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力学重点实验·课后特训(五)
一、实验题
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1. 难度:中等

小明所在的课外兴趣小组需要密度为1.05g/cm3的盐水,为检验配制的盐水是否合格,小明用天平和量筒做了如下实验:

A.测出空烧杯的质量m1

B.将适量盐水倒入空杯中,测得总质量为m2(如图甲所示);

C.将杯中的盐水再倒入量筒中,测得其体积为V(如图乙所示);

D.计算出盐水的密度。

(1)步骤A中测出m124g,则烧杯中盐水的质量为______g

(2)请你帮小明计算出盐水的密度ρ______kg/m3

(3)小明用这种方法测出的盐水密度会______(选填“偏大”或“偏小”),同组的小刚认为小明的操作过程只需调整一下操作顺序就能减小误差,其改进后的操作顺序是______(请重新排列ABCD的顺序)。

(拓展)已知盐的密度为2.6g/cm3,现有以上盐水120g,为配制合格的盐水,需要继续向盐水中______(选填“加盐”或“加水”),添加的质量是______g。(盐水中加盐或水后,盐水和盐或水的总体积不变)

 

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2. 难度:中等

小明用符合实验要求的圆柱体物块、小球、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度。如图是小明正确测量的过程。已知水的密度为1×103kg/m3g10N/kg)。实验过程如下:

①将适量的水倒入量筒中,如图甲所示,量筒中水面所对应的示数为50cm3

②把拴有小球的物块置于量筒内,并先使小球浸没在水中,如图乙所示,量筒中水面所对应的示数为54cm3

③将拴有小球的物块置于量筒内的水中,如图丙所示,量筒中水面所对应的示数为74cm3

④将待测液体倒入另一量筒中,如图丁所示,记录量筒中待测液体的体积;

⑤将上述小球和物块擦干后,置于量筒内的待测液体中,如图戊所示,量筒中液面所对应的示数为70cm3

(1)物块在两种液体中所受浮力______(选填“相同”或“不相同”)。

(2)小球和物块在水中所受的浮力为______N

(3)小球和物块排开待测液体的体积为______m3,待测液体的密度为______kg/m3;通过查表对照,该液体可能是______

一些物质的密度

物质

硫酸

甘油

煤油

酒精

密度kg/m3

1.8×103

1.3×103

0.8×103

0.8×103

 

(拓展)在图丙中,若物块浸没在水中的体积为其,则在图丙与图戊两图,物块露出液面的高度之比为______

 

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3. 难度:中等

小华想测量某种液体的密度,但没有量筒,只有量程为200g的天平、砝码、小空瓶、水。他按照自己设计的实验方案进行了测量。

(1)在测量小空瓶的质量时,小华向天平右盘中加减砝码,当他加上质量最小的砝码时,发现指针偏向了分度盘中线的右侧,接下来小华应该进行的正确操作是______

(2)小华改正错误后,利用天平进行了3次质量的测量,具体步骤如下:

①天平测量小空瓶的质量m1,并记录在数据表格中。

______,并记录在数据表格中。

③用天平测量小瓶装满待测液体的总质量m3如图乙,将数据填入表格。

m1/g

m2/g

m3/g

12

36

______

 

(3)根据小华测量的数据,计算出待测液体的体积为______cm3、密度是______g/cm3

(拓展)现有该液体和密度为1.26g/cm3的另一种液体各20g,用这两种液体配制密度为1.08g/cm3的混合液最多可配______g(设两种液体混合后总体积不变,结果保留一位小数)。

 

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4. 难度:中等

小明在网上查阅资料得知真正的和田玉的密度约为2.95×103kg/m3.在学习密度和浮力的相关知识后,他立即利用家里的弹簧测力计来判别家中“和田玉”的真假。请你和小明一起来完成测量。(g10N/kg

(1)如图甲所示,用细线拴住玉石,用弹簧测力计测出玉石所受重力,这时弹簧测力计示数是______N,从而可计算出玉石的质量为______g

(2)如图乙所示让玉石完全浸入水中,从图中弹簧测力计的示数可计算出玉石所受的浮力是______N

(3)利用以上测量数据可计算出玉石的密度是______kg/m3

(4)由此可以鉴定家中的玉石______(选填“是”或“不是”)真正的和田玉。

(拓展)小明将弹簧测力计改成了一个液体密度秤,他在2.8N处对应标上1.0g/cm3的字样;当他把同一“和田玉”浸没在密度为0.7g/cm3汽油中时,则应该在弹簧测力计刻度盘的______N处标记对应的字样。

 

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5. 难度:中等

小明测量一种易溶于水且形状不规则的固体小颗粒的密度,测量的部分方法和结果如图所示。

(1)将天平放在水平台面上,游码移到左端“零”刻度处,调节______使天平平衡。

(2)用调节好的天平测量小颗粒的质量,当天平平衡时,砝码质量和游码位置如图甲所示,则小颗粒的质量是______g

(3)因颗粒易溶于水,小明同学采用图乙所示的方法测量体积,他所测颗粒体积为______cm3

(4)该物质的密度是______g/cm3

(5)在步骤C中,没有充分摇动就抹平表面读数,则测出的密度比实际值偏______

(拓展)实验中所用细铁沙的密度为1.6g/cm3,乙图C中混合物对量筒底部的压力是______N

 

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6. 难度:中等

如图所示是同学们探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的三次实验过程。

(1)部分实验数据如表所示,第①次实验中木块所受摩擦力如图①所示为______N

序号

接触面

压力/N

滑动摩擦力/N

木块与木板

12.0

 

木块与木板

15.0

3.0

木块与砂纸

12.0

3.6

 

(2)分析______(填序号)两次实验数据可以得出滑动摩擦力与接触面粗糙程度有关。

(3)由①、②两次实验数据分析得出的结论是:当接触面粗糙程度一定时,滑动摩擦力大小与压力大小成______比。

(4)在第③次实验中若用4.5 N的力水平拉动木块,则木块受到的滑动摩擦力为______N,你判断的依据是______

(拓展)将砝码和木块放在砂纸上进行第四次实验时,滑动摩擦力的大小为______N

(补充设问)(5)小明又提出滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度大小有关的猜想,请你帮他设计实验验证他的猜想是否正确。

①实验步骤:______

②实验结论:______

(6)小明在实验时还发现:在木块没有被拉动时,弹簧测力计也有示数,且示数会变化。他请教老师,知道可用Ft图像表示拉力随时间的变化情况。若某次实验开始拉动木块直到木块匀速滑动的Ft图像如图乙所示,其中04 s木块处于静止状态,分析图像可知:要使木块由静止开始运动,至少要用______ N的水平拉力拉木块;如果实验时木块所受的拉力是2.2 N,则木块所处的运动状态是______

 

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7. 难度:中等

小明利用如图所示装置探究阻力对物体运动的影响,实验中让小车均从斜面同一高度自由下滑。

(1)小车从斜面滑下后会沿水平面继续向前运动是因为小车具有______

(2)实验中小车在水平面上三次滑行过程中消耗的机械能大小______(选填“相等”或“不相等”)。

(3)假设小车在三个水平面上克服阻力做的功分别为W1W2W3,则W1______W2______W3(选填“>”“<”或“=”)。假设水平面绝对光滑,则小车克服阻力做的功为______J

 

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8. 难度:中等

物理兴趣小组在“探究阻力对物体运动的影响”实验中,让小车分别从不同高度由静止开始沿光滑斜面下滑,最终静止在平铺在水平面上的毛巾、棉布、木板表面,如图所示。用刻度尺测量每次开始下滑时的高度h和在水平板面上滑行的距离s,记录如下表:

实验序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

接触面

木板

木板

木板

棉布

棉布

棉布

毛巾

毛巾

毛巾

高度h/m

0.15

0.10

0.05

0.15

0.10

0.05

0.15

0.10

0.05

水平距离s/m

1.20

0.80

0.40

0.90

0.60

0.30

0.60

0.40

0.20

 

(1)要研究小车在水平板面上滑行的距离与阻力的关系,应选择实验______进行比较。

(2)实验中是通过改变______来改变小车所受阻力大小的;小车在不同水平面上运动时,受到了______个力的作用。

(3)实验中发现:当小车从同一高度下滑时,在毛巾表面上滑行的距离最短,在木板上滑行的距离最远,说明小车受到的阻力越小,速度减小得越______(选填“快”或“慢”)。

(4)由实验现象我们可以进一步推断:本实验中,如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零,它将做______

(拓展)小车在毛巾表面滑行时,受到的阻力f______。(已知小车的重力为G

(补充设问)(5)小车在水平面上运动时,在竖直方向上受到的力有______,其合力为______

(6)通过本实验推理可知______(选填“A”或“B”)观点是正确的;在我们已学的物理知识中,也有用到这种“实验——推理”的研究方法,如______(列举一例)。

A.力是维持物体运动的原因

B.物体的运动不需要力来维持

 

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9. 难度:中等

在“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验中,某同学进行了如下猜想:

猜想一:液体内部压强大小可能与液体深度有关

猜想二:液体内部压强大小可能与容器形状有关

猜想三:液体内部压强大小可能与液体密度有关

猜想四:液体内部压强大小可能与方向有关

该同学利用压强计和相关器材进行探究,实验中利用压强计U形管两侧液面高度差Δh反映液体压强的大小,相关数据和现象如下表所示。

次数

1

2

3

4

液体种类

盐水

深度h/cm

5

10

15

10

探头方向

向上

向上

向上

向上

U形管两侧液面高度差Δh/cm

2.5

5

7.5

6.5

 

(1)比较第123三次实验,液体种类______,探头方向______,深度______(前3空均选填“相同”或“不同”),所以验证的是猜想______;分析数据可知当深度增大为原来的2倍时,U形管两侧液面高度差Δh也增大为原来的2倍,由此得出的结论是:在其他条件相同时,液体内部的压强______

(2)要验证猜想三,应控制其他物理量不变,只改变______,观察U形管两侧液面高度差Δh,所以可以通过第______两次实验探究。

(3)在进行完第2次实验后,若要验证猜想四,应控制______不变,改变______,观察U形管两侧液面高度差Δh

(4)实验中所用盐水的密度为______kg/m3

 

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10. 难度:中等

某实验小组的同学在“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验中,将两端开口的玻璃管一端扎上橡皮膜,竖直插入水或盐水的不同深度处,观察到橡皮膜分别向上凸起,实验现象如图1abc所示。

(1)根据实验现象,实验小组的同学提出以下猜想。

①根据图1bc,小组同学一致认为:液体内部压强可能与______有关。

②根据图1ab,小组同学产生了不同的观点:小红认为液体内部某点压强可能与距离液面的高度h有关,小李则认为液体内部某点的压强可能与距离容器底部的高度d有关。

(2)为了验证猜想,小组同学接着将一端扎有橡皮膜的玻璃管分别竖直插入甲、乙两种不同液体中(ρρ),并设法改变hd,通过在玻璃管中加入适量的水,使橡皮膜在液体的不同位置处都能保持平整,如图2所示。然后通过测量玻璃管中所加水的质量和玻璃管的底面积,求得橡皮膜所受的液体压强p,并将实验有关数据分别记录在表一、表二中。

表一 液体甲

表二 液体乙

实验序号

h/cm

d/cm

p/×103 Pa

实验序号

h/cm

d/cm

p/×103 Pa

 

1

5

15

0.4

6

5

15

0.6

 

2

10

10

0.8

7

10

10

1.2

 

3

15

5

1.2

8

15

5

1.8

 

4

20

5

1.6

9

20

5

2.4

 

5

30

5

2.4

10

30

5

3.6

 

 

①分析比较实验序号16(或27,或38,或49,或510)的数据及相关条件,得出的初步结论是:当距离液面的高度h相同,距离容器底部的高度d相同时,______

②小红分析实验序号345(或8910)的数据及相关条件,得到的初步结论是:同种液体内部,当距离容器底部的高度d相同时,______;小李同学分析实验序号123(或678)的数据及相关条件。得到的初步结论是:同种液体内部压强p与距离容器底部的高度d成反比。对于小红和小李的结论,你认为结论错误的是______的(选填“小红”或“小李”),理由是______

(拓展)由表中数据可知液体乙的密度ρ______kg/m3

 

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11. 难度:简单

某小组在“测滑轮组机械效率的实验”中,实验装置如图所示,不计绳重及摩擦。

(1)经过多次实验得到数据如下表所示:

实验次数

实验装置

钩码重G/N

钩码上升的高度h/m

绳端拉力F/N

绳端移动的距离s/m

机械效率η

1

4

0.1

2.7

0.2

74%

2

4

0.1

1.8

0.3

74%

3

8

0.1

3.2

0.3

83%

4

8

0.1

2.5

0.4

80%

 

①比较______两次实验数据可得出结论: 使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关。(填实验次数的序号)

②通过比较______两次实验数据可得出结论:使用同一滑轮组提升重物时,物重越重,滑轮组机械效率越高。(填实验次数的序号)

③通过比较34两次实验数据可得出结论:______

④若不考虑摩擦力,第1次实验中使用的动滑轮的重力为______N

⑤第3次实验过程中,钩码上升0.1 m所用的时间为2 s,则拉力做功的功率为______W

(2)小明发现实验过程中弹簧测力计的示数不稳定,于是他建议在弹簧测力计静止时读数,你认为他的想法______(选填“正确”或“错误”),原因是:______

 

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12. 难度:中等

某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示,实验装置如图所示。

实验次数

1

2

3

钩码重G/N

4

4

6

钩码上升高度h/m

0.1

0.1

0.1

绳端拉力F/N

1.8

1.6

1.8

绳端移动距离s/m

0.3

0.4

 

机械效率η

74.1%

62.5%

 

 

(1)实验中应沿竖直方向______拉动弹簧测力计。应该在测力计______(选填“静止”或“运动”)时读取拉力大小。

(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用______(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。

(3)小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中绳端移动距离s漏记,但仍可计算出第3次的机械效率为______

(4)通过第2次和第3次的实验数据分析可得出结论:使用同一滑轮组提升不同的重物时,物体越重,滑轮组的机械效率______(选填“越高”“不变”或“越低”)。

(拓展)已知图中每个滑轮的重均为1 N,第1次实验中拉力克服摩擦和绳重所做的额外功为______J

(补充设问)(5)若某同学在实验时没有竖直拉动弹簧测力计,则所测得的滑轮组机械效率与正确操作实验相比将______(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

(6)用同一滑轮组匀速提升和匀速放下同一物体时,拉力大小是否一样呢?______,原因是:______

 

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13. 难度:中等

小华在探究杠杆平衡条件时,使用的每个钩码重均为0.5 N,杠杆上相邻刻度线间的距离相等。

(1)小华在杠杆两端挂上不同数量的钩码,使杠杆在水平位置平衡,得到的数据如下表所示:

实验

次数

动力

F1/N

动力臂

L1/cm

阻力

F2/N

阻力臂

L2/cm

1

0.5

10

1

5

2

1

3

5

15

3

2

15

1.5

20

4

1.5

10

3

5

 

实验数据中有一次是错误的,则错误数据的实验次数是第______次,错误的原因可能是______。分析数据可知杠杆的平衡条件是______

(2)小华在A点挂4个钩码,如图甲所示要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂______个相同的钩码;当杠杆平衡后,将AB两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O的方向各移动一小格,则杠杆的______(选填“左”或“右”)端将下沉。

(3)小明想利用杠杆测量某金属块的密度,于是做了以下实验:

A.将金属块悬挂在B点,在A点悬挂2个钩码时,杠杆在水平位置平衡,此时金属块的质量为______kg

B.将金属块完全浸没在水中,将A点所挂钩码向右移动一格后杠杆再次平衡,此时金属块受到的浮力为______N

C.计算出金属块的体积为______ cm3,金属块的密度为______kg/m3

(4)实验结束后,小明提出了新的探究问题:“若支点不在杠杆的中点时,杠杆的平衡条件是否仍然成立?”于是小组同学利用如图乙所示装置进行了探究,发现在杠杆右端的不同位置,用弹簧测力计竖直向上拉使杠杆处于平衡状态时,测出的拉力大小都与杠杆平衡条件不相符,你认为不相符的原因是______

 

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14. 难度:中等

小华探究杠杆平衡条件时,进行了如下操作:

(1)实验前小华发现杠杆静止时处于如图甲所示的状态,此时杠杆处于______状态(选填“平衡”或“非平衡”);调节平衡螺母,使杠杆水平平衡,这样做的目的是______

(2)如图乙所示,小华在A点挂2个钩码,B点挂4个钩码,刚好使杠杆水平位置平衡,记录实验数据。接着他将A点和B点下方的钩码同时向支点O靠近一格,杠杆此时会______(选填“左端下沉”“右端下沉”或“保持平衡”),调整并记录实验数据。

(3)小华多次改变挂在支点O两侧钩码的数量和悬挂位置,收集杠杆平衡时多组动力、动力臂和阻力、阻力臂的数据,其目的是______(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。

(4)得到的部分数据如下表:

实验序号

动力F1/N

动力臂L1/cm

阻力F2/N

阻力臂L2/cm

1

1

4

2

2

2

2

3

3

2

3

1.5

4

2

3

4

1

4

1

4

 

根据以上数据得出杠杆的平衡条件是______

(拓展)若图丙中弹簧测力计读数F12.4 N,则拉力与水平方向的夹角为______。(每个钩码重0.5 N

(补充设问)(5)数据中有一次动力臂与阻力臂相等,这类杠杆是______杠杆。此类杠杆应用有______(请举一例)。

(6)小华在完成规定实验得出杠杆的平衡条件后,他想进一步研究,如果杠杆受到F2F3两个阻力,结果会怎样?通过实验,他们得到了如图丁所示的结果,

根据这个结果,可以初步得出,在这种情况下杠杆的平衡条件为:F1L1______。(F1F2F3的力臂分别为L1L2L3

(7)有的同学做完实验后得出如下结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”。这个结论与杠杆平衡条件不符,原因是实验过程中______(填字母)。

A.没有改变力的大小

B.没有改变力的方向

C.没有改变力的作用点

D.实验次数较少,结论具有偶然性

 

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15. 难度:简单

小明同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,在弹簧测力计下悬挂一圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到与烧杯底接触为止。实验过程如图所示:

(1)______两图可知,圆柱体浸没在水中继续下降的过程中,受到的浮力与深度无关。

(2)比较abc三图可知,浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟______有关。

(3)物体浸没在水中受到的浮力为______N,圆柱体的体积为______ cm3,圆柱体的密度为______kg/m3

(4)小明完成如图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的示数F与物体下降深度hFh图像。那么物体浸没在这种液体中受到的浮力F______N。实验表明,浸在液体里的物体受到的浮力大小还跟______有关。此液体的密度ρ______kg/m3,圆柱体的高度为______cm

(5)一个与实验所用圆柱体材料相同、体积相同的空心工艺品在图乙实验的液体中悬浮,工艺品的密度为______kg/m3,工艺品的质量为______kg,工艺品空心部分的体积为______ cm3

(6)实验中选用不同的液体多次试验的目的是______

 

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16. 难度:简单

在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:

A:可能与物体浸没在液体中的深度有关;

B:可能与物体的密度有关;

C:可能与物体的体积有关;

D:可能与物体排开液体的体积有关;

E:可能与液体的密度有关。

为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的实验。

(1)分析比较实验①③④,可以验证猜想______是正确的。

(2)分析比较实验④⑤可得:______

(3)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想______是错误的。

(4)分析比较实验______可得:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。

(拓展)实验中所用铁块的密度为______kg/m3,所用盐水密度是______g/cm3

(补充设问)(5)实验时应先测量铜块的重力,再放入水(或盐水)中计算所受的浮力,如果改变实验操作先后顺序会导致浮力的测量结果偏______(选填“大”或“小”)。

(6)下列能正确反映水面刚好接触铁块下表面开始到图⑤位置时,铁块所受浮力F与铁块下表面到水面距离h关系的图像是______

 

二、填空题
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17. 难度:简单

在“探究二力平衡的条件”实验中,小明不断改进先后设计三个实验方案,如图所示,请你判断出改进的先后顺序:______(用字母表示),这样的改进是为了减小______对实验的影响。

 

三、实验题
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18. 难度:中等

如图甲是同学们探究二力平衡条件时的实验情景。

(1)小碧将系于小卡片(重力可忽略不计)两对角上的细线分别跨过左右支架上的滑轮,并在线的两端挂上钩码,使作用在小卡片上的两个拉力方向______,并通过调整______来改变拉力的大小。

(2)在探究同一问题时,小明将木块放在水平桌面上,设计了如图乙所示的实验,同学们都认为小碧的实验优于小明的实验。其主要原因是______

(3)当小明将木块放在水平桌面上,在木块左端挂上200 g的砝码,右端挂上150 g的钩码时,木块沿水平方向匀速向左运动,此时木块受到的______(选填“可能”“一定”或“一定不”)是平衡力。他发现这个现象与二力平衡条件不完全相符,你认为产生此现象的原因是______力的存在。

(拓展)在第(3)问的情景中,至少在木块右边再挂______g钩码,木块就可以沿水平方向向右运动。

(补充设问)(4)利用图丙装置______(选填“能”或“不能”)探究二力平衡的条件。

(5)小明还提出,能否利用如图丁所示的实验装置来探究二力平衡的条件呢?小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的______力和______力的大小来进行比较。研究发现,在小明的方案中,弹簧测力计直接测出的是拉力的大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施下去。

 

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