1、力学实验题巧练(二)(建议用时：40分钟)1.某课外科技活动小组学习了平行四边形定则后，利用DIS实验装置研究“力的合成与分解”，如图所示A、B为两个相同的双向力传感器，该型号传感器在受到拉力时读数为正，受到压力时读数为负A连接质量不计的细绳，可沿固定的板做圆弧形移动B固定不动，通过光滑铰链连接长0.3 m的杆将细绳连接在杆右端O点构成支架保持杆在水平方向，按如下步骤操作：测量绳子与水平杆的夹角AOB；对两个传感器进行调零；用另一绳在O点悬挂一个钩码，记录两个传感器读数；取下钩码，移动传感器A改变角重复上述实验步骤，得到如下表格.F14.0042.3204.008F23.4721.1643.4
2、603060150(1)根据表格，A传感器对应的表中力为_(选填“F1”或“F2”)钩码质量为_kg(保留1位有效数字)(2)本实验中多次对传感器进行调零，对此操作说明正确的是_A因为事先忘记了调零B何时调零对实验结果没有影响C为了消除横杆自身重力对结果的影响D可以完全消除实验的误差2在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学设计的实验装置如图甲所示(1)请指出该同学在实验操作中存在的两处错误：_；_(2)该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点，测得h1、h2、h3、h4、h5.若打点的周期为T，则打E点时速度为vE_；若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v2与h的
3、关系图线，如图丙所示，则小车的加速度a_m/s2.3如图甲所示，用横梁、弹簧和多个已知质量且质量相等的钩码探究在弹性限度内弹簧弹力与弹簧伸长量的关系(1)把弹簧上端固定在横梁上，下端悬吊不同重力的钩码，用刻度尺测量有关长度，实验中需要测量的物理量有：_.(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悬吊钩码后，在钩码静止后再读数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(3)图乙是弹簧弹力F与弹簧伸长量x的Fx图线，由此可求出弹簧的劲度系数为_N/m.图线不过原点的原因是_4.某同学利用光电门传感器设计了一个研究小物体自由下落时机械能是否守恒的实验，实验装
4、置如图所示，图中A、B两位置分别固定了两个光电门传感器实验时测得小物体上宽度为d的挡光片通过A处传感器的挡光时间为t1，通过B处传感器的挡光时间为t2，重力加速度为g.为了证明小物体通过A、B时的机械能相等，还需要进行一些实验测量和列式证明(1)下列必要的实验测量步骤是_A用天平测出运动小物体的质量mB测出A、B之间的竖直距离hC测出小物体释放时离桌面的高度HD用秒表测出运动小物体由A到B所用时间t(2)若该同学用d和t1、t2的比值分别来反映小物体经过A、B光电门时的速度，并设想如果能满足_关系式，即能证明在自由落体过程中小物体的机械能是守恒的5(2015厦门质检)关于验证机械能守恒定律的实
5、验请回答下列问题：(1)利用打点计时器打出纸带，请将下列步骤按合理顺序排列_(填选项前字母)A释放纸带B接通电源C取下纸带 D切断电源(2)在打出的纸带上选取连续的三个点A、B、C，如图所示测出起始点O到A点的距离为s0，A、B两点间的距离为s1，B、C两点间的距离为s2，根据前述条件，如果在实验误差允许的范围内满足关系式_，即验证了物体下落过程中机械能是守恒的(已知当地重力加速度为g，使用交流电的周期为T)(3)下列叙述的实验处理方法和实验结果，正确的是_A该实验中不用天平测重物的质量，则无法验证机械能守恒定律B该实验选取的纸带，测量发现所打的第一点和第二点间的距离为1.7 mm，表明打点计
6、时器打第一点时重物的速度不为零C为了计算方便，本实验中选取一条理想纸带，然后通过对纸带的测量、分析，求出当地的重力加速度的值，再代入表达式：mghmv2进行验证D本实验中，实验操作非常规范，数据处理足够精确，实验结果一定是mgh略大于mv2，不可能出现mv2略大于mgh的情况6(1)图甲为某同学做“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图，一端带有定滑轮的木板直接放在水平桌面上，细线与长木板平行在研究小车(含砝码)质量不变，加速度和作用力的关系时，他先后五次改变砂和砂桶的总质量，测出相应的加速度a.在第一次测量时，砂和砂桶的总质量为m1，小车质量M20m1，以后每次在砂桶里增加质量为m的砂
7、子，已知m.若把砂和砂桶的总重力作为小车所受合力F的大小，按这五组数据画出的aF图象可能是下列图乙中的_(2)第(1)题图象中图线不过坐标原点的原因是_，若对此采取了纠正，该实验还存在一个较大的系统误差，是由砂和砂桶的总重力不等于小车受到的拉力引起的设砂和砂桶的总重力为F测，小车真正受到的拉力为F真若定义100%为拉力测量的百分误差，现要求百分误差不大于5%，则当小车的总质量为200 g时，砂和砂桶的总质量最大不能超过_g.7某同学用如图甲所示装置做“探究功与速度变化的关系”的实验，他通过成倍增加位移的方法来进行验证方法如下：将光电门固定在水平轨道上的B点，用重物通过细线拉小车，保持小车(带遮
8、光条)和重物的质量不变，通过改变小车释放点到光电门的距离进行多次实验，每次实验时要求小车都由静止释放. (1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d_cm.(2)如果每次实验时遮光条通过光电门的时间为t，小车到光电门的距离为s，通过描点作出线性图象来反映合力做的功与动能改变量的关系，则所作图象关系是_时才能符合实验要求AstBst2Cst1Dst2(3)下列实验操作中必要的是_A调整轨道的倾角，在未挂重物时使小车能在轨道上匀速运动B必须满足重物的质量远小于小车的质量C必须保证小车由静止状态开始释放8(2015武汉市武昌区高三调研)如图所示，上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直
9、板上的不同高度处，轨道的末端水平，上轨道可上下平移，在两轨道相对于各自轨道末端高度相同的位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则：(1)B球进入水平轨道后将做_运动；改变上轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是：_.(2)某次实验恰按图示位置释放两个小球，两个小球相碰的位置在水平轨道上的P点处，已知固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为9 cm，则可计算出A球刚到达P点时的速度大小为_m/s.(g
10、取10 m/s2，结果保留两位有效数字)力学实验题巧练(二)1解析：(1)A传感器中的力均为正值，故A传感器对应的是表中力F1，平衡时，mgF1sin ，当30时，F14.004 N，可求得m0.2 kg.(2)在挂钩码之前，对传感器进行调零，目的是消除横杆自身重力对结果的影响，故C正确答案：(1)F10.2(2)C2解析：(1)两处错误是打点计时器应该接交流电源，开始时小车应该靠近打点计时器(2)vE，根据公式v2v2ax可知，题图丙中图线的斜率等于2a得a5.4 m/s2.答案：(1)打点计时器应该接交流电源开始时小车应该靠近打点计时器(2)5.43解析：(1)根据实验原理，实验中需要测量
11、的物理量有弹簧的原长、弹簧受不同外力所对应的长度(2)胡克定律只在弹性限度内才成立；实验时应在钩码静止、形变量稳定时读数；弹簧和横梁之间的摩擦力对本实验没有影响，所以选B.(3)根据题图乙中图线的斜率等于k，取题图象中(0.5，0)和(3.5，6)两个点，利用Fkx，可得k200 N/m；图线不过原点是由于弹簧具有自重，使得弹簧不加外力时就有形变量答案：(1)弹簧原长、弹簧受不同外力所对应的长度(2)B(3)200弹簧存在自重4解析：(1)本实验需要验证小物体由A运动到B过程中，小物体减少的重力势能mghAB和增加的动能m(vv)在误差允许范围内是否近似相等，即(vv)ghAB，故无需测量小物
12、体的质量和小物体释放时离桌面的高度H，A、C项错误；需要测量A、B之间的竖直距离，B项正确；速度是通过光电门测量的，因此无需用秒表测出运动小物体由A到B所用时间t，D项错误(2)由题意知小物体经过两光电门的速度分别为和，代入(vv)ghAB可知，如果能满足2gh即可证明小物体自由下落过程中机械能守恒答案：(1)B(2)(d/t2)2(d/t1)22gh5解析：(1)打点计时器使用时，先接通电源，后释放纸带；计时器不能长时间持续工作，使用完毕应立即关闭电源，故操作次序应为BADC.(2)由匀变速直线运动规律可知，纸带上打B点时重物的速度vB，重物带动纸带由O运动到B过程中，重物减少的重力势能为m
13、g(s0s1)，重物增加的动能为mv，验证机械能守恒定律，二者应在误差允许的范围内近似相等，将vB代入整理可得：8g(s0s1)T2(s1s2)2.(3)由8g(s0s1)T2(s1s2)2可知，验证机械能是否守恒与重物质量无关，A项错误；若纸带从静止开始运动，纸带在0.02 s内的位移hgt22 mm；若初速度不为零，则位移应大于2 mm，B项错误；易知C项错误；实验中，不可避免地要克服摩擦力做功，因此势能的减少量mgh一定大于动能的增加量mv2，D项正确答案：(1)BADC(2)8g(s0s1)T2(s1s2)2(3)D6解析：(1)设小车与桌面之间的动摩擦因数为，由牛顿第二定律可得FMg
14、Ma，解得ag，A、B错若F较大时，不满足Mm，此时应用牛顿第二定律求解加速度时，绳子的弹力F不可近似认为等于砂和砂桶的重力，而是小于砂和砂桶的重力，故加速度值与ag相比减小，C对，D错(2)由于未平衡摩擦力，故导致砂与砂桶重力较小时，小车未加速运动，aF图象上表现为不过原点，与横轴有一定截距；由题意可知F测mg，设整体的加速度为a，由于摩擦力已被平衡，故绳的拉力为F真，由牛顿第二定律可得F真Ma，mgF真ma，解得：F真，由题意可知百分误差100%100%5%，代入质量M200 g，解得：m10 g.答案：(1)C(2)没有平衡小车所受的摩擦力107解析：(1)由游标卡尺读数规则可知，示数为
15、：10 mm0.0515 mm1.075 cm.(2)由题意可知，该同学是通过成倍改变位移来改变做功的，设重物对小车的拉力为F，对小车有：Fsm，即有：s，则D正确(3)由(2)可知，公式中的F是指小车所受到的合力，而且在整个实验过程中保持不变，所以在该实验中不需要平衡摩擦力；同理可知，重物与小车质量的大小关系也不会对实验结果产生影响；若小车释放速度不为0，则会对实验结果产生影响，选项C正确答案：(1)1.075(2)D(3)C8解析：(1)观察到A球正好砸在B球上，说明两球在水平方向上，在相等的时间内，运动的位移相等，又因为B球进入水平轨道后将做匀速直线运动，从而说明A球(或平抛运动)的水平分运动是匀速直线运动(2)由平抛运动规律可得：xv0t，hgt2，可得：v0x；由动能定理可得：mv2mvmgh，联立可得：v 4.5 m/s.答案：(1)匀速(直线)A球(或平抛运动)的水平分运动是匀速直线运动(2)4.5