中都必須要求繩子的拉力等于小車受到的合外力，故需要平衡摩擦力，B正確；在使用打點計時器時，都要讓小車靠近打點計時器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時記錄彈簧測力計的示數(shù)，C正確(2)對aF圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，彈簧測力計的示數(shù)FF合，故小車質(zhì)量為m.(3)要驗證動能定理，需要對比外力做的功WFx和小車動能增加量Ekmv2的關(guān)系，即畫出xv2圖象答案：(1)BC(2)(3)xv25(2018·佛山質(zhì)檢)某同學(xué)利用如圖甲裝置探究彈簧的彈性勢能Ep與彈簧伸長量x之間的關(guān)系實驗步驟如下：(1)用游標卡尺測量遮光條寬度d .如圖乙所示測量值d_ mm.(2)按圖甲豎直懸掛好輕質(zhì)彈簧，將輕質(zhì)遮光條水平固定在彈簧下端；在立柱上固定一指針，標示出彈簧不掛重錘時遮光條下邊緣的位置，并測出此時彈簧長度x0.(3)測量出重錘質(zhì)量m，用輕質(zhì)細線在彈簧下方掛上重錘，測量出平衡時彈簧的長度x1，并按甲圖所示將光電門組的中心線調(diào)至與遮光條下邊緣同一高度，已知當?shù)刂亓铀俣葹間，則此彈簧的勁度系數(shù)k _(4)用手緩慢地將重錘向上托起，直至遮光條恰好回到彈簧原長標記指針的等高處(保持細線豎直)，迅速釋放重錘使其無初速下落，光電門組記下遮光條經(jīng)過的時間t，則此時重錘下落的速度_，彈簧此時的彈性勢能_(均用題目所給字母符號表示)(5)換上不同質(zhì)量的重錘，重復(fù)步驟3、4，計算出相關(guān)結(jié)果，并驗證彈性勢能Ep與彈簧伸長量x 之間的關(guān)系解析：(1)用游標卡尺測量遮光條寬度d2 mm0.05 mm×102.50 mm.(3)由胡克定律：mgk(x1x0)，解得：k.(4)遮光條經(jīng)過光電門時的速度即為重物下落的速度v；由能量關(guān)系可知彈簧的彈性勢能Epmghmv2mg(x1x0)m.答案：(1)2.50(3)(4)mg(x1x0)m6某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究平拋運動中機械能是否守恒在圓弧槽軌道的末端安裝一個光電門B，圓弧槽末端水平地面上鋪有白紙，白紙上鋪有復(fù)寫紙，讓小球從圓弧槽上固定位置A點由靜止釋放，通過光電門后落在地面的復(fù)寫紙上，在白紙上留下打擊印重復(fù)實驗多次，測得小球通過光電門B的平均時間為t2.50 ms.(當?shù)刂亓铀俣萭9.8 m/s2)(1)用游標卡尺測得小球直徑如圖乙所示，則小球直徑為d_mm，由此可知小球通過光電門的速度vB_m/s.(2)實驗測得軌道末端離地面的高度h0.441 m，小球的平均落點P到軌道末端正下方O點的距離x0.591 m，則由平拋運動規(guī)律解得小球平拋的初速度v0_m/s.(3)在誤差允許范圍內(nèi)，實驗結(jié)果中小球通過光電門的速度vB與由平拋運動規(guī)律求解的平拋初速度v0滿足_關(guān)系，就可以認為平拋運動過程中機械能是守恒的解析：(1)小球的直徑d5 mm0.05 mm×05.00 mm，小球通過光電門的速度vB2.0 m/s.(2)由平拋運動規(guī)律可得：xv0t，hgt2，可求得v01.97 m/s.(3)在誤差允許范圍內(nèi)，可認為vBv0，平拋運動過程中機械能是守恒的答案：(1)5.002.0(2)1.97(3)vBv0(相等)7(2017·全國卷)某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器圖甲圖乙實驗步驟如下：如圖甲，將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間t；用s表示擋光片沿運動方向的長度(如圖乙所示)，表示滑塊在擋光片遮住光線的t時間內(nèi)的平均速度大小，求出；將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟；多次重復(fù)步驟；利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出t圖，如圖丙所示圖丙完成下列填空：(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則與vA、a和t的關(guān)系式為_(2)由圖丙可求得，vA_cm/s，a_cm/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：(1)是t時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，vA為t時間內(nèi)的初速度，根據(jù)速度公式得vAa·vAt.(2)由vAt可知，題圖丙中圖線與軸的交點為vA，圖線的斜率為.將圖線延長可知，vA52.1 cm/s，在圖線上選取較遠的兩點，求得斜率 cm/s28.17 cm/s2，即a16.3 cm/s2.答案：(1)vAt(2)52.116.36