《2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練 課時作業(yè)十二 力學(xué)實驗(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2020版高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題復(fù)習(xí)訓(xùn)練 課時作業(yè)十二 力學(xué)實驗(含解析)(10頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、課時作業(yè)十二 力學(xué)實驗
1.用螺旋測微器測圓柱體的直徑時,示數(shù)如圖1甲所示,此示數(shù)為________ mm,用20分度的游標(biāo)卡尺測量某物體的厚度時,示數(shù)如圖1乙所示,此示數(shù)為________ mm.
圖1
解析:螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)6 mm,可動刻度讀數(shù)為0.01 mm×12.5=0.125 mm,所以最終讀數(shù)為6 mm+0.125 mm=6.125 mm;游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為6.3 cm=63 mm,游標(biāo)尺上第12個刻度與主尺上某一刻度對齊,因此游標(biāo)讀數(shù)為0.05 mm×12=0.60 mm,所以最終讀數(shù)為63 mm+0.60 mm=63.60 mm.
答案:6.125(±0
2、.002均可) 63.60
2.(2017年高考·課標(biāo)全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系.使用的器材有:斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器.
圖2
實驗步驟如下:
①如圖2(a),將光電門固定在斜面下端附近;將一擋光片安裝在滑塊上,記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?,令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑;
②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時,用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt;
③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度(如圖2(b)所示),v表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時間內(nèi)的平均速度大小,求出v;
④將另一擋光片換到滑塊上,使滑塊
3、上的擋光片前端與①中位置相同,令滑塊由靜止開始下滑,重復(fù)步驟②③;
⑤多次重復(fù)步驟④;
⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出v-Δt圖,如圖2(c)所示.
圖2
完成下列填空:
(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小,用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小,則v與vA、a和Δt的關(guān)系式為v=________.
(2)由圖2(c)可求得,vA=________ cm/s,a=________ cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
解析:(1)由于滑塊做勻變速運動,在擋光片通過光電門的過程中,由運動學(xué)公式得v Δt=vAΔt+a(Δt)2,則v=vA+aΔt.(2)由v=vA+aΔ
4、t結(jié)合題圖(c)可知,圖線與縱軸的交點的縱坐標(biāo)即為vA,將圖線延長與縱軸相交,得vA=52.1 cm/s,圖線的斜率等于a,即a= cm/s2,求得a=16.3 cm/s2.
答案:(1)vA+Δt (2)52.1 16.3
3.在“驗證動量守恒定律”的實驗中,氣墊導(dǎo)軌上放置著帶有遮光板的滑塊A、B,遮光板的寬度相同,測得滑塊的質(zhì)量分別為m1和m2.如圖3a所示,實驗中,用細線將兩個滑塊拉近使輕彈簧壓縮,然后燒斷細線,輕彈簧將兩個滑塊彈開,測得滑塊A、B通過光電門的時間分別為t1、t2.
圖3
(1)圖3b所示為甲、乙兩同學(xué)用螺旋測微器測遮光板寬度d時所得的不同情景.由該圖可知甲同
5、學(xué)測得的示數(shù)為________ mm,乙同學(xué)測得的示數(shù)為________ mm.
(2)用測量的物理量表示動量守恒應(yīng)滿足的關(guān)系式為________(用m1、m2、t1、t2、d表示),被壓縮彈簧開始貯存的彈性勢能Ep=________.
解析:(1)題圖b中甲測得的螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為3.5 mm,可動刻度讀數(shù)為0.01 mm×0.5=0.005 mm,所以最終讀數(shù)為3.5 mm+0.005 mm=3.505 mm.同理,乙的讀數(shù)為3 mm+0.485 mm=3.485 mm.
(2)根據(jù)動量守恒定律可知,設(shè)向右為正方向,則應(yīng)滿足的表達式為0=-m1v1+m2v2,即m1v1=m2
6、v2,根據(jù)光電門的性質(zhì)可知v1=,v2=,代入上式可得=,根據(jù)功能關(guān)系可知,壓縮彈簧貯存的彈性勢能等于后來滑塊A、B獲得的動能,則有Ep=m1v12+m2v22=()2+()2.
答案:(1)3.505(3.503~3.507均可)
3.485(3.483~3.487均可)
(2)= ()2+()2
4.(2016年高考·課標(biāo)全國卷Ⅱ)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究,實驗裝置如圖4(a)所示:輕彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過打點計時器并與物塊連接.向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能
7、.
圖4
(1)實驗中涉及下列操作步驟:
①把紙帶向左拉直 ②松手釋放物塊?、劢油ù螯c計時器電源?、芟蜃笸莆飰K使彈簧壓縮,并測量彈簧壓縮量
上述步驟正確的操作順序是________(填入代表步驟的序號).
(2)圖4(b)中M和L紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果.打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz.由M紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為________m/s.比較兩紙帶可知,________(填“M”或“L”)紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大.
解析:(1)實驗中應(yīng)先向左推物塊使彈簧壓縮,測量彈簧的壓縮量,然后把
8、紙帶向左拉直,再接通打點計時器電源,等打點穩(wěn)定后,再松手釋放物塊,使其向右滑動,因此步驟為④①③②.(2)由于物塊離開彈簧時的速度最大,因此M紙帶對應(yīng)的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為v==1.29 m/s.由于彈簧壓縮量越大,彈性勢能越大,因此推開物塊后,彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化成物塊的動能越多,物塊離開彈簧后獲得的速度越大,打的點間距越大,因此M紙帶對應(yīng)的實驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大.
答案:(1)④①③② (2)1.29 M
5.利用氣墊導(dǎo)軌驗證動能定理,實驗裝置示意圖如圖5所示.
圖5
實驗主要步驟如下:
①在水平桌面上放置氣墊導(dǎo)軌,將它調(diào)至水平;
②用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d
9、;
③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離L;
④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待托盤靜止不動時,釋放滑塊,從固定在滑塊上的拉力傳感器讀出細線拉力的大小F,從數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門1的時間Δt1,通過光電門2的時間Δt2;
⑤用天平稱出滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M.
回答下列問題:
(1)以滑塊(包含遮光條和拉力傳感器)為研究對象,在實驗誤差允許的范圍內(nèi),若滿足關(guān)系式________(用測量的物理量的字母表示),則可認(rèn)為驗證了動能定理;
(2)關(guān)于本實驗,某同學(xué)提出如下觀點,其中正確的是
________;
A.理論上,遮光條的寬度越窄,遮光條通過光電門的平均速度越
10、接近瞬時速度
B.牽引滑塊的細繩應(yīng)與導(dǎo)軌平行
C.需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響
D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m必須遠小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M
(3)不計空氣阻力,已知重力加速度g和實驗測得的物理量,根據(jù)“mg-F=ma”,可以計算托盤和砝碼的總質(zhì)量m.若不考慮遮光條寬度的影響,計算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m1;若考慮遮光條寬度的影響,計算出托盤和砝碼的總質(zhì)量為m2,則m1________m2(選填“大于”“等于”或“小于”).
解析:(1)滑塊經(jīng)過兩光電門的速度分別為v1=、v2=,對滑塊運用動能定理有FL=M()2-M()2.
(2)理論上,遮光條的
11、寬度越窄,通過光電門的時間越短,遮光條通過光電門的平均速度越接近瞬時速度,故A正確;牽引滑塊的細繩應(yīng)與導(dǎo)軌平行,若不平行,則細繩對滑塊拉力方向就在不停變化,其做功變?yōu)樽兞ψ龉Γ瑢?dǎo)致計算結(jié)果不準(zhǔn)確,故B正確;本實驗的研究對象是滑塊,故不需要考慮托盤和砝碼受到的空氣阻力做功,故C錯誤;該實驗細繩拉力直接可以用傳感器測量,故托盤和砝碼的總質(zhì)量m不用必須遠小于滑塊、遮光條和拉力傳感器的總質(zhì)量M,故D錯誤.
(3)不考慮遮光條寬度的影響,設(shè)滑塊的加速度為a1,則()2-()2=2a1L
考慮遮光條寬度的影響,設(shè)滑塊的加速度為a2,則
=v1+a2,=v2+a2,2a2L=v22-v12
聯(lián)立以上
12、幾式得
2a2L=()2-()2-a22[(Δt1)2-(Δt2)2]
故2a1L>2a2L,a1>a2,由m=,得m1>m2.
答案:(1)FL=M()2-M()2
(2)AB (3)大于
6.某實驗小組的同學(xué)制作了一個彈簧彈射裝置,輕彈簧兩端各放一個金屬小球(小球與彈簧不連接),壓縮彈簧并鎖定,然后將鎖定的彈簧和兩個小球組成的系統(tǒng)放在內(nèi)壁光滑的金屬管中(管徑略大于兩球直徑),金屬管水平固定在離地面一定高度處,如圖6所示.解除彈簧鎖定,則這兩個金屬小球可以同時沿同一直線向相反方向彈射.現(xiàn)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能,并探究彈射過程所遵循的規(guī)律,實驗小組配有足夠的基本測量工
13、具,并按下述步驟進行實驗:
①用天平測出兩球質(zhì)量分別為m1、m2;②用刻度尺測出兩管口離地面的高度均為h;③解除彈簧鎖定彈出兩球,記錄下兩球在水平地面上的落點M、N.
根據(jù)該小組同學(xué)的實驗,回答下列問題:
圖6
(1)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能,還需要測量的物理量有________.
A.彈簧的壓縮量Δx
B.兩球落地點M、N到對應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2
C.小球直徑
D.兩球從彈出到落地的時間t1、t2
(2)根據(jù)測量結(jié)果,可得彈性勢能的表達式為________________
___________________________________
14、________________________________________________________________________.
(3)用測得的物理量來表示,如果滿足關(guān)系式________,則說明彈射過程中系統(tǒng)動量守恒.
解析:(1)彈簧彈出兩球過程中,系統(tǒng)機械能守恒,要測定壓縮彈簧的彈性勢能,可轉(zhuǎn)換為測定兩球被彈出時的動能,實驗中顯然可以利用平拋運動測定平拋初速度以計算初動能,因此在測出平拋運動下落高度的情況下,只需測定兩球落地點M、N到對應(yīng)管口P、Q的水平距離x1、x2,所以選B.(2)平拋運動的時間t= ,初速度v0=,因此初動能Ek=mv02=,由機械能守恒定律可
15、知,壓縮彈簧的彈性勢能等于兩球平拋運動的初動能之和,即Ep=+.(3)若彈射過程中系統(tǒng)動量守恒,則m1v01=m2v02,代入初速度得m1x1=m2x2.
答案:(1)B (2)Ep=+ (3)m1x1=m2x2
7.某同學(xué)通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則.
實驗步驟:①將彈簧測力計固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向.
②如圖7甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的掛鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧測力計示數(shù)為某一設(shè)定值時,將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧測力計的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l).每次將彈簧測力計示數(shù)改變0.
16、50 N,測出所對應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示:
F/N
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
l/cm
l0
10.97
12.02
13.00
13.98
15.05
圖7
③找出②中F=2.50 N時橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O′,橡皮筋的拉力記為FOO′.
④在掛鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在掛鉤上,如圖7乙所示.用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時拉橡皮筋的兩端,使掛鉤的下端達到O點,將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB.完成下列作圖和填空:
圖8
(1)利用表中數(shù)據(jù)在圖8甲中畫出F
17、-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=________ cm.
(2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為
________N.
(3)根據(jù)給出的標(biāo)度,在圖8乙中作出FOA和FOB的合力F′的圖示.
(4)通過比較F′與________的大小和方向,即可得出實驗結(jié)論.
解析:(1)根據(jù)表格數(shù)據(jù),作出F-l圖線,如圖9,圖線的橫截距即表示橡皮筋原長,因此l0=10.0 cm.
(2)橡皮筋總長l=OA+OB=13.60 cm,根據(jù)F-l圖線,可讀出橡皮筋長度l=13.60 cm時橡皮筋的拉力為1.80 N.
(3)根據(jù)平行四邊形定則作圖,對角線表示合力F′,如圖10.
(4)若F′與FOO′在誤差范圍內(nèi)大小相等、方向相同,就表明力的平行四邊形定則是正確的.
答案:(1)如圖9所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正確)
圖9
(2)1.80(1.70~1.90均正確)
(3)如圖10所示
圖10
(4)FOO′
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