专题能力训练14 力学实验
(时间:45分钟 满分:100分)
1.(10分)如图甲所示,在研究弹力和弹簧伸长量的关系时,把弹簧上端固定在横梁上,下端悬吊不同重力的砝码,用刻度尺测量弹簧的长度,把弹簧的伸长量Δx和弹簧弹力F的关系在F-Δx坐标系中描点如图乙所示。
甲
乙
(1)从坐标系中的实验数据可知,该弹簧的劲度系数是 (精确到两位有效数字)。
(2)关于实验注意事项,以下哪项是没有必要的?(填入字母序号) 。 A.悬吊砝码后,在砝码静止后再读数 B.尽量减小弹簧和横梁之间的摩擦 C.弹簧的受力不超过它的弹性限度
2.(14分)某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50 Hz。
甲
乙
(1)通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点 和 之间某时刻开始减速。 (2)计数点5对应的速度大小为 m/s,计数点6对应的速度大小为 m/s。(保留三位有效数字)
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a= m/s,若用来计算物块与桌面间的动摩擦因数(g为重力加速度),则计算结果比动摩擦因数的真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。
3.(14分)为了测量木块与木板间动摩擦因数,某小组使用位移传感器设计了如图甲所示的实验装置,让木块从倾斜木板上一点A由静止释放,位移传感器可以测出木块到传感器的距离。位移传感器连接计算机,描绘出滑块相对传感器的位移x随时间t变化规律,如图乙所示。
2
(1)根据上述x-t图,计算0.3 s时木块的速度v= m/s,木块加速度a= m/s;(以上结果均保留两位有效数字)
(2)若知道木板的倾角为θ,则木块与木板的动摩擦因数μ= (所有量用字母表示,已知当地的重力加速度为g)。
(3)为了提高木块与木板间动摩擦因数的测量精度,下列措施可行的是 。 A.A点与传感器距离适当大些 B.木板的倾角越大越好
C.选择体积较小的实心木块
D.传感器开始计时的时刻必须是木块从A点释放的时刻 4.(16分)(1)下图螺旋测微器的读数为 mm。
2
图中游标卡尺的读数是 cm。
(2)用如图实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。下图给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知m1=50 g、m2=150 g,则(结果均保留两位有效数字)
①在纸带上打下计数点5时的速度v= m/s。
②在打下点“0”到点“5”过程中,系统动能的增量ΔEk= J,系统势能的减少量
2
ΔEp= J(计算时g取10 m/s)。由此得出的结论: 。
③若某同学作出-h图象如图,则当地的重力加速度g= m/s2。
5.(14分)某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2。
(1)主要实验步骤如下:
①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,记下弹簧测力计的示数F; ②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,此时绳套1沿0°方向,绳套2沿120°方向,记下弹簧测力计的示数F1;
③根据力的平行四边形定则计算此时绳套1的拉力F1'= ; ④比较 ,即可初步验证; ⑤只改变绳套2的方向,重复上述实验步骤。
(2)保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动90°,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是 。 A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大
6.(16分)下图为一弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧,弹簧压缩并锁定,在金属管两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且与弹簧不固连)。现解除弹簧锁定,两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。然后按下述步骤进行实验:
①用天平测出两球质量m1、m2;
②用刻度尺测出两管口离地面的高度h; ③记录两球在水平地面上的落点P、Q。
回答下列问题:
(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有 。(已知重力加速度g)
A.弹簧的压缩量Δx
B.两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2 C.小球直径
D.两球从管口弹出到落地的时间t1、t2
(2)根据测量结果,可得弹性势能的表达式为Ep= 。
(3)由上述测得的物理量来表示,如果满足关系式 ,就说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。
7.(16分)在探究动能定理的实验中,某实验小组组装了一套如图甲所示的装置,拉力传感器固定在小车上,一端与细绳相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。穿过打点计时器的纸带与小车尾部相连接,打点计时器打点周期为T,实验的部分步骤如下:
甲
(1)平衡小车所受的阻力:不挂钩码,调整木板右端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器在纸带上打出一系列 的点。