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提升訓練20　力學實驗 1.用如圖所示的實驗裝置來驗證“力的平行四邊形定則”。彈簧測力計A掛于固定點P,下端用細線掛一重物M。彈簧測力計B的一端用細線系于O點,手持另一端向左拉,使結點O靜止在某位置。分別讀出彈簧測力計A和B的示數(shù),并在貼于豎直木板的白紙上記錄O點的位置和拉線的方向。 (1)本實驗用的彈簧測力計示數(shù)的單位為N,圖中A的示數(shù)為　　　　N。 (2)為了準確完成實驗,下列不必要的實驗要求是　　　　。(請?zhí)顚戇x項前對應的字母) A.應測量重物M所受的重力 B.橡皮筋伸長要在彈性限度范圍內(nèi) C.拉線方向應與木板平面平行 D.保證整個裝置在豎直平面內(nèi) E.改變拉力,進行多次實驗,每次都要使O點靜止在同一位置 (3)某次實驗中,該同學發(fā)現(xiàn)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程,下列操作可以解決該問題的是　　　　。 A.減小B彈簧彈力的大小,同時保證O點位置不變 B.減小B彈簧彈力大小,同時O點向右偏移 C.保持AOB角度不變,使兩彈簧一起順時針旋轉一個小角度 D.保持AOB角度不變,使兩彈簧一起逆時針旋轉一個小角度 2.(2017浙江名校協(xié)作體聯(lián)考)(1)在實驗室做力學實驗時會經(jīng)常用到“重物”,請為下列實驗從圖中選擇最合適的“重物”(選填“A”“B”或“C”); ①探究小車速度隨時間的變化規(guī)律:　　　　; ②用自由落體運動驗證機械能守恒定律:　　　　。 (2)在探究功和速度變化關系的實驗中,甲同學直接將長木板放在水平桌面上進行橡皮筋拉小車實驗(如圖甲所示);乙同學將長木板一端墊高(如圖乙所示),調(diào)整木塊位置使得連接紙帶的小車被輕推后恰好能在長木板上勻速下滑,然后進行橡皮筋拉小車實驗。 ①兩同學中操作正確的是　　　　(選填“甲”或“乙”)同學。 ②下列操作正確、規(guī)范的是　　　　。(本題只有一個選項是正確的) A.打點計時器接直流電源 B.先釋放小車,再接通電源 C.需使用相同規(guī)格的橡皮筋 D.改變橡皮筋條數(shù)后小車可從不同位置靜止釋放 ③通過正確操作得到的一條紙帶,應為圖中　　　　(選填“甲”或“乙”)。 3.如圖1所示為用電火花打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗裝置。 (1)若已知打點計時器的電源頻率為50 Hz,當?shù)氐闹亓铀俣萭取9.8 m/s2,重物質(zhì)量為0.2 kg。實驗中得到一條點跡清晰的紙帶如圖2所示,打P點時,重物的速度為零,A、B、C為另外3個連續(xù)點,根據(jù)圖中的數(shù)據(jù),可知重物由P點運動到B點,重力勢能減少量ΔEp=　　　　J,在B點的動能Ek=　　　　J(計算結果均保留3位有效數(shù)字) (2)若PB的距離用h表示,打B點時重物的速度為vB,當兩者間的關系式滿足　　　　時,說明下落過程中重錘的機械能守恒(已知重力加速度為g)。 (3)實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于減少的重力勢能,其主要原因是　　　　。 A.重物的質(zhì)量過大 B.重物的體積過小 C.電源的電壓偏低 D.重物及紙帶在下落時受到阻力 4.某同學采用如圖1所示的裝置做探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗。 (1)打點計時器使用　　　　(選填“直流”或“交流”)電源。 (2)本實驗　　　　(選填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。實驗時應　　　　(填字母)。 A.先接通電源,再釋放小車 B.先釋放小車,再接通電源 C.同時釋放小車與接通電源 (3)該同學按正確的步驟完成了操作,并得到如圖2所示的紙帶,打下H點時小車速度大小vH=　　　　m/s。(保留2位有效數(shù)字) 5.如圖甲,為某同學設計的“探究加速度與物體所受合力F及質(zhì)量m的關系”實驗裝置簡圖。 甲 (1)本實驗采用的實驗方法是　　　　。 A.控制變量法 B.假設法 C.理想實驗法 D.等效替代法 (2)在保持小車受力相同時,探究加速度與質(zhì)量關系的實驗中,以下做法正確的是　　　　。 A.平衡摩擦力時,應將裝有砝碼的小桶用細繩通過定滑輪系在小車上 B.每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力 C.實驗時,先放開小車,再接通打點計時器電源 D.為得出加速度a與質(zhì)量m的關系而作出a- 1m圖象 (3)圖乙是實驗中獲取的一條紙帶的一部分,其中O、A、B、C、D是計數(shù)點,每相鄰兩計數(shù)點間還有4個點(圖中未標出),計數(shù)點間的距離如圖,由紙帶求出打“B”計數(shù)點時小車速度大小為　　　　　m/s,小車的加速度的大小為　　　　m/s2。(計算結果均保留2位有效數(shù)字) (4)如圖丙所示是某同學在探究加速度與力的關系時,根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出的a-F圖線。其中圖線不過原點的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　,圖線在末端彎曲的原因是　。 6.(2017年10月浙江選考,17)在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關系”實驗中。 (1)下列儀器需要用到的是　　　　(多選); (2)下列說法正確的是　　　　(多選); A.先釋放紙帶再接通電源 B.拉小車的細線應盡可能與長木板平行 C.紙帶與小車相連端的點跡較疏 D.輕推小車,拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡 (3)如圖所示是實驗時打出的一條紙帶,A,B,C,D…為每隔4個點取的計數(shù)點,據(jù)此紙帶可知小車在D點的速度大小為　　　　 m/s(小數(shù)點后保留兩位)。 7.甲同學準備做探究功與物體速度變化的關系實驗。乙同學準備做驗證機械能守恒定律實驗。 圖1 (1)圖1為實驗室提供的部分器材,甲、乙均要使用的器材是　　　　(填字母代號)。 (2)圖2是實驗中得到的紙帶①、②,請選擇任意一條紙帶計算b點對應速度　　　　m/s,其中紙帶　　　　(選填“①”或“②”)是驗證機械能守恒定律實驗得到的。 ① ② 圖2 (3)關于這兩個實驗,下列說法正確的是　　　　(填字母代號)。 A.甲同學可以利用紙帶上任意兩點間的距離求所需速度 B.甲同學實驗時長木板傾斜的目的是使橡皮筋所做的功等于合力所做的功 C.乙同學可以取紙帶上任意2個計時點進行數(shù)據(jù)處理 D.乙同學實驗時使重物靠近打點計時器釋放的目的是為了獲取更多的計時點 8.在探究“功和速度變化關系”的實驗中,小張同學用如圖甲所示裝置,嘗試通過測得細繩拉力(近似等于懸掛重物重力)做的功和小車獲得的速度的值進行探究,則 (1)下列說法正確的是　　　　。 A.該方案需要平衡摩擦力 B.該方案需要重物的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量 C.該方案操作時細線應該與木板平行 D.該方案處理數(shù)據(jù)時應選擇勻速時的速度 (2)圖乙為A、B兩位同學穿紙帶方法,你認為　　　　(選填“A”或“B”)的正確。 甲 乙 丙 (3)某次獲得的紙帶如圖丙所示,小張根據(jù)點跡標上了計數(shù)點,請根據(jù)計數(shù)點在刻度尺上的讀數(shù)求出C點的速度為　　　　m/s。(計算結果保留3位有效數(shù)字)  提升訓練20　力學實驗 1.答案 (1)3.6　(2)E　(3)BCD 解析 (1)彈簧測力計的最小刻度是0.2 N,讀出彈簧測力計示數(shù)為3.6 N; (2)重物的重力是合力,需要知道力的大小和方向,所以應測量重物的重力,A正確;為了保護儀器,橡皮筋伸長要在彈性限度范圍內(nèi),故B正確;拉線的方向應與木板平面平行,投影到板上的力的方向誤差小,故C正確;本實驗利用重物的重力表示合力,所以應保證整個裝置在豎直平面內(nèi),故D正確;改變拉力后,進行多次實驗,只需要每次都記下O點的位置即可,E錯誤。 (3)彈簧測力計A的指針稍稍超出量程,要減小彈簧測力計A的示數(shù)方法有:可以減小彈簧測力計A與豎直方向的夾角,可以減小兩彈簧測力計之間的夾角等,故B、C、D正確。 2.答案 (1)①B?、贏　(2)①乙　②C?、垡? 解析 (1)①探究小車速度隨時間的變化規(guī)律中,把鉤碼掛在細繩上,細繩通過定滑輪拉小車在木板上運動,故選B。②做驗證機械能守恒定律實驗時,重物選擇質(zhì)量大一些、體積小一些的,并且重物只需一個即可,故選A。 (2)①做此實驗時,需平衡摩擦力,故操作正確的是乙同學。②打點計時器應接交流電源,故A錯誤;應先接通電源,再釋放小車,故B錯誤;為了每次改變橡皮筋條數(shù)時做功成倍數(shù)增加,故使用的橡皮筋應是相同的,故C正確;每次都要從同一位置由靜止釋放,這樣開始時橡皮筋的形變量相同,過程中每根橡皮筋做的功才相同,故D錯誤。 (3)小車在橡皮筋的作用下先加速,后勻速,故紙帶間隔先變大后均勻。 3.答案 (1) 0.098 2　0.096 0　(2)vB2 =2gh　(3)D 解析 (1)mgh≈0.098 2 J,vB=(7.06-3.14)10-220.02 m/s=0.98 m/s,Ek=12mvB2≈0.096 0 J。(2)若機械能守恒,則mgh=12mvB2,即vB2=2gh。(3)實驗中發(fā)現(xiàn)重物增加的動能略小于減少的重力勢能,其主要原因是重物及紙帶在下落時受到阻力。 4.答案 (1)交流　(2)不需要　A　(3)0.90 解析 (1)打點計時器使用交流電源。(2)本實驗只要加速度一定即可,不需要平衡摩擦力。先接通電源,再釋放小車,故A對。(3)v=14.10-10.5020.0210-2 m/s=0.90 m/s。 5.答案 (1)A　(2)BD　(3)0.54　1.5　(4)未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦　未滿足小車的質(zhì)量遠遠大于小桶和砝碼的總質(zhì)量 解析 (1)本實驗采用的實驗方法是控制變量法。(2)平衡摩擦力時,應不掛小桶,讓小車拖著紙帶在木板上做勻速運動,選項A錯誤;每次改變小車的質(zhì)量時,不需要重新平衡摩擦力,選項B正確;實驗時要先接通電源后放小車,選項C錯誤;因為a與1m為正比關系,故為得出加速度a與質(zhì)量m的關系而作出a-1m圖象,選項D正確。(3)計數(shù)點間的時間間隔T=0.02 s5=0.1 s,打“B”計數(shù)點時小車的速度大小為v=xAC2T=(13.87-3.10)10-220.1 m/s=0.54 m/s; 小車的加速度a=xCD+xBC-xAB-xOA4T2=0.215 3-0.007 72-0.007 7240.01 m/s2=1.5 m/s2。 (4)由圖線可知,當力F到達一定的值時才有加速度,故圖線不過原點的原因是未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力;圖線在末端彎曲的原因是未滿足小車的質(zhì)量遠遠大于小桶和砝碼的總質(zhì)量。 6.答案 (1)AD　(2)BD　(3)0.210.01 解析 (1)本實驗通過打點紙帶分布求物體的加速度,通過天平測量小車的質(zhì)量,力由鉤碼的重力提供,所以選擇儀器A、D。 (2)實驗時應先開打點計時器,后釋放小車;為了保證繩子拉力不用分解,所以繩子要與木板平行,所以選項A錯誤,B正確。小車初始速度為0,之后慢慢變大,因此紙帶與小車相連端的點跡較密,選項C錯誤。本實驗需要平衡摩擦力,在小車質(zhì)量遠大于鉤碼質(zhì)量時,鉤碼重力近似等于小車所受合外力,所以選項D正確。 (3)vD=xCE2t=6.50cm-2.40 cm20.1 s=0.205 m/s≈0.21 m/s。 7.答案 (1)D　(2)0.70(0.68~0.72)或1.38(1.36~1.40)?、凇?3)BD 解析 (1)探究功與物體速度變化的關系實驗、驗證機械能守恒定律實驗都需要打點計時器。 (2)對紙帶①,vb=xac20.02s=0.70 m/s;對紙帶②,vb≈1.38 m/s。①有勻速階段,故②對。 (3)甲同學要用勻速階段求速度,故A錯;平衡摩擦力,橡皮筋上的力就是合外力,故B對;應當取紙帶上盡可能遠的2個計時點進行數(shù)據(jù)處理,距離太近,誤差較大,故C錯;乙同學讓重錘靠近打點計時器,可以在紙帶上打出更多的點,故D對。 8.答案 (1)ABC　(2)B　(3)0.613 解析 (1)細繩拉力(近似等于懸掛重物重力)做的功和小車獲得的速度的值對比,則細繩拉力應該是合外力,所以要平衡摩擦力,故A項正確;由于是近似認為砝碼的重力等于拉力,則必須砝碼的質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量,故B項正確;若細線與平板不平行,物體運動過程中,拉力的方向不斷變化,則細線應該與木板平行,故C項正確;在該實驗方案中小車做勻加速直線運動,該方案處理數(shù)據(jù)時應求出某計數(shù)點的瞬時速度與小車對應于該點的位移,故D項錯誤。 (2)紙帶安放的順序是復寫紙、紙帶,所以應選B。 (3)由圖示刻度尺可知,其分度值為1 mm做勻變速直線運動的物體在某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度,則C點的速度:vC=xBD2T=0.169 5-0.071 5240.02 m/s≈0.613 m/s。