孝感三中2013届高三复习新信息冲刺模块（力学实验）试题
陈老师（476631242）
1、某宇航员登陆某颗星球后，想要测量该星球表面的重力加速度。为此该宇航员让一物体在重力作用下做平抛运动(空气阻力可以忽略)，并用携带的频闪照相机拍摄下了一段运动过程如图。已知频闪照相机的频率为f=10.0Hz，照片中的每个小方块都为正方形且代表的实际长度为L=2.50cm。
(1)测量重力加速度的表达式应为g=___________；(用所给物理量的字母表达)
(2)根据交待数据，可求得此平抛运动初速度为v0=____________，星球表面重力加速度g=_______________；(结果保留3位有效数字)
(3)离开该星球时，宇航员让宇宙飞船在距离该星球表面非常近的圆轨道上飞行，并测出周期为T，假设该星球自转可以忽略，则该宇航员根据所测得的星球表面重力加速度g，以及已知的引力常量G，算出了该星球的质量M，则该宇航员计算的表达式为M=_____________。
2、甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示。
①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响。他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做____________运动。另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m 小车的质量M。（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）
接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系。
②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a。图2是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。
实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流。根据以上数据，可以算出小车的加速度a= m/s2。（结果保留三位有效数字）
③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a ~图线后，发现：当较大时，图线发生弯曲。于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象。那么，该同学的修正方案可能是( )
A．改画a与的关系图线 B．改画a与的关系图线
C．改画 a与的关系图线 D．改画a与的关系图线
3、I.某同学在做利用橡皮筋探究功与速度变化关系的实验时，小车在橡皮筋的作用下拖着纸带由静止运动到木板底端，下列操作不正确的是
A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必要保持一致
C．放小车的长木板应该尽量使其水平
D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出
Ⅱ.在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下说法合理的是
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，只能用眼睛看A、B两球是否同时落地
B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B一定要水平
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹
Ⅲ．（10分）甲乙两个同学共同做“验证牛顿第二定律”的实验，装置如图所示。
①两位同学用砝码盘（连同砝码）的重力作为小车（对象）受到的合外力，需要平衡桌面的摩擦力对小车运动的影响。他们将长木板的一端适当垫高，在不挂砝码盘的情况下，小车能够自由地做______运动。另外，还应满足砝码盘（连同砝码）的质量m 小车的质量M（填“远小于”、“远大于”或“近似等于”）。
接下来，甲同学研究：在保持小车的质量不变的条件下，其加速度与其受到的牵引力的关系；乙同学研究：在保持受到的牵引力不变的条件下，小车的加速度与其质量的关系。
②甲同学通过对小车所牵引纸带的测量，就能得出小车的加速度a。下图是某次实验所打出的一条纸带，在纸带上标出了5个计数点，在相邻的两个计数点之间还有4个点未标出，图中数据的单位是cm。
实验中使用的电源是频率f=50Hz的交变电流。根据以上数据，可以算出小车的加速度
a= m/s2。（结果保留三位有效数字）
③乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M，得到小车的加速度a与质量M的数据，画出a-图线后，发现：当较大时，图线发生弯曲。于是，该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正，避免了图线的末端发生弯曲的现象。那么，该同学的修正方案可能是
A．改画a与的关系图线 B．改画a与的关系图线
C．改画 a与的关系图线 D．改画a与的关系图线
4、如图所示，（甲）图是某学生测量“匀变速直线运动的加速度”的实验装置，由于实验中连接重物和木块的细线过长，所以当重物着地后，木块还会在木板上继续滑行，图（乙）所示纸带是重物着地后的一段打点纸带（注意图中任两个计数点间都有四个点没有标出）。若打点计时器所用的交流电频率为50Hz，则木块的加速度为a=_____m/s2，木块与木板间的动摩擦因数μ=_____。（g=10 m/s2忽略空气阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦，所有结果保留两位有效数字）
5、“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图13（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，OB和OC为细绳，图（乙）是在白纸上根据实验结果画出的图。
如果没有操作失误，图（乙）中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是______。
本实验采用的科学方法是______
A．理想实验法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．建立物理模型法
6、在验证牛顿第二定律的实验中：
（1）某组同学用如图14（甲）所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到的力的关系，下列措施中不需要和不正确的是______
①首先要平衡摩擦力，使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力
②平衡摩擦力的方法就是，在塑料小桶中添加砝码，使小车能匀速滑动
③每次改变拉小车的拉力后都需要重新平衡摩擦力
④实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力
⑤实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源
A．①③⑤ B．②③⑤ C．③④⑤ D．②④⑤
（2）某组同学实验得出数据，画出a-F图14如图（乙）所示，那么该组同学实验中出现的问题可能是______
A．实验中摩擦力没有平衡
B．实验中摩擦力平衡过度
C．实验中绳子拉力方向没有跟平板平行
D．实验中小车质量发生变化
7、橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋未受到拉力时的长度L、横截面积S有关，理论与实际都表明，其中Y是一个由材料决定的常数，材料力学上称之为杨氏模量。
（1）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应该是______．
A． N B． m C． N/m D． Pa
（2）在一段横截面积是圆形的橡皮筋，应用如图15（甲）所示的实验装置可以测量出它的杨氏模量Y的值，首先利用毫米刻度尺测得橡皮筋的长度L=20.00cm，利用测量工具a测得橡皮筋未受到拉力时的直径D=4.000mm，那么测量工具a应该是___ _。
（3）用如图（甲）所示的装置就可以测出这种橡皮筋的Y值，下面的表格是橡皮筋受到的拉力F与伸长量x的实验记录。处理数据时，可在图（乙）中作出F-x的图像，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=______N/m。（保留两位有效数字）
拉力F(N)
5
10
15
20
25
伸长量x（cm ）
1.6
3.2
4.8
6.4
8
(4)这种橡皮筋的杨氏模量Y=______。（保留一位有效数字）
8、某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.
（1）请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当：
① ；② ；
（2）该同学经正确操作得到如下图6-2所示的纸带，取连续的六个打的点A、B、C、D、E、F为计数点，测得点A到B、C、D、E、F的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5．若打点的频率为f，则打E点时重物速度的表达式为： .
（3）若利用此装置测量当地的重力加速度，则= 。
9、在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时，采用如图所示的实验装置．小车及车中的砝码质量用M表示，盘及盘中的砝码质量用m表示．
①当M与m的大小关系满足________时，才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力．
②某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验，其具体操作步骤如下，以下做法正确的是________．
A．平衡摩擦力时，应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力
C．实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源
D．用天平测出m以及小车质量M，小车运动的加速度可直接用公式a＝求出
③另两组同学保持小车及车中的砝码质量M一定，探究加速度a与所受外力F的关系，由于他们操作不当，这两组同学得到的a－F关系图象分别如图1和图2所示，其原因分别是：
图1 图2
图1： ____________________________________________________；
图2： _____________________________________________________.
10、在“验证机械能守恒定律”实验中，有三个同学做了如下的实验：
⑴张三同学安装的实验装置如图a所示，实验得到纸带上留下的打点痕迹情况如图b所示,这样的操作可能会导致实验误差较大，从图中可以看出安装实验装置时明显存在的问题
是 。
（2）李四同学用正确安装的装置进行实验，获取一张纸带如图c所示，但起始点模糊不清。取后面连续打出的清晰点来研究，测出B、C、D、E、F到A点的距离为hB、hC、hD、hE、hF，然后分别计算出B、C、D、E点的速度vB、vc、vD、vE ，最后在v2-h坐标系中，描出B、C、D、E点对应的坐标，如图d所示。如果这些
点可连成一条直线，要判断重物下落过程中机械能是否守恒，还需要_ 。
（3）王五同学也用正确安装的装置进行实验，来探究重物下落过程中动能与势能的转化问题。图e为一条符合实验要求的纸带，O点为打点计时器打下的第一点。取打下O点时重锤的重力势能为零，计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能EP。建立坐标系，横轴表示h，纵轴表示Ek和Ep，根据数据在图f中绘出图线I和图线II。
已求得图线I斜率的绝对值k1=2.94J/m，请计算图线II的斜率k2= J/m（保留3位有效数字）。
重物和纸带在下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为 （用k1和k2表示）。
11、（1）某同学设计了如图所示的装置来验证“加速度与力的关系”.把打点计时器固定在长木板上，把纸带穿过打点计时器连在小车的左端.将数字测力计固定在小车上，小车放在长木板上.在数字测力计的右侧拴有一细线，细线跨过固定在木板边缘的定滑轮与一重物相连，在重物的牵引下，小车在木板上加速运动，数字测力计可以直接显示细线拉力的大小.
采用数显测力计测量细线拉力与用重物重力代替拉力的方法相比 （填选项前的字母）
A．可以不用平衡摩擦力
B．直接测量小车（包括测力计）所受的拉力， 可以减少误差
C．利用此实验装置不用测量重物的质量
D．重物的质量要远远小于小车和数显测力计的总质量
②下图是某同学在此实验中获得的一条纸带，其中两相邻计数点间有四个点未画出.已知打点计时器使用的交流电源的频率为50HZ，则小车运动的加速度a=_______m/s2.
③保持小车和数字测力计的总质量一定，改变钩码的质量，测出相应的加速度．采用图象法处理数据．请同学们根据测量数据做出a—F图象.
组 次
1
2
3
4
5
6
h/m
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
vA/（m·s-1）
1.23
1.73
2.12
2.46
2.74
3.00
vA-1/ （s·m-1）
0.81
0.58
0.47
0.41
0.36
0.33
vA2/ （m2·s-2）
1.50
3.00
4.50
6.05
7.51
9.00
12、某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如图所示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度vA，并记下该位置与转轴O的高度
⑴设杆的宽度为L（L很小），A端通过光电门的时间为t，则A端通过光电门的瞬时速度vA的表达式为 ▲ 。
⑵调节h的大小并记录对应的速度vA，数据如上表。为了形象直观地反映vA和h的关
系，请选择适当的纵坐标并画出图象。
⑶当地重力加速度g取10m/s2，结合图象分析，杆转动时的动能Ek= ▲ （请用质量m、速度vA表示）。
13、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，小车做匀加速直线运动，打点计时器接在50HZ的低压交变电源上。某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点，共取了A、B、C、D、E、F六个计数点（每相邻两个计数点间的四个点未画出）。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段（分别为a、b、c、d、e段），将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中，如图所示，由此可以得到一条表示v-t关系的图线，从而求出加速度的大小。
（1）请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线（作答在答题纸的图上）；
（2）从第一个计数点开始计时，为求出0.15s时刻的瞬时速度，需要测出哪一段纸带的长度？答： _▲ ；
（3）若测得a段纸带的长度为2.0cm，e段纸带的长度为10.0cm，则可求出加速度的大小为 _▲ m/s2。
14、某组同学在做“探究功与速度变化的关系”实验时的装置如图所示，他们将轨道 的一端垫得很商，并让小车从图示位置由静止释放。
(1) 请指出其中错误或不妥的三处：
__▲___ ▲ ▲
(2)改进上述错误或不妥后，一实际操作中还要求（写出一条即可)：___▲__
15、某学生做探究“匀变速直线运动”的实验，由于实验中连接重物和木块的细线过长，所以当重物着地后，木块还会在水平木板上继续滑行。图甲所示的纸带是重物着地后的一段打了点的纸带（纸带上连续两个计数点间都有四个点没有标出）。g=10m/s2，忽略空气阻力以及纸带与打点计时器间的摩擦.若打点计时器所用的交流电频率为50Hz，则重物着地后木块的加速度大小a= m/s2，纸带运动的方向 （填“向左”或“向右”），木块与木板间的动摩擦因数μ= 。
（要求所有计算结果保留小数点后两位）
16、用如图所示实验装置验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器（图中未画出）记录下挡光时间t，测出AB之间的距离h。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。
（1）为了验证机械能守恒定律，还需要测量下列哪些物理量 _ 。
A. A点与地面间的距离H B. 小铁球的质量m
C. 小铁球从A到B的下落时间tAB D. 小铁球的直径d
（2）若下落过程中机械能守恒，则与h的关系式为= 。
参 考 答 案
1、2、
3、I. A C Ⅱ.B D
Ⅲ．①匀速直线运动，远小于 ②0.343
③A
4、 －0.50 ； 0.050 （或5.0×10－2）
5、（1） F′ （2） B 6、（1） B （2） B
7、（1） D （2） 螺旋测微器（或千分尺）（3） 3.1×102 （4） 5×106Pa
8、（1）① 打点计时器应接交流电源；
②重物释放时应紧靠打点计时器 ；
（2）
（3） （舍去AB段）；
或 （舍去CD段）；
或 （舍去EF段）
9、①m?M ②B
③图1：m过大(或M过小)，造成m不是远小于M
图2：没有平衡摩擦力或木板的倾角过小
10、（1）重物会落到桌面上，重物下落距离太短
(2)判断直线的斜率是否接近当地重力加速度的两倍
(3) 2.80（+0.07内都可以）
11、BC 0.39 如图略
12、⑴
⑵如图（纵坐标，图象）
⑶
13、（1）如图
（2） b (3) 2.0
14、（1）电磁打点计时器错接直流电源，平衡摩擦力过度（倾角过大），小车释放位置离打点计时器过远。
（2）所用橡皮筋规格相同，（或从相同位置释放小车，或先通电后释放小车）。
15、0.50 向左 0.05
解析：由逐差法得又，代入数据得。由点迹间距离越来越小可知纸带运动方向向左。木块和木板间摩擦力提供减速的加速度故，得。
16、（1）D （2）1t 2 = 2 gd 2 h
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