力学实验专项训练(时间:45分钟满分:100分)1.(16分)(2019·山东济宁模拟)某同学用如图甲所示的实验装置测量滑块与桌面间的动摩擦因数。实验中滑块放在水平桌面上,在轻质动滑轮上悬挂不同的重物,使滑块从同一位置由静止加速运动。滑块经过光电门时,配套的数字毫秒计测出遮光条的挡光时间t,读出弹簧测力计的示数F,作出1t2-F关系图像如图乙所示。已知滑块到光电门的距离x=45cm,遮光条的宽度d=3mm(忽略绳子质量及绳子与滑轮之间的摩擦,g取10m/s2)。甲乙(1)由图甲判断下列说法正确的是。A.实验中滑块的质量应远小于重物的质量B.实验中滑块的质量应远大于重物的质量C.实验中与滑块相连的轻绳与桌面一定要平行D.实验中与滑块相连的轻绳与桌面可以不平行(2)由图乙可得滑块的质量为m=kg,滑块与桌面间的动摩擦因数为μ=。答案:(1)C(2)0.50.3解析:(1)因弹簧测力计能测出绳子的拉力,所以只需保持与滑块相连的轻绳与桌面平行,滑块的合外力就等于弹簧测力计的示数,故正确的是C。(2)由牛顿第二定律得F-μmg=ma,又v2=2ax,v=dt,联立得1t2=2xmd2·F-2μgxd2,根据题图乙1t2-F图像的斜率、截距得m=0.5kg,μ=0.3。2.(16分)(2019·江苏无锡模拟)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究,实验装置如图甲所示,轻弹簧放置在倾斜的长木板上,弹簧左端固定,右端与一物块接触而不连接,纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离,由静止释放物块,通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。甲(1)实验中涉及下列操作步骤:①松手释放物块;②接通打点计时器电源;③木板一端抬高以平衡摩擦;④向左推物块使弹簧压缩,并测量弹簧压缩量。上述步骤正确的操作顺序是(填序号)。(2)甲同学实际打点结果如图乙所示,观察纸带,判断测量值比真实值(选填“偏小”或“偏大”)。乙(3)乙同学实际打点结果如图丙所示。打点计时器所用电源的频率为50Hz,物块质量为200g,结合纸带所给的数据,可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为m/s,相应的弹簧的弹性势能为J。(结果均保留两位有效数字)丙答案:(1)③④②①(2)偏小(3)0.780.061解析:(2)由纸带可知,物块先加速后减速,由此可知肯定是平衡摩擦力不够,弹簧的弹性势能一部分克服摩擦力做功,则弹簧弹性势能的测量值小于真实值。(3)物块脱离弹簧时的速度为v=xt=1.56×10-20.02m/s=0.78m/s;弹性势能Ep=12mv2=12×0.2×0.782J=0.061J。3.(16分)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,如图甲所示,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,托盘秤的示数如图乙所示,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:序号12345m/kg1.801.751.851.751.90(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,计算结果保留两位有效数字)答案:(2)1.40(4)7.91.4解析:(2)根据有效数字读数规则可知,托盘秤的示数为1.40kg;(4)托盘秤示数的平均值为1.80+1.75+1.85+1.75+1.905kg=1.81kg,则小车经过最低点时对桥的压力FN=(1.81-1.00)×9.80N=7.9N由题意知,小车的质量m=1.40kg-1.00kg=0.40kg,设小车过最低点时的速度为v,根据牛顿第二定律有FN-mg=mv2R,解得v=1.4m/s。4.(16分)某实验小组利用图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。小钢球自由下落过程中,计时装置测出小钢球先后通过光电门A、B的时间分别为tA、tB,用小钢球通过光电门A、B的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度。测出两光电门间的距离为h,当地的重力加速度为g,小钢球所受空气阻力可忽略不计。甲乙(1)先用游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为d=cm。(2)要验证机械能是否守恒,只要比较与是否相等。(3)实验中小钢球通过光电门的平均速度(选填“大于”或“小于”)小钢球球心通过光电门时的瞬时速度,导致动能增加量ΔEk总是稍(选...
