专题强化练(十六)力学实验及创新(满分:100分时间:45分钟)(共8小题,1~4题每题12分,5~8题每题13分,共100分)1.(考点1)(2019河北邯郸模拟)某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时,打点计时器所用电源的频率是50Hz,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记作O,再依次选6个点作为计数点,分别标以A、B、C、D、E和F,如图甲所示。(1)由实际的纸带测得C、D两点相距2.70cm,D、E两点相距2.90cm,则在打D点时小车的速度是m/s。(2)该同学分别算出打各点时小车的速度,然后根据数据在v-t坐标系中描好点,请在图乙中作出小车的v-t图象,并求出小车的加速度a=m/s2。解析(1)vD=CD+DE2T=1.4m/s。(2)v-t图象如图所示。由图象的斜率知a=ΔvΔt=5m/s2。答案(1)1.4(2)v-t图象见解析图52.(考点1)(2019天津检测)小王同学在探究加速度与力、质量的关系时,小车及砝码的质量用M表示,沙桶及沙的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带计算出。(1)往沙桶中加入一定量的沙子,当M与m的大小关系满足时,可近似认为绳对小车的拉力大小等于沙桶和沙的重力;在释放小车(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点。(2)在平衡摩擦力后,他用打点计时器打出的纸带的一段如图甲所示,该纸带上相邻两个计数点间还有4个点未标出,打点计时器使用交变电流的频率是50Hz,则小车的加速度大小是m/s2,当打点计时器打B点时小车的速度是m/s。(结果保留三位有效数字)(3)小张同学用同一装置做实验,他们俩在同一坐标系中画出的a-F关系图线如图乙所示,小张和小王同学做实验,哪一个物理量是不同的。解析(1)小车实际的加速度为a=mgM+m,绳子拉力为F=Ma=mg1+mM,因此只有当m≪M时,拉力F才近似等于mg;实验中应先接通电源再释放小车。(2)a=xBD-xOB4T2=0.390m/s2,vB=xAC2T≈0.377m/s。(3)图线的斜率为小车及砝码的总质量的倒数,因此小张和小王同学做实验所用的小车及砝码的总质量不同。答案(1)m≪M之前(2)0.3900.377(3)小车及砝码的总质量3.(考点2)(2017全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴上的A点时,橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示,F的大小为N。(2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1=4.2N和F2=5.6N。(ⅰ)用5mm长度的线段表示1N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行四边形定则画出它们的合力F合;图(a)图(b)(ⅱ)F合的大小为N,F合与拉力F的夹角的正切值为。若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行四边形定则。解析(1)题图(b)中弹簧测力计的精度为0.2N,则示数为4.0N;(2)用5mm长的线段表示1N的力,F2对应的长度为2.8cm,F1对应的长度为2.1cm,根据平行四边形定则作出的图形如答案图所示;测出F合的长度为1.9cm,则F合的大小为3.8N,如图F合、F及ΔF构成的三角形,ΔF的长度约0.1cm,此三角形可近似看作直角三角形,则F合与拉力F的夹角的正切值tanα=0.11.9=0.05。答案(1)4.0(2)(ⅰ)F1、F2和F合如图所示(ⅱ)3.80.054.(考点2)(2019广西钦州三模)如图甲,某实验小组采用常规方案验证动量守恒定律。实验完成后,该小组又把水平木板改为竖直木板再次实验,如图乙所示。图中小球半径均相同、质量均已知,且mA>mB,B、B'两点在同一水平线上。(1)若采用图甲所示的装置,实验中还必须测量的物理量是。(2)若采用图乙所示的装置,下列说法正确的是。A.必须测量BO、BN、BP和BM的距离B.必须测量B'N、B'P和B'M的距离C.若mA❑√B'P❑=mA❑√B'M❑+mB❑√B'N❑,则表明此碰撞动量守恒D.若mA❑√B'N❑=mA❑√B'M❑+mB❑√B'P❑,则表明此碰撞动量守恒解析(1)如果采用图甲所示装置,由于小球平抛运动的时间相等,故可以用水平位移代替速度进行验证,实验需...
