2021届高考物理力学实验题练习(5套合集).docx
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- 2021 高考 物理 力学 实验 练习 套合集
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1、实验题强化专练-验证机械能守恒学校:_姓名:_班级:_考号:_一、实验题1. 用图甲所示的实验装置“验证机械能守恒定律”。气垫导轨上A处安装了一个光电门,滑块上固定一遮光条,滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与钩码相连,每次滑块都从同一位置由静止释放,释放时遮光条位于气垫导轨上B位置的上方。(1)某同学利用游标卡尺测量遮光条的宽度,如图乙所示,则d_mm。(2)实验中,接通气源,滑块静止释放后,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为t,测得滑块的质量为M,钩码的质量为m,A、B间的距离为L。在实验误差允许范围内,只要钩码减小的重力势能mgL与_(用直接测量的物理量符号表示)相等,则机械能守恒
2、。( 3)下列不必要的一项实验要求是 _(请填写选项前对应的字母)。A滑块必须由静止释放 B应使滑块的质量远大于钩码的质量C已知当地重力加速度 D应使细线与气垫导轨平行2. 某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g。(1)在实验所需的物理量中,需要直接测量的是_,通过计算得到的是_。(填写代号)A重锤的质量B重锤下落的高度C重锤底部距水平地面的高度D与下落高度对应的重锤的瞬时速度(2)在实验得到的纸带中,我们选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的纸带来验证机械能守恒定律。图中A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的原始点,F点是第n个点。
3、设相邻点间的时间间隔为T,下列表达式可以用在本实验中计算F点速度vF的是_。AvF=g(nT)BvF=CvF=DvF=3. 如图所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。(1)为完成实验,还需要的器材有_。A米尺B06V直流电源C秒表D06V交流电源(2)某同学用图中所示装置打出的一条纸带如图所示,相邻两点之间的时间间隔为0.02s,根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为_m/s。(结果保留三位有效数字)(3)采用重物下落的方法,根据公式mv2=mgh验证机械能守恒定律,对实验条件的要求是_,为验证和满足此要求,所选择的纸带第1
4、、2点间的距离应接近_。(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度,作出v2-h图象如图3所示,则图线斜率的物理意义是_。4. 利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示,水平桌面上固定一水平的气垫导轨,导轨上A点处有一滑块,其质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连。调节细绳的长度使每次实验时滑块运动到B点处与劲度系数为k的弹簧接触时小球恰好落地,测出每次弹簧的压缩量x,如果在B点的正上方安装一个速度传感器,用来测定滑块到达B点的速度,发现速度v与弹簧的压缩量x成正比,作出速度v随弹簧压缩量x变化的图象如图乙所示,测得v-x图象的斜率k=。在某次实验中,某同学没有开
5、启速度传感器,但测出了A、B两点间的距离为L,弹簧的压缩量为x0,重力加速度用g表示,则:(1)滑块从A处到达B处时,滑块和小球组成的系统动能增加量可表示为Ek=_,系统的重力势能减少量可表示为Ep=_,在误差允许的范围内,若Ek=Ep则可认为系统的机械能守恒。(用题中字母表示)(2)在实验中,该同学测得M=m=1kg,弹簧的劲度系数k=100N/m,并改变A、B间的距离L,作出的x2-L图象如图丙所示,则重力加速度g=_m/s2。5. 用如图甲实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。
6、图乙给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。已知m1=50g、m2=150g,则(g取10m/s2,结果保留两位有效数字)(1)在打点05过程中系统动能的增量EK=_J,系统势能的减少量EP=_J,由此得出的结论是_;(2)若某同学作出v2-h图象(h是m2下降的高度)如图丙,则当地的实际重力加速度g=_m/s2。答案和解析1.【答案】2.70 ; ;B2.【答案】B ;D ;C3.【答案】(1)AD;(2)1.75;(3)重物的初速度为零 2mm;(4)当地重力加速度的2倍。4.【答案】(1);mgL;(2)9.65
7、.【答案】0.58 0.60 在误差允许的范围内,系统机械能守恒 9.7实验题强化专练-研究平抛运动学校:_姓名:_班级:_考号:_一、实验题6. 如图所示,某同学在研究平抛运动的实验中,在小方格纸画出小球做平抛运动的轨迹以后,又在轨迹上取出a、b、c、d四个点(轨迹已擦去)已知小方格纸的边长L=2.5cmg取10m/s2请你根据小方格纸上的信息,完成下面几个问题:(结果保留三位有效数字)(1)小球平抛运动的初速度v0=_m/s。(2)物体运动到b点时的瞬时速度vb=_m/s;(3)从抛出点到c点所经历的时间是_s。7. 用如图1所示装置研究平拋运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上
8、。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。(1)下列实验条件必须满足的有_。A小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放B斜槽轨道要尽量光滑些C斜槽轨道末端必须保持水平D本实验必需的器材还有刻度尺和停表(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的_(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时_(选填“需要”或者“不需要”)y轴与重锤线平
9、行。(3)伽利略曾研究过平抛运动,他推断:从同一炮台水平发射的炮弹,如果不受空气阻力,不论它们能射多远,只要下落高度相同,在空中飞行的时间都一样。这实际上是因为平抛物体_。A在水平方向上做匀速直线运动B在竖直方向上做自由落体运动C在下落过程中机械能守恒8. 某小组设计了一个研究平抛运动的实验装置,在抛出点O的正前方,竖直放置一块毛玻璃。他们利用不同的频闪光源,在小球抛出后的运动过程中光源闪光,会在毛玻璃上出现小球的投影点,在毛玻璃右边用照相机进行多次曝光,拍摄小球在毛玻璃上的投影照片。如图1,小明在O点左侧用水平的平行光源照射,得到的照片如图3;如图2,小红将一个点光源放在O点照射重新实验,得
10、到的照片如图4已知光源的闪光频率均为31HZ,光源到玻璃的距离L=1.2m,两次实验小球抛出时的初速度相等。根据上述实验可求出:(结果均保留两位小数)(1)重力加速度的大小为_m/s2,投影点经过图3中M位置时的速度大小为_m/s。(2)小球平抛时的初速度大小为_m/s。9. 在做“研究平抛运动”的实验中,为了测量小球平抛运动的初速度,实验用如图所示的装置。实验操作的主要步骤如下:()在一块平木板上钉上复写纸和白纸,将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前,木板与槽口之间有一段初始距离d,并保持板面与轨道末端的水平段垂直。()使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹A()将木板沿
11、水平方向向右平移一段动距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹B()将木板再水平向右平移相同距离x,使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,再在白纸上得到痕迹C()测得A、B、C三点距地面的高度为y1、y2、y3,已知当地的重力加速度为g。请回答下列问题(1)关于该实验,下列说法中正确的是_A斜槽轨道必须尽可能光滑B每次小球均须由静止释放C每次释放小球的位置可以不同D步骤()初始距离d必须与步骤()中距离x相等(2)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式为v0=_。(用题中所给字母表示)(3)某同学做进一步的研究,改变小球释放的初
12、始位置的高度h,每改变一次高度,重复上述步骤()-()(其它条件不变),并记录每次的h、y1、y2、y3在同一坐标系中画出y1-、y2-、y3-图象。根据你的分析,下列哪个图最接近该同学的实验结果_(图中直线a表示y1-图象,直线b表示y2-图象,直线c表示y3-图象)。10. 三个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动的规律”的实验。(1)甲同学采用如图所示的装置。用小锤打击弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明_。(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图所示的小球做平抛
13、运动的照片。图中每个小方格的边长L=2.5cm。小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球经过b点时的速度大小vb=_m/s;(g=10m/s2,结果保留两位有效数字)(3)丙同学采用如图所示的装置。关于该实验方法,下列选项中与误差无关的是_A弧形槽与小球间有摩擦B弧形槽末端切线不水平C建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点D小球每次自由滚下的位置不同答案和解析1.【答案】(1)1.00;(2)1.25;(3)0.125【解析】解:(1)由=gT2得,T=s=0.05s,则初速度v0=m/s=1.00m/s。(2)vby=m/s=0.75m/s,所以vb=m/s=1.25
14、m/s。(3)b点竖直分速度vby=0.75m/s由vcy=vby+gT得:vcy=1.25m/stc=s=0.125s故答案为:(1)1.00;(2)1.25;(3)0.125。根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔,结合水平位移和时间间隔求出平抛运动的初速度。根据竖直方向上某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出b点的竖直分速度,结合平行四边形定则求出b点的速度。根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出c点竖直分速度,结合速度时间公式求出运动的时间。解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式和推论进行求解,难度中等。2.【答案
15、】AC 球心 需要 B【解析】解:(1)AB、为了保证小球的初速度相等,小球每次应从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽轨道不一定需要光滑,故A正确,B错误;C、为了保证小球的初速度水平,斜槽末端必须水平,故C正确;D、该实验不需要秒表,运动的时间可以通过下降的高度求出,故D错误。故选:AC。(2)小球在运动中记录下的是其球心的位置,故抛出点也应是小球静置于Q点时球心的位置;故应以球心在白纸上的位置为坐标原点;小球在竖直方向为自由落体运动,故y轴必须保证与重锤线平行;(3)伽利略说明了小球由同一高度下落时的等时性,故只能说明小球在竖直方向为自由落体运动,无法说明水平方向上的匀速直线运动和是否在下落过
16、程中机械能守恒,故AC错误,B正确;故选:B。故答案为:(1)AC;(2)球心;需要;(3)B。(1)根据实验原理以及注意事项,确定正确的操作步骤;(2)明确实验原理,知道应记录球心位置,且y轴必须在竖直线;(3)根据伽利略说明的现象,结合平抛运动规律,即可分析求解。解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求解;明确地球是球形,只有在水平速度较小高度较小时,地面可视为水平,此种情况下可以视为小球做平抛运动。3.【答案】9.61 18.60 0.62【解析】解:(1)在竖直方向上,连续相等时间内的位移之差y=1.00cm,根据y=
17、gT2得,重力加速度g=yf2=110-2312=9.61m/s2。图中尺寸投影点经过M位置的速度vM=m /s=0.62m/s。OM点的水平位移x=4cm=0.04m那么实际比例,投影点经过图3中M位置时的速度大小,=18.60m/s(2)平抛运动,可分解成水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动,根据v0=m /s=0.62m/s。故答案为:(1)9.61,18.60,(2)0.62。(1)根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出重力加速度的大小,结合某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出投影点经过M点位置的速度大小;(2)根据平抛运动,水平方向匀速直线运动,结合运动学
18、公式,求出小球平抛运动的初速度。解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式和推论灵活求解,难度中等。4.【答案】B C【解析】【分析】解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项,知道平抛运动的规律,结合运动学公式和推论灵活求解,注意涉及图线问题,一般采用的思路是得出物理量的关系式,结合图线斜率或截距进行求解。(1)根据实验的原理以及注意事项确定正确的操作步骤。(2)根据竖直方向上连续相等时间内位移之差是一恒量求出相等的时间间隔,结合水平位移和时间间隔求出初速度。(3)根据动能定理,以及平抛运动的规律得出y与的关系式,结合关系式确定正确的图线。【解答】解:(1)为了
19、让小球平抛运动的初速度相等,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽轨道不一定需要光滑,故A、C错误,B正确。步骤()初始距离d不需要与步骤()中距离x相等,故D错误。故选:B。(2)在竖直方向上,y=(y2-y3)-(y1-y2),根据y=gT2得,T=,则初速度=。(3)不考虑小球与斜槽间的摩擦,根据动能定理得,mgh=,解得v=,平抛运动的时间t=,则H-y=,H为斜槽底端到地面的高度,解得y=H-,y1、y2、y3对应的水平位移逐渐增大,即斜率的绝对值逐渐增大,故C正确,A、B、D错误。故选:C。故答案为:(1)B,(2),(3)C。5.【答案】平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 1
20、.25 A【解析】解:(1)平抛运动的小球与自由落体运动的小球总是同时落地,平抛运动在竖直方向上是自由落体运动;(2)取a、b、c三点分析,水平方向间隔均为2L,所以小球从a点到b点、从b点到c点的时间相同,设均为T,在竖直方向上,由y=L=gT2得:T=。根据水平方向匀速运动有2L=v0T解得:v0=m/s=1.0m/s。b点是a、c的时间中点,小球经过b点时竖直方向上的速度为:=0.75m/s,小球经过b点时的速度大小为:m/s=1.25m/s;(3)弧形槽与小球间有摩擦,对本实验没有直接影响,只要小球每次从同一位置静止释放,小球做平抛运动的初速度都相同,故选:A。故答案为:(1)平抛运动
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