力学实验（含答案）
实验一 密度的测量
1.[2020·扬州]如图1所示,某学习小组利用空矿泉水瓶、烧杯、量筒、剪刀、记号笔、细线和足量的水(已知水的密度为ρ)测量了一块矿石的密度,实验过程如下:
图1
(1)实验步骤:
A.向量筒中加入适量水,记下体积V1(如图甲所示);
B.烧杯中注入适量的水,将矿石放入剪下的矿泉水瓶内,使矿泉水瓶漂浮在烧杯中,并用记号笔在烧杯上标记此时液面的位置(如图乙所示);
C.取出矿泉水瓶,将量筒中的水缓慢倒入烧杯至 ,量筒中剩余水的体积为V2(如图丙所示); D.再用细线拴住矿石缓慢放入量筒中,此时总体积为V3(如图丁所示)。 (2)矿石的密度表达式ρ石= (用题中物理量符号表示)。
(3)由于矿泉水瓶有质量,会导致矿石密度测量值 ,有同学指出只要在步骤C进行适当修改就可以,该同学修改的内容是 。 2.[2020·无锡改编]小红利用托盘天平(最大测量值200 g,分度值0.2 g)、量筒、水(ρ水=1.0×10 kg/m)、食盐、烧杯、白纸、滴管、勺子等器材配置盐水,步骤如下:
(1)调节天平时,将天平放在水平台面上,将游码移至标尺左端的“0”刻度线处,若此时指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,应将平衡螺母向 调节,使指针对准分度盘中央刻度线。
(2)为称量出2 g盐,小红先将一张白纸放在天平左盘上,仅移动游码,天平再次平衡时,游码示数如图2甲所示,
3
3
则白纸的质量为 g;接下来,应该先将游码移至 g处,再用勺子向左盘的白纸上逐渐加盐,直至天平再次平衡。
图2
(3)用量筒量取50 mL的水,并全部倒入烧杯中,再将2 g盐全部倒入烧杯中(假设加盐后烧杯中水的体积不变),则小红所配置的盐水密度为 g/cm。
(4)小红发现可以用实验中的天平和烧杯制作“密度计”。她测出空烧杯的质量为50 g,然后在烧杯中加水,使烧杯和水的总质量为100 g,并在水面位置处做好标记,如图乙所示。测量液体密度时,将待测液体加至“标记”处,用天平称量出烧杯和液体的总质量m。为方便使用该“密度计”,小红做了如下的使用说明:
①图丙中横坐标表示m,纵坐标表示待测液体密度ρ。请在图丙的坐标系中画出ρ-m图像,并在坐标轴上标出ρ的最大值。
②理论上,该“密度计”可以鉴别密度差异不小于 g/cm的液体。
(5)如图3Ⅰ所示是小明用粗细均匀的吸管制成的简易密度计,当它竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,图中AB间距离为10.5 cm,则A处应标为 g/cm。再将该密度计漂浮在75%消毒酒精中,此时所受的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)在水中所受的浮力,它浸入酒精中的深度h为 cm。(75%消毒酒精的密度为0.875 g/cm)
3
3
3
3
图3
(6)如图Ⅱ所示是三位同学用不同粗细的均匀吸管制成的密度计竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计 (选填“①”“②”或“③”)在测量其他液体密度时结果更精确。
3.[2020·连云港]密度是物质的重要属性,生产、生活中常常需要测量各种液体的密度。某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计,可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值,受到了老师的肯定和表扬,结构如图4所示。所用器材:轻质杠杆(自身重力忽略不计)、两种规格的空桶(100 mL和200 mL)、质量为m的物体A、细线。
图4
(1)将杠杆在O点悬挂起来,空桶悬挂在B点,质量为m的物体A悬挂在C点时,杠杆水平平衡。测出B点到O点的距离为l,C点到O点的距离为l0,此时C点的密度刻度线应标注为 。
(2)在B点的空桶内注满液体,空桶容积为V,移动物体A至C1位置,使杠杆在水平位置平衡。C1点到O点的距离为l1,此时C1点的密度值为 。(用题中所给的字母表示)
(3)已知密度为1.0×10 kg/m刻度线与零刻度线之间的距离为4 cm,则密度为0.8×10 kg/m刻度线与零刻度线之间的距离为 cm。
(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,应选择 (选填“100 mL”或“200 mL”)规格的空桶。 实验二 探究滑动摩擦力的影响因素
4.[2020·辽阳改编]在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,小平完成了如图5所示的甲、乙、丙三次实验。测量滑动摩擦力时,小平用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿水平方向运动。
3
3
3
3
图5
(1)甲实验中木块受到的摩擦力为 N,如果水平拉动木块向右做加速运动,木块受到的摩擦力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)比较甲、乙两次实验数据,是为了探究滑动摩擦力的大小与 的关系。
(3)比较甲、丙两次实验数据, (选填“能”或“不能”)得出滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度有关的结论,判断依据是 。
(4)小平得出滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度的关系后,还想探究滑动摩擦力大小跟接触面受到压强的关系,他选择了一个长、宽、高不等且各表面粗糙程度相同的木块,设计了两种方案,你认为合理的是 (选填“A”或“B”)。
A.木块平放在木板上,在木块上加不同质量的砝码,拉动木块,比较两次滑动摩擦力的大小 B.把木块分别平放、侧放在木板上,拉动木块,比较两次滑动摩擦力的大小
(5)小颖发现小平上述实验操作中弹簧测力计的示数并不稳定,于是改进了实验装置,如图6所示。改进后长木板 (选填“一定”或“不一定”)要做匀速直线运动。
图6
5.[2020·连云港]学习过摩擦力以后,小明同学想探究滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小之间的关系,为了提高实验的精准度,小明选用了如图7甲所示的装置,该装置通过驱动装置带动传送带运动,木块保持不动,其中力传感器可以代替弹簧测力计精确显示拉力的大小。驱动装置的电路如图乙所示。
图7
(1)在实验过程中,要增大传送带运动的速度,可以通过将滑动变阻器滑片向 (选填“左”或“右”)移动来实现。
(2)在实验过程中让同一木块在同一传送带上进行实验是为了 。 (3)图丙是不同速度下滑动摩擦力与时间的关系图,观察该图可知,滑动摩擦力的大小与物体运动速度大小 (选填“有关”或“无关”),理由是 。 实验三 阻力对物体运动的影响
6.[2020·泰州改编]在“探究阻力对物体运动的影响”实验中:
(1)小明调试实验装置时,将小车从斜面上A处滑下,如图8甲所示,小车会滑出水平木板右端而掉落下去。为了让小车不滑出木板,下列做法不可行的是 (选填选项前字母)。
图8
A.小车仍从斜面A处滑下,换一个更长的木板 B.增大斜面的倾角,小车仍从斜面上A处滑下 C.斜面倾角不变,小车从斜面上A处以下位置滑下 D.减小斜面的倾角,小车仍从斜面上A处滑下
(2)调试成功后,小明每次均将小车从斜面上同一高度处滑下,让小车分别在毛巾、棉布和木板表面运动,最终小车静止时的位置如图乙所示。由此可得:小车受到的阻力越小,运动的路程越 。进一步推理可知:若小车运动时所受阻力为零,小车将做 (填运动状态)。
(3)在上述实验中,小车在毛巾表面运动过程中的速度变化量 (选填“大于”“等于”或“小于”)在木板表面运动过程中的速度变化量。
(4)上述实验结论是小明在分析实验现象的基础上,经过科学推理得出的。下列得出实验结论的过程与该实验相同的是 。
A.探究影响压力作用效果的因素 B.用小磁针探究磁体周围的磁场 C.探究声音能否在真空中传播 D.探究动能大小与物体质量的关系
(5)从能量转化的角度看,小车在水平面上克服阻力所做的功 (选填“在棉布上更多”“在木板上更多”
或“两次一样多”),小车的动能转化为 能。如果完全没有阻力时,小车的动能将不变,所以小车将做 运动。
实验四 探究二力平衡的条件
7.[2020·常德]在“探究二力平衡条件”的实验中,实验装置如图9所示。
图9
(1)实验时,向左盘和右盘同时放入等重的砝码,这时木块保持静止,说明一对平衡力的 ;但小明在实验时发现,若向左盘和右盘同时放入不等重的砝码,木块仍然保持静止状态,则产生这一现象的原因是 。 (2)现保持F1与F2相等,将木块换成小车,然后扭转一个角度,松手后,小车将 ,设计这一步骤的目的是验证二力平衡时的两个力一定 。
(3)如果将木块换成弹簧测力计,左右两盘各放入重5 N的砝码,则弹簧测力计的示数为 (选填序号)。
A.10 N B.5 N C.0 N 实验五 探究压力作用效果的影响因素
8.在“探究实心圆柱体对地面的压强与哪些因素有关”的实验中,某中学一小组的同学们认为此压强跟圆柱体的密度ρ、高度h、圆柱体底面积S是有关的,但对有怎样的关系看法不同。于是,在老师的帮助下,小组的同学们从实验室里挑选了由不同密度的合金材料制成的高度和横截面积不同、质量分布均匀的实心圆柱体做实验,测出实心圆柱体竖直放置时(如图10所示)对水平桌面上海绵的压下深度,实验记录见下表。
底面积 高度
物体
号
S/cm h/cm 下深度/cm 10 10 20 10 10 20
5 10 10 5 10 10
0.5 1 1 1.5 3 3
2
序
海绵被压
1 合金甲圆柱体A 2 合金甲圆柱体B 3 合金甲圆柱体C 4 合金乙圆柱体A 5 合金乙圆柱体B 6 合金乙圆柱体C
图10
(1)该小组同学是通过 来判断压强大小的。
(2)分析实验1、2或4、5可以得出:当圆柱体的材料密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与圆柱体的 有关。
(3)分析 可以得出:当圆柱体的密度相同时,实心圆柱体对水平地面的压强与底面积无关。 (4)此探究过程用到的科学探究方法有 、 。
(5)实验结束之后,同学们在老师的指导下,以某一合金甲圆柱体为研究对象,推导它对海绵的压强大小的表达式(已知合金的密度为ρ,长方体铁块的高度为h,底面积为S)。表达式为 。 (6)上面推导出的表达式 (选填“能”或“不能”)应用于各类固体的压强的计算。 实验六 探究液体内部的压强
9.[2020·扬州改编]在“探究影响液体内部压强的因素”活动中:
(1)如图11甲所示,使用前用手指按压压强计的橡皮膜,是为了检查实验装置的 。实验过程中通过U形管两侧液面的 来比较液体内部压强的大小。
图11
(2)比较图乙中的A、B、C三次实验,可得出结论:同种液体,同一深度, 。 (3)在实验过程中发现,在同种液体的同一深度处,使用不同的压强计时,U形管两侧液面的高度差不完全相同。 小明猜想可能是实验时U形管没有 放置;
小强则认为可能是U形管中初始液面没有在中间零刻度线处,这种说法是 (选填“正确”或“错误”)的;
小华认为可能与金属盒的橡皮膜安装时松紧有关。小华将砝码放在水平放置的金属盒橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,发现橡皮膜较紧时,U形管两侧液面的高度差较 。你认为U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的 有关。
(4)用如图丙所示的容器也可以探究液体内部的压强。容器中间用隔板分成互不相通的左右两部分,隔板上有一圆孔用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时其形状发生改变。用此容器进行的两次实验,情形如图丁中①、②所示。由此可推断:a、b两种液体密度的大小关系是ρa ρb,a、c两种液体密度的大小关系是ρa ρc。
实验七 探究浮力的大小跟哪些因素有关
10.[2020·苏州]小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。
(1)小明列举了三个常识,分别作出了三个猜想,其中符合常识1的是猜想 (填序号)。
常识
常识1:木头漂在水面,铁钉沉在水底;
猜想1:与浸入液体的深度有关;
常识2:轮船从长江驶入大海,船身会
猜想2:与液体的密度有关;
上浮一些;
猜想3:与物体的密度有关
常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻
(2)为了验证上述猜想是否正确,小明依次做了如图12所示的实验:
猜想
图12
①根据A、B、C的结果,可得猜想1是 (选填“正确”或“错误”)的;根据A、C、D的结果,可得猜想1是 (选填“正确”或“错误”)的。深入分析上述现象可得:浮力大小与 有关,与浸入液体的深度 。
②接下来根据A、D和E (选填“能”或“不能”)对猜想2进行验证。
③为验证猜想3,小明在老师的指导下,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度,接着他仿照步骤D进行实验,发现此时弹簧测力计示数小于1.8 N,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是 。 实验八 探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
11.[2018·河南]某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图13所示的步骤,探究浮力的
大小与排开液体所受重力的关系。
图13
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为 N。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N。石块排开的水所受的重力可由 (填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于 。 (4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 。 A.用原来的方案和器材多次测量取平均值 B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则该小组 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。 实验九 探究物体的动能跟哪些因素有关
12.[2020·福建]用钢球、木块和带有斜槽的长木板,探究物体的动能跟哪些因素有关。
(1)如图14甲所示,让钢球从斜槽上的某一高度由 开始运动,撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映。
图14
(2)如图乙所示,将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明,钢球质量一定时,从斜槽越高的位置开始运动,撞击木块的速度越大,钢球的动能越 。
(3)探究动能跟质量的关系时,应选择让质量 的钢球从斜槽 高度的位置由静止开始运动。(均选填“相同”或“不同”)。
13.[2020·镇江]“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置如图15甲所示,将小车从斜面上高h处由静止释放,运动至木板上后与木块碰撞。通过改变小车释放时高度h、在小车中增加钩码和在木板上铺垫棉布的方法,得到了如图乙所示的四个实验场景。
图15
(1)为探究小车动能与质量的关系,应选用场景①和 (选填“②”“③”或“④”)进行实验;选用场景③和④进行实验时,可探究小车动能与 的关系。
(2)在实验中,小车动能越大,发生碰撞时对木块所做的功就越 ,木块被碰撞后在木板上 。
(3)若将场景①和②中的木块均移走,利用这两个场景可探究 对物体运动的影响。为提高实验结论的准确性,还需再增加一次实验,为此,在场景①的基础上,你所做的调整是 。 14.[2020·山西]我国乒乓球制造企业已经研制生产出了无缝乒乓球。据厂家宣传,与有缝乒乓球相比,无缝乒乓球弹性更强。小明选择同一厂家生产的材料、大小相同的有缝和无缝乒乓球各一个,在同一台面上,探究其弹性的强弱。实验数据记录如下表。
由静止释放高 有缝乒乓球弹 度h1/cm 20 30 40 50
起高度h2/cm
12 19 23 31
无缝乒乓球弹 起高度h3/cm
13 20 26 32
(1)当释放高度相同时,可根据 比较两种乒乓球的弹性。对比两组实验数据,可知 (选填“有缝”或“无缝”)乒乓球弹性更强。
(2)请根据无缝乒乓球的实验数据,在图16所示的坐标系中描点作出图像。分析图像可以得出结论: 。
图16
15.[2020·孝感]如图17所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图。
图17
(1)原理:运动的钢球A碰上木块B后,能将B撞出一段距离s。在同样的水平面上,B被撞得越远,A对B做的功就越多,A的动能就越大,通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于 (选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)步骤:①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时速度越 ,木块B被撞得越远;
②改变钢球的质量,让不同的钢球从 (选填“同一”或“不同”)高度由静止开始滚下,质量越大的钢球将木块B撞得越远。
(3)结论:通过多次实验表明,质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能 。
16.[2020·青岛]探究与斜面相关的实验。
(1)如图18甲所示,在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车滑行的距离;去掉棉布,重复上述实验。小车在水平面上所受的阻力减小,小车向前滑行的距离 。在水平面上两次滑行的全过程,小车速度的减小量 。
图18
伽利略对类似实验进行了分析,认识到:运动的物体受到的阻力越小,它运动的时间就越长,它的速度减小得就越 。他进一步推测:在理想情况下,如果水平表面绝对光滑,物体受到的阻力为零,这时物体将 。
(2)如图乙所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”实验中,斜面上安装斜槽,水平面上的A 处放置一个小木块。让质量不同的钢球从斜槽上的同一高度滚下,发现质量较大的钢球将小木块推得较远,表明它对小木块做的功较 。由此可知: 相同的物体,质量越大,它的动能越大。 实验十 探究杠杆的平衡条件
17.[2020·广安]在“探究杠杆平衡条件”的实验中,所用的器材有:每格长度相等的杠杆、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线、重力均为0.5 N的钩码若干个。
(1)实验前将杠杆中点置于支架上,调节平衡螺母使杠杆在水平位置静止的目的: 和消除杠杆自重对实验的影响。
(2)如图19甲所示,杠杆处于平衡状态。若从杠杆的两侧同时减掉一个钩码,那么杠杆的 (选填“右”或“左”)端下沉。
图19
(3)在图乙中,将弹簧测力计由竖直方向旋转至沿虚线方向,如果要继续保持杠杆在水平方向静止,弹簧测力计的示数要 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
(4)如果忽略杠杆自重对实验的影响,则在图丙中要使杠杆在水平位置保持平衡,弹簧测力计对杠杆的最小拉力为 。
18.[2020·盐城]小明做“探究杠杆平衡条件”实验。
(1)实验前,杠杆静止时的位置如图20甲所示。要使杠杆在水平位置平衡,应将平衡螺母向 调节。
图20
(2)使用弹簧测力计时,首先应进行的操作是 。
(3)如图乙所示,在杠杆左侧挂2个钩码,每个钩码的质量为50 g。为了便于在杠杆上直接读出力臂的大小,在A点沿 向下方向拉动弹簧测力计,直至杠杆在 位置平衡,并将第一次数据记录在表格中,表中F1为弹簧测力计示数,F2为钩码的重力,l1、l2分别为F1、F2对应的力臂。
序号
F1/N
l1/cm
F2/N
l2/cm
1 2 3 4
1.5 3.0 1.5 1.0
10.0 10.0 20.0 30.0
1.0 2.0 2.0 2.0
15.0 15.0 15.0 15.0
(4)接下来,小明又进行了3次实验,将数据填在表中,最后总结得出规律。每次实验总是在前一次基础上改变F2、l1、l2中的一个量。小明分析数据后发现,第 次实验与前一次改变的量相同,需要调整的实验步骤是 。
19.[2020·随州]小红在探究杠杆的平衡条件时,找来一个量程为5 N的弹簧测力计和若干个重均为0.5 N的钩码,实验前测得杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2 cm。请回答下列问题:
(1)实验前,小红先将杠杆调至水平位置平衡,这样操作的目的是 。
(2)小红在实验中测得一组数据如下表所示,于是她立即得出了杠杆的平衡条件“F1×l1=F2×l2”,你认为是否合理,并说明理由: 。
F1/N 2
(3)某次实验如图21所示,杠杆平衡,则以下生活中相关杠杆的应用与此图中杠杆类型相同的是 (选填“托盘天平”“核桃夹”或“筷子”)。
l1/cm 6
F2/N 3
l2/cm 4
图21
(4)在上图中,保持弹簧测力计的位置及拉力的方向和钩码的个数不变,将钩码向左移动,若要保持杠杆平衡,则钩码到支点的距离不应超过 cm。
实验十一 测量滑轮组的机械效率
20.[2020·哈尔滨]提高机械效率,能够更充分地发挥机械设备的作用。“测量机械效率”实验的装置如图22所示。(每个动滑轮重相同,忽略摩擦及绳重) (1)实验中应 拉动弹簧测力计。
图22
(2)实验过程中收集到甲、乙、丙三组实验数据如下表所示。
钩码总
装置
重/N
甲 乙 丙
2 2 5
的高度/m 0.1 0.1 0.1
计示数/N 1.5 1.0 2.0
动的距离/m
0.2 0.3 0.3
钩码上升
弹簧测力
绳子自由端移
计算出甲组实验的有用功为 J,机械效率为 (结果保留三位有效数字)。
(3)比较甲、乙两组实验的机械效率,它们的关系是η甲 η乙;若提升相同物重到相同高度,与甲装置相比,乙装置的优点是 。比较乙、丙两组实验的机械效率,它们的关系是η乙 η丙,影响它们机械效率高低的因素是 。
【参考答案】
1.(1)标记处 (2)𝑉1-𝑉2ρ
3
2
𝑉-𝑉
(3)偏大 将“取出矿泉水瓶”改为“取出矿泉水瓶内的矿石”
[解析] (2)由步骤A、B、C可知,矿石和矿泉水瓶排开水的体积为V排=V1-V2;矿石和矿泉水瓶漂浮在烧杯中,所受浮力等于重力,也等于排开水的重力,若不考虑矿泉水瓶的质量,则矿石的质量m=m排水=ρV排=ρ(V1-V2);由步骤C、D可得矿石的体积V=V3-V2,则矿石密度的表达式为ρ石==𝑚𝑉1-𝑉2𝑉𝑉3-𝑉2
ρ。
(3)由于矿泉水瓶有质量,会导致矿石质量的测量值偏大,从而导致密度的测量值偏大;在步骤C修改的内容为:将“取出矿泉水瓶”改为“取出矿泉水瓶内的矿石”。 2.(1)右 (2)0.4 2.4 (3)1.04 (4)①如图所示 ②0.004
(5)1 等于 12 (6)②
[解析] (4)制作“密度计”时,空烧杯的质量为50 g,烧杯中加水,使烧杯和水的总质量为100 g,则烧杯中水的质量为50 g,水的体积V水=𝜌=1.0g/cm3=50 cm,并在水面位置处做好标记,待测液体每次加至“标记”处,
水
𝑚水
50g
3
则待测液体体积都是50 cm。①当烧杯内没有液体时,烧杯的质量为50 g,液体的密度为0;当烧杯和液体的总质量为100 g时,液体的质量为m1=100 g-50 g=50 g,则此液体的密度ρ液1
3
=𝑉1=50cm3=1.0 g/cm3;当烧杯和液
液
液
𝑚50g
体的总质量达到托盘天平的最大测量值200 g时,液体的质量为m2=200 g-50 g=150 g,则此液体的密度ρ𝑚
150g
2
=𝑉2=50cm3=3.0 g/cm3;由上述数据在坐标系中描点连线即可作出图像。②由托盘天平的分度值0.2 g可知,该
液
液
“密度计”可以鉴别液体质量的最小差异为0.2 g,则该“密度计”可以鉴别密度的最小差值为Δρ=𝑉=50cm3=0.004 g/cm3。
液
Δ𝑚0.2g
(5)当密度计竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,说明此时密度计在A处显示的密度值应该为水的密度,则
A处应标为1 g/cm3;由题意可知,密度计在75%消毒酒精中处于漂浮状态,所受的浮力等于密度计的重力;由于
密度计在水中也处于漂浮状态,所以密度计在水中受到的浮力也等于密度计的重力,所以密度计漂浮在75%消毒酒精中时所受的浮力等于在水中所受的浮力,即F浮水=F浮酒精;由F浮=ρ液g V排可知,ρ水gV排水=ρ酒精gV排酒精,ρ水
gS吸管h水=ρ酒精gS吸管h,则密度计浸入酒精中的深度h=𝜌
𝜌水ℎ水1g/cm3×10.5cm
=酒精
0.875g/cm3=12 cm。
(6)密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,而且分度值越小、刻度间隔越大越准确;由题图可知密度计②所处的深度最深,刻度间隔最大,测量值最准确。
𝑚(𝑙1-𝑙0)
𝑉𝑙
3.(1)0 (2) (3)3.2 (4)200 mL
4.(1)1.2 不变 (2)压力 (3)不能 没有控制压力一定 (4)B (5)不一定 5.(1)左
(2)控制压力和接触面的粗糙程度相同 (3)无关 当速度变化时,滑动摩擦力的大小不变 6.(1)B (2)长 匀速直线运动 (3)等于 (4)C
(5)两次一样多 内 匀速直线
[解析] (1)将小车从斜面上A处滑下,小车会滑出水平木板右端而掉落下去,说明小车到达水平面的速度较大,在水平面上运动的路程比较长,所以为了让小车不滑出木板,可以换一个更长的木板,或者将小车从斜面上高度较低处滑下,或者减小斜面的倾角,从而减小小车到达水平面的速度,减小小车在水平面上运动的路程。故选B。
(3)由题意可知,小车从斜面上同一高度处滑下,所以小车到达毛巾表面和木板表面时速度相等,而且小车最后都会停下来,速度减为零,所以小车在毛巾表面运动过程中的速度变化量等于在木板表面运动过程中的速度变化量。
7.(1)大小相等 木块与桌面间存在摩擦力 (2)转动回来 在同一直线上 (3)B
[解析] (3)弹簧测力计的示数等于挂钩上受到的力,弹簧测力计左右两盘各放入重5 N的砝码,即弹簧测力计挂钩上受到了5 N的拉力,所以弹簧测力计的示数为5 N,故B正确。 8.(1)海绵被压下深度 (2)高度 (3)2、3(或5、6) (4)转换法 控制变量法 (5)p=ρgh (6)不能 9.(1)气密性 高度差 (2)液体向各个方向的压强相等 (3)竖直 错误 小 弹性强度 (4)< >
[解析] (3)造成U形管两侧液面的高度差不完全相同的原因有多种,如U形管没有竖直放置,不同压强计使用的橡皮膜的弹性强度不同,橡皮膜的松紧程度不同等。本实验是通过观察U形管两侧液面的高度差来比较压强大小的,与U形管中初始液面是否在中间零刻度线处无关,所以小强的说法是错误的;将砝码放在水平放置的金属盒的橡皮膜上,改变橡皮膜的松紧程度,橡皮膜较紧时,橡皮膜形变程度小,则U形管两侧液面的高度差较小;U形管两侧液面的高度差还与橡皮膜的材料、厚度、弹性强度等因素有关。
(4)由图①可知,a液体中橡皮膜的深度要大于b液体中橡皮膜的深度,橡皮膜没有发生形变,说明此处的压强相同,根据p=ρgh可知,a液体的密度要小于b液体的密度,即ρa<ρb;由图②可知,c液体中橡皮膜的深度要大于a液体中橡皮膜的深度,橡皮膜向左发生了形变,说明右侧压强大,根据p=ρgh可知,a液体的密度要大于
c液体的密度,即ρa>ρc。
10.(1)3
(2)①正确 错误 排开液体的体积 无关
②能 ③未测量出此时瓶子(含沙子)的重力
[解析] (2)③本实验通过称重法测量物体所受的浮力,即F浮=G-F测,小明倒掉沙子后没有测量出此时瓶子(含沙子)的重力,故无法得出此时物体所受的浮力,无法验证猜想,故存在的问题是未测量出此时瓶子(含沙子)的重力。
11.(1)3.8 (2)1.4 A、D
(3)物体排开水所受的重力 (4)A (5)能
12.(1)静止 (2)大 (3)不同 相同 13.(1)③ 速度
(2)大(或多) 滑行的距离越长
(3)阻力(或摩擦力) 在木板上铺设玻璃板(或毛巾)
[解析](1)本实验中采用控制变量法。为探究小车动能与质量的关系,应控制小车到达水平面的速度相同,让质量不同的小车从斜面上同一高度由静止释放,应选用场景①和③进行实验;场景③和④中,小车的质量相同,从斜面上释放的高度不同,小车到达水平面上的速度不同,可探究小车动能与速度的关系。
(3)将场景①和②中木块移走,同一小车以相同的速度到达粗糙程度不同的水平面上,可探究阻力对物体运动的影响;为提高实验结论的准确性、普遍性,可在场景①中的长木板上铺设玻璃板(或毛巾),再增加一次实验。 14.(1)乒乓球弹起高度 无缝 (2)如图所示
在同一台面上,同一无缝乒乓球弹起的高度与由静止释放时所处的高度成正比
[解析](1)在其他条件一定时,乒乓球弹性越好,弹起的高度越高,因此当释放高度相同时,可根据乒乓球弹起高度比较两种乒乓球的弹性,由表中数据可知,当释放高度相同时,有缝乒乓球弹起高度总是比无缝乒乓球弹
起高度低,故无缝乒乓球弹性更强。
(2)分析图像可知,无缝乒乓球弹起高度与由静止释放高度的关系是一条倾斜直线,因此在同一台面上,同一无缝乒乓球弹起高度与由静止释放的高度成正比。 15.(1)转换法 (2)①大 ②同一 (3)越大 16.(1)变大 相同 慢 做匀速直线运动 (2)多 速度
17.(1)便于测量力臂 (2)右 (3)变大 (4)1.2 N
[解析] (3)将弹簧测力计由竖直方向旋转至虚线方向,力臂变小,力变大,弹簧测力计的示数要变大。 (4)图丙中,右侧C点钩码重力的力臂为6格,4个钩码重2 N,要使力最小,必须让力臂最大;由图可知,最大的力臂为10格,根据杠杆平衡原理,可得最小拉力为1.2 N。 18.(1)右 (2)调零 (3)竖直 水平
(4)4 保持F2和l1不变,改变l2的大小 19.(1)便于直接测量力臂
(2)不合理,只有一组实验数据,得到的结论具有偶然性 (3)核桃夹 (4)10
[解析] (4)杠杆上相邻刻度线间的距离都等于2 cm,每个钩码重均为0.5 N,则图中钩码的总重力G=0.5 N×6= 3 N,弹簧测力计拉力的力臂l右=2 cm×3=6 cm,弹簧测力计量程为5 N,若要保持杠杆平衡,由杠杆平衡条件可知,Gl左=Fl右,则钩码对杠杆施加拉力的最大力臂l左=20.(1)竖直向上匀速 (2)0.2 66.7% (3)= 省力 < 提升物体的重力不同
𝐹𝑙右5N×6cm𝐺
=3N
=10 cm,即钩码到支点的距离不应超过10 cm。
[解析] (2)由甲组数据知,做的有用功为W有=G甲h甲=2 N×0.1 m=0.2 J,总功为W总=F甲s甲=1.5 N×0.2 m=0.3 J,则甲组实验的机械效率为η甲=𝑊=0.3J≈66.7%。
总
𝑊有0.2J
(3)乙组实验中做的有用功为W有乙
=G乙h乙=2 N×0.1 m=0.2 J,总功为W总乙=F乙s乙=1.0 N×0.3 m=0.3 J,甲、
乙两组实验中做的有用功和总功均相同,则机械效率相同;根据数据可知,甲组实验中所用的拉力大于乙组实验中所用的拉力,所以乙装置的优点是省力;丙组实验中做的有用功为W有丙=G丙h丙=5 N×0.1 m=0.5 J,总功为
W总丙=F丙s丙=2.0 N×0.3 m=0.6 J,则丙组实验的机械效率为η丙=𝑊
效率的关系是η乙<η丙,其原因是提升物体的重力不同。
𝑊有丙0.5J
总丙
=0.6J≈83.3%;则乙、丙两组实验的机械
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