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2014高考物理大二輪考前適考素能特訓(xùn)：第12講　力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1.[2012新課標(biāo)全國卷](8分)某同學(xué)利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度．該螺旋測微器校零時(shí)的示數(shù)如圖甲所示，測量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖乙所示．圖甲所示讀數(shù)為________mm，圖乙所示讀數(shù)為________mm，所測金屬板的厚度為________mm. 解析：螺旋測微器的讀數(shù)方法：螺旋測微器的讀數(shù)值＝固定刻度值＋可動(dòng)刻度0.01 mm，讀出甲、乙兩圖的數(shù)值分別是0.010 mm、6.870 mm，算出金屬板的厚度為6.860 mm. 答案：0.010　6.870　6.860 2．[2013金版原創(chuàng)卷八](8分)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中． (1)某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作主要步驟如下： A. 在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上； B. 用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮筋的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套； C. 用兩個(gè)彈簧測力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧測力計(jì)的示數(shù)； D. 按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧測力計(jì)的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F； E. 只用一只彈簧測力計(jì)，通過細(xì)繩套拉橡皮筋使其伸長，讀出彈簧測力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按照同一標(biāo)度作出這個(gè)力F′的圖示； F. 比較力F′和F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論． 上述步驟中，有重要遺漏的步驟的序號(hào)是________． (2)如圖為利用實(shí)驗(yàn)記錄的結(jié)果作出的圖，則圖中的________是力F1和F2的合力理論值，________是力F1和F2的等效合力的實(shí)際測量值． (3)如果某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中測出F1>F2的同時(shí)，還用量角器測量出F1和F2的夾角為75，然后做出如下的幾個(gè)推斷，其中正確的是________． A. 將F1轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，可以使合力F的方向不變 B. 將F2轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，可以使合力F的方向不變 C. 保持F1的大小和方向，將F2逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)30，可以使合力F的大小和方向都不變 D. 只有保持F1和F2的大小不變，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，才可能使合力F的大小和方向都不變 解析：(1)步驟C中沒有記下力的方向，步驟E中沒有說明把結(jié)點(diǎn)拉到相同的位置．(2)等效合力在方向上沒有誤差，一定在AO方向上．(3)由平行四邊形定則易知AB正確，CD錯(cuò)誤． 答案：(1)CE　(2)F　F′　(3)AB 3．(10分)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置做“探究彈簧彈力大小與其長度的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)． (1)在安裝刻度尺時(shí)，必須使刻度尺保持________狀態(tài)． (2)他通過實(shí)驗(yàn)得到如圖乙所示的彈力大小F與彈簧長度x的關(guān)系圖線．由此圖線可得該彈簧的原長x0＝________cm，勁度系數(shù)k＝________N/m. (3)他又利用本實(shí)驗(yàn)原理把該彈簧做成一個(gè)彈簧測力計(jì)，當(dāng)彈簧測力計(jì)上的示數(shù)如圖丙所示時(shí)，該彈簧的長度x＝________cm. 解析：(1)安裝刻度尺時(shí)，必須使刻度尺豎直放置． (2)由F－x圖象知，彈簧原長x0＝4 cm k＝＝ N/m＝50 N/m. (3)由圖丙知，彈簧測力計(jì)示數(shù)為3.0 N．則Δx＝＝0.06 m＝6 cm 則x＝x0＋Δx＝10 cm 答案：(1)豎直　(2)4　50　(3)10 4．[2013長沙一模](10分)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究小車質(zhì)量不變時(shí)其加速度與力的關(guān)系，該小組在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一套如圖所示的裝置，圖中A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為力傳感器，P為小桶(內(nèi)有砂子)，M是一端帶有定滑輪的水平放置的足夠長的木板． (1)要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖中實(shí)驗(yàn)儀器和低壓交流電源(含導(dǎo)線)外，還需要的實(shí)驗(yàn)儀器是________(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”)． (2)按上述方案做實(shí)驗(yàn)，是否要求砂桶和砂子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？________(填“是”或“否”)． (3)已知交流電源的頻率為50 Hz，某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶如圖所示，圖中相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則計(jì)時(shí)器打點(diǎn)D時(shí)，紙帶的速度大小vD＝________m/s, 由該紙帶可求得小車的加速度a＝________m/s2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字) 解析：(1)因小車受到拉力可由力傳感器來測量，故還需要的實(shí)驗(yàn)儀器是刻度尺；(2)平衡好摩擦力后，設(shè)力傳感器的示數(shù)為F，對小車有：F＝Ma，故不要求砂桶和砂子的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；(3)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t＝0.025 s＝0.1 s，由Δx＝at2可得小車的加速度a＝＝＝0.90 m/s2；計(jì)時(shí)器打點(diǎn)C時(shí)，紙帶的速度vC＝BD＝＝＝0.60 m/s，則vD＝vC＋at＝(0.60＋0.900.1) m/s＝0.69 m/s. 答案：(1)刻度尺　(2)否　(3)0.69　0.90 5．(14分)某研究性學(xué)習(xí)小組采用如圖1所示的裝置，探究物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系．提供的器材有：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(總質(zhì)量為M，左端裝有遮光板)、光電門(配接數(shù)字計(jì)時(shí)器)、米尺、鐵架臺(tái)．實(shí)驗(yàn)中，測出導(dǎo)軌頂端A與光電門所在位置B的距離為L，導(dǎo)軌頂端距B的高度為h. (1)用游標(biāo)卡尺測量遮光板的寬度d，如圖2所示，則d＝________mm； (2)實(shí)驗(yàn)中為了測量多組數(shù)據(jù)，在滑塊上多次添加砝碼(砝碼質(zhì)量為m)，為使滑塊受到的合外力保持不變，應(yīng)調(diào)節(jié)________，使________保持不變； (3)圖3為研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量的關(guān)系”時(shí)所得的實(shí)驗(yàn)圖象，橫坐標(biāo)m為小車上砝碼的質(zhì)量．設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，若牛頓定律成立，則小車受到的拉力為________，小車的質(zhì)量為________． 命題意圖：本題主要考查探究物體的加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，意在考查考生的實(shí)驗(yàn)與探究能力． 解析：(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d＝3 mm＋50.05 mm＝3.25 mm. (2)設(shè)氣墊導(dǎo)軌傾角為α，則F＝(M＋m)gsinα ＝(M＋m)g，要使F不變，可調(diào)節(jié)h使(M＋m)h不變． (3)根據(jù)牛頓第二定律有F＝(m＋M)a，變形得＝m＋，所以－m圖象的斜率為＝k，所以作用力F＝，－m圖象的截距為＝b，所以M＝. 答案：(1)3.25　(2)高度h　(M＋m)h　(3)　 6．[2013蘇北四市二調(diào)](15分)某課外活動(dòng)小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律． (1)某同學(xué)用20分度游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，讀數(shù)如圖甲所示，小球直徑為________cm.圖乙所示彈射裝置將小球豎直向上拋出，先后通過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測出小球通過A、B的時(shí)間分別為2.55 ms、5.15 ms，由此可知小球通過光電門A、B時(shí)的速度分別為vA、vB，其中vA＝________m/s. (2)用刻度尺測出光電門A、B間的距離h，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，只需比較________是否相等，就可以驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒(用題目中涉及的物理量符號(hào)表示)． (3)通過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，小球通過光電門A的時(shí)間越短，(2)中要驗(yàn)證的兩數(shù)值差越大，試分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生誤差的主要原因是_________________________________________________． 解析：(1)由游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法d＝主尺讀數(shù)＋游標(biāo)尺的讀數(shù)，注意分度，讀得小球直徑為1.020 cm，小球通過光電門可近似認(rèn)為做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以vA＝＝＝4 m/s；(2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒時(shí)，要看動(dòng)能的減少量是否等于勢能的增加量，即gh＝－；(3)小球通過A的時(shí)間越短，意味著小球的速度越大，而速度越大受到的空氣阻力就越大，損失的能量越多，動(dòng)能的減少量和勢能的增加量差值越大． 答案：(1)1.020　4(4.0或4.00也對) (2)gh和－　(3)小球上升過程中受到空氣阻力的作用，速度越大，所受阻力越大 7．[2013海淀模擬](17分)實(shí)驗(yàn)小組利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，探究外力對滑塊做功與滑塊動(dòng)能變化的關(guān)系． (1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平．氣源供氣后，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？ 答：______________________________________________. (2)如圖乙所示，用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度d＝________cm；實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光條通過光電門的時(shí)間Δt＝0.62410－2s，則滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度為________m/s(保留3位有效數(shù)字)．在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有：鉤碼的質(zhì)量m、________和________．(文字說明并用相應(yīng)的字母表示) (3)本實(shí)驗(yàn)中，外力對滑塊做功W的表達(dá)式為________，滑塊(和遮光條)動(dòng)能變化量Ek2－Ek1的表達(dá)式為________．通過幾次實(shí)驗(yàn)，若兩者在誤差允許的范圍內(nèi)相等，從而說明合外力對滑塊做功等于滑塊動(dòng)能變化量． (4)本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要因素： _________________________________________________ _________________________________________________. 解析：(1)將滑塊輕放到導(dǎo)軌上，氣源供氣后，滑塊與導(dǎo)軌之間會(huì)形成一層很薄的氣體層，使滑塊懸浮導(dǎo)軌上，滑塊若能靜止，則說明滑塊所受合力為零，導(dǎo)軌水平．(2)d＝1.5 cm＋120.05 mm＝1.560 cm；v＝d/Δt＝2.50 m/s；計(jì)算滑塊與遮光條的動(dòng)能，需要知道其質(zhì)量M；計(jì)算外力對滑塊做的功，需要知道滑塊運(yùn)動(dòng)的距離L.(3)本實(shí)驗(yàn)中，滑塊受的拉力為mg，故外力對滑塊做的功W＝mgL；滑塊與遮光條的初動(dòng)能為零，故其動(dòng)能變化量等于末動(dòng)能Ek＝M()2.(4)本實(shí)驗(yàn)按鉤碼的重力等于滑塊受的拉力，實(shí)際上鉤碼的重力略大于滑塊受的拉力，滑輪的軸受到阻力等原因，而產(chǎn)生系統(tǒng)誤差． 答案：(1)將滑塊輕放到導(dǎo)軌上，看滑塊是否能靜止，若靜止，說明軌道水平　(2)1.560　2.50　滑塊與遮光條的質(zhì)量M　光電門與滑塊在運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)時(shí)遮光條之間的距離L　(3)mgL　M()2　(4)鉤碼重力大于滑塊受到的拉力、滑輪的軸受到的阻力等 8．[2013合肥一模](18分)為了“探究動(dòng)能改變與合外力做功”的關(guān)系，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： A．第一步他把帶有定滑輪的木板有滑輪的一端墊起，把質(zhì)量為M的滑塊通過細(xì)繩與質(zhì)量為m的帶夾重錘相連，然后跨過定滑輪，重錘夾后連一紙帶，穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，調(diào)整木板傾角，直到輕推滑塊后，滑塊沿木板勻速運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示． B．第二步保持木板的傾角不變，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在木板靠近滑輪處，取下細(xì)繩和重錘，將滑塊與紙帶相連，使其穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后接通電源釋放滑塊，使之從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，打出紙帶，如圖乙所示． 試回答下列問題： (1)已知O、A、B、C、D、E、F相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為Δt，根據(jù)紙帶求滑塊速度，當(dāng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打A點(diǎn)時(shí)滑塊速度vA＝________，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打B點(diǎn)時(shí)滑塊速度vB＝________. (2)已知重錘質(zhì)量m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，要測出某一過程合外力對滑塊做的功，還必須測出這一過程滑塊________(寫出物理量名稱及符號(hào))，合外力對滑塊做功的表達(dá)式W合＝________. (3)測出滑塊運(yùn)動(dòng)OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力對滑塊所做的功以及vA、vB、vC、vD、vE.以v2為縱軸，以W為橫軸建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)作出v2W圖象，可知它是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，若直線斜率為k，則滑塊質(zhì)量M＝________. 解析：(1)由中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度得vA＝＝；vB＝. (2)因整個(gè)系統(tǒng)在圖甲中勻速運(yùn)動(dòng)，撤去重錘后，滑塊下滑時(shí)受到的合外力就是重錘的重力，由動(dòng)能定理，只要知道滑塊下滑的位移x就可得各個(gè)力所做的功，并且合外力做的功為mgx. (3)由動(dòng)能定理可得W＝Mv2，若描點(diǎn)作出的v2－W圖象是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，直線斜率為k，滑塊質(zhì)量M＝. 答案：(1)　　(2)下滑的位移　x　mgx (3)