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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 力學(xué)實驗專項訓(xùn)練 1.某同學(xué)為探究“加速度與物體受力關(guān)系”,設(shè)計了如圖所示的實驗裝置:把一端帶滑輪的木板平放在水平桌面上,將力傳感器固定在小車上,用來測量繩對小車的拉力;小車的加速度由打點計時器打出的紙帶測出,已知打點計時器使用的低壓交流電源的頻率為50 Hz。 (1)對于實驗的操作要求,下列說法正確的是　　　　。 A.本實驗中應(yīng)保持小車和傳感器總質(zhì)量不變 B.為消除小車與木板之間摩擦力的影響,應(yīng)將木板不帶滑輪的一端適當墊高,在不掛砂桶的情況下使小車能夠靜止在木板上 C.本實驗必須滿足細砂和桶的總質(zhì)量遠小于小車和傳感器的總質(zhì)量 (2)如圖是實驗中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點,相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出,量出計數(shù)點之間的距離分別為sAB=4.12 cm、sAC=8.67 cm、sAD=13.65 cm、sAE=19.04 cm、sAF=24.85 cm、sAG=31.09 cm。則小車的加速度 a=　　　　m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 2.某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲探究“滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)”,他們在實驗室組裝了一套如圖甲所示的裝置,另外他們還找到打點計時器及所用的學(xué)生電源、天平、刻度尺、導(dǎo)線、紙帶、鉤碼若干。 該小組同學(xué)的實驗步驟如下:用天平稱量滑塊的質(zhì)量m0=300 g,將滑塊放在水平桌面上并連接上紙帶,用細線通過滑輪掛上兩個鉤碼(每個鉤碼的質(zhì)量為100 g),調(diào)整滑輪高度使細線與桌面平行,讓鉤碼拉動滑塊、紙帶由靜止開始加速運動,用打點計時器記錄其運動情況。實驗記錄的紙帶如圖乙所示,圖中前幾個點模糊,因此從點跡清晰的A點開始研究,每隔4個點取一個計數(shù)點。若電源頻率為50 Hz,則打點計時器打下B點時,滑塊的速度為m/s;滑塊運動的加速度為　　　　m/s2;滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ=　　　　(重力加速度g取10 m/s2,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。 3.(xx全國理綜Ⅰ)某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。 完成下列填空: (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg; (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時,托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為　　　　 kg; (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示: 序號 1 2 3 4 5 m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為　　　　 N;小車通過最低點時的速度大小為　　　　 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 4.(xx山東青島一模)某實驗小組利用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。小鋼球自由下落過程中,計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計。 甲 乙 (1)先用游標卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d=　　　cm; (2)要驗證機械能是否守恒,只要比較　　　　　與　　　　　是否相等; (3)實驗中小鋼球通過光電門的平均速度　　　　(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導(dǎo)致動能增加量ΔEk總是稍　　　　(選填“大于”或“小于”)重力勢能減少量ΔEp,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越　　　(選填“大”或“小”)。 5.某實驗小組采用如圖所示的裝置探究“動能定理”,圖中小車中可放置砝碼。實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面,打點計時器工作頻率為 50 Hz。 (1)實驗的部分步驟如下: ①在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點計時器,連在小車后端,用細線連接小車和鉤碼; ②將小車停在打點計時器附近,　　　　　　　　,　　　　　　　　,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上打下一列點,　　　　　　　　; ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復(fù)②的操作。 (2)如圖是鉤碼質(zhì)量為0.03 kg、砝碼質(zhì)量為0.02 kg時得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的距離s及對應(yīng)時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結(jié)果填在表格中的相應(yīng)位置。 紙帶的結(jié)果 測量點 s/cm v/(ms-1) O 0.00 0.35 A 1.51 0.40 B 3.20 0.45 C 　　 　　 D 7.15 0.54 E 9.41 0.60 (3)在小車的運動過程中,對于鉤碼、砝碼和小車組成的系統(tǒng),　　　　　　　　　　　做正功,　　　　　做負功。 (4)實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(其中Δv2=v2-),根據(jù)圖線可獲得的結(jié)論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。要驗證“動能定理”,還需測量的物理量是摩擦力和　　　　　　　　。 6.(xx山東理綜) 甲 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將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。 ②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時,將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50 N,測出所對應(yīng)的l,部分數(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 ③找出②中F=2.50 N時橡皮筋兩端的位置,重新標記為O、O,橡皮筋的拉力記為FOO。 ④在秤鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在秤鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當角度同時拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達到O點,將兩筆尖的位置標記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。 乙 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)畫出F-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)給出的標度,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。 參考答案 1.答案:(1)A　(2)0.42 解析:本題考查探究“加速度與物體受力關(guān)系”的實驗,意在考查學(xué)生對實驗原理的理解能力和數(shù)據(jù)處理能力。 (1)探究加速度與物體受力的關(guān)系時,應(yīng)保持小車和傳感器的總質(zhì)量不變,A正確;實驗中拉力為小車和傳感器所受合外力,故需要平衡摩擦力,平衡摩擦力時,在不掛砂桶的情況下使小車能沿木板勻速下滑,B錯誤;因為傳感器直接測量繩的拉力,故無需使細砂和桶的總質(zhì)量遠小于小車和傳感器的質(zhì)量,C錯誤。 (2)根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律的推論Δx=aT2可知a=,代入相關(guān)數(shù)據(jù)解得a=0.42 m/s2。 2.答案:0.74　0.64(0.63~0.65都對)　0.56 解析:滑塊做勻變速直線運動,一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度,則vB= m/s=0.74 m/s;利用逐差法求滑塊的加速度,a= m/s2=0.64 m/s2;根據(jù)牛頓第二定律可得2mg-μm0g=(2m+m0)a,μ==0.56。 3.答案:(2)1.40　(4)7.9　1.4 解析:(2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤秤的示數(shù)為1.40 kg; (4)托盤秤示數(shù)的平均值為 kg=1.81 kg,則小車經(jīng)過最低點時對橋的壓力FN=(1.81-1.00)9.80 N≈7.9 N 由題意知,小車的質(zhì)量m=1.40 kg-1.00 kg=0.40 kg,設(shè)小車過最低點時的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=m,解得v≈1.4 m/s。 4.答案:(1)0.865　(2)　gh (3)小于　小于　大 解析:(1)d=8 mm+0.0513 mm=8.65 mm=0.865 cm;(2)比較mgh與。質(zhì)量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與;(3)由于小鋼球做勻加速直線運動,平均速度等于中間時刻的速度,中間時刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度“小于”小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度;從而導(dǎo)致動能增加量小于重力勢能減少量;當起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點的速度差距越來越大。 5.答案:(1)接通電源　釋放小車　斷開開關(guān) (2)5.09(5.05~5.10)　0.49(0.48~0.50)　(3)鉤碼的重力　摩擦力　(4)小車初、末速度的二次方差與位移成正比　小車質(zhì)量 解析:(1)實驗中應(yīng)先接通電源,讓打點計時器開始打點,再釋放小車,在紙帶上打出一系列點,最后斷開開關(guān),停止打點。(2)小車做勻加速直線運動,從刻度尺中讀出sC=5.09 cm(最小刻度1 mm,再估讀一位),C點速度等于B、D兩點間的平均速度即vC==0.49 m/s。(3)在移動過程中鉤碼受的重力是動力,其重力做正功,小車受的摩擦力做負功。(4)Δv2-s圖象是過原點的傾斜直線,說明Δv2與s成正比關(guān)系,即小車初、末速度的二次方差與位移s成正比關(guān)系,Δv2=ks,由mv2-=(mg-Ff)s知,要驗證上式成立還需測出摩擦力Ff和小車質(zhì)量m。 6.答案:(1)如圖甲所示;10.0(9.8、9.9、10.1均正確) 甲 乙 (2)1.80(1.70~1.90均正確) (3)如圖乙所示 (4)FOO 解析:(1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0 cm。 (2)由題干表格可知,F=1.50 N時,l=13.00 cm,則彈簧的勁度系數(shù)k==50 N/m;若OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則橡皮筋拉力FOA=kΔL=50(6.00+7.60-10.00)10-2 N=1.80 N。 (3)見答案 (4)由圖可知F為作圖法所得到的合力,FOO為真實合力,F與FOO不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內(nèi),可得出實驗結(jié)論。