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2019-2020學年高一物理暑假作業(yè)16 力學實驗 1．某物理小組的同學設計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗.所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m). 完成下列填空: (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數為1.00 kg. (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時,托盤秤的示數如圖(b)所示,該示數為　　　　kg. (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經過最低點后滑向另一側.此過程中托盤秤的最大示數為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示. 序號 1 2 3 4 5 m(kg) 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 　　(4)根據以上數據,可求出小車經過凹形橋最低點時對橋的壓力為　　　　N;小車通過最低點時的速度大小為　　　　　m/s.(重力加速度大小取9.80 m/s2,計算結果保留2位有效數字) 2．在水平固定的長木板上 ,小明用物體A、B分別探究了加速度與外力的關系,實驗裝置如圖甲所示(打點計時器、紙帶未畫出).實驗過程中小明用不同的重物P分別掛在光滑的輕質動滑輪上,使平行于長木板的細線分別拉動長木板上的物體A、B由靜止開始加速運動(紙帶與打點計時器之間的阻力及空氣阻力可忽略),實驗后進行數據處理,小明得到了物體A、B的加速度a與輕質彈簧秤彈力F的關系圖像分別如圖乙中的①、②所示. (1)下列說法正確的是　　　. A.一端帶有定滑輪的長木板不水平也可以達到實驗目的 B.實驗時應先接通打點計時器電源后釋放物體 C.實驗中重物P的質量應遠小于物體的質量 D.彈簧秤的讀數始終為重物P的重力的一半 (2)小明仔細分析了圖乙中兩條線不重合的原因,得出結論:兩個物體的質量不等,且mA　　　mB(填“大于”“等于”或“小于”);兩物體與木板之間的動摩擦因數μA　　　μB(填“大于”“等于”或“小于”). 3．氣墊導軌是中學物理實驗室中必備的實驗器材之一,我們可以使用氣墊導軌探究物體的加速度與力、質量的關系,研究做功與物體速度的關系,驗證機械能守恒定律等.某次實驗使用的裝置如圖甲所示,水平放置的氣墊導軌上,質量為M的滑塊A通過繞過滑輪C的細線與質量為m的鉤碼B相連,當按下開關K解除滑塊A的鎖定后,滑塊在鉤碼的牽引下從靜止開始運動,與計時器相連的光電門D將記下滑塊上的遮光條的遮光時間.氣墊導軌和滑塊均由鋁合金制作,導軌頂角為90且頂角平分線沿豎直方向,如圖乙.現查得鋁合金之間的動摩擦因數在0.15~0.19之間,為了確定動摩擦因數的具體值,可用此裝置進行較準確的測量,實驗操作步驟如下: a.安裝好氣墊導軌,將滑塊放在導軌上,啟動氣泵,調整氣墊導軌使滑塊能靜止在導軌上; b.關閉氣泵,用控制開關K將滑塊鎖定,再用細線將滑塊與鉤碼相連,光電門固定在盡量靠近滑輪一端的某位置; c.啟動氣泵,按下開關K釋放滑塊,記錄下遮光條P的遮光時間t1; d.關閉氣泵,再次用K鎖定滑塊,保持光電門位置和鉤碼數量不變,仍由靜止釋放滑塊,記錄下遮光條P的遮光時間t2. (1)步驟a的目的是　. (2)根據上述實驗操作,結合下列　　　組數據,即可計算鋁合金之間的動摩擦因數. A.當地重力加速度g、滑塊上遮光條到光電門的距離x和遮光條的寬度d B.滑塊的質量M和遮光條的寬度d C.滑塊的質量M和鉤碼的質量m D.滑塊的質量M、鉤碼的質量m、滑塊上遮光條到光電門的距離x和遮光條的寬度d (3)根據你的選擇,鋁合金之間動摩擦因數的表達式為μ=　　　. 4．在做“研究勻變速直線運動”的實驗時,某同學得到一條用電火花計時器打下的紙帶如圖甲所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G7個計數點,每相鄰兩個計數點間還有4個點圖中沒有畫出,電火花計時器接220 V、50 Hz的交流電源. 　　(1)設電火花計時器的打點周期為T,計算F點的瞬時速度vF的公式為vF=　　　; (2)他經過測量并計算得到電火花計時器在打B、C、D、E、F各點時物體的瞬時速度如下表.以A點對應的時刻為t=0,試在如圖乙所示坐標系中合理地選擇標度,作出v-t圖像,并利用該圖像求出物體的加速度a=　　　m/s2(結果保留兩位有效數字); 對應點 B C D E F 速度(m/s) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 　　(3)如果當時電網中交變電流的電壓變成210 V,而做實驗的同學并不知道,那么加速度的測量值與實際值相比　　　(填“偏大”“偏小”或“不變”). 5．如圖甲所示,某同學將一端固定有滑輪的長木板水平放置在桌面上,利用鉤碼通過細線水平拉木塊,讓木塊從靜止開始運動.利用打點計時器在紙帶上記錄下的木塊運動情況如圖乙所示,其中O點為紙帶上記錄的第一個點,A、B、C是該同學在紙帶上所取的計數點,圖乙所標明的數據為A、B、C點到O點的距離.已知打點計時器所用交流電源的頻率f=50 Hz.(計算結果均保留兩位有效數字) (1)打點計時器打下B點時木塊的速度為vB=　　　m/s;木塊的加速度a=　　　m/s2. (2)接著該同學利用天平分別測出鉤碼的質量m=0.10 kg、木塊的質量M=0.40 kg,根據給出的與已經算出的數據,該同學計算出木塊與木板間的動摩擦因數μ.請寫出最后的結果μ=　　　(忽略滑輪的阻力,取g=10 m/s2). 6．圖1為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖.圖中打點計時器的電源為50 Hz的交流電源,打點的時間間隔用Δt表示.在小車質量未知的情況下,某同學設計了一種方法用來研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質量間的關系”. (1)完成下列實驗步驟中的填空. ①平衡小車所受的阻力:不掛小吊盤,調整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點計時器打出一系列　　　　　　　　的點. ②按住小車,掛上小吊盤,在小吊盤中放入適當質量的物塊,在小車中放入砝碼. ③接通打點計時器的電源,釋放小車,獲得帶有點跡的紙帶,在紙帶上標出小車中砝碼的質量m0. ④按住小車,改變小車中砝碼的質量,重復步驟③. ⑤在每條紙帶上清晰的部分,每五個點取一個計數點.測量相鄰計數點的間距x1,x2…求出與不同m0相對應的加速度a. ⑥以砝碼的質量m0為橫坐標,1a為縱坐標,在坐標紙上作出1a-m0關系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質量成反比,則1a與m0應呈　　　(填“線性”或“非線性”)關系. (2)①本實驗中,為了保證在改變小車中砝碼的質量時,小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質量之和應滿足的條件是　　　　　　　　. ②設紙帶上三個相鄰計數點的間距為x1、x2、x3.a可用x1、x3和Δt表示為a=　　　.圖2為用刻度尺測量某一紙帶上的x1、x2、x3的情況,由圖可讀出x1=　　　mm,x3=　　　mm.由此求得加速度的大小a=　　　m/s2. ③圖3為所得實驗圖線的示意圖.設圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓第二定律成立,則小車受到的拉力為　　　,小車的質量為　　　. 7．某物理小組在探究“做功與物體動能變化的關系”時組裝了一套如圖甲所示的裝置. (1)若用砂和砂桶的總重力表示小車受到的合外力,為了減小這種做法帶來的實驗誤差,必須 ①將長木板右端適當抬高,以　　　　　　　; ②滿足條件:小車質量　　　(填“遠大于”“遠小于”或 “等于”)砂和砂桶的總質量; ③使拉動小車的細線(小車到滑輪段)與長木板　　　. (2)如圖乙所示是打點計時器打出的小車在恒力F作用下做勻加速直線運動的紙帶.對紙帶的測量數據已用字母表示在圖中,已知打點計時器的打點頻率為f.若要利用這些數據驗證動能定理,還需要測量哪些物理量?　. (3)根據測量的數據,寫出要驗證的“做功與物體動能變化關系”的表達式:　. 8．用如圖甲所示的實驗裝置驗證A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒.B從高處由靜止開始下落,A上拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點跡進行測量,即可驗證機械能守恒定律.圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個點,每相鄰兩計數點間還有4個點(圖中未標出),計數點間的距離如圖乙所示.已知A的質量m1= 50 g、B的質量m2=150 g,則(g取9.8 m/s2,結果保留兩位有效數字) (1)在紙帶上打下計數點5時的速度v=　　　m/s; (2)在打點0~5過程中系統(tǒng)動能的增加量ΔEk=　　　J,系統(tǒng)勢能的減少量ΔEp=　　　J,由此得出的結論是　　　　　　　　　　　　　; (3)若某同學作出的12v2-h圖像如圖丙所示,則當地的實際重力加速度g=　　　m/s2.