江蘇省2020版高考物理三輪復習 熱點12 力學創(chuàng)新實驗練習（含解析）

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1、熱點12　力學創(chuàng)新實驗 (建議用時：20分鐘) 1.某同學用如圖甲所示裝置測小滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)．實驗過程如下：一輕質彈簧放置在粗糙水平固定桌面MN上，彈簧左端固定，彈簧處于原長時，彈簧右端恰好在桌面邊緣處，現(xiàn)用一個小滑塊壓縮彈簧并用鎖扣鎖住．已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間，彈簧的勁度系數(shù)為k. (1)實驗中涉及下列操作步驟： ①用天平測量出小滑塊的質量m，查出勁度系數(shù)為k的彈簧的形變量為x時的彈性勢能的大小為Ep＝kx2. ②測量桌面到地面的高度h和小滑塊拋出點到落地點的水平距離s. ③測量彈簧壓縮量x后解開鎖扣． ④計算小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)． Ⅰ.上述步驟正確的操

2、作順序是____________(填入代表步驟的序號)． Ⅱ.上述實驗測得小滑塊與水平桌面間的動摩擦因數(shù)的大小為____________． (2)再通過更換材料完全相同、但大小和質量不同的滑塊重復操作，得出一系列滑塊質量m與它拋出點到落地點的水平距離s.根據這些數(shù)值，作出s2－圖象，如圖乙所示．由圖象可知，滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)μ＝__________；每次彈簧被壓縮時具有的彈性勢能大小是____________．(用b，a，x，h，g表示) 2．圖甲是實驗室測定水平面和小物塊之間動摩擦因數(shù)的實驗裝置，曲面AB與水平面相切于B點且固定．帶有遮光條的小物塊自曲面上某一點釋放后沿

3、水平面滑行最終停在C點，P為光電計時器的光電門，已知當?shù)刂亓铀俣葹間. (1)利用游標卡尺測得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________cm； (2)實驗中除了測定遮光條的寬度外，還需要測量的物理量有________； A．小物塊質量m B．遮光條通過光電門的時間t C．光電門到C點的距離x D．小物塊釋放點的高度h (3)為了減小實驗誤差，同學們采用圖象法來處理實驗數(shù)據，他們根據(2)測量的物理量，建立如圖所示的坐標系來尋找關系，其中合理的是________． 3．(2019·如皋市模擬)某小組測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)，實驗裝置如圖甲所示．

4、(1)測量木塊在水平木板上運動的加速度a.實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示．從某個清晰的點O開始，每5個打點取一個計數(shù)點，依次標出1、2、3…，量出1、2、3…點到O點的距離分別為s1、s2、s3…，從O點開始計時，1、2、3…點對應時刻分別為t1、t2、t3…，求得v1＝，v2＝，v3＝…，作出v－t圖象如圖丙所示，圖線的斜率為k，截距為b.則木塊的加速度a＝________；b的物理意義是________． (2)實驗測得木塊的加速度為a，還測得鉤碼和木塊的質量分別為m和M，已知當?shù)刂亓铀俣葹間，則動摩擦因數(shù)μ＝____________． (3)關于上述實驗，下列說法中錯誤的是____

5、________． A．木板必須保持水平 B．調整滑輪高度，使細線與木板平行 C．鉤碼的質量應遠小于木塊的質量 D．紙帶與打點計時器間的阻力是產生誤差的一個因素 4.某興趣小組的同學用如圖甲所示裝置驗證機械能守恒定律，輕繩一端固定在光滑固定轉軸O處，另一端系一小球． (1)小明同學在小球運動的最低點和最高點附近分別放置了一組光電門，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.使小球在豎直面內做圓周運動，測出小球經過最高點的擋光時間為Δt1，經過最低點的擋光時間為Δt2. (2)小軍同學在光滑水平轉軸O處安裝了一個拉力傳感器，已知當?shù)刂亓铀俣?/p>

6、為g.現(xiàn)使小球在豎直平面內做圓周運動，通過拉力傳感器讀出小球在最高點時繩上的拉力大小是F1，在最低點時繩上的拉力大小是F2. (3)如果要驗證小球從最低點到最高點機械能守恒，小明同學還需要測量的物理量有________(填字母代號)．小軍同學還需要測量的物理量有________(填字母代號)． A．小球的質量m B．輕繩的長度l C．小球運行一周所需要的時間T (4)根據小明同學的思路，請你寫出驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式：__________________________________________________________. (5)根據小軍

7、同學的思路，請你寫出驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式：________________________________________________________. 熱點12　力學創(chuàng)新實驗 1．解析：(1)Ⅱ.由平拋運動規(guī)律，s＝vt，h＝gt2，解得v＝s.設彈簧被壓縮時的彈性勢能為Ep，由功能關系可知Ep－μmgx＝mv2，而Ep＝kx2，解得μ＝－. (2)Ep－μmgx＝mv2，而v＝s，有Ep＝μmgx＋，對照題給s2－ 圖象，變形得s2＝·－4μhx.由s2－圖象可知，圖線斜率＝，圖線在縱軸上的截距b＝4μhx，解得滑塊與水平桌面之間的動摩擦因數(shù)μ＝

8、；彈性勢能大小為Ep＝. 答案：(1)Ⅰ.①③②④?、?－ (2)　 2．解析：(1)主尺的讀數(shù)是1.0 cm，游標尺上的第12條刻度線與主尺的刻度線對齊，讀數(shù)是0.05×12 mm＝0.60 mm，則游標卡尺的讀數(shù)是10 mm＋0.60 mm＝10.60 mm＝1.060 cm. (2)實驗的原理：根據遮光條的寬度與遮光條通過光電門的時間可求得滑塊通過光電門時的速度v＝；滑塊從B到C的過程中，摩擦力做功，根據動能定理得－μmgx＝0－mv2，聯(lián)立以上兩式得動摩擦因數(shù)μ＝.則還需要測量的物理量是光電門P到C點的距離x與遮光條通過光電門的時間t，故B、C正確，A、D錯誤． (3)由動摩

9、擦因數(shù)的表達式可知，μ與t2和x的乘積成反比，所以x－圖線是過原點的直線，應該建立－x坐標系，故B項正確，A、C、D項錯誤． 答案：(1)1.060　(2)BC　(3)B 3．解析：(1)圖線縱軸截距是0時刻對應的速度，即表示O點的瞬時速度．各段的平均速度表示各段中間時刻的瞬時速度，以平均速度 v 為縱坐標，相應的運動時間t的一半為橫坐標，即 v－的圖象的斜率表示加速度a，則 v－t圖象的斜率的2倍表示加速度，即a＝2k. (2)對木塊、鉤碼組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得： mg－μMg＝(M＋m)a 解得：μ＝. (3)木板必須保持水平，使壓力大小等于重力大小，故A正確；調整滑輪高

10、度，使細線與木板平行，拉力與滑動摩擦力共線，故B正確；因選取整體作為研究對象，鉤碼的質量不需要遠小于木塊的質量，故C錯誤；紙帶與打點計時器間的阻力是產生誤差的一個因素，故D正確；本題選錯誤的，故選C. 答案：(1)2k　O點的瞬時速度 (2)　(3)C 4．解析：(1)螺旋測微器固定刻度讀數(shù)為5.5 mm，可動刻度讀數(shù)為20.0×0.01 mm，故最終讀數(shù)為兩者相加，即5.700 mm. (3)根據小明同學的實驗方案，小球在最高點的速度大小為v1＝，小球在最低點的速度大小為v2＝，設輕繩長度為l，則從最低點到最高點依據機械能守恒定律有m＋mg·2l＝m，化簡得－＝4gl，所以小明同學還

11、需要測量的物理量是輕繩的長度l；根據小軍同學的實驗方案，設小球做圓周運動的半徑為r，則小球在最低點有F2－mg＝m，在最高點有F1＋mg＝m，從最低點到最高點依據機械能守恒定律有mv＝mv＋2mgr，聯(lián)立方程化簡得F2－F1＝6mg，所以小軍同學還需要測量的物理量就是小球的質量m. (4)由(3)可知，根據小明同學的思路，驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式為－＝4gl. (5)由(3)可知，根據小軍同學的思路，驗證小球從最低點運動到最高點的過程中機械能守恒的表達式為F2－F1＝6mg. 答案：(1)5.700　(3)B　A (4)－＝4gl (5)F2－F1＝6mg - 5 -