2014年版高考物理第12讲力学实验考前小测

2014年版高考物理第12讲力学实验考前小测

‎04适考素能特训 ‎ ‎1.[2012·新课标全国卷](8分)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示．图甲所示读数为________mm，图乙所示读数为________mm，所测金属板的厚度为________mm.‎ 解析：螺旋测微器的读数方法：螺旋测微器的读数值＝固定刻度值＋可动刻度×‎0.01 mm，读出甲、乙两图的数值分别是‎0.010 mm、‎6.870 mm，算出金属板的厚度为‎6.860 mm.‎ 答案：0.010　6.870　6.860‎ ‎2．[2013·金版原创卷八](8分)在“验证力的平行四边形定则”实验中．‎ ‎(1)某同学的实验操作主要步骤如下：‎ A. 在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；‎ B. 用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；‎ C. 用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；‎ D. 按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；‎ E. 只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮筋使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按照同一标度作出这个力F′的图示；‎ F. 比较力F′和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论．‎ 上述步骤中，有重要遗漏的步骤的序号是________．‎ ‎(2)如图为利用实验记录的结果作出的图，则图中的________是力F1和F2的合力理论值，________是力F1和F2的等效合力的实际测量值．‎ ‎(3)如果某同学实验中测出F1>F2的同时，还用量角器测量出F1和F2的夹角为75°，然后做出如下的几个推断，其中正确的是________．‎ A. 将F1转动一定的角度，可以使合力F的方向不变 B. 将F2转动一定的角度，可以使合力F的方向不变 C. 保持F1的大小和方向，将F2逆时针转动30°，可以使合力F的大小和方向都不变 D. 只有保持F1和F2的大小不变，同时转动一定的角度，才可能使合力F的大小和方向都不变 解析：(1)步骤C中没有记下力的方向，步骤E中没有说明把结点拉到相同的位置．(2)等效合力在方向上没有误差，一定在AO方向上．(3)由平行四边形定则易知AB正确，CD错误．‎ 答案：(1)CE　(2)F　F′　(3)AB ‎3．(10分)某同学利用如图甲所示的装置做“探究弹簧弹力大小与其长度的关系”的实验．‎ ‎(1)在安装刻度尺时，必须使刻度尺保持________状态．‎ ‎(2)他通过实验得到如图乙所示的弹力大小F与弹簧长度x的关系图线．由此图线可得该弹簧的原长x0＝________cm，劲度系数k＝________N/m.‎ ‎(3)他又利用本实验原理把该弹簧做成一个弹簧测力计，当弹簧测力计上的示数如图丙所示时，该弹簧的长度x＝________cm.‎ 解析：(1)安装刻度尺时，必须使刻度尺竖直放置．‎ ‎(2)由F－x图象知，弹簧原长x0＝‎‎4 cm k＝＝ N/m＝50 N/m.‎ ‎(3)由图丙知，弹簧测力计示数为3.0 N．则Δx＝＝‎0.06 m＝‎‎6 cm 则x＝x0＋Δx＝‎‎10 cm 答案：(1)竖直　(2)4　50　(3)10‎ ‎4．[2013·长沙一模](10分)研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系，该小组在实验室设计了一套如图所示的装置，图中A为小车，B为打点计时器，C为力传感器，P为小桶(内有砂子)，M是一端带有定滑轮的水平放置的足够长的木板．‎ ‎(1)要顺利完成该实验，除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外，还需要的实验仪器是________(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”)．‎ ‎(2)按上述方案做实验，是否要求砂桶和砂子的总质量远小于小车的质量？________(填“是”或“否”)．‎ ‎(3)已知交流电源的频率为50 Hz，某次实验得到的纸带如图所示，图中相邻计数点之间还有4个点未画出，则计时器打点D时，纸带的速度大小vD＝________m/s, 由该纸带可求得小车的加速度a＝________m/s2.(结果均保留2位有效数字)‎ 解析：(1)因小车受到拉力可由力传感器来测量，故还需要的实验仪器是刻度尺；(2)平衡好摩擦力后，设力传感器的示数为F，对小车有：F＝Ma，故不要求砂桶和砂子的总质量远小于小车的质量；(3)相邻计数点之间的时间间隔t＝0.02×5 s＝0.1 s，由Δx＝at2可得小车的加速度a＝＝＝‎0.90 m/s2；计时器打点C时，纸带的速度vC＝BD＝＝＝‎0.60 m/s，则vD＝vC＋at＝(0.60＋0.90×0.1) m/s＝‎0.69 m/s.‎ 答案：(1)刻度尺　(2)否　(3)0.69　0.90‎ ‎5．(14分)某研究性学习小组采用如图1所示的装置，探究物体的加速度与质量的关系．提供的器材有：气垫导轨、滑块(总质量为M，左端装有遮光板)、光电门(配接数字计时器)、米尺、铁架台．实验中，测出导轨顶端A与光电门所在位置B的距离为L，导轨顶端距B的高度为h.‎ ‎(1)用游标卡尺测量遮光板的宽度d，如图2所示，则d＝________mm；‎ ‎(2)实验中为了测量多组数据，在滑块上多次添加砝码(砝码质量为m)，为使滑块受到的合外力保持不变，应调节________，使________保持不变；‎ ‎(3)图3为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图象，横坐标m为小车上砝码的质量．设图中直线的斜率为k，在纵轴上的截距为b ‎，若牛顿定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________．‎ 命题意图：本题主要考查探究物体的加速度与质量的关系实验，意在考查考生的实验与探究能力．‎ 解析：(1)游标卡尺读数为d＝‎3 mm＋5×‎0.05 mm＝‎3.25 mm.‎ ‎(2)设气垫导轨倾角为α，则F＝(M＋m)gsinα ‎＝(M＋m)g，要使F不变，可调节h使(M＋m)h不变．‎ ‎(3)根据牛顿第二定律有F＝(m＋M)a，变形得＝m＋，所以－m图象的斜率为＝k，所以作用力F＝，－m图象的截距为＝b，所以M＝.‎ 答案：(1)3.25　(2)高度h　(M＋m)h　(3)　 ‎6．[2013·苏北四市二调](15分)某课外活动小组利用竖直上抛运动验证机械能守恒定律．‎ ‎(1)某同学用20分度游标卡尺测量小球的直径，读数如图甲所示，小球直径为________cm.图乙所示弹射装置将小球竖直向上抛出，先后通过光电门A、B，计时装置测出小球通过A、B的时间分别为2.55 ms、5.15 ms，由此可知小球通过光电门A、B时的速度分别为vA、vB，其中vA＝________m/s.‎ ‎(2)用刻度尺测出光电门A、B间的距离h，已知当地的重力加速度为g，只需比较________是否相等，就可以验证机械能是否守恒(用题目中涉及的物理量符号表示)．‎ ‎(3)通过多次实验发现，小球通过光电门A的时间越短，(2)中要验证的两数值差越大，试分析实验中产生误差的主要原因是_________________________________________________．‎ 解析：(1)由游标卡尺的读数方法d ‎＝主尺读数＋游标尺的读数，注意分度，读得小球直径为‎1.020 cm，小球通过光电门可近似认为做匀速直线运动，所以vA＝＝＝‎4 m/s；(2)在验证机械能守恒时，要看动能的减少量是否等于势能的增加量，即gh＝－；(3)小球通过A的时间越短，意味着小球的速度越大，而速度越大受到的空气阻力就越大，损失的能量越多，动能的减少量和势能的增加量差值越大．‎ 答案：(1)1.020　4(4.0或4.00也对)‎ ‎(2)gh和－　(3)小球上升过程中受到空气阻力的作用，速度越大，所受阻力越大 ‎7．[2013·海淀模拟](17分)实验小组利用如图甲所示的实验装置，探究外力对滑块做功与滑块动能变化的关系．‎ ‎(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平．气源供气后，利用现有器材如何判断导轨是否水平？‎ 答：______________________________________________.‎ ‎(2)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝________cm；实验时将滑块从图甲所示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝0.624×10－2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为________m/s(保留3位有效数字)．在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、________和________．(文字说明并用相应的字母表示)‎ ‎(3)本实验中，外力对滑块做功W的表达式为________，滑块(和遮光条)动能变化量Ek2－Ek1的表达式为________．通过几次实验，若两者在误差允许的范围内相等，从而说明合外力对滑块做功等于滑块动能变化量．‎ ‎(4)本实验中产生系统误差的主要因素：‎ ‎_________________________________________________‎ ‎_________________________________________________.‎ 解析：(1)将滑块轻放到导轨上，气源供气后，滑块与导轨之间会形成一层很薄的气体层，使滑块悬浮导轨上，滑块若能静止，则说明滑块所受合力为零，导轨水平．(2)d＝‎1.5 cm＋12×‎0.05 mm＝‎1.560 cm；v＝d/Δt＝‎2.50 m/s；计算滑块与遮光条的动能，需要知道其质量 M；计算外力对滑块做的功，需要知道滑块运动的距离L.(3)本实验中，滑块受的拉力为mg，故外力对滑块做的功W＝mgL；滑块与遮光条的初动能为零，故其动能变化量等于末动能Ek＝M()2.(4)本实验按钩码的重力等于滑块受的拉力，实际上钩码的重力略大于滑块受的拉力，滑轮的轴受到阻力等原因，而产生系统误差．‎ 答案：(1)将滑块轻放到导轨上，看滑块是否能静止，若静止，说明轨道水平　(2)1.560　2.50　滑块与遮光条的质量M　光电门与滑块在运动起点时遮光条之间的距离L　(3)mgL　M()2　(4)钩码重力大于滑块受到的拉力、滑轮的轴受到的阻力等 ‎8．[2013·合肥一模](18分)为了“探究动能改变与合外力做功”的关系，某同学设计了如下实验方案：‎ A．第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起，把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连，然后跨过定滑轮，重锤夹后连一纸带，穿过打点计时器，调整木板倾角，直到轻推滑块后，滑块沿木板匀速运动，如图甲所示．‎ B．第二步保持木板的倾角不变，将打点计时器安装在木板靠近滑轮处，取下细绳和重锤，将滑块与纸带相连，使其穿过打点计时器，然后接通电源释放滑块，使之从静止开始加速运动，打出纸带，如图乙所示．‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)已知O、A、B、C、D、E、F相邻计数点的时间间隔为Δt，根据纸带求滑块速度，当打点计时器打A点时滑块速度vA＝________，打点计时器打B点时滑块速度vB ‎＝________.‎ ‎(2)已知重锤质量m，当地的重力加速度g，要测出某一过程合外力对滑块做的功，还必须测出这一过程滑块________(写出物理量名称及符号)，合外力对滑块做功的表达式W合＝________.‎ ‎(3)测出滑块运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功以及vA、vB、vC、vD、vE.以v2为纵轴，以W为横轴建立坐标系，描点作出v2W图象，可知它是一条过坐标原点的倾斜直线，若直线斜率为k，则滑块质量M＝________.‎ 解析：(1)由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度得vA＝＝；vB＝.‎ ‎(2)因整个系统在图甲中匀速运动，撤去重锤后，滑块下滑时受到的合外力就是重锤的重力，由动能定理，只要知道滑块下滑的位移x就可得各个力所做的功，并且合外力做的功为mgx.‎ ‎(3)由动能定理可得W＝Mv2，若描点作出的v2－W图象是一条过坐标原点的倾斜直线，直线斜率为k，滑块质量M＝.‎ 答案：(1)　　(2)下滑的位移　x　mgx ‎(3)