提升训练20 力学实验1.用如图所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点,手持另一端向左拉,使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数,并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向。(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N,图中A的示数为 N。 (2)为了准确完成实验,下列不必要的实验要求是 。(请填写选项前对应的字母) A.应测量重物M所受的重力B.橡皮筋伸长要在弹性限度范围内C.拉线方向应与木板平面平行D.保证整个装置在竖直平面内E.改变拉力,进行多次实验,每次都要使O点静止在同一位置(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,下列操作可以解决该问题的是 。 A.减小B弹簧弹力的大小,同时保证O点位置不变B.减小B弹簧弹力大小,同时O点向右偏移C.保持AOB角度不变,使两弹簧一起顺时针旋转一个小角度D.保持AOB角度不变,使两弹簧一起逆时针旋转一个小角度2.(2022浙江名校协作体联考)(1)在实验室做力学实验时会经常用到“重物”,请为下列实验从图中选择最合适的“重物”(选填“A”“B”或“C”);①探究小车速度随时间的变化规律: ; ②用自由落体运动验证机械能守恒定律: 。 (2)在探究功和速度变化关系的实验中,甲同学直接将长木板放在水平桌面上进行橡皮筋拉小车实验(如图甲所示);乙同学将长木板一端垫高(如图乙所示),调整木块位置使得连接纸带的小车被轻推后恰好能在长木板上匀速下滑,然后进行橡皮筋拉小车实验。6\n①两同学中操作正确的是 (选填“甲”或“乙”)同学。 ②下列操作正确、规范的是 。(本题只有一个选项是正确的) A.打点计时器接直流电源B.先释放小车,再接通电源C.需使用相同规格的橡皮筋D.改变橡皮筋条数后小车可从不同位置静止释放③通过正确操作得到的一条纸带,应为图中 (选填“甲”或“乙”)。 3.如图1所示为用电火花打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置。(1)若已知打点计时器的电源频率为50Hz,当地的重力加速度g取9.8m/s2,重物质量为0.2kg。实验中得到一条点迹清晰的纸带如图2所示,打P点时,重物的速度为零,A、B、C为另外3个连续点,根据图中的数据,可知重物由P点运动到B点,重力势能减少量ΔEp= J,在B点的动能Ek= J(计算结果均保留3位有效数字) (2)若PB的距离用h表示,打B点时重物的速度为vB,当两者间的关系式满足 时,说明下落过程中重锤的机械能守恒(已知重力加速度为g)。 (3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,其主要原因是 。 A.重物的质量过大B.重物的体积过小C.电源的电压偏低D.重物及纸带在下落时受到阻力4.某同学采用如图1所示的装置做探究小车速度随时间变化的规律实验。(1)打点计时器使用 (选填“直流”或“交流”)电源。 (2)本实验 (选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。实验时应 (填字母)。 A.先接通电源,再释放小车B.先释放小车,再接通电源C.同时释放小车与接通电源(3)该同学按正确的步骤完成了操作,并得到如图2所示的纸带,打下H点时小车速度大小vH= m/s。(保留2位有效数字) 5.如图甲,为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验装置简图。6\n甲(1)本实验采用的实验方法是 。 A.控制变量法B.假设法C.理想实验法D.等效替代法(2)在保持小车受力相同时,探究加速度与质量关系的实验中,以下做法正确的是 。 A.平衡摩擦力时,应将装有砝码的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源D.为得出加速度a与质量m的关系而作出a-1m图象(3)图乙是实验中获取的一条纸带的一部分,其中O、A、B、C、D是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图,由纸带求出打“B”计数点时小车速度大小为 m/s,小车的加速度的大小为 m/s2。(计算结果均保留2位有效数字) (4)如图丙所示是某同学在探究加速度与力的关系时,根据测量数据作出的a-F图线。其中图线不过原点的原因是 ,图线在末端弯曲的原因是 。 6.(2022年10月浙江选考,17)在做“探究加速度与力、质量的关系”实验中。(1)下列仪器需要用到的是 (多选); (2)下列说法正确的是 (多选); A.先释放纸带再接通电源B.拉小车的细线应尽可能与长木板平行C.纸带与小车相连端的点迹较疏D.轻推小车,拖着纸带的小车能够匀速下滑说明摩擦力已被平衡(3)如图所示是实验时打出的一条纸带,A,B,C,D…为每隔4个点取的计数点,据此纸带可知小车在D点的速度大小为 m/s(小数点后保留两位)。 7.甲同学准备做探究功与物体速度变化的关系实验。乙同学准备做验证机械能守恒定律实验。6\n图1(1)图1为实验室提供的部分器材,甲、乙均要使用的器材是 (填字母代号)。 (2)图2是实验中得到的纸带①、②,请选择任意一条纸带计算b点对应速度 m/s,其中纸带 (选填“①”或“②”)是验证机械能守恒定律实验得到的。 ①②图2(3)关于这两个实验,下列说法正确的是 (填字母代号)。 A.甲同学可以利用纸带上任意两点间的距离求所需速度B.甲同学实验时长木板倾斜的目的是使橡皮筋所做的功等于合力所做的功C.乙同学可以取纸带上任意2个计时点进行数据处理D.乙同学实验时使重物靠近打点计时器释放的目的是为了获取更多的计时点8.在探究“功和速度变化关系”的实验中,小张同学用如图甲所示装置,尝试通过测得细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度的值进行探究,则(1)下列说法正确的是 。 A.该方案需要平衡摩擦力B.该方案需要重物的质量远小于小车的质量C.该方案操作时细线应该与木板平行D.该方案处理数据时应选择匀速时的速度(2)图乙为A、B两位同学穿纸带方法,你认为 (选填“A”或“B”)的正确。 甲乙丙(3)某次获得的纸带如图丙所示,小张根据点迹标上了计数点,请根据计数点在刻度尺上的读数求出C点的速度为 m/s。(计算结果保留3位有效数字) 6\n提升训练20 力学实验1.答案(1)3.6 (2)E (3)BCD解析(1)弹簧测力计的最小刻度是0.2N,读出弹簧测力计示数为3.6N;(2)重物的重力是合力,需要知道力的大小和方向,所以应测量重物的重力,A正确;为了保护仪器,橡皮筋伸长要在弹性限度范围内,故B正确;拉线的方向应与木板平面平行,投影到板上的力的方向误差小,故C正确;本实验利用重物的重力表示合力,所以应保证整个装置在竖直平面内,故D正确;改变拉力后,进行多次实验,只需要每次都记下O点的位置即可,E错误。(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程,要减小弹簧测力计A的示数方法有:可以减小弹簧测力计A与竖直方向的夹角,可以减小两弹簧测力计之间的夹角等,故B、C、D正确。2.答案(1)①B ②A (2)①乙 ②C ③乙解析(1)①探究小车速度随时间的变化规律中,把钩码挂在细绳上,细绳通过定滑轮拉小车在木板上运动,故选B。②做验证机械能守恒定律实验时,重物选择质量大一些、体积小一些的,并且重物只需一个即可,故选A。(2)①做此实验时,需平衡摩擦力,故操作正确的是乙同学。②打点计时器应接交流电源,故A错误;应先接通电源,再释放小车,故B错误;为了每次改变橡皮筋条数时做功成倍数增加,故使用的橡皮筋应是相同的,故C正确;每次都要从同一位置由静止释放,这样开始时橡皮筋的形变量相同,过程中每根橡皮筋做的功才相同,故D错误。(3)小车在橡皮筋的作用下先加速,后匀速,故纸带间隔先变大后均匀。3.答案(1)0.0982 0.0960 (2)vB2=2gh (3)D解析(1)mgh≈0.0982J,vB=(7.06-3.14)×10-22×0.02m/s=0.98m/s,Ek=12mvB2≈0.0960J。(2)若机械能守恒,则mgh=12mvB2,即vB2=2gh。(3)实验中发现重物增加的动能略小于减少的重力势能,其主要原因是重物及纸带在下落时受到阻力。4.答案(1)交流 (2)不需要 A (3)0.90解析(1)打点计时器使用交流电源。(2)本实验只要加速度一定即可,不需要平衡摩擦力。先接通电源,再释放小车,故A对。(3)v=14.10-10.502×0.02×10-2m/s=0.90m/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 未满足小车的质量远远大于小桶和砝码的总质量解析(1)本实验采用的实验方法是控制变量法。(2)平衡摩擦力时,应不挂小桶,让小车拖着纸带在木板上做匀速运动,选项A错误;每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力,选项B正确;实验时要先接通电源后放小车,选项C错误;因为a与1m为正比关系,故为得出加速度a与质量m的关系而作出a-1m图象,选项D正确。(3)计数点间的时间间隔T=0.02s×5=0.1s,打“B”计数点时小车的速度大小为v=xAC2T=(13.87-3.10)×10-22×0.1m/s=0.54m/s;小车的加速度a=xCD+xBC-xAB-xOA4T2=0.2153-0.00772-0.007724×0.01m/s2=1.5m/s2。(4)由图线可知,当力F到达一定的值时才有加速度,故图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或未完全平衡摩擦力;图线在末端弯曲的原因是未满足小车的质量远远大于小桶和砝码的总质量。6.答案(1)AD (2)BD (3)0.21±0.01解析(1)本实验通过打点纸带分布求物体的加速度,通过天平测量小车的质量,力由钩码的重力提供,所以选择仪器A、D。(2)实验时应先开打点计时器,后释放小车;为了保证绳子拉力不用分解,所以绳子要与木板平行,所以选项A错误,B正确。小车初始速度为0,之后慢慢变大,因此纸带与小车相连端的点迹较密,选项C错误。本实验需要平衡摩擦力,在小车质量远大于钩码质量时,钩码重力近似等于小车所受合外力,所以选项D正确。(3)vD=xCE2t=6.50cm-2.40cm2×0.1s=0.205m/s≈0.21m/s。7.答案(1)D (2)0.70(0.68~0.72)或1.38(1.36~1.40) ② (3)BD解析(1)探究功与物体速度变化的关系实验、验证机械能守恒定律实验都需要打点计时器。(2)对纸带①,vb=xac2×0.02s=0.70m/s;对纸带②,vb'≈1.38m/s。①有匀速阶段,故②对。6\n(3)甲同学要用匀速阶段求速度,故A错;平衡摩擦力,橡皮筋上的力就是合外力,故B对;应当取纸带上尽可能远的2个计时点进行数据处理,距离太近,误差较大,故C错;乙同学让重锤靠近打点计时器,可以在纸带上打出更多的点,故D对。8.答案(1)ABC (2)B (3)0.613解析(1)细绳拉力(近似等于悬挂重物重力)做的功和小车获得的速度的值对比,则细绳拉力应该是合外力,所以要平衡摩擦力,故A项正确;由于是近似认为砝码的重力等于拉力,则必须砝码的质量远小于小车的质量,故B项正确;若细线与平板不平行,物体运动过程中,拉力的方向不断变化,则细线应该与木板平行,故C项正确;在该实验方案中小车做匀加速直线运动,该方案处理数据时应求出某计数点的瞬时速度与小车对应于该点的位移,故D项错误。(2)纸带安放的顺序是复写纸、纸带,所以应选B。(3)由图示刻度尺可知,其分度值为1mm做匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,则C点的速度:vC=xBD2T=0.1695-0.07152×4×0.02m/s≈0.613m/s。6
