2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练 专题十九 力学实验 A卷

2021届新高考物理二轮复习专题强化双击训练

专题十九 力学实验 A卷

1.某同学用如图甲所示装置探究弹力和弹簧伸长量的关系，实验步骤如下：

①测出不挂钩码时弹簧的自然长度；

②将1个钩码挂在弹簧的下端，测出弹簧总长度L；

③将2、3、4个钩码逐个挂在弹簧的下端，重复②。

（1）该同学测量后把数据描点在坐标图乙中，请你帮助该同学作出图线。

（2）由此图线可得出该弹簧的原长_______cm，劲度系数______N/m。（结果保留一位小数）

2.某实验小组用一个弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则，设计了如图所示的实验装置，固定在竖直木板上的量角器的直边水平，橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处，另一端系绳套1和绳套2。

（1）主要实验步骤如下：

①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O处，记下弹簧测力计的示数F；

②弹簧测力计挂在绳套1上，手拉着绳套2，缓慢拉橡皮筋，使橡皮筋的结点到达O点，此时绳套1沿0°方向，绳套2沿120°方向，记下绳套1弹簧测力计的示数；

③根据力的平行四边形定则，计算此时绳套1的拉力________F；

④比较和，即可初步验证力的平行四边形定则；

⑤只改变绳套2的方向，重复上述实验步骤。

（2）保持绳套2方向不变，绳套1从图示位置向下缓慢转动90°，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，关于绳套1的拉力大小的变化，下列结论正确的是_______。

A.逐渐增大 B.先增大后减小 C.逐渐减小 D.先减小后增大

3.某同学利用如图甲所示装置进行“研究匀变速直线运动”的实验。

（1）下列说法正确的有_______。

A.实验开始前，需要垫高长木板右端到合适高度，平衡摩擦力

B.钩码质量需要满足远远小于小车的质量

C.小车释放的位置应尽量远离滑轮

D.先接通电源，后释放小车

（2）实验中获得一条纸带，设纸带上计数点的间距为和，如图乙为用米尺测量该纸带上的和的情况，从图中可读出__________cm，已知打点计时器的频率为50 Hz，由此求得加速度的大小_________。

4.某学习小组为了测当地重力加速度，根据已有器材，设计如下实验.一较长铁质窄薄板用细线悬挂，在其下端附近，固定一小电动机，电动机转轴固定一毛笔，电动机可使毛笔在水平面内匀速转动.调整薄板与毛笔尖端的距离，可使毛笔在薄板上留下清晰的细线，如图甲所示.启动电动机，待毛笔连续稳定转动后，烧断细线，薄板竖直下落.图乙是实验后留有清晰细线的薄板.取底端某清晰的线记为O，每隔4条细线取一计数线，分别记为.将毫米刻度尺零刻线对准O，依次记录位置读数为10.57 cm、30.9 cm、60.96 cm、100.78 cm，已知电动机转速为3000 r/min.

（1）以上刻度尺读数有一数值记录不规范，正确记录值应为________cm.

（2）相邻计数线之间的时间间隔为________s.

（3）根据以上数据，测得当地重力加速度为_______.（结果保留三位有效数字）

5.如图是研究平抛运动的实验装置示意图，桌面上的小球经压缩状态的弹簧弹开后，飞出桌面做平抛运动。撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上，并留下痕迹A。重复实验，木板依次后退水平距离相同，都为x，小球撞在木板上，留下痕迹，测量点到同一点O的距离，其中O点与小球抛出时圆心位置等高。

（1）关于此实验，以下说法正确的是_______。

A.重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球

B.桌面必须严格保证水平

C.桌面必须尽量光滑，多次重复实验

D.一定会有

（2）利用题目中所给数据，可得到平抛运动的初速度为_______（已知当地重力加速度为g）。

6.如图所示为用频闪相机拍摄的羽毛与苹果同时下落的局部频闪照片，已知该频闪相机每隔时间闪光一次.

（1）这个实验表明：如果我们可以减小__________对物体下落运动的影响，直至其可以忽略，那么重量不同的物体下落快慢程度将会相同.

（2）关于图中的，下列关系一定正确的是___________（填选项字母）.

A. B. C.

（3）利用图片提供的信息可以求出当地的重力加速度值g，可知____（填选项字母）.

A. B. C. D.

7.如图甲所示是某研究性学习小组设计的“探究动能定理'”的实验装置.他们将光电门固定在直轨道上的O点，将拉力传感器固定在质量为M的小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮将小车与钩码相连，钩码的质量为m，用拉力传感器记录小车所受拉力F的大小，通过光电门记录遮光条通过光电门时的遮光时间t，结合遮光条的宽度d计算出小车通过光电门时的速度.

（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度如图乙所示，则_________cm.

（2）用不同的钩码通过细线拉同一小车，每次小车都从同一位置（与O点之间的距离为的G点）由静止释放.用该实验方案______（填“需要”或“不需要”）满足M远大于m；____________（填“需要”或“不需要”）平衡摩擦力；只要已知量和测得量满足关系式____________，即可得出做功与速度变化的关系.

8.某实验小组在做“验证机械能守恒定律”的实验时，提出了如图1所示的甲、乙两种方案.甲方案为利用重物自由落体运动进行实验，乙方案为利用小车在斜面上下滑进行实验.

（1）该小组内同学对两种方案进行了深入的讨论分析，最终确定了一个大家认为误差相对较小的方案，你认为该小组应选择的方案是__________，理由是___________.

（2）若该小组采用甲方案的装置打出了一条纸带如图2所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，则根据纸带可计算出B点的速度大小为________m/s.（结果保留三位有效数字）

（3）该小组内同学根据纸带算出了相应点的速度，作出的图象如图3所示，根据图象可计算出当地的重力加速度_____.（结果保留三位有效数字）

答案以及解析

1.答案：（1）图见解析

（2）5.0；25.0（24.9~25.1均可）

解析：作出图线如图，由图像可知该弹簧的原长，劲度系数。

2.答案：（1）

（2）D

解析：（1）③根据力的平行四边形定则计算绳套1的拉力；

（2）保持绳套2方向不变，绳套1从图示位置向下缓慢转动90°，此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动，说明两个细绳拉力的合力不变，作图如下：

故绳套1的拉力先减小后增大，故A、B、C错误，D正确。

3.答案：（1）CD

（2）5.50（5.48~5.52均可）；2.40（2.38~2.42均可）

解析：（1）此实验只要使小车匀加速运动即可，则实验开始前，不需要平衡摩擦力，钩码质量也不需要满足远远小于小车的质量，A、B错误；小车释放的位置应尽量远离滑轮，且先接通电源，后释放小车，从而能充分利用纸带，C、D正确。

（2）由刻度尺读出；，根据，解得。

4.答案：（1）30.90

（2）0.1

（3）9.75

解析：（1）记录结果应估读到毫米的下一位，正确读数应为30.90 cm.（2）电动机转速为，所以每隔0.02 s画线一次，相邻计数线之间的时间间隔为0.1 s.（3）利用求重力加速度，即.

5.答案：（1）AB

（2）

解析：（1）重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球，以保证每次弹出的初速度都相同，选项A正确；桌面必须严格保证水平，以保证小球做平抛运动，选项B正确；桌面光滑与否与实验精度无关，只要弹出时速度相同即可，选项C错误；由于竖直板的初始位移与抛出点的距离不一定也是x，则四点的时间间隔不一定相同，则不一定会有，选项D错误。

（2）由平抛运动的规律可知：，解得。

6.答案：（1）空气阻力

（2）C

（3）C

解析：（1）在实验中，如果没有空气阻力，物体下落快慢程度相同，故不断减小空气阻力对物体下落的影响，重量不同的物体下落快慢程度将会趋于相同.

（2）因为三段位移间隔时间相同，由匀变速直线运动规律易知A项错误；由于这是局部照片，A点并不一定是起点，故不一定能根据初速度为零的匀变速直线运动规律求解，B项错误；根据可知，，C项正确.

（3）由可得，故C项正确.

7.答案：（1）0.575

（2）不需要；需要；

解析：（1）游标卡尺的主尺读数为5 mm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标尺读数为，所以最终读数为主尺读数+游标尺读数.（2）因为实验中要将细线的拉力作为小车所受的合外力，所以需要平衡摩擦力；因为拉力传感器可以直接测出细线的拉力，故不用将钩码的重力大小视为细线的拉力大小，故不需要满足M远大于m；要探究动能定理，需要满足关系式.

8.答案：（1）甲；采用乙方案时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙方案不能用于验证机械能守恒定律

（2）1.37

（3）9.75（9.70~9.90均正确）

解析：（1）采用乙方案时，由于小车与斜面间存在摩擦力的作用，且不能忽略，所以小车在下滑的过程中机械能不守恒，故乙方案不能用于验证机械能守恒定律.而采用甲方案时，空气阻力较小，可以忽略，重物自由下落的过程中机械能守恒，可以用于验证机械能守恒定律.

（2）B点的速度大小等于两点间的平均速度的大小，即.

（3）在实验误差允许的范围内，该实验验证了机械能守恒定律，即重力势能的减少量等于动能的增加量，所以有，即，则图象的斜率，又通过图象获得图线的斜率，所以当地的重力加速度.