高三名校物理試題（江蘇版）（第02期） 17 力學實驗2(考試說明以外、設(shè)計性實驗) 含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精江蘇省物理單科卷有其特定的命題模板，無論是命題題型、考點分布、模型情景等,還是命題思路和發(fā)展趨向方面都不同于其他省市的地方卷.為了給江蘇考區(qū)廣大師生提供一套專屬自己的復習備考資料，物理解析團隊的名校名師們精心編寫了本系列資料。本資料以江蘇考區(qū)的最新名校試題為主,借鑒并吸收了其他省市最新模擬題中對江蘇考區(qū)具有借鑒價值的典型題，優(yōu)化組合，合理編排,極限命制。專題17力學實驗2(考試說明以外、設(shè)計性實驗)（解析版）1.【2013?重慶市重慶一中2013屆高三5月模擬】“探究功與物體速度變化的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示，當靜止的小車在一條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W。當用2條、3條完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次實驗時，使每次實驗中橡皮筋伸長的長度都保持一致。每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶測出.(1）若木板水平放置，小車在兩條橡皮筋作用下運動，當小車速度最大時，關(guān)于橡皮筋所處的狀態(tài)與小車所在的位置(視小車為質(zhì)點)，下列說法正確的________。A．橡皮筋處于伸長狀態(tài)B．橡皮筋處于原長狀態(tài)C．小車在兩個鐵釘?shù)倪B線處D．小車已過兩個鐵釘?shù)倪B線（2)下列4條紙帶哪些條是在探究功與物體速度變化關(guān)系的實驗中，正確操作可能得到的紙帶________。1。（1）A；（2）BD解析：(1）由于實際做實驗時,橡皮條的原長比兩個鐵釘間距要大，平衡摩擦力后，橡皮筋的拉力等于合力，橡皮條做功完畢,即當橡皮條恢復原長時，小車速度達到最大，此時小車還沒有到達兩個鐵釘?shù)倪B線，故A正確,BCD錯誤；故選A。（2）由于小車先加速，中間勻速,最后減速，故根據(jù)運動特點，可以找到符合條件的紙帶,B紙帶符合要求。紙帶也可以還未達到減速,故D紙帶也可能?？键c：本題考查了探究功與速度變化的關(guān)系實驗。2?！?013?重慶市七校聯(lián)盟2013屆高三上期期中聯(lián)考】一物理興趣小組利用學校實驗室的數(shù)字實驗系統(tǒng)探究物體作圓周運動時向心力與角速度、半徑的關(guān)系。①首先，他們讓一砝碼做半徑為0.08m的圓周運動，數(shù)字實驗系統(tǒng)通過測量和計算得到若干組向心力和對應的角速度,如下表。請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖甲上繪出的關(guān)系圖像.②通過對圖像的觀察，興趣小組的同學猜測與成正比。你認為，可以通過進一步轉(zhuǎn)換，做出____________關(guān)系圖像來確定他們的猜測是否正確。③在證實了之后，他們將砝碼做圓周運動的半徑再分別調(diào)整為0.04m、0.12m，又得到了兩條圖像，他們將三次實驗得到的圖像放在一個坐標系中,如圖乙所示。通過對三條圖像的比較、分析、討論，他們得出的結(jié)論,你認為他們的依是___________________________________________.④通過上述實驗，他們得出：做圓周運動的物體受到的向心力與角速度、半徑的數(shù)學關(guān)系式是，其中比例系數(shù)的單位是__________。2。(1）如下圖；(2）與；(3）做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖像的交點中力的數(shù)值之比是否為;（4）kg解析:(1）描點后繪圖時注意盡量讓所描的點落到同一條曲線上，不能落到曲線上的讓其均勻分布在兩側(cè)，如下圖所示。3?！?013?重慶市高2013級一診】為了簡單測量小木塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù),按以下步驟進行：a．將一端固定在木板P上的輕彈簧置于水平桌面上,固定木板P，在桌面上標記彈簧自由端位置O．將小木塊接觸彈簧自由端(不栓接）并使其緩慢移至A位置，如題6圖1所示．b．將小木塊從靜止開始釋放，小木塊運動至B位置停止．c．將彈簧移至桌邊,使彈簧自由端位置O與桌邊緣對齊，如題6圖2所示，固定木板P，使小木塊接觸彈簧自由端(不栓接)并使其緩慢移至C位置，使，將小木塊從靜止開始釋放，小木塊落至水平地面D處，為O點在水平地面的豎直投影點．若已經(jīng)測得OB距離為L,間豎直高度為h．小木塊可看做質(zhì)點,不計空氣阻力．題6圖1題6圖1COO′DPPAOB題6圖2①為測量小木塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)，還需要測量的物理量是：．（用文字和字母表示)②寫出小木塊與桌面間的動摩擦因數(shù)的表達式：=．(用測得的物理量的字母表示)4.【2013?重慶市重慶一中高2013級高三上期第四次月考】某實驗小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究功和動能變化的關(guān)系，如圖甲所示，他們將拉力傳感器固定在小車上，用不可伸長的細線將其通過一個定滑輪與鉤碼相連，用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小．在水平桌面上相距50.0cm的A、B兩點各安裝一個速度傳感器，記錄小車通過A、B時的速度大小．小車中可以放置砝碼．(Ⅰ)實驗中木板略微傾斜，這樣做目的是___________．A．是為了使釋放小車后，小車能勻加速下滑B．是為了增大小車下滑的加速度C．可使得細線拉力做的功等于合力對小車做的功D．可使得小車在未施加拉力時做勻速直線運動（Ⅱ）實驗主要步驟如下：①測量__________和拉力傳感器的總質(zhì)量；把細線的一端固定在拉力傳感器上，另一端通過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路．②將小車停在C點，接通電源，__________，小車在細線拉動下運動，記錄細線拉力及小車通過A、B時的速度．③在小車中增加砝碼，或增加鉤碼個數(shù)，重復②的操作．(Ⅲ）下表乙是他們測得的一組數(shù)據(jù)，其中是傳感器與小車及小車中砝碼質(zhì)量之和，是兩個速度傳感器記錄速度的平方差，可以據(jù)此計算出動能變化量，是拉力傳感器受到的拉力，是拉力在A、B間所做的功．表格中＝_________，＝___________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。5．【2013·河南省商丘市高三三?！吭凇疤骄抗εc物體速度變化關(guān)系"的實驗中，某實驗研究小組的實驗裝置如圖甲所示.小木塊從A點靜止釋放后，在一根彈簧作用下彈出，沿足夠長水平放置的木板運動到B1點停下，O點為彈簧原長時小木塊所處的位置，測得OB1的距離為L1，并把此過程中彈簧對小木塊做的功記為W1.用完全相同的彈簧2根、3根……并列在一起進行第2次、第3次……實驗并記錄相應的數(shù)據(jù)，作出彈簧對小木塊做功W與小木塊停下的位置距O點的距離L的圖象如圖乙所示。請回答下列問題：（1)W—L圖線為什么不通過原點？。(2）彈簧被壓縮的長度LOA=cm。6．【2014·鄭州第47中學2014屆高三第一次月考】在“探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中，為了探求彈簧彈力F和彈簧伸長量的關(guān)系,李強同學選了甲、乙兩根規(guī)格不同的彈簧進行測試，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪出如圖所示的圖象，從圖象上看，該同學沒能完全按實驗要求做，使圖象上端成為曲線，圖象上端成為曲線是因為。其中乙彈簧的勁度系數(shù)為N/m。若要制作一個精確度較高的彈簧秤,應選彈簧（填“甲”或“乙”）。6．表明彈簧已經(jīng)超過了彈簧的彈性限度;k乙=200N/m；甲解析：圖象上端成為曲線是因為彈簧已經(jīng)超過了彈簧的彈性限度；其中乙彈簧的勁度系數(shù)為;因為甲的勁度系數(shù)較小,所以若要制作一個精確度較高的彈簧秤,應選彈簧甲?？键c：胡克定律及用圖像法處理實驗數(shù)據(jù).7．【2014·鄭州第47中學2014屆高三第一次月考】（1）實驗中,如圖所示為一次記錄小車運動情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T=0。1s.根據(jù)紙帶可判定小車做_______運動；根據(jù)紙帶計算各點瞬時速度：_____m/s_____m/s（2）建筑、橋梁工程中所用的金屬材料(如鋼筋鋼梁等)在外力作用下會伸長，其伸長量不僅與和拉力的大小有關(guān)，還和金屬材料的橫截面積有關(guān)．人們發(fā)現(xiàn)對同一種金屬,其所受的拉力與其橫截面積的比值跟金屬材料的伸長量與原長的比值的比是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做楊氏模量．用E表示，即：E=；某同學為探究其是否正確，根據(jù)下面提供的器材:不同粗細不同長度的同種金屬絲；不同質(zhì)量的重物;螺旋測微器；游標卡尺；米尺；天平;固定裝置等．設(shè)計的實驗如圖所示．該同學取一段金屬絲水平固定在固定裝置上，將一重物掛在金屬絲的中點,其中點發(fā)生了一個微小下移h（橫截面面積的變化可忽略不計）。用螺旋測微器測得金屬絲的直徑為D;用游標卡尺測得微小下移量為h；用米尺測得金屬絲的原長為2L；用天平測出重物的質(zhì)量m（不超量程）．用游標卡尺測長度時如下圖，右圖是左圖的放大圖（放大快對齊的那一部分）,讀數(shù)是 以上測量量的字母表示該金屬的楊氏模量的表達式為:E=．7．（1)勻加速，3。90，2。64；(2）8。94mm，.解析：(1）根據(jù)所給的數(shù)據(jù)可知，相鄰相等時間內(nèi)的位移差均為，所以小車做勻變速直線運動;；.8．【2014?重慶市名校聯(lián)盟高2014級第一次聯(lián)考】探究力對原來靜止的物體做的功與物體獲得的速度的關(guān)系，實驗裝置如圖所示，實驗主要過程如下：(1）設(shè)法讓橡皮筋對車做的功分別為W、2W、3W、……（2）分析打點計時器打出的紙帶，求出小車的速度、、……(3）作出草圖(4）分析圖，如果圖象是一條直線，表明；如果不是直線，可考慮是否存在，等關(guān)系。以下關(guān)于該實驗的說法中有一項不正確的是（）A．本實驗設(shè)法讓橡皮筋對小車做的功分別為W、2W、3W……所采用的方法是選用同樣的橡皮筋，并在每次實驗中，使橡皮筋拉伸的長度保持一致。當用1條橡皮筋進行實驗時，橡皮筋對小車做的功為W，用2條、3條……橡皮筋并在一起進行第2次、第3次……實驗時，橡皮筋對小車做的功分別是2W、3W……B．小車運動中會受到阻力，補償?shù)姆椒ǎ梢允鼓景鍍A斜。C．某同學在一次實驗中，得到一條記錄紙帶,紙帶上打出的點，兩端密，中間疏，出現(xiàn)這種情況的原因，可能是沒有使木板傾斜或傾角太小。D．根據(jù)記錄紙帶上打出的點,求小車獲得速度的方法,是以紙帶上第一點到最后一點的距離來進行計算。9．【2013?重慶市三峽聯(lián)盟2013屆高三4月聯(lián)考】物理小組在一次探究活動中測量滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)．實驗裝置如圖所示,打點計時器固定在斜面上．滑塊拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上滑下，如圖所示．下圖是打出的紙帶一段。．①已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,選A、B、C……等7個點為計數(shù)點,且各計數(shù)點間均有一個點沒有畫出，如圖所示．滑塊下滑的加速度的大小a＝_______m/s2.②為測量動摩擦因數(shù)，下列物理量中還應測量的有________．(填入所選物理量前的字母）A．木板的長度LB．木板的末端被墊起的高度hC．木板的質(zhì)量m1D．滑塊的質(zhì)量m2E滑塊運動的時間t③滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)＝________（用被測物理量的字母表示，重力加速度為)．與真實值相比，測量的動摩擦因數(shù)________（填“偏大"或“偏小”）．寫出支持你的看法的一個結(jié)論______________________________________________________．9．①3.00；②AB;③,偏大，忽略了紙帶與限位孔間的摩擦力或忽略了空氣阻力等解析：①根據(jù)逐差法求加速度有：，代入數(shù)據(jù)求得：10．【2014?重慶市南開中學高2014屆高三10月考】如圖甲所示，用包有白紙的質(zhì)量為1。00kg的圓柱棒替代紙帶和重物,蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之勻速轉(zhuǎn)動，使之替代打點計時器。當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒面上的紙上畫出記號，如圖乙所示。設(shè)毛筆接觸棒時不影響棒的運動,并測得記號之間的距離依次為26.1mm、50。0mm、74。0mm、98.0mm、122.2mm、146。1mm，由此驗證機械能守恒，已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣。根據(jù)以上內(nèi)容,可得：（1）毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔=s，圖乙中紙帶的端是圓柱棒的懸掛端（填左或右）。（2）根據(jù)乙所給的數(shù)據(jù),可知毛筆畫下記號C時,圓柱棒下落的速度；畫下記號D時，圓柱棒下落的速度;記號C、D之間棒的動能的變化量為J，重力勢能的變化量為J(取，結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）。由此可得出的結(jié)論是。(2)利用勻變速直線運動的推論：；；C、D之間棒的動能的變化量為；根據(jù)重力勢能的定義式得：重力勢能減小量；重力勢能減小量略大于C、D之間棒的動能的變化量，所以在誤差允許范圍內(nèi)圓柱下落過程中機械能守恒.考點：本題考查了用打點計時器測速度、驗證機械能守恒定律。11．【2014?重慶市名校聯(lián)盟高2014級第一次聯(lián)考】某同學利用下述裝置對輕彈簧的彈性勢能進行探究：一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長時，小球恰好在桌邊緣，如圖（a）所示，向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放，小球離開桌面后落到水平地面，通過測量和計算，可得彈簧壓縮后的彈性勢能?；卮鹣铝袉栴}：（1）本實驗中可以認為,彈簧被壓縮后的彈性勢能與小球拋出時的動能相等。已知重力加速度大小為。為求得,至少需要測量下列物理量中的(）（填正確答案的番號）A．小球的質(zhì)量 B．小球拋出點到落地點的水平距離C．桌面到地面的高度 D．彈簧的壓縮量 E．彈簧原長（2）用所選取的測量量和已知量表示，得=____________。（3）圖（b)中的直線是實驗測得的圖線，從理論上可推出，如果不變,增加，圖線的斜率會________（填“增大"、“減小"或“不變”）;如果不變,增加，s—圖線的斜率會________（填“增大”、“減小”或“不變”）.由圖(b）中給出的直線關(guān)系和的表達式可知，與的________次方成正比。11