2019屆高考物理二輪復習 第6章 物理實驗 課時作業(yè)12 力學實驗與創(chuàng)新.doc

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課時作業(yè)12　力學實驗與創(chuàng)新 1．為了探究在橡皮條彈力作用下小車的運動，某同學設計了如圖甲所示的實驗，由靜止釋放小車，小車在處于伸長狀態(tài)的橡皮條彈力的作用下向左運動．打點計時器打下的紙帶如圖乙所示，計時點0為打下的第一個點，該同學在測出計時點2、3、4到計時點0的距離x1、x2、x3后，將紙帶由圖示位置剪斷，將每段紙帶的下端對齊，依次并排粘貼在直角坐標系中，連接各段紙帶上端的中點畫出平滑曲線如圖丙所示．對該實驗結果的研究可知： (1)在有橡皮條彈力作用時，小車做加速度________的直線運動． A．不斷減小 B．不斷增大 C．先增大后減小 D．先減小后增大 (2)設打點周期為T，則由紙帶測量數(shù)據(jù)可估算小車的最大速度vm＝________，該估算值________(選填“等于”、“大于”或“小于”)小車最大速度的實際值． 解析：(1)由于相鄰兩個計時點之間的時間間隔相同，紙帶的寬度相同，粘貼在如圖丙的坐標系中的紙帶形成的平滑曲線相當于速度—時間圖象，根據(jù)速度—時間圖象的斜率表示加速度，可知小車做加速度先減小后增大的直線運動．(2)題圖丙中最長的紙帶對應的速度最大，小車的最大速度vm＝.由于采用平均速度代替瞬時速度，在該段紙帶中某位置小車的速度應該最大，最大速度應該大于按照平均速度計算得出的數(shù)值，所以該估算值小于小車最大速度的實際值． 答案：(1)D　(2)　小于 2．[2018天津卷，9(2)]某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，所有器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計兩個，橡皮條(帶兩個較長的細繩套)，刻度尺，圖釘(若干個)． ①具體操作前，同學們提出了如下關于實驗操作的建議，其中正確的是________． A．橡皮條應和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B．重復實驗再次進行驗證時，結點O的位置可以與前一次不同 C．使用測力計時，施力方向應沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應正對測力計刻度 D．用兩個測力計互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計時的拉力 ②該小組的同學用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標注信息有結點位置O、力的標度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示．其中對于提高實驗精度最有利的是________． 解析：①A錯：兩繩套拉力的合力不一定沿角平分線． B對：同一次實驗，用一繩套拉橡皮條和用兩繩套拉像皮條結點O的位置相同，不同次實驗結點O的位置可以不同． C對：為減小摩擦和誤差，施力方向沿測力計軸線，讀數(shù)時視線正對測力計刻度． D錯：合力可以比分力大，也可以比分力小． ②為了提高實驗精度，測力計讀數(shù)應盡可能大一些，標注細線方向的兩點離結點應盡可能遠一些，標度應盡可能小一些．故選B. 答案：①BC?、贐 3．某同學現(xiàn)要測定當?shù)氐闹亓铀俣龋瑢嶒炑b置如圖甲所示，質(zhì)量為M的滑塊放在氣墊導軌上，細線繞過滑輪，一端與滑塊相連，另一端掛有6個鉤碼，每個鉤碼的質(zhì)量為m，且M＝4m，已知擋光片的寬度為d，擋光片距光電門的距離為L.實驗步驟如下： ①將氣墊導軌調(diào)至水平，打開氣源，將滑塊由靜止釋放，測出滑塊上的擋光片通過光電門的時間； ②取一個鉤碼置于滑塊上，然后重復實驗步驟①； ③重復實驗步驟②，直到6個鉤碼全部置于滑塊上為止． 在該同學的實驗中，每次移動鉤碼后都從同一位置釋放滑塊，設懸掛鉤碼的個數(shù)為n時擋光片通過光電門的時間為t，根據(jù)所測數(shù)據(jù)繪出n－的圖象如圖乙所示，若圖線斜率為k，則當?shù)刂亓铀俣萭＝________(用題中字母表示)． 解析：當懸掛鉤碼的個數(shù)為n時，滑塊通過光電門的速度v＝，根據(jù)v2＝2aL，得＝2aL，此時系統(tǒng)的加速度a＝＝，代入解得n＝，圖線的斜率k＝，解得g＝. 答案： 4．某同學設計利用如圖所示的實驗裝置來進行“探究功與速度的變化關系”的實驗，斜槽傾斜部分可自由調(diào)節(jié)，將一木板豎直放置并固定，木板到斜槽末端O的距離為s，使小物塊從斜槽上某點由靜止釋放，小物塊從O點做平拋運動擊中木板時下落的高度為y. (1)小物塊離開O點的速度為________． (2)為了測出小物塊與軌道之間的摩擦力所做的功，可將斜槽慢慢調(diào)節(jié)至小物塊能在斜槽上做勻速直線運動，記下此時斜槽傾角為θ，則小物塊與斜槽間的摩擦因數(shù)μ＝________.取斜槽上某點為標記點，標記點到O點的水平距離為x，則小物塊在軌道上運動過程中克服摩擦力做的功Wf＝________(小物塊與各接觸面間摩擦因數(shù)相同)． (3)抬高斜槽，保持標記點與O點的水平距離x不變，將小物塊在標記點處由靜止滑下，多次重復實驗可以得出，小物塊從標記點到O點的過程中重力做的功W與y的關系式應為____________________． 解析：(1)根據(jù)平拋運動規(guī)律得s＝v0t，y＝gt2，聯(lián)立解得v0＝. (2)小物塊能在斜槽上做勻速直線運動，根據(jù)平衡條件得mgsinθ＝μmgcosθ，解得μ＝tanθ.取斜槽上某點為標記點，標記點到O點的水平距離為x，設軌道水平部分長度為x1，小物塊在斜槽軌道上做勻速直線運動，克服摩擦力做功為Wf1，由動能定理可得，mg(x－x1)tanθ－Wf1＝0，小物塊在水平軌道上運動，克服摩擦力做功Wf2＝μmgx1＝mgx1tanθ，則小物塊在軌道上運動過程中克服摩擦力做的功Wf＝Wf1＋Wf2＝mgxtanθ. (3)由小物塊在軌道上運動過程中克服摩擦力做的功Wf＝Wf1＋Wf2＝mgxtanθ可知，克服摩擦力做功只與水平位移x有關，對小物塊從標記點運動到O點的過程，由動能定理得W－Wf＝mv，而v0＝，解得W＝mgxtanθ＋mgs2. 答案：(1)　(2)tanθ　mgxtanθ　(3)W＝mgxtanθ＋mgs2 5．甲、乙兩同學均設計了測量動摩擦因數(shù)的實驗．已知重力加速度為g. (1)甲同學設計的實驗裝置如圖甲所示，其中A為置于水平面上的質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計，連接彈簧的細繩水平．實驗時用力拉動A，當C的示數(shù)穩(wěn)定后(B仍在A上)，讀出其示數(shù)F，則該設計能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，且μ＝________. (2)乙同學的設計如圖乙所示．他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細繩相連的輕質(zhì)測力計能顯示掛鉤處所受的拉力，長木板固定在水平面上，物塊與滑輪間的細繩水平．實驗時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應的物塊在兩光電門之間的運動時間t；在坐標系中作出的F－圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b.因乙同學不能測出物塊質(zhì)量，故該同學還應該測出的物理量為______________(填所測物理量及其符號)．根據(jù)所測物理量及圖線信息，可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達式為μ＝________. 解析：(2)F－μmg＝ma，x＝at2，得F－μmg＝m，結合圖象可得b＝μmg，k＝2mx，解得μ＝. 答案：(1)A與B　 (2)光電門A、B之間的距離x　 6．某同學現(xiàn)用如圖甲所示的氣墊導軌和光電門裝置來驗證動量守恒定律，在氣墊導軌右端固定一彈簧，滑塊b的右端有強粘性的膠水．圖中滑塊a和擋光片的總質(zhì)量為m1＝0.620 kg，滑塊b的質(zhì)量為m2＝0.410 kg，實驗步驟如下： ①按圖安裝好實驗器材后，接通氣源，先將滑塊a置于氣墊導軌上，然后調(diào)節(jié)底腳螺絲，直到輕推滑塊后，滑塊上的擋光片通過兩個光電門的時間________； ②將滑塊b置于兩光電門之間，將滑塊a置于光電門1的右端，然后將滑塊a水平壓縮彈簧，滑塊a在彈簧的作用下向左彈射出去，通過光電門1后繼續(xù)向左滑動并與滑塊b發(fā)生碰撞； ③兩滑塊碰撞后粘合在一起向左運動，并通過光電門2； ④實驗后，分別記錄下滑塊a通過光電門1的時間t1，兩滑塊一起通過光電門2的時間t2. (1)完成實驗步驟①中所缺少的內(nèi)容． (2)實驗前用一游標卡尺測得擋光片的寬度d如圖乙所示，則d＝________cm. (3)設擋光片通過光電門的時間為Δt，則滑塊通過光電門的速度可表示為v＝________(用d，Δt表示)． (4)實驗中測得滑塊a經(jīng)過光電門1的速度為v1＝2.00 m/s，兩滑塊經(jīng)過光電門2的速度為v2＝1.20 m/s，將兩滑塊和擋光片看成一個系統(tǒng)，則系統(tǒng)在兩滑塊相互作用前、后的總動量分別為p1＝________ kgm/s，p2＝________ kgm/s(結果均保留三位小數(shù))． 解析：(1)在步驟①中氣墊導軌安裝時應保持水平狀態(tài)，滑塊在軌道上應做勻速直線運動，故滑塊上的擋光片通過兩光電門的時間相等． (2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為15 mm，游標尺讀數(shù)為0.0510 mm＝0.50 mm，所以擋光片的寬度為d＝15 mm＋0.50 mm＝15.50 mm＝1.550 cm. (3)由于擋光片的寬度比較小，故滑塊通過光電門的時間比較短，因此可將擋光片通過光電門的平均速度看成滑塊通過光電門的瞬時速度，故滑塊通過光電門的速度可表示為v＝. (4)兩滑塊相互作用前系統(tǒng)的總動量為p1＝m1v1＝0.6202.00 kgm/s＝1.240 kgm/s.兩滑塊相互作用后系統(tǒng)的總動量為p2＝(m1＋m2)v2＝(0.620＋0.410)1.20 kgm/s＝1.236 kgm/s. 答案：(1)相等　(2)1.550　(3)　(4)1.240　1.236