高考物理二輪復(fù)習(xí) 訓(xùn)練13 專題六 物理實(shí)驗(yàn) 第13講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)

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訓(xùn)練13　力學(xué)實(shí)驗(yàn)　　　　　　　　　　　　 1．(12分)某同學(xué)利用圖示裝置研究小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)． (1)實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是________． A．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行 B．先接通電源再釋放小車(chē) C．小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量 D．平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力 (2)他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示(每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫(huà)出)．s1＝3.59 cm，s2＝4.41 cm，s3＝5.19 cm，s4＝5.97 cm，s5＝6.78 cm，s6＝7.64 cm.則小車(chē)的加速度a＝________m/s2(要求充分利用測(cè)量的數(shù)據(jù))，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB＝________m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 解析：本題主要考查研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)、紙帶數(shù)據(jù)處理及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，意在考查學(xué)生對(duì)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)操作的掌握情況和數(shù)據(jù)處理能力． (1)利用長(zhǎng)木板、小車(chē)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)中，必要的措施是：細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行；先接通電源，再釋放小車(chē)；不需要平衡摩擦力，不需要滿足小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量．因此正確選項(xiàng)是AB. (2)由Δx＝aT2，T＝0.10 s和逐差法可得小車(chē)的加速度a＝＝0.80 m/s2.利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，可得打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB＝＝0.40 m/s. 答案：(1)AB　(2)0.80　0.40 2．(12分) (1)用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量某物體的長(zhǎng)度如圖甲所示，由圖可知其長(zhǎng)度為_(kāi)_______mm. (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量某物體的直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為_(kāi)_______mm. 解析：(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，讀數(shù)為50 mm＋30.05 mm＝50.15 mm (2)根據(jù)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則，讀數(shù)為4.5 mm＋20.00.01 mm＝4.700 mm 答案：(1)50.15　(2)4.700 3．(14分)在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．所用每個(gè)鉤碼的重力相當(dāng)于對(duì)彈簧提供了向右恒定的拉力．實(shí)驗(yàn)時(shí)先測(cè)出不掛鉤碼時(shí)彈簧的自然長(zhǎng)度L0，再將5個(gè)鉤碼逐個(gè)掛在繩子的下端，每次測(cè)出相應(yīng)的彈簧總長(zhǎng)度L.(實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧沒(méi)有超出彈性限度) (1)某同學(xué)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)測(cè)量后把6組數(shù)據(jù)描點(diǎn)在坐標(biāo)圖中，請(qǐng)作出F—L圖線． (2)由圖線可得該彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m. 解析：(1)做一條直線，使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在兩側(cè)．如圖所示． (2)彈簧的勁度系數(shù)等于圖象的斜率，k＝40 N/m. 答案：(1)見(jiàn)解析圖　(2)40(2) 4．(14分)圖甲是“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)裝置．實(shí)驗(yàn)操作如下： (1)彈簧測(cè)力計(jì)A掛于固定點(diǎn)P，下端用細(xì)線掛一重物M，測(cè)量________并記錄為F. (2)彈簧測(cè)力計(jì)B的一端用細(xì)線系于O點(diǎn)，手持另一端向左拉，使結(jié)點(diǎn)O靜止在某位置(如圖甲)，此時(shí)需記下結(jié)點(diǎn)O的位置和兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2以及________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. (3)某同學(xué)已在圖乙紙上作出F1、F2的圖示，請(qǐng)根據(jù)力的平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′. (4)改變兩細(xì)線的夾角，重復(fù)做幾次實(shí)驗(yàn)．若F的方向近似在________方向上，且大小近似等于F，則平行四邊形定則得以驗(yàn)證． 解析：(1)只掛重物M于測(cè)力計(jì)A上，測(cè)量重物M的重力． (2)用測(cè)力計(jì)B拉結(jié)點(diǎn)O，平衡后應(yīng)記錄O點(diǎn)的位置、兩測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1、F2以及Oa、Ob、Oc三段細(xì)線的方向． (3)用作圖法求出F1、F2的合力如圖所示． (4)通過(guò)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，只要F′的方向近似在Oc方向上，且大小近似等于F，則力的平行四邊形定則得以驗(yàn)證． 答案：(1)M的重力　(2)細(xì)線Oa、Ob、Oc的方向　(3)見(jiàn)解析圖　(4)細(xì)線Oc 5．(16分)某同學(xué)用圖示裝置來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律．質(zhì)量均為M的物體A、B通過(guò)細(xì)繩連在一起，物體B上放置質(zhì)量為m的金屬片C，在其正下方h處固定一個(gè)圓環(huán)，P1、P2是相距為d的兩個(gè)光電門(mén)．釋放后，系統(tǒng)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體B穿過(guò)圓環(huán)時(shí)，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)出物體B通過(guò)P1、P2的時(shí)間為t. (1)物體B剛穿過(guò)圓環(huán)后的速度v＝________. (2)實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證下面________(填正確選項(xiàng)的序號(hào))等式成立，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律； A．mgh＝Mv2 B．mgh＝Mv2 C．mgh＝(2M＋m)v2 D．mgh＝(M＋m)v2 (3)本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量?jī)x器除了圖中器材和刻度尺、電源外，還需要________． 解析：(1)根據(jù)平均速度等于瞬時(shí)速率，則有：物體B剛穿過(guò)圓環(huán)后的速度v＝. (2)由題意可知，系統(tǒng)A、B、C減小的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)增加的動(dòng)能，得：mgh＋Mgh－Mgh＝(2M＋m)v2，得：mgh＝(2M＋m)v2，故選C. (3)由mgh＝(2M＋m)v2知除了刻度尺、光電門(mén)、數(shù)字計(jì)時(shí)器外，還需要天平測(cè)出金屬片的質(zhì)量． 答案：(1)　(2)C　(3)天平 6．(16分)用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量滑塊A與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)．長(zhǎng)木板水平固定，細(xì)線跨過(guò)定滑輪與滑塊A、重錘B相連．將細(xì)線拉直，測(cè)出B離地面的高度h，將重錘從h高處?kù)o止釋放，B落地后，測(cè)出A在木板上滑動(dòng)的距離x；改變B釋放高度重復(fù)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示． 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 h/cm 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 x/cm 14.7 22.4 30.3 37.6 44.9 52.4 (1)若測(cè)得A的質(zhì)量mA＝3 kg，B的質(zhì)量mB＝1 kg，A和B間細(xì)線的長(zhǎng)度L＝112.0 cm，木板的長(zhǎng)度l＝98.0 cm，要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，以上四個(gè)量中沒(méi)有必要測(cè)量的是________(用物理量的符號(hào)表示)． (2)作出x隨h變化的圖象． (3)由圖象并結(jié)合(1)中所測(cè)數(shù)值求得滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______． 解析：(1)由題意可知，B距地面的高度h，A在木板上滑行的距離x，A、B的質(zhì)量mA、mB.從靜止釋放讓它們運(yùn)動(dòng)到B著地，根據(jù)動(dòng)能定理得 mBgh－μmAgh＝(mA＋mB)v2① 從B著地到A停在木板上，根據(jù)動(dòng)能定理得 mAv2＝μmAg(x－h(huán))② 由①②解得μ＝③ 可知沒(méi)有必要測(cè)量L和l. (2)作出x隨h變化的圖象如圖所示． (3)由③得x＝h 根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得到圖象中直線的斜率 k＝ 由圖得k≈1.5 代入數(shù)據(jù)得＝1.5 解得μ＝0.2 答案：(1)L、l　(2)見(jiàn)解析圖　(3)0.2 7．(16分)探究小組利用傳感器研究小球在擺動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能守恒定律， 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．在懸點(diǎn)處裝有拉力傳感器，可記錄小球在擺動(dòng)過(guò)程中各時(shí)刻的拉力值．小球半徑、擺線的質(zhì)量和擺動(dòng)過(guò)程中擺線長(zhǎng)度的變化可忽略不計(jì)．實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下： (1)測(cè)量小球質(zhì)量m，擺線長(zhǎng)L. (2)將小球拉離平衡位置某一高度h處無(wú)初速度釋放，在傳感器采集的數(shù)據(jù)中提取最大值為F，小球擺到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能表達(dá)式為_(kāi)_______(用上面給定物理量的符號(hào)表示)． (3)改變高度h，重復(fù)上述過(guò)程，獲取多組擺動(dòng)高度h與對(duì)應(yīng)過(guò)程的拉力最大值F的數(shù)據(jù)，在F—h坐標(biāo)系中描點(diǎn)連線如圖2所示． (4)通過(guò)描點(diǎn)連線，發(fā)現(xiàn)h與F成線性關(guān)系，可證明小球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒． (5)根據(jù)F—h圖線中數(shù)據(jù)，可知小球質(zhì)量m＝________kg，擺線長(zhǎng)L＝________m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，重力加速度g＝10 m/s2)． 答案：(2)(F－mg)L　(5)0.10　0.80