2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題六 物理實(shí)驗(yàn) 專題突破練14 力學(xué)實(shí)驗(yàn).doc

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專題突破練14力學(xué)實(shí)驗(yàn)(時間:45分鐘滿分:100分)1.(15分)(2018天津南開中學(xué)月考)某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用如圖甲所示的滴水法測量一小車在斜面上的運(yùn)動時的加速度。實(shí)驗(yàn)過程如下:在斜面上鋪上白紙,用圖釘釘住;把滴水計時器固定在小車的末端,調(diào)節(jié)滴水計時器的滴水速度,使其每0.2 s滴一滴(以滴水計時器內(nèi)盛滿水為準(zhǔn));在斜面頂端放置一淺盤,把小車放在斜面頂端,把調(diào)好的滴水計時器盛滿水,使水滴能滴入淺盤內(nèi);隨即在撤去淺盤的同時放開小車,于是水滴在白紙上留下標(biāo)志小車運(yùn)動規(guī)律的點(diǎn)跡;小車到達(dá)斜面底端時立即將小車移開。圖乙為實(shí)驗(yàn)得到的一條紙帶,用刻度尺量出相鄰點(diǎn)之間的距離是:s01=1.40 cm、s12=2.15 cm、s23=2.91 cm、s34=3.65 cm、s45=4.41 cm、s56=5.15 cm,試問:(1)滴水計時器的原理與課本上介紹的原理類似。(2)由紙帶數(shù)據(jù)計算可得計數(shù)點(diǎn)4所代表時間的瞬時速度v4= m/s,計算小車的加速度a的表達(dá)式為,計算結(jié)果為 m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)2.(15分)(2018廣東潮州測試)如圖所示裝置可以用來“探究加速度與合外力、質(zhì)量的關(guān)系”,也可以用來“探究功與速度變化的關(guān)系”和“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”等。(1)某同學(xué)用此裝置探究小車在拉力作用下的加速度。用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d,其示數(shù)如圖所示,則d= mm。測出小車靜止時遮光條到光電門的距離為x,光電計時器讀出遮光條通過光電門的時間是t,則小車的加速度是。(用測量的符號表示)(2)該同學(xué)繼續(xù)用此裝置做“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),他通過改變小車釋放點(diǎn)到光電門的距離成倍增加進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),每次實(shí)驗(yàn)時要求小車都由靜止釋放。如果每次實(shí)驗(yàn)時遮光條通過光電門的時間為t,通過描點(diǎn)作出線性圖象來反映合力做功與t的關(guān)系,則下圖中符合實(shí)驗(yàn)事實(shí)的是()下列實(shí)驗(yàn)操作中必要的是()A.調(diào)整軌道的傾角,在未掛重物時使小車能在軌道上做勻速直線運(yùn)動B.必須滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量C.必須保證小車由靜止?fàn)顟B(tài)開始釋放D.保持小車(包括遮光條)和重物的質(zhì)量不變3.(15分)(2018福建四地六校月考)兩個實(shí)驗(yàn)小組做了如下兩個實(shí)驗(yàn),請回答下列問題:(1)一個實(shí)驗(yàn)小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b,得到彈力與彈簧長度的圖象如圖所示。下列表述正確的是()A.a的原長比b的長B.a的勁度系數(shù)比b的大C.a的勁度系數(shù)比b的小D.測得的彈力與彈簧的長度成正比(2)另一個實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲實(shí)驗(yàn)裝置探究“求合力的方法”實(shí)驗(yàn)。下列說法中正確的是()A.在測量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過程中,橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置不能變化B.彈簧測力計拉細(xì)線時,拉力方向必須豎直向下C.F1、F2和合力F的大小都不能超過彈簧測力計的量程D.為減小測量誤差,F1、F2方向間夾角應(yīng)為90彈簧測力計的指針如圖乙所示,由圖可知拉力的大小為 N;本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是()A.理想實(shí)驗(yàn)法B.控制變量法C.等效替代法D.建立物理模型法4.(18分)(2017山東日照模擬)裝有拉力傳感器的輕繩,一端固定在光滑水平轉(zhuǎn)軸O,另一端系一小球,空氣阻力可以忽略。設(shè)法使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(如圖甲),通過拉力傳感器讀出小球在最高點(diǎn)時繩上的拉力大小是F1,在最低點(diǎn)時繩上的拉力大小是F2。某興趣小組的同學(xué)用該裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?1)小明同學(xué)認(rèn)為,實(shí)驗(yàn)中必須測出小球的直徑,于是他用螺旋測微器測出了小球的直徑,如圖乙所示,則小球的直徑d= mm。(2)小軍同學(xué)認(rèn)為不需要測小球的直徑。他借助最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的拉力F1、F2,再結(jié)合機(jī)械能守恒定律即可求得。小軍同學(xué)還需要測量的物理量有(填字母代號)。A.小球的質(zhì)量mB.輕繩的長度lC.小球運(yùn)動一周所需要的時間T(3)根據(jù)小軍同學(xué)的思路,請你寫出重力加速度g的表達(dá)式。5.(18分)(2018山西孝義一模)圖甲所示為“探究加速度與物體所受合力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置。圖中A為小車,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計時器B,它們均置于一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,P為鉤碼,C為彈簧測力計,繩與滑輪間的摩擦可以忽略。甲(1)實(shí)驗(yàn)時一定要進(jìn)行的操作是(填選項(xiàng)前的字母)。A.一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平B.小車靠近打點(diǎn)計時器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時記錄彈簧測力計的示數(shù)C.改變P的質(zhì)量,打出幾條紙帶D.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證P的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量(2)按圖甲裝置(長木板水平放置)完成實(shí)驗(yàn),以彈簧測力計的示數(shù)F為橫坐標(biāo),以加速度a為縱坐標(biāo),圖乙中畫出的a-F圖象可能正確的是(填選項(xiàng)字母)。若測出的a-F圖象的斜率為k,則小車的質(zhì)量為。乙6.(19分)(2018北京卷)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律。甲主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:a.安裝好實(shí)驗(yàn)器材。接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿長木板運(yùn)動,重復(fù)幾次。b.選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,找一個合適的點(diǎn)當(dāng)作計時起點(diǎn)O(t=0),然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點(diǎn),如圖乙中A、B、C、D、E、F所示。乙c.通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E點(diǎn)時小車的速度,分別記作v1、v2、v3、v4、v5d.以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖丙所示。丙結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟,請你完成下列任務(wù):(1)在下列儀器和器材中,還需要使用的有和(填選項(xiàng)前的字母)。A.電壓合適的50 Hz交流電源B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺D.秒表E.天平(含砝碼)(2)在圖丙中已標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),請在該圖中標(biāo)出計數(shù)點(diǎn)C對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn),并畫出v-t圖象。(3)觀察v-t圖象,可以判斷小車做勻變速直線運(yùn)動,其依據(jù)是,v-t圖象斜率的物理意義是。(4)描繪v-t圖象前,還不知道小車是否做勻變速直線運(yùn)動。用平均速度xt表示各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度,從理論上講,對t的要求是(選填“越小越好”或“與大小無關(guān)”);從實(shí)驗(yàn)的角度看,選取的x大小與速度測量的誤差(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。(5)早在16世紀(jì)末,伽利略就猜想落體運(yùn)動的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時只能靠滴水計時,為此他設(shè)計了如圖丁所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”,反復(fù)做了上百次,驗(yàn)證了他的猜想,請你結(jié)合勻變速直線運(yùn)動的知識,分析說明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時間均勻變化的。丁專題突破練14力學(xué)實(shí)驗(yàn)1.答案 (1)打點(diǎn)計時器(2)0.20(x56+x45+x34)-(x23+x12+x01)9T20.19解析 (1)滴水計時器的原理與課本上介紹的打點(diǎn)計時器原理類似。(2)計數(shù)點(diǎn)4所代表時間的瞬時速度v4=s34+s45t35=(3.65+4.41)10-220.2 m/s=0.201 5 m/s0.20 m/s計算小車的加速度a的表達(dá)式為:a=(x56+x45+x34)-(x23+x12+x01)9T2代入數(shù)據(jù)可得:a0.19 m/s22.答案 (1)5.50d22xt2(2)DCD解析 (1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5 mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.0510 mm=0.50 mm,所以最終讀數(shù)d=5 mm+0.50 mm=5.50 mm。由題意可知,該實(shí)驗(yàn)中小車做勻加速直線運(yùn)動,因此有:v2=2ax,速度為:v=dt,聯(lián)立可得:a=d22xt2。(2)據(jù)題意可知,“探究合力的功與動能改變關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),他通過成倍增加位移的方法來進(jìn)行驗(yàn)證,所以需要先表示出小車的速度,小車的速度用平均速度代替即:v=dt,根據(jù)動能定理可得:W=12mv2=12md2t2,由此可知W1t2,故選D。由于該實(shí)驗(yàn)是通過成倍增加位移的方法來進(jìn)行驗(yàn)證,只要W-1t2的關(guān)系即可,所以不需平衡摩擦力、不需要滿足重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,但必須保證每次小車由靜止釋放且保持小車(包括遮光條)和重物的質(zhì)量不變,故AB錯誤,CD正確。3.答案 (1)B(2)AC4.00C解析 (1)在圖象中橫截距表示彈簧的原長,故b的原長比a的長,故A錯誤;在圖象中斜率表示彈簧的勁度系數(shù)k,故a的勁度系數(shù)比b的大,故B正確、C錯誤;彈簧的彈力滿足胡克定律,彈力與彈簧的形變量成正比,故D錯誤。(2)要保證兩個彈簧測力計的拉力與一個彈簧測力計的拉力效果相同,橡皮條要沿相同方向伸長量相同,則O點(diǎn)的位置應(yīng)固定,可以用一個彈簧測力計代替所掛鉤碼完成實(shí)驗(yàn),故A正確;本實(shí)驗(yàn)是在水平面作力的圖示,為了減小誤差,彈簧測力計必須保持與木板平行,橡皮條及掛鉤碼的細(xì)繩必須在同一平面內(nèi),彈簧測力計拉細(xì)線時,拉力方向不一定要豎直向下,故B錯誤;在測量的過程中F1、F2和合力F的大小都不能超過彈簧測力計的量程,故C正確;本實(shí)驗(yàn)只要使兩次效果相同就行,兩個彈簧測力計拉力的方向沒有限制,并非一定要夾角為90不變,故D錯誤。由圖乙彈簧測力計的指針指示可知,拉力F的大小為4.00 N。本實(shí)驗(yàn)中,合力產(chǎn)生的效果與兩個分力產(chǎn)生的效果是相同的,所以采用的科學(xué)方法是等效替代法。所以C正確。4.答案 (1)5.695(2)A(3)F2-F16m解析 (1)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)5.5 mm,可動刻度讀數(shù)為0.0119.5 mm=0.195 mm,所以最終讀數(shù)為固定刻度讀數(shù)+可動刻度讀數(shù)=5.5 mm+0.195 mm=5.695 mm。(2)(3)由牛頓第二定律,在最高點(diǎn),則有F1+mg=mv12r,而在最低點(diǎn),則有F2-mg=mv22r;再依據(jù)機(jī)械能守恒定律,則有12mv22=12mv12+2mgr,聯(lián)立上式,解得g=F2-F16m,因此已知最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的拉力F1、F2,小軍同學(xué)還需要測量的物理量有小球的質(zhì)量m,故A正確,B、C錯誤;根據(jù)小軍同學(xué)的思路,重力加速度g的表達(dá)式為g=F2-F16m。5.答案 (1)BC(2)A1k解析 (1)該實(shí)驗(yàn)要平衡摩擦力,一端帶有定滑輪的長木板要傾斜,故A項(xiàng)錯誤。為提高打點(diǎn)的個數(shù),小車靠近打點(diǎn)計時器,打點(diǎn)計時器的使用要先接通電源后釋放小車,故B項(xiàng)正確。改變P的質(zhì)量,打出幾條紙帶,得到不同拉力作用下的加速度,故C項(xiàng)正確。由于該實(shí)驗(yàn)的連接方式,小車是在繩的拉力下加速運(yùn)動,此拉力可由測力計示數(shù)獲得,不需要用重物的重力來代替,則不要求重物質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量,故D項(xiàng)錯誤。故答案為BC。(2)若沒有平衡摩擦力,則當(dāng)F0時,a=0;也就是說當(dāng)繩子上有拉力時小車的加速度還為0;且實(shí)驗(yàn)中物體的加速度與合外力成正比,圖線應(yīng)為直線。所以a-F圖象可能正確的是圖線A。據(jù)牛頓第二定律F-f=ma,解得:a=Fm-fm,對比圖象可得:1m=k,則小車質(zhì)量m=1k。6.答案 (1)AC(2)圖見解析(3)小車的速度隨時間均勻變化加速度(4)越小越好有關(guān)(5)如果小球的初速度為0,其速度vt,那么它通過的位移xt2。因此,只要測量小球通過不同位移所用的時間,就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時間均勻變化。解析 (1)打點(diǎn)計時器需要使用交流電源,選A不選B,由于需要測量長度,所以選C,本實(shí)驗(yàn)用打點(diǎn)計時器計時,故不需要秒表,本實(shí)驗(yàn)不需要測量質(zhì)量,故不需要天平。(2)如圖所示(3)v-t圖線是一條傾斜的直線,小車的速度隨時間均勻變化,斜率的物理意義是小車的加速度。(4)用平均速度xt求瞬時速度,t越小越好。(5)如果速度隨時間是均勻變化的,那么位移x將與時間t的二次方成正比,所以只要測出不同時間內(nèi)的位移和時間,看x1t12=x2t22=x3t32=是否成立,如果成立就可以檢驗(yàn)小球的速度是隨時間均勻變化的。