(浙江專用)備戰(zhàn)2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第二部分 實驗題部分 精練5-6 探究單擺周期與擺長的關(guān)系 探究碰撞中的不變量.doc
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精練5-6 探究單擺周期與擺長的關(guān)系 探究碰撞中的不變量 1.加試題 小鄭同學(xué)想在家里做用單擺測定重力加速度的實驗,但沒有合適的擺球,他找到了一塊大小約為3 cm、外形不規(guī)則的大理石塊代替小球.他設(shè)計的實驗步驟是: 圖1 A.將石塊用細線系好,結(jié)點為M,將細線的上端固定于O點(如圖1所示) B.用刻度尺測量OM間細線的長度l作為擺長 C.將石塊拉開一個約為5的偏角,然后由靜止釋放 D.從石塊擺到最低點時開始計時,測出石塊再經(jīng)過最低點30次的總時間t,由T=得出周期 (1)該同學(xué)以上實驗步驟中有錯誤的是________(填寫序號). (2)根據(jù)單擺周期公式推導(dǎo)可得重力加速度的表達式為________;若該同學(xué)用OM的長作為擺長代入上述公式(其他錯誤已糾正),這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值;若該同學(xué)改變擺長,進行多次測量,先通過描點法作出T2-l圖象,再利用圖象的斜率來求解重力加速度,則用OM間細線的長度作為擺長將使重力加速度的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值. 2.加試題 (2018金華市十校聯(lián)考)某同學(xué)用實驗的方法探究影響單擺周期的因素. (1)下列關(guān)于單擺實驗的操作,正確的是________. A.?dāng)[球運動過程中擺角應(yīng)大于30 B.?dāng)[球到達平衡位置時開始計時 C.?dāng)[球應(yīng)選用泡沫小球 D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動 (2)正確組裝單擺后在擺球自然懸垂的情況下,用毫米刻度尺量出從懸點到擺球最底端的長度L=0.999 0 m,再用游標(biāo)卡尺測出擺球直徑,結(jié)果如圖2所示,則該擺球的直徑為________ mm,單擺擺長l為________ m. 圖2 圖3 (3)實驗中,測出不同擺長l對應(yīng)的周期值T,作出T2-l圖象,如圖3所示,已知圖線上A、B兩點的坐標(biāo)分別為(x1,y1)、(x2,y2),可求出g=________. 3.加試題 用單擺測定重力加速度的實驗中: (1)實驗時用10分度的游標(biāo)卡尺測量擺球直徑,示數(shù)如圖4所示,該擺球的直徑d=________ mm; 圖4 (2)發(fā)現(xiàn)測出的重力加速度值偏小,這可能是由于( ) A.測量周期T時,把N次全振動的次數(shù)誤數(shù)為N-1次 B.錯把擺線長當(dāng)成擺長 C.把擺球直徑和擺線長度之和當(dāng)作了擺長 D.測量過程懸點松動導(dǎo)致擺線長度變化 4.加試題 (2018溫州中學(xué)模擬)在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”的實驗中,請回答下列問題. (1)現(xiàn)已提供了以下器材:鐵架臺、夾子、毫米刻度尺、游標(biāo)卡尺、細線.為了完成實驗,還必須從圖5中挑選出一些實驗器材,其名稱是________________. 圖5 圖6 (2)甲、乙兩組同學(xué)將單擺按如圖6所示的方式懸掛,比較合理的是________(填“甲”或“乙”). 5.加試題 (1)兩個同學(xué)分別利用清華大學(xué)和廣東中山大學(xué)的物理實驗室,各自在那里用先進的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長L的關(guān)系”,他們通過校園網(wǎng)交換實驗數(shù)據(jù),并由計算機繪制了T2-L圖象,如圖7所示.在中山大學(xué)的同學(xué)所測實驗結(jié)果對應(yīng)的圖線是________(選填“A”或“B”). 圖7 (2)在清華大學(xué)做實驗的同學(xué)還利用計算機繪制了a、b兩個擺球的振動圖象,如圖8所示.關(guān)于a、b兩個擺球的振動圖象,下列說法正確的是________. 圖8 A.a(chǎn)、b兩個單擺的擺長相等 B.b擺的振幅比a擺小 C.a(chǎn)擺的機械能比b擺大 D.在t=1 s時有正向最大加速度的是a擺 6.加試題 某同學(xué)用如圖9甲所示裝置做“探究碰撞中的不變量”的實驗.先將a球從斜槽軌道上某固定點由靜止開始滾下,在水平地面上的記錄紙上留下壓痕,重復(fù)10次;再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的右端靜止放置,讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下,和b球相碰后,兩球分別落在記錄紙上,重復(fù)10次.(a球質(zhì)量大于b球質(zhì)量) 圖9 (1)本實驗必須測量的物理量有________; A.斜槽軌道末端到水平地面的高度H B.小球a、b的質(zhì)量ma、mb C.a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h D.小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t E.記錄紙上O點到A、B、C各點的距離、、 (2)放上被碰小球后,兩小球碰后是否同時落地?______(填“是”或“不是”);如果不是同時落地,對實驗結(jié)果有沒有影響?______(填“有”或“無”); (3)為測定未放小球b時,小球a落點的平均位置,把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點對齊,如圖乙所示給出了小球a落點附近的情況,由圖可得OB距離應(yīng)為______cm; (4)按照本實驗方法,驗證動量守恒的驗證式是_________________________________ ________________________________________________________________________.(用測量的物理量表示) 7.加試題 氣墊導(dǎo)軌是一種常用的實驗儀器.它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊,使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上,滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦.我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律,實驗裝置如圖10所示(彈簧的長度忽略不計),實驗步驟如下: 圖10 a.用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB b.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌,使導(dǎo)軌處于水平 c.在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧,用電動卡鎖鎖定,靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上 d.用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1 e.按下電鈕放開卡鎖,同時使分別記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作.當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時,記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2 (1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是____________________. (2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù),驗證動量守恒定律的表達式是________________,上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等,產(chǎn)生誤差的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(寫出一條即可). 8.加試題 某同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗:在小車A的前端粘有橡皮泥,推動小車A撤去外力后使之做勻速直線運動,然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體,繼續(xù)做勻速直線運動.他設(shè)計的裝置如圖11甲所示.在小車A后連著紙帶,電磁打點計時器所用電源頻率為50 Hz,長木板下墊著薄木片以平衡摩擦力. 圖11 (1)若已測得打點紙帶如圖乙所示,并測得各計數(shù)點間距(已標(biāo)在圖上).A為運動的起點,則應(yīng)選________段來計算A碰前的速度.應(yīng)選________段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或“DE”). (2)已測得小車A的質(zhì)量為m1=0.4 kg,小車B的質(zhì)量為m2=0.2 kg,則碰前兩小車的總動量為________ kgm/s,碰后兩小車的總動量為________ kgm/s. 9.加試題 如圖12是用來驗證動量守恒的實驗裝置,彈性球1用細線懸掛于O點,O點下方桌子的邊緣有一豎直立柱.實驗時,調(diào)節(jié)懸點,使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高.將球1拉到A點,并使之靜止,同時把球2放在立柱上.釋放球1,當(dāng)它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞,碰后球1向左最遠可擺到B點,球2落到水平地面上的C點.測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒.現(xiàn)已測出A點離水平桌面的距離為a、B點離水平桌面的距離為b、C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外: 圖12 (1)還需要測量的量是______________、_____________和________________________. (2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù),該實驗中動量守恒的表達式為__________________________.(忽略小球的大小) 答案精析 1.(1)BD (2)g= 小于 等于 解析 (1)擺長應(yīng)為O點到石塊重心之間的距離,選項B錯誤;石塊再經(jīng)過最低點30次的時間為t,則周期T=,選項D錯誤. (2)由單擺的周期公式T=2π得,g=.若該同學(xué)用OM作擺長,則擺長偏小,測得的重力加速度偏?。O(shè)石塊重心到M點的距離為r,則實際擺長為l+r,T2-l圖象的斜率k==,所以用OM間細線的長度作為擺長將使重力加速度的測量值等于真實值. 2.(1)BD (2)12.0 (3)0.993 0 (2)(x2-x1) 解析 (1)擺球運動過程中擺角應(yīng)小于10,否則就不是簡諧運動,選項A錯誤;擺球到達平衡位置時,即最低點開始計時,選項B正確;擺球應(yīng)選用質(zhì)量大,體積較小的球,不能選泡沫球,選項C錯誤;保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動,選項D正確. (2)該擺球的直徑為12 mm+0.1 mm0=12.0 mm,單擺擺長l為0.999 0 m-6.0 mm=0.993 0 m. (3)根據(jù)單擺的周期公式T=2π,即T2=, 又y1=x1,y2=x2.聯(lián)立解得:g=(x2-x1). 3.(1)9.8 (2)ABD 解析 (1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為9 mm,游標(biāo)讀數(shù)為80.1 mm=0.8 mm,所以最終讀數(shù)為9 mm+0.8 mm=9.8 mm; (2)根據(jù)T=2π可得:g=,測量周期T時,把N次全振動的次數(shù)誤數(shù)為N-1次,測得的周期偏大,則測得的重力加速度值偏小,選項A正確;錯把擺線長當(dāng)成擺長,則擺長的測量值偏小,重力加速度測量值偏小,選項B正確;把擺球直徑和擺線長度之和當(dāng)作了擺長,則擺長偏大,則測得的重力加速度值偏大,選項C錯誤;測量過程懸點松動導(dǎo)致擺線長度變長,測得的周期偏大,故測得的重力加速度值偏小,選項D正確. 4.(1)停表、鐵球 (2)甲 5.(1)A (2)D 解析 (1)根據(jù)單擺的周期公式T=2π,得:T2=L, 所以T2-L圖象的斜率k=,重力加速度隨緯度的升高而增大,g越大,斜率越小,廣東中山大學(xué)的物理實驗室緯度低,g值小,斜率大,故中山大學(xué)的同學(xué)所測實驗結(jié)果對應(yīng)的圖線是A. (2)由題圖知,兩擺周期不同,故擺長不同,所以A錯誤;b擺的振幅比a擺大,故B錯誤;因不知擺球質(zhì)量的大小,故不能確定機械能的大小,所以C錯誤;在t=1 s時a擺在負的最大位移處,有正向最大加速度,b擺在平衡位置,加速度為0,所以D正確. 6.(1)BE (2) 不是 無 (3)45.91(45.87~45.95) (4)ma=ma+mb 解析 (1)要驗證動量守恒,就需要知道碰撞前后的動量,所以要測量兩個小球的質(zhì)量及碰撞前后小球的速度,碰撞前后小球都做平拋運動,速度可以用水平位移代替.所以需要測量的量為:小球a、b的質(zhì)量ma、mb,記錄紙上O點到A、B、C各點的距離、、,故選B、E. (2)b球被碰飛出后,a球還要在水平段運動,因此,b球先落地,但由于兩球平拋運動時間相同,故不影響實驗結(jié)果. (3)小球a和小球b相撞后,小球b的速度增大,小球a的速度減小,都做平拋運動,所以未放被碰小球時小球a的落地點為B點,由圖可知OB距離應(yīng)為45.91 cm; (4)B為碰前小球a的落點位置,A為碰后小球a的落點位置,C為碰后小球b的落點位置,碰撞前小球a的速度為:v1=,碰撞后小球a的速度為:v2=,碰撞后小球b的速度為:v3=,若mav1=mbv3+mav2,則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒,代入可得:ma=ma+mb. 7.(1)B的右端至D板的距離L2 (2)mA-mB=0(或=) 測量時間、距離等存在誤差(或氣墊導(dǎo)軌不水平,合理即正確) 8.(1)BC DE (2)0.420 0.417 解析 (1)從分析紙帶上打點的情況看,BC段既表示小車做勻速運動,又表示小車有較大速度,因此BC段能較準(zhǔn)確地描述小車A在碰撞前的運動情況,應(yīng)選用BC段計算小車A碰前的速度.從CD段打點的情況看,小車的運動情況還沒穩(wěn)定,而在DE段內(nèi)小車運動穩(wěn)定,故應(yīng)選用DE段計算A和B碰后的共同速度. (2)小車A在碰撞前速度v0== m/s =1.050 m/s 小車A在碰撞前的動量 p=m1v0=0.41.050 kgm/s=0.420 kgm/s 碰撞后A、B的共同速度 v== m/s=0.695 m/s 碰撞后A、B的總動量 p′=(m1+m2)v=(0.4+0.2)0.695 kgm/s =0.417 kgm/s 9.(1)彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2 立柱高h 桌面離水平地面的高度H (2)2m1=2m1+m2 解析 (1)要驗證動量守恒必須知道兩球碰撞前后的動量變化,根據(jù)彈性球1碰撞前后距桌面的高度a和b,只要測出立柱高h,由機械能守恒可以求出碰撞前后球1的速度,故只要再測量彈性球1的質(zhì)量m1,就能求出彈性球1的動量變化;根據(jù)平拋運動的規(guī)律再測出立柱高h和桌面離水平地面的高度H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化,故只要再測量彈性球2的質(zhì)量和立柱高h、桌面離水平地面的高度H就能求出彈性球2的動量變化. (2)根據(jù)(1)的分析可以寫出動量守恒的方程 2m1=2m1+m2.- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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