专题7:力学实验。
考情分析:力学实验的考查有三种情况,分别是教材实验、据教材内容设计的实验、据教材内容拓展创新性实验。总体看,力学实验难度不大,分析问题思路明确。
建议:关注近几年尚未考察的实验。
1、(2024年新课标全国卷i)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为r=0.
20m)。完成下列填空:
1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00kg;
2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为kg;
3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为n;小车通过最低点时的速度大小为m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2,计算结果保留2位有效数字)
2、(2024年新课标全国卷ii)某学生用图(a)所示的实验装置测量物块与斜面的动摩擦因数。已知打点计时器所用电源的频率为50hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如图(b)所示,图中标出了5个连续点之间的距离。
1)物块下滑是的加速度a=__m/s2打点c点时物块的速度v=__m/s;
2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还需测量的物理量是___填正确答案标号)
a.物块的质量 b.斜面的高度 c.斜面的倾角。
3、(2024年新课标全国卷i)某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200g,实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到。回答下列问题:
1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成___选填“线性”或“非线性”)关系。
2)由图(b)可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是。
3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结论,并直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是钩码的质量应满足的条件是。
4、(2024年新课标全国卷ii)某实验小组**弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针p0、p1、p2、p3、p4、p5、p6分别固定在弹簧上距悬点圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,p0指向0刻度。
设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100kg的砝码时,各指针的位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.
80m/s2)。已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88cm。
1)将表中数据补充完整。
2)以n为横坐标,为纵坐标,在图乙给出的坐标纸上画出-n图象。
3)图(b)中画出的直线可近似认为通过原点。若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k=__n/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k=__n/m。
5、(2024年新课标全国卷i)图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下:
用天平测量物块和遮光片的总质量m、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;
调整轻滑轮,使细线水平;
让物块从光电门a的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门a和光电门b所用的时间δta和δtb,求出加速度;
多次重复步骤③,求a的平均值;
根据上述实验数据求出动摩擦因数μ。
回答下列问题:
1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图(b)所示,其读数为___cm。
2)物块的加速度a可用d、s、δta和δtb表示为。
3)动摩擦因数μ可用m、m、和重力加速度g表示为。
4)如果细线没有凋整到水平,由此引起的误差属于___填“偶然误差”或“系统误差”)。
6、(2024年新课标全国卷ii)某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行**:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放,小球离开桌面后落到水平地面。
通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。
回答下列问题:
1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能ep与小球抛出时的动能ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得ek,至少需要测量下列物理量中的___
a.小球的质量m
b.小球抛出点到落地点的水平距离s
c.桌面到地面的高度h
d.弹簧的压缩量δx
e.弹簧原长l0
2)用所选取的测量量和已知量表示ek,得ek=__
3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-δx图线。从理论上可推出,如果h不变,m增加,s-δx图线的斜率会选填“增大”“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s-δx图线的斜率会选填“增大”“减小”或“不变”)。由图乙中给出的直线关系和ek的表达式可知,ep与δx的___次方成正比。
7、(2024年新课标全国卷)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图(a)所示,测量金属板厚度时的示数如图(b)所示。图(a)所示读数为___mm,图(b)所示读数为___mm,所测金属板的厚度为___mm。
8、(2024年新课标全国卷)利用图(a)所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;所得数据如下表所示。
完成下列填空和作图:
1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度v1、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是___
2)根据表中给出的数据,在图(b)给出的坐标纸上画出-t图线;
3)由所画出的-t图线,得出滑块加速度的大小为a=__m/s2(保留2位有效数字)。
9、(2024年新课标全国卷)图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题:
1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有___填入正确选项前的字母)
a.米尺 b. 秒表 c. 0~12v的直流电源 d. 0~12v的交流电源。
2)实验中误差产生的原因有。
写出两个原因)
答案:.79,(2)c;3、(1)非线性,(2)存在摩擦力,(3)调整轨道倾斜度以平衡摩擦力、远小于小车质量.0122,(2)略,(3)(在~之间均可)(在之间均可);5、(1)0.
960,(2),(3),(4)系统误差;6、(1)a、b、c,(2),(3)减小、增大.010;6. 870;6.
860;8、(1)=-at+或s=-a+t,(2)略,(3)2.0(1.8~2.
2范围内均正确);9、(1)ad(2)纸带与打点计时器之间有摩擦;用米尺测量纸带上点的位置时读数有误差;计算势能变化时,选取始末两点距离过近;交流电频率不稳定。
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