2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)12 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新.doc

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課時(shí)作業(yè)12　力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 1．為了探究在橡皮條彈力作用下小車的運(yùn)動(dòng)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，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(yùn)動(dòng)．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖乙所示，計(jì)時(shí)點(diǎn)0為打下的第一個(gè)點(diǎn)，該同學(xué)在測出計(jì)時(shí)點(diǎn)2、3、4到計(jì)時(shí)點(diǎn)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(biāo)系中，連接各段紙帶上端的中點(diǎn)畫出平滑曲線如圖丙所示．對該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究可知： (1)在有橡皮條彈力作用時(shí)，小車做加速度________的直線運(yùn)動(dòng)． 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(shè)打點(diǎn)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(shí)際值． 解析：(1)由于相鄰兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔相同，紙帶的寬度相同，粘貼在如圖丙的坐標(biāo)系中的紙帶形成的平滑曲線相當(dāng)于速度—時(shí)間圖象，根據(jù)速度—時(shí)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(yùn)動(dòng)．(2)題圖丙中最長的紙帶對應(yīng)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(shí)速度，在該段紙帶中某位置小車的速度應(yīng)該最大，最大速度應(yīng)該大于按照平均速度計(jì)算得出的數(shù)值，所以該估算值小于小車最大速度的實(shí)際值． 答案：(1)D　(2)　小于 2．[2018天津卷，9(2)]某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，所有器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計(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，其中正確的是________． 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．使用測力計(jì)時(shí)，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對測力計(jì)刻度 D．用兩個(gè)測力計(jì)互成角度拉橡皮條時(shí)的拉力必須都小于只用一個(gè)測力計(jì)時(shí)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．其中對于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________． 解析：①A錯(cuò)：兩繩套拉力的合力不一定沿角平分線． B對：同一次實(shí)驗(yàn)，用一繩套拉橡皮條和用兩繩套拉像皮條結(jié)點(diǎn)O的位置相同，不同次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)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(jì)軸線，讀數(shù)時(shí)視線正對測力計(jì)刻度． D錯(cuò)：合力可以比分力大，也可以比分力?。? ②為了提高實(shí)驗(yàn)精度，測力計(jì)讀數(shù)應(yīng)盡可能大一些，標(biāo)注細(xì)線方向的兩點(diǎn)離結(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)一些，標(biāo)度應(yīng)盡可能小一些．故選B. 答案：①BC　②B 3．某同學(xué)現(xiàn)要測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，質(zhì)量為M的滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上，細(xì)線繞過滑輪，一端與滑塊相連，另一端掛有6個(gè)鉤碼，每個(gè)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(shí)驗(yàn)步驟如下： ①將氣墊導(dǎo)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(shí)間； ②取一個(gè)鉤碼置于滑塊上，然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟①； ③重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②，直到6個(gè)鉤碼全部置于滑塊上為止． 在該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，每次移動(dòng)鉤碼后都從同一位置釋放滑塊，設(shè)懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)為n時(shí)擋光片通過光電門的時(shí)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(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________(用題中字母表示)． 解析：當(dāng)懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)為n時(shí)，滑塊通過光電門的速度v＝，根據(jù)v2＝2aL，得＝2aL，此時(shí)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(xué)設(shè)計(jì)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來進(jìn)行“探究功與速度的變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)由靜止釋放，小物塊從O點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)擊中木板時(shí)下落的高度為y. (1)小物塊離開O點(diǎn)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(yùn)動(dòng)，記下此時(shí)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(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的水平距離為x，則小物塊在軌道上運(yùn)動(dòng)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(biāo)記點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距離x不變，將小物塊在標(biāo)記點(diǎn)處由靜止滑下，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)可以得出，小物塊從標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的過程中重力做的功W與y的關(guān)系式應(yīng)為____________________． 解析：(1)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件得mgsinθ＝μmgcosθ，解得μ＝tanθ.取斜槽上某點(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的水平距離為x，設(shè)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(yùn)動(dòng)，克服摩擦力做功為Wf1，由動(dòng)能定理可得，mg(x－x1)tanθ－Wf1＝0，小物塊在水平軌道上運(yùn)動(dòng)，克服摩擦力做功Wf2＝μmgx1＝mgx1tanθ，則小物塊在軌道上運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(guān)，對小物塊從標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過程，由動(dòng)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(xué)均設(shè)計(jì)了測量動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)．已知重力加速度為g. (1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)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(jì)，連接彈簧的細(xì)繩水平．實(shí)驗(yàn)時(shí)用力拉動(dòng)A，當(dāng)C的示數(shù)穩(wěn)定后(B仍在A上)，讀出其示數(shù)F，則該設(shè)計(jì)能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)，且μ＝________. (2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)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(gè)光電門，與光電門相連的計(jì)時(shí)器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計(jì)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(xì)繩水平．實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(yùn)動(dòng)，讀出多組測力計(jì)示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；在坐標(biāo)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(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)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(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ＝________. 解析：(2)F－μmg＝ma，x＝at2，得F－μmg＝m，結(jié)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(xué)現(xiàn)用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌和光電門裝置來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在氣墊導(dǎo)軌右端固定一彈簧，滑塊b的右端有強(qiáng)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(shí)驗(yàn)步驟如下： ①按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材后，接通氣源，先將滑塊a置于氣墊導(dǎo)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(gè)光電門的時(shí)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(dòng)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(yùn)動(dòng)，并通過光電門2； ④實(shí)驗(yàn)后，分別記錄下滑塊a通過光電門1的時(shí)間t1，兩滑塊一起通過光電門2的時(shí)間t2. (1)完成實(shí)驗(yàn)步驟①中所缺少的內(nèi)容． (2)實(shí)驗(yàn)前用一游標(biāo)卡尺測得擋光片的寬度d如圖乙所示，則d＝________cm. (3)設(shè)擋光片通過光電門的時(shí)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(shí)驗(yàn)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(gè)系統(tǒng)，則系統(tǒng)在兩滑塊相互作用前、后的總動(dòng)量分別為p1＝________ kgm/s，p2＝________ kgm/s(結(jié)果均保留三位小數(shù))． 解析：(1)在步驟①中氣墊導(dǎo)軌安裝時(shí)應(yīng)保持水平狀態(tài)，滑塊在軌道上應(yīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故滑塊上的擋光片通過兩光電門的時(shí)間相等． (2)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為15 mm，游標(biāo)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(shí)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(shí)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(dòng)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(dòng)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