單元質(zhì)量檢測(cè)(六)力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.(2017·合肥一中模擬)在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。(1)本實(shí)驗(yàn)中，采用下列哪些方法和步驟可以減小實(shí)驗(yàn)誤差________。A．兩個(gè)分力F1、F2間的夾角盡量小些B．兩個(gè)分力F1、F2間的夾角盡量大些C．橡皮筋的細(xì)繩要稍短一些D．實(shí)驗(yàn)中，彈簧秤必須與木板平行，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度(2)為了完成實(shí)驗(yàn)，在用兩個(gè)完全相同的彈簧秤成一定角度拉橡皮筋時(shí)，必須記錄的有________。A．兩細(xì)繩的方向B．橡皮筋的原長(zhǎng)C．兩彈簧秤的示數(shù)D．結(jié)點(diǎn)O的位置(3)若保持結(jié)點(diǎn)O的位置及OB方向不變，而將OC順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)一小角度，其他操作均正確，則________。A．彈簧秤甲的示數(shù)不變B．彈簧秤甲的示數(shù)一直減小C．彈簧秤乙的示數(shù)可能增大D．彈簧秤乙的示數(shù)一定先減小后增大解析：(1)根據(jù)平行四邊形定則可知夾角太小將會(huì)導(dǎo)致合力過(guò)大，導(dǎo)致使用彈簧秤時(shí)可能超過(guò)量程，故夾角不能太小或太大，適當(dāng)即可，故A、B錯(cuò)誤；為了準(zhǔn)確記下拉力的方向，故采用兩點(diǎn)描線時(shí)兩點(diǎn)距離應(yīng)盡量大一些，故細(xì)繩應(yīng)長(zhǎng)些，故C錯(cuò)誤；為了防止出現(xiàn)分力的情況，應(yīng)讓各力盡量貼近木板，且與木板平行，同時(shí)，讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度，故D正確。(2)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證力的平行四邊形定則，要根據(jù)兩個(gè)彈簧秤拉橡皮筋時(shí)兩個(gè)拉力的大小和方向作出平行四邊形求出其合力大小，然后與一個(gè)彈簧秤拉橡皮筋時(shí)的拉力大小進(jìn)行比較，最后得出結(jié)論，故需要記錄的是兩彈力的大小和方向，以及結(jié)點(diǎn)O的位置，故A、C、D正確，B錯(cuò)誤。(3)對(duì)結(jié)點(diǎn)O受力分析，受到兩個(gè)彈簧的拉力和橡皮筋的拉力，保持結(jié)點(diǎn)O的位置及OB方向不變，其中橡皮筋長(zhǎng)度不變，其拉力大小不變，將OC順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，由力的合成易知，彈簧秤甲的示數(shù)一直減小，彈簧秤乙的示數(shù)可能增大，也有可能減小，故A、D錯(cuò)誤；B、C正確。答案：(1)D(2)ACD(3)BC2．(2017·福州一中模擬)某同學(xué)用如圖所示的裝置做“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室找到了一個(gè)小正方體木塊，接著用這個(gè)小正方體木塊把小車軌道的一端墊高，通過(guò)速度傳感器發(fā)現(xiàn)小車剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(1)設(shè)小車質(zhì)量為M，正方體木塊邊長(zhǎng)為a，用刻度尺量出圖中AB距離為l(a?l且已知θ很小時(shí)tanθ≈sinθ)，則小車向下滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力為_(kāi)_______。(2)然后用細(xì)線通過(guò)定滑輪掛上物體讓小車勻加速下滑，不斷改變物體的質(zhì)量m，測(cè)出對(duì)應(yīng)的加速度a，則下列圖像中能正確反映小車加速度a與所掛物體質(zhì)量m的關(guān)系的是________。解析：(1)設(shè)此時(shí)木板與水平面的夾角為θ，小車剛好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以小車受力平衡，則有：f＝Mgsinθ根據(jù)幾何關(guān)系可知：tanθ≈sinθ＝eq\f(a,l)所以f＝eq\f(Mga,l)。(2)設(shè)小車的質(zhì)量為M，物體的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律得：對(duì)m：mg－F拉＝ma對(duì)M：F拉＝Ma解得：F拉＝eq\f(mMg,m＋M)＝eq\f(mg,1＋\f(m,M))當(dāng)m?M時(shí)，繩子的拉力近似等于物體的重力，所以剛開(kāi)始am圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線；當(dāng)物體的質(zhì)量為m變大后不能滿足m?M的條件，圖像彎曲，且加速度增大的速度變慢，故C正確。答案：(1)eq\f(Mga,l)(2)C3．(2017·黑龍江大慶鐵人中學(xué)檢測(cè))(1)下圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為_(kāi)_______mm，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為_(kāi)_______mm。(2)某興趣小組想通過(guò)物體在斜面上運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究“合外力做功和物體速度變化的關(guān)系”。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，他們提出了以下幾種猜想：①W∝eq\r(v)，②W∝v，③W∝v2。他們的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，PQ為一塊傾斜放置的木板，在Q處固定一個(gè)速度傳感器(用來(lái)測(cè)量物體每次通過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度)，每次實(shí)驗(yàn)，物體從不同初始位置處由靜止釋放。同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了以下表格來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中L1、L2、L3、L4、……代表物體分別從不同初始位置處由靜止釋放時(shí)初始位置到速度傳感器的距離，v1、v2、v3、v4、……表示物體每次通過(guò)Q點(diǎn)的速度。實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234……LL1L2L3L4……vv1v2v3v4……他們根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了如圖乙所示的Lv圖像，并得出結(jié)論W∝v2。他們的做法是否合適，你有什么好的建議？________________________________________________________________________在此實(shí)驗(yàn)中，木板與物體間摩擦力的大小________(填“會(huì)”或“不會(huì)”)影響探究出的結(jié)果。解析：(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為29mm，游標(biāo)尺上第8個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.1×8mm＝0.8mm，所以最終讀數(shù)為：29mm＋0.8mm＝29.8mm。螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)0.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×26.0mm＝0.260mm，所以最終讀數(shù)為：0.5mm＋0.260mm＝0.760mm。(2)在數(shù)據(jù)處理中，由曲線不能直接確定函數(shù)關(guān)系，一般都是在直線上確定各個(gè)物理量之間的函數(shù)關(guān)系，所以該方法是不合適的，應(yīng)進(jìn)一步繪制Lv2圖像。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于物體受力是恒定的，所以可得出合外力做功與物體速度變化的關(guān)系。因此在實(shí)驗(yàn)中物體與木板間的摩擦力不會(huì)影響探究的結(jié)果。答案：(1)29.80.760(2)不合適，得出結(jié)論W∝v2的理由不充分繪制Lv2圖像不會(huì)4.(2017·福建廈門雙十中學(xué)模擬)利用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置探究重物下落過(guò)程中動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。(1)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下，請(qǐng)將步驟B補(bǔ)充完整：A．按實(shí)驗(yàn)要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置；B．使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接著先_______，后_______，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)；(填“放開(kāi)紙帶”或“接通電源”)C．下圖為一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶，O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，O點(diǎn)與第2點(diǎn)的距離約為2mm，分別測(cè)出若干連續(xù)點(diǎn)A、B、C、……與O點(diǎn)之間的距離hA、hB、hC、……(2)驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒時(shí)，兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，重力加速度為g，|ΔEp|表示O點(diǎn)至C點(diǎn)過(guò)程重物重力勢(shì)能減少量，ΔEk表示O點(diǎn)至C點(diǎn)過(guò)程重物動(dòng)能的增加量，實(shí)驗(yàn)中計(jì)算C點(diǎn)的速度，甲同學(xué)用vC＝7gT來(lái)計(jì)算，可以推斷|ΔEp|________ΔEk(填“>”或“＝”或“<”)；乙同學(xué)用vC＝eq\f(hD－h(huán)B,2T)來(lái)計(jì)算，可以推斷|ΔEp|________ΔEk(填“>”或“＝”或“<”)；丙同學(xué)用vC＝eq\r(2ghC)來(lái)計(jì)算，可以推斷|ΔEp|________ΔEk(填“>”或“＝”或“<”)。其中________同學(xué)的計(jì)算方法更符合實(shí)驗(yàn)要求。解析：(1)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后，再釋放紙帶。(2)實(shí)驗(yàn)中計(jì)算C點(diǎn)的速度，甲同學(xué)用vC＝7gT來(lái)計(jì)算，即認(rèn)為在重物下落過(guò)程中，加速度為重力加速度，實(shí)際上在下落過(guò)程中有阻力，加速度小于重力加速度，vC偏大?？梢酝茢鄚ΔEp|小于ΔEk；乙同學(xué)用vC＝eq\f(hD－h(huán)B,2T)來(lái)計(jì)算，運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律：中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度，求出的vC是真實(shí)的，但在下落過(guò)程中，不可避免的存在阻力，故|ΔEp|大于|ΔEk|；丙同學(xué)用vC＝eq\r(2ghC)來(lái)計(jì)算，運(yùn)用了hC及加速度g，直接認(rèn)為重物做自由落體運(yùn)動(dòng)故機(jī)械能守恒，可以推斷|ΔEp|等于ΔEk，綜上所述，乙同學(xué)的計(jì)算方法更合理。答案：(1)接通電源放開(kāi)紙帶(2)<>＝乙5.(2017·上海十一校聯(lián)考)某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)定重力加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。傾斜的球槽中放有若干個(gè)小鐵球，閉合開(kāi)關(guān)K，電磁鐵吸住第1個(gè)小球。手動(dòng)敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開(kāi)，第1個(gè)小球開(kāi)始下落，M迅速恢復(fù)，電磁鐵又吸住第2個(gè)小球。當(dāng)?shù)?個(gè)小球撞擊M時(shí)，M與觸頭分開(kāi)，第2個(gè)小球開(kāi)始下落。這樣，就可測(cè)出多個(gè)小球下落的總時(shí)間。(1)在實(shí)驗(yàn)中，下列做法正確的有()A．電路中的電源只能選用交流電源B．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將M調(diào)整到電磁鐵的正下方C．用直尺測(cè)量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度D．手動(dòng)敲擊M的同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得小球下落的高度H＝1.980m,10個(gè)小球下落的總時(shí)間T＝6.5s?？汕蟪鲋亓铀俣萭＝________m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)某同學(xué)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間Δt磁性才消失，因此，每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間與它的測(cè)量時(shí)間相差Δt，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。為此，他分別取高度H1和H2，測(cè)量n個(gè)小球下落的總時(shí)間T1和T2。他是否可以利用這兩組數(shù)據(jù)消除Δt對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響？請(qǐng)推導(dǎo)說(shuō)明。解析：(1)M與觸頭接觸期間，電磁鐵應(yīng)保持磁性存在，電源用直流電源和交流電源均可，故A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中要通過(guò)小球撞擊M斷開(kāi)電路來(lái)釋放下一小球，故M必須在電磁鐵正下方，故B正確；小球下落的高度應(yīng)為電磁鐵下端到M的豎直距離減去小球直徑，故C錯(cuò)誤；手敲擊M瞬間，小球1即開(kāi)始下落，故應(yīng)同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，故D正確。(2)一個(gè)小球下落的時(shí)間為：t＝eq\f(t總,n)＝eq\f(6.5,10)s＝0.65s根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律h＝eq\f(1,2)gt2可得：g＝eq\f(2h,t2)＝eq\f(2×1.980,0.652)m/s2≈9.4m/s2。(3)由自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得：H1＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T1,n)－Δt))2H2＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(T2,n)－Δt))2；聯(lián)立可得g＝eq\f(2n2\r(H1)－\r(H2)2,T1－T22)，因此可以消去Δt對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。答案：(1)BD(2)9.4(3)可以消去Δt的影響推導(dǎo)過(guò)程見(jiàn)解析6．(2017·福州一中模擬)測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ時(shí)，某小組設(shè)計(jì)了使用位移傳感器的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，讓木塊從傾斜木板上一點(diǎn)A靜止釋放，位移傳感器連接計(jì)算機(jī)描繪的滑塊相對(duì)傳感器的位移隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙。(1)根據(jù)圖乙中圖線計(jì)算t0時(shí)刻速度v1＝________，2t0時(shí)刻速度v2＝________，木塊加速度a＝________(用圖中給出的x0、x1、x2、x3、t0表示)。(2)已知重力加速度為g，測(cè)得木板的傾角為θ，木塊的加速度為a，則木塊與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝________。解析：(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間內(nèi)中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度，得：v1＝eq\f(x0－x2,2t0)；v2＝eq\f(x1－x3,2t0)木塊的加速度：a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v2－v1,t0)＝eq\f(x1＋x2－x0－x3,2t\o\al(2,0))。(2)選取木塊為研究對(duì)象，木塊沿斜面方向，根據(jù)牛頓第二定律：mgsinθ－μmgcosθ＝ma得：μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)。答案：(1)eq\f(x0－x2,2t0)eq\f(x1－x3,2t0)eq\f(x1＋x2－x0－x3,2t\o\al(2,0))(2)eq\f(gsinθ－a,gcosθ)7．為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律(探究碰撞中的不變量)，某同學(xué)選取了兩個(gè)材質(zhì)相同、體積不等的立方體滑塊A和B，按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：步驟1：在A、B的相撞面分別裝上橡皮泥，以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體；步驟2：安裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖，鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽，右端是長(zhǎng)直水平槽。傾斜槽和水平槽由一小段圓弧連接，軌道槽被固定在水平桌面上，在軌道槽的側(cè)面與軌道等高且適當(dāng)遠(yuǎn)處裝一臺(tái)數(shù)碼頻閃照相機(jī)；步驟3：讓滑塊B靜置于水平槽的某處，滑塊A從斜槽某處由靜止釋放，同時(shí)開(kāi)始頻閃拍攝，直到A、B停止運(yùn)動(dòng)，得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片；步驟4：多次重復(fù)步驟3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出來(lái)，將刻度尺緊靠照片放置，如圖所示。(1)由圖分析可知，滑塊A與滑塊B碰撞發(fā)生的位置________。①在P5、P6之間②在P6處③在P6、P7之間(2)為了探究碰撞中動(dòng)量是否守恒，需要直接測(cè)量或讀取的物理量是________。①A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1和m2②滑塊A釋放時(shí)距桌面的高度③頻閃照相的周期④照片尺寸和實(shí)際尺寸的比例⑤照片上測(cè)得的s45、s56和s67、s78⑥照片上測(cè)得的s34、s45、s56和s67、s78、s89⑦滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)寫出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式________________________________________________________________________。解析：(1)由題圖可知s12＝3.00cm，s23＝2.80cm，s34＝2.60cm，s45＝2.40cm，s56＝2.20cm，s67＝1.60cm，s78＝1.40cm，s89＝1.20cm。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知A、B相撞的位置在P6處。(2)為了探究A、B相撞前后動(dòng)量是否守恒，就要得到碰撞前后的動(dòng)量，所以要測(cè)量A、B兩個(gè)滑塊的質(zhì)量m1、m2和碰撞前后的速度。設(shè)照相機(jī)拍攝時(shí)間間隔為T，則P4處的速