高考物理时检测试题11 本单元实验

高考物理时检测试题11 本单元实验

‎　[第11讲　本单元实验]‎ ‎1. 某同学做“探究弹力和弹簧伸长量的关系”实验，他先把弹簧平放在桌面上使其自然伸长，用直尺测出弹簧的原长L0，再把弹簧竖直悬挂起来，挂上砝码后测出弹簧伸长后的长度L，把L－L0作为弹簧的伸长量x，这样操作，由于弹簧自身重力的影响，最后画出的图线可能是图K11－1中的(　　)‎ A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 图K11－1‎ ‎2．在探究力的合成的实验中，橡皮条的一端固定在P点，另一端被A、B两只弹簧测力计拉伸至O点，F1、F2分别表示A、B两只弹簧测力计的读数，如图K11－2所示．使弹簧测力计B从图示位置开始顺时针缓慢转动，在这过程中保持O点和弹簧测力计A的拉伸方向不变，则在整个过程中两弹簧测力计的读数F1、F2的变化是(　　)‎ A．F1减小，F2减小 B．F1减小，F2增大 C．F1减小，F2先增大后减小 D．F1减小，F2先减小后增大 图K11－2‎ ‎　　‎ 图K11－3‎ ‎3．图K11－3是甲、乙两位同学在“验证力的平行四边形定则”实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2的等效力，则可以判断________(选填“甲”或“乙”)同学的实验结果是尊重事实的．‎ ‎4．17世纪英国物理学家胡克发现：在弹性限度内，弹簧的形变量与弹力成正比，这就是著名的胡克定律．受此启发，一学习小组同学研究“金属线材伸长量与拉力的关系”的探究过程如下：‎ ‎①有同学认为：横截面为圆形的金属丝或金属杆在弹性限度内，其伸长量与拉力成正比，与截面半径成反比．‎ ‎②他们准备选用一些“由同种材料制成的不同长度、不同半径的线材”作为研究对象，用测距仪、传感器等仪器测量线材的伸长量随拉力变化的规律，以验证假设．‎ ‎③通过实验取得如下数据：‎ 长度 拉力 ‎[‎ ‎ 　伸长　　　‎ ‎　‎ 直径　　　‎ ‎250 N ‎500 N ‎750 N ‎1000 N ‎1 m ‎2.52 mm ‎0.4 mm ‎0.8 mm ‎1.2 mm ‎1.6 mm ‎2 m ‎2.52 mm ‎0.8 mm ‎1.6 mm ‎2.4 mm ‎3.2 mm ‎1 m ‎3.57 mm ‎0.2 mm ‎0.4 mm ‎0.6 mm ‎0.8 mm ‎④同学们对实验数据进行分析、归纳后，对他们的假设进行了补充完善．‎ ‎(1)上述科学探究活动中，属于“制定计划”和“搜集证据”的环节分别是________、________.‎ ‎(2)请根据上述过程分析他们的假设是否全部正确？若有错误或不足，请给予修正．‎ ‎5．在“验证力的平行四边形定则” 的实验中，其中的三个实验步骤如下：‎ ‎①在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在木板上，另一端拴两根细线；通过细线同时用两个测力计互成角度地拉橡皮条，使它与细线的结点到达某一位置O点，在白纸上记下O点和两个测力计的读数F1和F2.‎ ‎②在纸上根据F1和F2的大小，应用平行四边形定则作图求出合力F.‎ ‎③只用一测力计通过细绳拉橡皮条，使它的伸长量与用两个测力计拉时相同，记下此时测力计的读数F′和细绳的方向．‎ 以上三个步骤中均有错误或疏漏，请指出：‎ ‎(1)________________________________________________________________________．‎ ‎(2)________________________________________________________________________．‎ ‎(3)________________________________________________________________________．‎ ‎ ‎ 图K11－4‎ ‎6．在“验证力的平行四边形定则”实验中，实验步骤如下：‎ ‎①在水平放置的木板上，固定一张白纸．‎ ‎②把橡皮条的一端固定在O点，另一端拴两根带套的细线，细线与橡皮条的交点叫做结点．‎ ‎③在纸面离O点比橡皮条略长的距离上标出A点．‎ ‎④如图K11－4所示，用两个弹簧测力计分别沿水平方向拉两个绳套，把结点拉至A点，记下此时两力F1和F2的方向和大小．‎ ‎⑤改用一个弹簧测力计沿水平方向拉绳套，仍把结点拉至A点，记下此时F的方向和大小．‎ ‎⑥拆下弹簧测力计和橡皮条．‎ 请你写出下面应继续进行的实验步骤：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎7．某同学在竖直悬挂的弹簧下加挂钩码，探究弹力和弹簧伸长量的关系．表中是该同学记录的实验数据，实验中弹簧始终未超过弹性限度．(g＝‎10 m/s2)‎ 钩码质量m/g ‎0‎ ‎30‎ ‎60‎ ‎90‎ ‎120‎ ‎150 ‎ ZXXK]‎ 弹簧总长度l/cm ‎6.0‎ ‎7.2‎ ‎8.4‎ ‎9.6‎ ‎10.8‎ ‎12.4‎ ‎(1)根据实验数据在如图K11－5所示坐标系中作出弹力F跟弹簧伸长量x的关系图象；‎ 图K11－5‎ ‎(2)根据图象得到弹簧的劲度系数是________N/m.‎ ‎8．橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计．沿着两个不同的方向拉弹簧测力计．当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图K11－6所示，这时弹簧测力计的读数可从图中读出．‎ 图K11－6‎ ‎(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为________ N和 __________N. (要求读到0.1 N)‎ ‎(2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力．‎ 图K11－7‎ ‎9．在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图K11－7所示)．实验中需用两个弹簧测力计分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．某同学认为在此过程中必须注意以下几项：‎ A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行 其中正确的是________．(填入相应的字母)‎ ‎10．图K11－8甲为“探究求合力的方法”的实验装置．‎ ‎(1)下列说法中正确的是________．‎ A．在测量同一组数据F1、F2和合力F的过程中，橡皮条结点O的位置能变化 B．弹簧测力计拉细线时，拉力方向必须竖直向下 C．F1、F2和合力F的大小都不能超过弹簧测力计的量程 D．为减小测量误差，F1、F2方向间夹角应为90°‎ ‎(2)弹簧测力计的指针如图乙所示，由图可知拉力的大小为________N.‎ ‎ ‎ 图K11－8‎ ‎11．在“探究弹力和弹簧伸长的关系，并测定弹簧的劲度系数”的实验中，实验装置如图K11－9所示．所用的每个钩码的重力相当于对弹簧提供了向右恒定的拉力．实验时先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在绳子的下端，每次测出相应的弹簧总长度．‎ 图K11－9‎ ‎(1)有一个同学通过以上实验测量后把6组数据描点在坐标图中，请作出F－L图线．‎ 图K11－10‎ ‎(2)由此图线可得出该弹簧的原长L0＝________cm，劲度系数k＝________ N/m.‎ ‎(3)试根据以上该同学的实验情况，请你帮助他设计一个记录实验数据的表格(不必填写其实验测得的具体数据)．‎ ‎(4)该同学实验时，把弹簧水平放置与弹簧悬挂放置相比较．‎ 优点在于：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ 缺点在于：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ 课时作业（十一）‎ ‎【基础热身】‎ ‎1．C　[解析] 原长的测量值小于真实值，设误差为Δl，弹簧的实际伸长量x′＝x－Δl，弹力与伸长量成正比，即F＝k(x－Δl)，所以可能的图线是C ‎2．D　[解析] 由于结点O的位置不变，所以F1和F2的合力大小和方向不变，画出平行四边形如图所示，弹簧测力计A的拉伸方向不变，则F1的方向不变，弹簧测力计B顺时针转动过程中，F2的大小和方向均不断改变，图中画出弹簧测力计B转动过程中的三个位置，两弹簧测力计的读数分别为F1′和F2′、F1″和F2″、F1和F2，观察表示力的有向线段的长短变化，可以看出弹簧测力计A的读数F1逐渐减小，而弹簧测力计B的读数F2先减小后增大，当弹簧测力计B转动至与弹簧测力计A垂直时F2最小．‎ ‎3．甲 ‎[解析] 由题设可知，F为F1和F2合力，是通过平行四边形定则作出的，而F′是F1和F2的等效力，即用一只弹簧秤拉橡皮条时的拉力，显然F′的方向与细绳应在同一条直线上，故甲同学是尊重事实的．‎ ‎4．(1)②　③　(2)他们的假设不是全部正确．在弹性限度内，金属丝(杆)的伸长量与拉力成正比，与截面半径的平方成反比，还与金属丝(杆)的长度成正比．‎ ‎[解析] 确定研究对象，选取实验器材属“制定计划”；实验过程和测量数据属“搜集证据”. 探究金属线材伸长量与拉力、长度、直径的关系时，应该采用控制变量法．‎ ‎【技能强化】‎ ‎5．(1)步骤①中未记下细线的方向　(2)步骤②中除F1、F2的大小之外，还应根据F1、F2的方向才能准确作图 ‎(3)步骤③中应将橡皮条与线的结点拉到原位置O点 ‎6．在A点按同一标度作出F1、F2、F的图示；利用平行四边形定则作F1、F2的合力F′；比较F和F′的大小和方向，并得出结论 ‎　7．(1)如图所示　(2)25‎ ‎[解析] (1)钩码质量为零时弹簧的长度为原长，可得弹簧原长为‎6.0 cm；根据给出的六组数据分别计算出对应状态下弹簧的伸长量，可在弹力F与弹簧伸长量x的关系图象中确定出六个点，用平滑的曲线连接尽可能多的点，如图所示．所得图象是一条过原点的直线，本实验中最后一点要舍弃．(2)由所得图象，计算图象的斜率即为弹簧的劲度系数k＝ N/m＝25 N/m.‎ ‎8．(1)4.0　2.5　(2)如图所示 ‎[解析]‎ ‎ 读弹簧测力计示数时，应注意首先找零刻度线，尤其是竖直放置的那个弹簧测力计，它的读数是2.5 N(而不是3.5 N)，水平放置的弹簧测力计读数是4.0 N.‎ ‎9．C　[解析] 该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果，不必要求两个分力等大，故选项B错误；与两绳长短无关，选项A错误；但需使两个分力与合力在同一平面内，故选项C正确．‎ ‎10．(1)C　(2)4.00‎ ‎[解析] 在测量同一组数据的过程中，橡皮条结点O的位置不能变化，如果变化，即力的效果变化，所以A选项错误；由于弹簧测力计是通过定滑轮拉结点O的，定滑轮只能改变力的方向不能改变力的大小，所以弹簧测力计拉线的方向不一定要沿竖直方向，B选项错误；弹簧测力计在使用过程中，不能超过其量程，C选项正确；两个拉力的方向合适即可，不宜太大，也不宜太小，但不一定为90°，所以D选项错误．‎ ‎【自我挑战】‎ ‎11．(1) 如图所示　(2)5　20‎ ‎(3)记录数据的表格如下：‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 弹力F/N 弹簧的长度 L/×10－‎‎2 m ‎(4)避免弹簧自身所受重力对实验的影响　弹簧与桌面及绳子与滑轮间存在的摩擦造成实验的误差 ‎[解析] (1)用平滑的曲线将各点连接起来，如图所示．(2)弹簧的原长L0即为弹力为零时弹簧的长度，由图象可知，L0＝5×10－‎2 m＝‎5 cm.劲度系数为图象直线部分的斜率，k＝20 N/m.‎ ‎　‎