安徽省2013年高考物理二轮复习-专题升级训练十五-力学实验专题升级训练卷.doc

专题升级训练十五　力学实验
（满分：100分　时间：60分钟）
1．（15分）（2012·华师附中高三模拟）某学习小组用如图所示装置探究“加速度和力的关系”。
该小组已经测量了两个光电门间的距离为L，遮光条的宽度为d，遮光条通过两个光电门的时间分别为t1、t2，则：

（1）小车的实际加速度可以表示为____________（用题中所给物理量表示）。
（2）改变所挂钩码的数量，多次重复测量。在某次实验中根据测得的多组数据可在坐标纸上画出aF关系的点迹（如图所示）。经过分析，发现这些点迹存在一些问题，产生的主要原因可能是（　　）。

A．轨道与水平方向夹角太大
B．轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力
C．所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势
D．所用小车的质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势
2．（15分）（2012·安徽名校高三联考）如图所示，在用斜槽轨道做“探究平抛运动的规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法作出小球做平抛运动的轨迹。
（1）为了能较准确地描出运动轨迹，下面列出了一些操作要求，不需要的是（　　）。
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次应从同一位置由静止释放小球
C．斜槽轨道必须光滑
D．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
（2）下图中A、B、C、D为某同学描绘的平抛运动轨迹上的几个点，已知方格边长为L。则小球的初速度v0＝________；B点的速度大小为vB＝________。（重力加速度为g）

3．（15分）（2012·江西上饶高三二模）在探究求合力的方法时，实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点位置，OB和OC为细绳，图乙是在白纸上根据实验结果画出的图示。
（1）图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________。
（2）关于此实验，下列情况正确的是（　　）。
A．两弹簧秤的拉力一定比橡皮筋的拉力大
B．橡皮筋的拉力是合力，两个弹簧秤的拉力是分力
C．如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不变
D．本实验采用的科学方法是控制变量法

4．（15分）（2012·河北唐山模拟）某研究小组在“探究加速度和力、质量的关系”时，利用气垫导轨和光电门进行实验。气垫导轨可以在滑块与导轨之间形成很薄的空气膜，从而极大地减少摩擦力的影响，滑块的运动可以近似看成无摩擦运动。光电门可以准确地记录滑块挡光板通过光电门的时间，从而得到滑块通过光电门的速度，如图所示。

（1）实验时，该小组将托盘和砝码的重力作为滑块所受合外力，但实际上二者只是近似相等，请回答，二者近似相等需要满足什么条件？
________________________________________________________________________
（2）滑块挡光板宽度为d，某次实验时发现光电门记录时间为Δt，则滑块通过光电门时的速度大小的表达式v＝________。
（3）该小组保持滑块质量恒定，光电门的位置固定，并且始终从同一位置释放，不断改变砝码的个数，并通过计算得到多组滑块通过光电门的数据，如下表所示。
托盘砝码总质量（g）
10
20
30
40
50
60
v/（m·s－1）
0.50
0.71
0.86
1.01
1.12
1.23
/（s·m－1）
2.00
1.41
1.16
0.99
0.89
0.81
v2/（m2·s－2）
0.25
0.50
0.74
1.02
1.25
1.51
为了便于研究合外力与加速度的关系，该小组用托盘和砝码的总质量代表合外力作为横轴，请你选择合适的物理量代表加速度作为纵轴，并利用表格中数据在坐标纸中选择标度描点作图。通过绘出的图线可以得到如下结论：在滑块质量一定时，________________________________________________________________________。

5．（20分）（2012·2月西安五校联考）某学校物理兴趣小组利用光控实验板进行了“探究自由落体的下落高度与速度之间的关系”的实验，如图甲所示。同学将数据记录在Excel软件工作簿中，利用Excel软件处理数据，如图乙所示，小组进行探究，得出结论。

甲

在数据分析过程中，小组同学先得出了vB－h图象，继而又得出v－h图象，如图丙、丁所示：

请根据图象回答下列问题：
（1）小明同学在得出vB—h图象后，为什么还要作出v—h图象？____________________。
（2）若小球下落过程机械能守恒，根据实验操作及数据处理，求出图丁图象的斜率为k，则重力加速度g＝________。
6．（20分）（2012·南京二模）如图a为利用气垫导轨（滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略）“验证机械能守恒定律”的实验装置，请结合以下实验步骤完成填空。

a

b
（1）将气垫导轨放在水平桌面上，并调节至水平。
（2）用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m。用刻度尺测出两光电门中心之间的距离s，用游标卡尺测出挡光条的宽度l，见图b，l的读数为________cm。
（3）将滑块移至光电门1左侧某处，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2。读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间Δt1和Δt2。
（4）滑块通过光电门1和光电门2时，可以确定系统（包括滑块、挡光条、托盘和砝码）的总动能分别为Ek1＝____________和Ek2＝____________。在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝____________。（已知重力加速度为g）比较____________和____________，若在实验误差允许的范围内相等，即可认为机械能是守恒的。

参考答案
1．答案：（1）a＝　（2）BC
解析：（1）遮光条通过两个光电门时的速度分别为v1＝d/t1，v2＝d/t2。根据匀变速直线运动规律，v－v＝2aL，解得小车的实际加速度可以表示为a＝。
（2）图线直线部分没有过原点，产生的主要原因可能是轨道保持了水平状态，没有平衡摩擦力，选项A错误，B正确；图线上部弯曲产生的主要原因可能是所挂钩码的总质量太大，造成上部点迹有向下弯曲的趋势。
2．答案：（1）C　（2）2　
解析：（1）因为每次都是同一个小球在同一个轨道经过同一路线，所以小球到轨道末端的速度大小区别甚微，选项C大可不必；（2）图中几个点水平方向距离都是2L，水平方向为匀速直线运动，所以各点时间间隔相同，而小球竖直方向上为匀加速直线运动，相同时间间隔内位移增加量相同，2L＝v0T，Δy＝L＝gT2，竖直方向B点位于A、C点的时间中点，其竖直速度等于A、C段竖直方向的平均速度，vBy＝＝2.5，vBx＝v0，vB＝，利用以上公式，可解得答案。
3．答案：（1）F′　（2）C
解析：（1）F是作平行四边形而得，F′是弹簧的拉力方向。
（2）两弹簧秤的拉力不一定比橡皮筋的拉力大，A错误；橡皮筋的拉力与合力的大小相等，并不是合力，两个弹簧秤的拉力是分力，B错误；如果将两个绳套换成两根橡皮筋，那么实验结果将不变，C正确；本实验采用的科学方法是等效替代法，D错误。
4．答案：（1）托盘和砝码的总质量远小于滑块的质量
（2）d/Δt
（3）绘出的图线如图所示。　加速度与合外力成正比

解析：将托盘和砝码的重力作为滑块所受合外力，二者近似相等需要满足托盘和砝码的总质量远小于滑块的质量。滑块通过光电门时的速度大小的表达式v＝d/Δt。滑块始终从同一位置释放，做初速度为零的匀加速直线运动，v2＝2ax，可以选择v2代表加速度作为纵轴，用托盘和砝码的总质量代表合外力作为横轴，绘出的图线是一倾斜直线，可以得到如下结论：在滑块质量一定时，加速度与合外力成正比。
5．答案：（1）先作出的vB——h图象，不是一条直线，根据形状无法判断vB、h关系，进而考虑v—h图象，从而找出v、h之间的线性关系　（2）k/2
解析：由v＝2gh可知v—h图象k＝2g，重力加速度g＝k/2。
6．答案：（2）1.550
（4）（M＋m）（）2　（M＋m）（）2　mgs
ΔEp，Ek2－Ek1或者mgs　（M＋m）（）2－（M＋m）（）2
解析：由游标卡尺读数规则可得挡光条的宽度l＝1.5 cm＋10×0.05 mm＝1.550 cm。滑块通过光电门1时速度为，系统动能为（M＋m）（）2，通过光电门2时速度为，系统动能为（M＋m）（）2。在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统势能的减少量ΔEp＝mgs，动能的变化量为（M＋m）（）2－（M＋m）（）2。

- 7 -