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1、专题摸底卷(七)力学实验专题摸底卷(七)力学实验 时间:60 分钟 分值:70 分 实验题(本题共 12 小题,第 12 题每小题 5 分,第 312 题每小题 6 分,共 70 分) 1.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中: (1)下列说法中不正确或不必要的是 (填选项前的字母). A.打点计时器应固定在长木板上有滑轮的一端 B.连接钩码和小车的细线应与长木板保持平行 C.小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车 D.选择计数点时,必须从纸带上第一个点开始 (2)如图 D7-1 甲所示是实验中打下的一段纸带,可计算出计数点 2 对应的速度大小为 m/s,请在图乙中标出,其余计数点
2、1、3、4、5 对应的小车瞬时速度大小在图乙中已标出.(打 点计时器所接电源频率为 50 Hz) 甲 乙 图 D7-1 (3)通过作图求得小车的加速度大小为 m/s2. 2.在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中: (1)实验室提供了以下器材:一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、钩码、6 V 以下的交流电 源、刻度尺.为了完成本实验还需要的实验器材是 . (2)打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图D7-2所示,在纸带上选 择 0、1、2、3、4、5 等 6 个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带 有最小分度为毫米的刻度尺,零点跟“0”计数
3、点对齐,由图可以读出三个计数点 1、3、5 跟 0 点的距离,请将d3填入下表中. 图 D7-2 距离d1d2d3 测量值 /cm 1.205.40 3.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中: (1)电火花计时器正常工作时,其打点的周期取决于 (填选项前的字母). A.交流电压的高低B.交流电的频率 C.墨粉纸盘的大小D.纸带的长度 (2)下列操作中正确的是 (填选项前的字母). A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器 B.打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C.电火花计时器应使用低压交流电源 (3)如图 D7-3 所示为同一打点计时器在四条水平运动的纸带上打出的点,四条纸带的a、b间 的
4、距离相等,则a、b间的平均速度最小的是 (填选项字母). 图 D7-3 4.在做“验证力的平行四边形定则”实验时: (1)下列叙述正确的是 (填选项前的字母). A.同一次实验过程中,结点必须都拉到同一位置O点,不能随意变动 B.用两只弹簧测力计拉橡皮条时,应使两细绳之间的夹角总为 90,以便算出合力的大小 C.力的夹角越大越好 D.必须使分力与合力在同一平面内 (2)如图 D7-4 所示是两位同学在做“验证力的平行四边形定则”的实验时得到的结果,则其中 同学的实验结果比较符合实验事实. 图 D7-4 5.用等效替代法验证力的平行四边形定则的实验情况如图 D7-5 甲所示,其中A为固定橡皮筋
5、的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图乙是在白纸上根据实验结果画出的图. 图 D7-5 (1)本实验中“等效替代”的含义是 (填选项前的字母). A.橡皮筋可以用细绳替代 B.左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果 C.右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果 D.两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代 (2)图乙中的F与F两力中,方向一定沿着AO方向的是 ,图中 是F1、F2合力 的理论值. (3)完成该实验的下列措施中,能够减小实验误差的是 (填选项前的字母). A.作图要用细芯铅笔,图的比例要尽量大些,要用严格的几何作
6、图法作出平行四边形,图旁要 画出表示力的比例线段,且注明每个力的大小和方向 B.拉橡皮筋时,弹簧测力计、橡皮筋、细绳应贴近木板且与木板面平行 C.拉橡皮筋的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些 D.使拉力F1和F2的夹角很大 6.某实验小组利用如图 D7-6 甲所示的装置验证牛顿第二定律.他们将拉力传感器的一端与细 绳相连,另一端固定在小车上,用拉力传感器及数据采集器记录小车受到的拉力F的大小,小车 后方有打点计时器,通过拴在小车上的纸带可测量小车匀加速运动的速度与加速度.图乙中的 纸带上A、B、C为三个连续的计数点,每两个计数点间还有打点计时器所打的 4 个点未画出, 打点计时器使用的是
7、频率为 50 Hz 的交流电源. 图 D7-6 (1)由图乙知,A、B两点间的距离为s1=3.27 cm,A、C两点间的距离为s2= cm,小车此次 运动经B点时的速度vB= m/s,小车的加速度a= m/s2.(保留三位有效数字) (2)要验证牛顿第二定律,除了前面提及的器材及已测出的物理量外,实验中还要使用 来测量出 . (3)由于小车受阻力f的作用,为了尽量减小实验的误差,需尽可能降低小车所受阻力f的影响, 以下采取的措施中必要的是 (填选项前的字母). A.适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着纸带匀速下滑 B.应使钩码总质量m远小于小车与传感器的总质量M C.定
8、滑轮的轮轴要尽量光滑 7.如图 D7-7 所示是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置. 图 D7-7 (1)图 D7-8 是实验时平衡摩擦力的情形,正确的是 (填选项字母). 图 D7-8 (2)在平衡摩擦力后,当小盘及盘内物体的总质量 (选填 “远大于” “远小于” 或 “近 似等于”)小车总质量时,小盘及盘内物体的总重力近似等于小车运动时所受的拉力.实验中可 以通过增、减小盘中的 (选填“50 g 砝码”或“1 g 砝码”)个数来改变拉力的大 小. (3)图 D7-9 是对一条纸带处理后得到的vt图像,根据图线可求得加速度大小为 (结 果保留三位有效数字)m/s2. 图 D7-9 8.
9、在一个未知星球上用如图 D7-10 甲所示装置研究平抛运动的规律.悬点O正下方P点处有水 平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运 动.现对此运动采用频闪数码照相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前,拍下了小球在做平抛 运动过程中的多张照片,经合成后,照片如图乙所示,a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置. 已知照相机连续拍照的时间间隔是 0.10 s,照片大小如图中坐标所示,该照片的长度与实际背 景屏的长度之比为 15.由以上信息结合图像可知: 图 D7-10 (1)a点 (选填“是”或“不是”)小球的抛出点. (2)该星球表面的重力加速度为 m/s2.
10、 (3)小球平抛的初速度是 m/s. (4)小球在c点时的速度是 m/s. 9.“研究平抛物体的运动”实验的装置如图 D7-11 甲所示.钢球从斜槽上滚下,经过水平槽飞 出后做平抛运动.每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,在小球运动轨迹的某处用带孔 的卡片迎接小球,使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘,然后对准孔中央在白纸上记下一点.通 过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛 运动的轨迹. 图 D7-11 (1)实验所需的器材有:白纸、图钉、平板、铅笔、斜槽、小球、铅垂线、有孔的卡片,除此之 外还需要的器材是 (填选项前的字母). A.天平B.秒表C
11、.刻度尺 (2)在此实验中,小球与斜槽间有摩擦 (选填“会”或“不会”)使实验的误差增大; 如果斜槽末端到小球落地点的高度相同,小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,那么小球每次 在空中运动的时间 (选填“相同”或“不同”). (3)如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹.已知小球是从原点O水平抛出的,经测量A点的坐 标为(40 cm,20 cm),g取 10 m/s2,则小球平抛的初速度v0= m/s,若B点的横坐标为 xB=60 cm,则B点纵坐标为yB= m. (4)一同学在实验中采用了如下方法:如图丙所示,斜槽末端的正下方为O点.用一块平木板附 上复写纸和白纸,竖直立于正对槽口前的O1处,使小
12、球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球撞 在木板上留下痕迹A.将木板向后平移至O2处,再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,小球撞 在木板上留下痕迹B.O、O1间的距离为x1,O、O2间的距离为x2,A、B间的高度差为y,重力加速 度为g,则小球抛出时的初速度v0为 (填选项前的字母). A.B. (x22- x21)g 2y (x22+ x21)g 2y C.D. x2+ x1 2 g 2y x2- x1 2 g 2y 10.现利用如图 D7-12 甲所示的实验器材来做“探究做功与物体速度变化的关系”的实验. 图 D7-12 (1)平衡摩擦力时,小车 (选填“要”或“不要”)挂纸带. (2)在某次
13、实验中,得到如图乙所示的一条纸带,在A、B、C三个计数点中应该选用 (选填“A”“B”或“C”)点的速度才符合实验要求. (3)某同学采用如图甲所示的装置来做实验,先使小车不连接橡皮筋,发现小车在木板上加速 下滑,则在橡皮筋弹力的作用下,合外力对小车所做的功 (选填“大于”“小于”或 “等于”)橡皮筋弹力所做的功. 11.(1)在“验证机械能守恒定律”的实验中,下列物理量中需要用工具测量的有 , 通过计算得到的有 .(均填选项前的字母) A.重锤的质量 B.重力加速度 C.重锤下落的高度 D.与重锤下落高度对应的重锤瞬时速度 (2)在“验证机械能守恒定律”的实验中,有如下可供选择的实验器材:
14、A.铁架台 B.电磁打点计时器以及复写纸 C.纸带D.低压直流电源 E.天平F.秒表 G.导线H.开关 以上器材中不必要的是 (填器材前的选项字母),还缺少的器材是以下器材中的 (填器材前的选项字母). I.低压交流电源J.220 V 交流电源 K.刻度尺L.重物 M.量角器 (3)图 D7-13 中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的装置示意图,已知 该打点计时器的打点频率为 50 Hz. 图 D7-13 这两图相比较, (选填“甲”或者“乙”)装置较好. 丙图是采用较好的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带,如果 1、2 两点之间 距离约等于 2 mm,可以说明打点
15、 1 时纸带的速度等于 . 12.在“验证机械能守恒定律”实验中: (1)已有实验器材:50 Hz 交流电源、铁架台(含铁夹)、夹子、纸带、天平、刻度尺,为了完成 实验,图 D7-14 中还需要的器材是 (填选项字母). 图 D7-14 (2)某同学通过实验获得了一条比较理想的纸带,以起点为计数点 0,相隔一段距离后,取连续 打点为计数点 1、2、3、4、5、6,图 D7-15 为部分纸带放大照片,则纸带上打第 3 个计数点时 重物的速度v3= (结果保留 2 位有效数字) m/s. 图 D7-15 (3)该同学用测得的数据通过同样的方法算出了计数点 5 的速度为v5,并测出计数点 3、5 之
16、间 的距离为L.他通过比较m与 mgL的大小来验证机械能守恒定律,你认为他的方案 1 2 (v5- v3)2 (选填“可行”或“不可行”). 专题摸底卷(七) 1.(1)AD (2)0.59 图略 (3)1.5 解析 (1)打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端,选项A错误;连接钩码和小车的细线 应与长木板保持平行,选项 B 正确;小车应靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车,选项 C 正 确;选择计数点时,应该从纸带上点迹清楚的地方开始,不一定从第一个点开始,选项 D 错误. (2)由图可知,相邻的计数点间的时间间隔T=0.1 s.根据匀变速直线运动中时间中点的速度等 于该过程中的平均速度
17、,v2=0.59 m/s. x13 2T (3)如图所示, 小车运动的加速度a=1.5 m/s2. v t 2.(1)电磁打点计时器 (2)12.00 解析 (1)还需要的器材是电磁打点计时器. (2)d3对应的数值是 12.00 cm. 3.(1)B (2)A (3)D 解析 (1)打点计时器的打点周期取决于交流电的频率,与交变电压的高低、纸带的长度、墨 粉纸盘的大小无关,故 B 正确. (2)为了充分利用纸带,释放小车时,小车要靠近打点计时器,远离有滑轮的一端,故A正确,B错 误;电火花计时器采用 220 V 的交流电源,故 C 错误. (3)打点计时器打点的时间间隔相等,平均速度等于位移
18、与时间的比值,由图可知,在相等的距 离内,时间越长,则平均速度越小,故 D 正确. 4.(1)AD (2)甲 解析 (1)要使每次合力与分力产生相同的效果,每次将橡皮条拉到同样的位置,即用一个力 与用两个力的作用效果相同,选项 A 正确;用两只弹簧测力计拉橡皮条时,两细绳之间的夹角不 需要为 90,大小适当即可,选项 B 错误;力的夹角大小适当即可,不是越大越好,选项 C 错误; 为减小误差,必须使分力与合力在同一平面内,选项 D 正确. (2)用一个弹簧测力计拉橡皮条时,拉力的方向一定沿绳子方向,如甲图中的F方向;根据力的 平行四边形定则作出的合力,用作图法得到的合力一定在平行四边形的对角线
19、上,由于误差的 存在其与实验值有一定的差别,故甲图符合实验事实. 5.(1)D (2)F F (3)ABC 解析 (1)该实验采用了“等效替代法”,即用两个弹簧测力计拉橡皮筋的效果和用一个弹簧 测力计拉橡皮筋的效果是相同的,故 A、B、C 错误,D 正确. (2)F是通过作图的方法得到的合力的理论值,方向一定沿AO方向的是F. (3)用细芯铅笔作图,图的比例尽量大些,用严格的几何作图法作出平行四边形,可使作出的图 更准确,减小实验误差,A 正确;实验时应保持弹簧测力计、橡皮筋、细绳贴近木板且与木板面 平行,这样拉力与合力在同一平面内,能够减小实验误差,B 正确;拉橡皮筋的细绳长些,标记同 一细
20、绳方向的两点远些,这样确定力的方向更准确,能够减小实验误差,C 正确;使拉力F1和F2 的夹角很大,并不能够减小实验误差,D 错误. 6.(1)8.00 0.400 1.46 (2)天平 小车和传感器的总质量 (3)A 解析 (1)毫米刻度尺的读数需要估读一位,该读数为 8.00 cm;由纸带可知相邻两个计数点之 间的时间间隔T=50.02 s=0.1 s,在匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度大小等于该过程 中的平均速度大小,因此有vB= m/s=0.400 m/s;根据 x=aT2得a= xAC 2T 8.00 10 - 2 2 0.1 xBC- xAB T2 m/s2=1.46 m/s2
21、. (8.00 - 3.27 - 3.27) 10 - 2 0.12 (2)要验证牛顿第二定律,用力的传感器测出拉力大小,还需要用天平测出小车和传感器的总 质量. (3)为了尽量减小实验的误差,尽可能降低小车所受阻力f的影响,常用重力沿木板向下的分力 来抵消摩擦力的影响,即适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车被轻推后恰能拖着 纸带匀速下滑,此时重力沿木板向下的分力等于摩擦力,故 A 正确;使钩码总质量m远小于小车 与传感器的总质量M,可以保证钩码的重力等于绳子对小车的拉力,与摩擦力无关,故B错误;定 滑轮的轮轴尽量光滑可以减少一部分摩擦,但不是尽可能降低小车所受阻力f,故 C 错误.
22、7.(1)C (2)远小于 1 g 砝码 (3)2.00 解析 (1)平衡摩擦力时,不挂托盘,将不带滑轮的一端垫起,使小车所受重力沿木板向下的分 力与小车受到的摩擦力平衡,故 C 正确,A、B 错误. (2)设绳子上的拉力为F,对小车,根据牛顿第二定律得F=Ma,对小盘及盘内物体,有mg-F=ma, 联 立解得F=,由此可知,当小车质量M远大于小盘及盘内物体的总质量m时,绳对小车的拉力 mg 1 + m M 近似等于小盘及盘内物体的总重力.实验中可通过增、减小盘中 1 g 砝码的个数来改变拉力的 大小. (3)根据vt图像的斜率表示加速度,可知a=k= m/s2=2.00 m/s2. 0.4
23、0.2 8.(1)是 (2)10 (3)1.0 (4)5 解析 (1)因为竖直方向上相邻相等时间内的位移之比为 135,符合初速度为零的匀变速 直线运动的特点,因此,a点对应的竖直分速度为零,a点为小球的抛出点. (2)由照片的长度与实际背景屏的长度之比为 15,可得乙图中正方形的边长l=5 cm;竖直方 向上,有 y=2l=gT2,解得g= = m/s2=10 m/s2. 2l T2 2 5 10 - 2 0.12 (3)水平方向上小球做匀速直线运动,因此小球平抛运动的初速度为v0= = 2l T 2 5 10 - 2 0.1 m/s=1.0 m/s. (4)小球在C点时竖直方向上的分速度=
24、 = m/s=2 m/s,则= m/s.v Cy 8l 2T 0.4 0.2 v Cy v20+ v 2 Cy 5 9.(1)C (2)不会 相同 (3)2 0.45 (4)A 解析 (1)这个实验中只需要描绘出小球做平抛运动的轨迹,然后根据轨迹进行计算,实验所 需的器材有:白纸、图钉、平板、铅笔、斜槽、小球、铅垂线、有孔的卡片,除此之外还需要 的器材是刻度尺,故 C 正确. (2)只要小球从同一高度、无初速度开始运动,在相同的情形下,即使球与槽之间存在摩擦力, 由于每次摩擦力的影响相同,因此仍能保证球做平抛运动的初速度相同,对实验没有影响,所 以在此实验中,小球与斜槽间有摩擦不会使实验的误差
25、增大;如果斜槽末端到小球落地点的高 度相同,小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,那么小球每次在空中运动的时间相同. (3)到达A点的时间t=0.2 s,小球平抛的初速度v0= =2 m/s;到达B点的时间t= =0.3 2y g x t xB v0 s,B点纵坐标为yB= gt2=0.45 m. 1 2 (4)在竖直方向上,有y= g- g,水平方向上,有x2=v0t2,x1=v0t1,联立解得小球抛出时的初速 1 2 t22 1 2 t21 度v0=,故 A 正确. (x22- x21)g 2y 10.(1)要 (2)C (3)大于 解析 (2)橡皮筋做功完毕,小车速度最大,做匀速直线运动,点
26、迹均匀,故选C点. (3)不加橡皮筋时,小车加速下滑,说明合外力不为零,此时在橡皮筋弹力作用下,合外力大于 橡皮筋的弹力,因此合外力对小车做的功大于橡皮筋弹力所做的功. 11.(1)C D (2)DEF IKL (3)甲 零 解析 (1)在验证机械能守恒时,是验证减少的重力势能是否与增加的动能相等,由于两个能 量中都有质量,所以不需要测量质量,重力加速度是和地球有关的一个物理量,在地球表面认 为等于9.8 m/s2 ;重锤下落的高度需要借助于刻度尺来测量,利用中间时刻的速度等于平均速 度可以计算出重锤瞬时速度. (2)打点计时器工作时用的是交流电,所以不需要低压直流电源;由于验证机械能守恒时公
27、式两 边都有质量,所以不需要测量质量;利用打点计时器可直接读出时间,所以也不需要秒表,故 D、 E、 F 正确.电磁打点计时器工作时需要低压交流电源;在测量下降的高度时需要利用刻度尺;在 做此实验时需要一个重物拉着纸带运动,故 I、K、L 正确. (3)两图相比较,甲图较好,由于夹子的存在可以有效防止纸带来回晃动,减小摩擦,从而减小 实验误差.当重物从静止释放时,根据h= gt22 mm,说明打点 1 时纸带的速度等于零. 1 2 12.(1)AE (2)2.0 (3)不可行 解析 (2)相邻两计数点间的时间间隔T=0.02 s,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于 该过程中的平均速度,得v3=10-2 m/s2.0 m/s. x24 2T 26.20 - 18.10 0.04 (3)为验证机械能是否守恒,需要比较该过程中任意两点间动能的增加量和重力势能的减小量 是否相等,而m(v5-v3)2不是动能的增加量,故他的方案不可行. 1 2