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

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1、專題強(qiáng)化練(十五) 力學(xué)實驗 1．(2018·全國卷Ⅲ)甲、乙兩同學(xué)通過下面的實驗測量人的反應(yīng)時間．實驗步驟如下： (1)甲用兩個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)時間t內(nèi)，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落體運動規(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)多次測量取平均值；初始時乙的手指盡可能接近尺子． 2．(2018·天津卷)某研究小組做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗，所用器材有：方木塊一塊，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(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個)． (1)具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實驗操作的建議，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)實驗再次進(jìn)行驗證時，結(jié)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(yīng)沿測力計軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)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的拉力 (2)該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實驗，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點，如下圖所示．其中對于提高實驗精度最有利的是________． 解析：(1)實驗結(jié)果應(yīng)具有普遍性，在實驗過程中不應(yīng)讓橡皮條的拉力方向具有特殊的角度或位置，故A錯誤；在一次實驗時用一個力和用兩個力拉的

4、效果相同即可，即O位置相同，不需要每次實驗的O位置相同，故B正確；使用測力計時，施力方向應(yīng)沿測力計軸線，讀數(shù)時應(yīng)正對彈簧測力計的刻度，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錯誤． (2)AD實驗中選取的力的標(biāo)度過大，導(dǎo)致畫力時，線段太短，不利于實驗精確度；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)用如圖所示裝置測物塊與長木板間的動摩擦因數(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，改變滑塊釋放的位置于B點，物塊最后停在長木板上的b點，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摩擦因數(shù)μ＝__________． (2)為了減小實驗誤差，多次改變物塊釋放的位置，測出每次物塊釋放的位置離A點的高度h，最后停在長木板上的位置離O點的距離為x，作出x-h圖象，則作出的圖象應(yīng)該是__________ (填“過原點”或“不過原點”)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的傾斜直線，圖線的斜率k＝，得μ＝. 答案：(1)　(2)不過原點　 4．如圖所示的實驗裝置，可以用來驗證動能定理和探究力和加速度的關(guān)系兩個實驗．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) (1)對這兩個實驗，下列說法正確的是________． A．都要用天平測出沙和沙桶的質(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) D．為減小誤差，實驗

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，以彈簧測力計的示數(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，若測出各計數(shù)點到0點的距離x，計算出各計數(shù)點的速度v，若要便于驗證動能定理，應(yīng)畫________(選填“xv”“xv2”或“xv3”)圖象． 解析：(1)裝置中有彈簧測力計，所以外力可以通過彈簧測力計讀出來，不需要測量沙和沙桶的質(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錯誤；兩個實驗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、使用打點計時器時，都要讓小車靠近打點計時器，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正確． (2)對aF圖來說，圖象的斜率表示小車質(zhì)量的倒數(shù)，彈簧測力計的示數(shù)F＝F合，故小車質(zhì)量為m＝. (3)要驗證動能定理，需要對比外力做的功W＝Fx和小車動能增加量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能Ep與彈簧伸長量Δx之間的關(guān)系．實驗步驟如下： (1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條寬度d .如圖乙所示測量值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遮光條下邊緣的位置，并測出此時彈簧長度x0. (3)測量出重錘質(zhì)量m，用輕質(zhì)細(xì)線在彈簧下方掛上重錘，測量出平衡時彈簧的長度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)過的時間Δt，則此時重錘下落的速度＝________，彈簧此時的彈性勢能＝__________(均用題目所給字母符號表示)．

10、(5)換上不同質(zhì)量的重錘，重復(fù)步驟3、4，計算出相關(guān)結(jié)果，并驗證彈性勢能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動中機(jī)械能是否守恒．在圓弧槽軌道的末端安裝一個光電門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)實驗多次，測得小球通過光電門B的平均時間為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)實驗測得軌道末端離地面的高度h＝0.441 m，小球的平均落點P到軌道末端正下方O點的距離x＝0.591 m，則由平拋運動規(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)，實驗結(jié)果中小球通過光電門的速度vB

12、與由平拋運動規(guī)律求解的平拋初速度v0滿足__________關(guān)系，就可以認(rèn)為平拋運動過程中機(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)由平拋運動規(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， 平拋運動過程中機(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動物體的平均速度、瞬時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、光電計時器． 圖甲　　　　　　　　圖乙　　　　　 實驗步驟如下： 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τ谛泵娴奈恢?，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，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt； ③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度(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利用實驗中得到的數(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)光電門時滑塊的瞬時速度大小，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時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，vA為Δt時間內(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，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