2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 專題強(qiáng)化練（十五）力學(xué)實(shí)驗(yàn)

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1、專題強(qiáng)化練(十五) 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 1．(2018·全國卷Ⅲ)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實(shí)驗(yàn)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間．實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)甲用兩個(gè)手指輕輕捏住量程為L的木尺上端，讓木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好處于L刻度處，但未碰到尺)，準(zhǔn)備用手指夾住下落的尺． (2)甲在不通知乙的情況下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夾住尺子．若夾住尺子的位置刻度為L1，重力加速度大小為g，則乙的反應(yīng)時(shí)間為__________________(用L、L1和g表示)． (3)已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮間＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm，L1＝10.4 cm.乙的反應(yīng)時(shí)間為_____

2、___s．(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (4)寫出一條能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：_____________． 解析：根據(jù)題述，在乙的反應(yīng)時(shí)間t內(nèi)，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，h＝gt2，解得t＝，代入數(shù)據(jù)得：t＝0.20 s. 答案：(1)　(2)0.20　(3)多次測(cè)量取平均值；初始時(shí)乙的手指盡可能接近尺子． 2．(2018·天津卷)某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，所用器材有：方木塊一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測(cè)力計(jì)兩個(gè)，橡皮條(帶兩個(gè)較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個(gè))． (1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的有___

3、_____． A．橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B．重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同 C．使用測(cè)力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測(cè)力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)測(cè)力計(jì)刻度 D．用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測(cè)力計(jì)的拉力 (2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示．其中對(duì)于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________． 解析：(1)實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)具有普遍性，在實(shí)驗(yàn)過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置，故A錯(cuò)誤；在一次實(shí)驗(yàn)時(shí)用一個(gè)力和用兩個(gè)力拉的

4、效果相同即可，即O位置相同，不需要每次實(shí)驗(yàn)的O位置相同，故B正確；使用測(cè)力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測(cè)力計(jì)軸線，讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的刻度，故C正確；合力可以大于任何一分力，也可以小于任一分力，故D錯(cuò)誤． (2)AD實(shí)驗(yàn)中選取的力的標(biāo)度過大，導(dǎo)致畫力時(shí)，線段太短，不利于實(shí)驗(yàn)精確度；B圖和C圖選用的標(biāo)度相同，但C中力太小，不利于作平行四邊形，故B符合題意． 答案：(1)BC　(2)B 3．某同學(xué)用如圖所示裝置測(cè)物塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)．圖中長木板固定在水平桌面上，光滑的四分之一圓弧軌道與長木板的上表面在O點(diǎn)相切，一豎直標(biāo)尺緊貼圓弧軌道左側(cè)放置，圓弧曲面與標(biāo)尺豎直面相切． (1)在A點(diǎn)由靜止釋

5、放物塊，物塊經(jīng)圓弧軌道滑上長木板，最后停在a點(diǎn)，改變滑塊釋放的位置于B點(diǎn)，物塊最后停在長木板上的b點(diǎn)，量出A、B間的高度h，a、b間的距離L，重力加速度為g，則物塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝__________． (2)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，多次改變物塊釋放的位置，測(cè)出每次物塊釋放的位置離A點(diǎn)的高度h，最后停在長木板上的位置離O點(diǎn)的距離為x，作出x-h圖象，則作出的圖象應(yīng)該是__________ (填“過原點(diǎn)”或“不過原點(diǎn)”)的一條傾斜的直線，求出圖象的斜率為k，則物塊與長木板面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝__________． 解析：(1)由能量守恒可知，mgh＝μmgL，得μ＝. (2)設(shè)O

6、A間的高度為H，則mg(h＋H)＝μmgx， 得x＝h＋H，因此圖線是一條不過原點(diǎn)的傾斜直線，圖線的斜率k＝，得μ＝. 答案：(1)　(2)不過原點(diǎn)　 4．如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，可以用來驗(yàn)證動(dòng)能定理和探究力和加速度的關(guān)系兩個(gè)實(shí)驗(yàn)．其中M為帶滑輪的小車的質(zhì)量，m為沙和沙桶的質(zhì)量．(滑輪質(zhì)量不計(jì)) (1)對(duì)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________． A．都要用天平測(cè)出沙和沙桶的質(zhì)量 B．為了讓小車受到的合力等于繩的拉力，都要將帶滑輪的長木板右端墊高，以平衡摩擦力 C．都要讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) D．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)

7、中都要保證沙和沙桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M (2)改變沙和沙桶的質(zhì)量，以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，加速度a為縱坐標(biāo)，畫出的aF圖象是一條直線，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量為________． (3)如下紙帶，若測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0點(diǎn)的距離x，計(jì)算出各計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度v，若要便于驗(yàn)證動(dòng)能定理，應(yīng)畫________(選填“xv”“xv2”或“xv3”)圖象． 解析：(1)裝置中有彈簧測(cè)力計(jì)，所以外力可以通過彈簧測(cè)力計(jì)讀出來，不需要測(cè)量沙和沙桶的質(zhì)量，更不需要保證沙和沙桶的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量M，A、D錯(cuò)誤；兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中都必須要求繩子的拉力等于小車受到的合外力，故需要平衡摩擦力，B正確；在

8、使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，都要讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，C正確． (2)對(duì)aF圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F＝F合，故小車質(zhì)量為m＝. (3)要驗(yàn)證動(dòng)能定理，需要對(duì)比外力做的功W＝Fx和小車動(dòng)能增加量ΔEk＝mv2的關(guān)系，即畫出xv2圖象． 答案：(1)BC　(2)　(3)xv2 5．(2018·佛山質(zhì)檢)某同學(xué)利用如圖甲裝置探究彈簧的彈性勢(shì)能Ep與彈簧伸長量Δx之間的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)步驟如下： (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度d .如圖乙所示測(cè)量值d＝________ mm. (2)按圖甲豎直懸掛好輕質(zhì)彈簧

9、，將輕質(zhì)遮光條水平固定在彈簧下端；在立柱上固定一指針，標(biāo)示出彈簧不掛重錘時(shí)遮光條下邊緣的位置，并測(cè)出此時(shí)彈簧長度x0. (3)測(cè)量出重錘質(zhì)量m，用輕質(zhì)細(xì)線在彈簧下方掛上重錘，測(cè)量出平衡時(shí)彈簧的長度x1，并按甲圖所示將光電門組的中心線調(diào)至與遮光條下邊緣同一高度，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，則此彈簧的勁度系數(shù)k ＝________． (4)用手緩慢地將重錘向上托起，直至遮光條恰好回到彈簧原長標(biāo)記指針的等高處(保持細(xì)線豎直)，迅速釋放重錘使其無初速下落，光電門組記下遮光條經(jīng)過的時(shí)間Δt，則此時(shí)重錘下落的速度＝________，彈簧此時(shí)的彈性勢(shì)能＝__________(均用題目所給字母符號(hào)表示)．

10、(5)換上不同質(zhì)量的重錘，重復(fù)步驟3、4，計(jì)算出相關(guān)結(jié)果，并驗(yàn)證彈性勢(shì)能Ep與彈簧伸長量Δx 之間的關(guān)系． 解析：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度d＝2 mm＋0.05 mm×10＝2.50 mm. (3)由胡克定律：mg＝k(x1－x0)，解得：k＝. (4)遮光條經(jīng)過光電門時(shí)的速度即為重物下落的速度v＝；由能量關(guān)系可知彈簧的彈性勢(shì)能Ep＝mgh－mv2＝mg(x1－x0)－m. 答案：(1)2.50　(3) (4)　mg(x1－x0)－m 6．某同學(xué)利用如圖甲所示裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能是否守恒．在圓弧槽軌道的末端安裝一個(gè)光電門B，圓弧槽末端水平．地面上鋪有白紙，白紙上鋪有復(fù)寫紙

11、，讓小球從圓弧槽上固定位置A點(diǎn)由靜止釋放，通過光電門后落在地面的復(fù)寫紙上，在白紙上留下打擊?。貜?fù)實(shí)驗(yàn)多次，測(cè)得小球通過光電門B的平均時(shí)間為Δt＝2.50 ms.(當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8 m/s2) (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球直徑如圖乙所示，則小球直徑為d＝__________mm，由此可知小球通過光電門的速度vB＝__________m/s. (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得軌道末端離地面的高度h＝0.441 m，小球的平均落點(diǎn)P到軌道末端正下方O點(diǎn)的距離x＝0.591 m，則由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解得小球平拋的初速度v0＝________m/s. (3)在誤差允許范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中小球通過光電門的速度vB

12、與由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解的平拋初速度v0滿足__________關(guān)系，就可以認(rèn)為平拋運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是守恒的． 解析：(1)小球的直徑 d＝5 mm＋0.05 mm×0＝5.00 mm， 小球通過光電門的速度vB＝＝2.0 m/s. (2)由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得：x＝v0t，h＝gt2， 可求得v0＝1.97 m/s. (3)在誤差允許范圍內(nèi)，可認(rèn)為vB＝v0， 平拋運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能是守恒的． 答案：(1)5.00　2.0　(2)1.97 (3)vB＝v0(相等) 7．(2017·全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系．使用的器材有：斜面、滑

13、塊、長度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器． 圖甲　　　　　　　　圖乙　　　　　 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①如圖甲，將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑； ②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長度(如圖乙所示)，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出； ④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復(fù)步驟②③； ⑤多次重復(fù)步驟④； ⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出Δt圖，如圖丙所示．

14、 圖丙 完成下列填空： (1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和Δt的關(guān)系式為＝________． (2)由圖丙可求得，vA＝______cm/s，a＝______cm/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)是Δt時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，vA為Δt時(shí)間內(nèi)的初速度，根據(jù)速度公式得＝vA＋a·＝vA＋Δt. (2)由＝vA＋Δt可知，題圖丙中圖線與軸的交點(diǎn)為vA，圖線的斜率為.將圖線延長可知，vA＝52.1 cm/s，在圖線上選取較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，求得斜率＝ cm/s2≈8.17 cm/s2，即a≈16.3 cm/s2. 答案：(1)vA＋Δt　(2)52.1　16.3 6