2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題18 力學(xué)實(shí)驗(yàn)（含解析）.docx

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專題18 力學(xué)實(shí)驗(yàn) 第一部分名師綜述 綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識(shí)的同時(shí)，注重考查必修中的基本概念和基本規(guī)律。 考綱要求 1、掌握螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。 2、了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造，會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；會(huì)計(jì)算紙帶上各點(diǎn)的瞬時(shí)速度；會(huì)利用紙帶計(jì)算加速度；會(huì)用圖象法探究小車速度與時(shí)間的關(guān)系，并能根據(jù)圖象求加速度。 3、學(xué)會(huì)用列表法、圖象法等處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 命題規(guī)律 1、高考對(duì)于基本儀器的讀數(shù)作為基礎(chǔ)知識(shí)考查頻率較高。在力學(xué)部分，考查的實(shí)驗(yàn)儀器主要有彈簧測(cè)力計(jì)、秒表、螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺，大多數(shù)時(shí)候是填空題，注意估讀和誤差分析。 2、力學(xué)中有多個(gè)實(shí)驗(yàn)都要用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，能否正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并根據(jù)紙帶進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)運(yùn)算，是能否完成這些實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，利用紙帶直接測(cè)量的時(shí)間和位移，可以計(jì)算研究對(duì)象的瞬時(shí)速度和加速度，若結(jié)合其它物理量的測(cè)量，還可以解決與上面這些量直接有關(guān)或間接有關(guān)的問題，例如：計(jì)算動(dòng)能、重力勢(shì)能、動(dòng)摩擦因數(shù)、功率、轉(zhuǎn)速等，從而延伸出很多與紙帶有關(guān)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)。 3、圖象法是一種重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法．圖象具有既能描述物理規(guī)律，又能直觀地反映物理過程、表示物理量之間定性定量關(guān)系及變化趨勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)．當(dāng)前高考試題對(duì)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析考查的頻率較高。 第二部分知識(shí)背一背 （1）誤差和有效數(shù)字 ①誤差： 誤　差 產(chǎn)生原因 大小特點(diǎn) 減小方法 系統(tǒng)誤差 實(shí)驗(yàn)儀器不精確 實(shí)驗(yàn)原理不完善 實(shí)驗(yàn)方法粗略 總是偏大 或偏小 更新儀器 完善原理 改進(jìn)方法 偶然誤差 測(cè)量、讀數(shù) 不準(zhǔn)確 可大可小 畫圖像或 取平均值 ②有效數(shù)字 定義：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字。有效數(shù)字的最后一位是測(cè)量者估讀出來的，是誤差的來源。 從數(shù)字左邊第一個(gè)不為零的數(shù)字算起，如0.0643為三位有效數(shù)字。 （2）長度的測(cè)量 ①毫米刻度尺的讀數(shù)：精確到毫米，估讀一位。 ②游標(biāo)卡尺的讀數(shù)： 游標(biāo)尺/mm 精度/mm 測(cè)量結(jié)果（游標(biāo)尺上第n個(gè)刻線與主尺上的某刻度線對(duì)正時(shí)）/mm 刻度 格數(shù) 刻度 總長度 每小格與 1毫米差 10 9 0.1 0.1 主尺上讀的毫米數(shù)+0.1n 20 19 0.05 0.05 主尺上讀的毫米數(shù)+0.05n 50 49 0.02 0.02 主尺上讀的毫米數(shù)+0.02n ③螺旋測(cè)微器的讀數(shù)：測(cè)量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動(dòng)刻度讀數(shù)（含估讀）0.01mm。 （3）力學(xué)實(shí)驗(yàn)分類 ①應(yīng)用性實(shí)驗(yàn) （a）游標(biāo)卡尺的使用 （b）螺旋測(cè)微器的使用 ②驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)： （a）驗(yàn)證力的平行四邊形定則; （b）驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律; （c）驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。 ③探究性實(shí)驗(yàn)： （a）研究勻變速直線運(yùn)動(dòng) （b）探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系; （c）探究動(dòng)能定理。 （4）利用紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況 ①點(diǎn)跡密集的地方表示紙帶運(yùn)動(dòng)的速度小，點(diǎn)稀疏的地方表示速度大。 ②若點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離相等，就可判斷物體做勻速運(yùn)動(dòng)，若點(diǎn)與點(diǎn)間距越來越大，則物體做加速運(yùn)動(dòng)，反之做減速運(yùn)動(dòng). ③位移x：指兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，一般可用刻度尺測(cè)量得到。 （5）平均速度和瞬時(shí)速度的計(jì)算 ①平均速度：兩點(diǎn)間平均速，這里Δx可以用直尺測(cè)量出兩點(diǎn)間的距離，Δt為兩點(diǎn)間的時(shí)間隔數(shù)與兩點(diǎn)間時(shí)間間隔的乘積。 ②在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某點(diǎn)的瞬時(shí)速度可以由此點(diǎn)前后兩點(diǎn)間的平均速度表示 如圖所示，或 （6）如何通過紙帶確定物體做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度？ 常用的有四種方法： ①粗略計(jì)算法：或 ②利用“逐差法”求加速度。 ③先求出第n點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度（一般要5點(diǎn)以上），然后作出圖象，用圖象的斜率求物體運(yùn)動(dòng)的加速度。 （7）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法 1.列表法：在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了簡(jiǎn)單而明顯地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，可將數(shù)據(jù)填寫在適當(dāng)?shù)谋砀裰?，即為列表法? 2.平均值法：把在同一狀態(tài)下測(cè)定的同一個(gè)物理量的若干組數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測(cè)量次數(shù)。 3.作圖法：用作圖法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便，有取平均值的效果。由圖線的斜率、截距、包圍的面積等可以研究物理量之間的關(guān)系。 （8）試說明用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。 ①提示：用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是直觀、簡(jiǎn)便，與取平均值的效果一樣，可以減小實(shí)驗(yàn)的偶然誤差。 ②如果實(shí)驗(yàn)中圖像為過原點(diǎn)的直線則說明縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)表示的物理量為正比例。 （9）用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的六個(gè)要求 圖像法是物理實(shí)驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，以下為作圖的規(guī)則： ①作圖一定要用坐標(biāo)紙，坐標(biāo)紙的大小要根據(jù)有效數(shù)字的位數(shù)和結(jié)果的需要來定。 ②要標(biāo)明軸名、單位，在軸上每隔一定的間距按有效數(shù)字的位數(shù)標(biāo)明數(shù)值。 ③圖上的連線不一定通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，讓盡可能多的點(diǎn)落在同一直線上，讓其余的點(diǎn)落在直線的兩側(cè)，且線要細(xì)，誤差較大的點(diǎn)舍棄。 ④作圖時(shí)常通過選取適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸使圖線線性化，即“變曲為直”。 ⑤注意區(qū)別橫、縱坐標(biāo)軸的物理意義、標(biāo)度及單位。 ⑥明確圖像的斜率、截距的物理意義。 第三部分技能+方法 一、游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問題 （1）10分度的游標(biāo)卡尺，以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后只有1位，20分度和50分度的游標(biāo)卡尺以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后有2位，且對(duì)齊格數(shù)不估讀。 （2）螺旋測(cè)微器以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后必須有3位，對(duì)齊格數(shù)要估讀，同時(shí)還要注意半毫米刻度線是否露出。 二、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶問題的處理方法 ①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的認(rèn)識(shí)和正確使用：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為低壓交流4～6 V;電火花計(jì)時(shí)器工作電壓為交流220V；工作時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放紙帶。 ②紙帶的應(yīng)用： （a）判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。若Δx=0，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)做勻速直線運(yùn)動(dòng)；若Δx不為零且為定值，則可判定物體在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 ③求解瞬時(shí)速度。 利用做勻變速運(yùn)動(dòng)的物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。如圖所示，求打某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度，只需在這一點(diǎn)的前后各取相同時(shí)間間隔T的兩段位移xn和xn+1，則打n點(diǎn)時(shí)的速度 ④用“逐差法”求加速度： 三、圖象法處理數(shù)據(jù)的常用方法和技巧。 圖象是描述物理過程、揭示物理規(guī)律、解決物理問題的重要方法之一，用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是物理實(shí)驗(yàn)中最常用的方法。它的優(yōu)越性表現(xiàn)在：能形象直觀地表達(dá)物理規(guī)律，有效地減少偶然誤差對(duì)結(jié)果的影響，較方便地獲得未經(jīng)測(cè)量或無法直接測(cè)量的物理量數(shù)值。 圖象法處理數(shù)據(jù)的常用方法和技巧。 ①合理選取坐標(biāo)軸 合理選取坐標(biāo)軸就是要選擇好橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)所代表的物理量，確定每個(gè)物理量的單位和標(biāo)度，明確坐標(biāo)原點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的物理量的數(shù)值。 ②抓住“斜率”做文章 考查了學(xué)生運(yùn)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的本領(lǐng)，考查學(xué)生對(duì)圖線斜率意義的理解。因此只有在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)過程中加強(qiáng)這一能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，才能收到以不變應(yīng)萬變之效。 ③在“截距”上求變化 作為實(shí)驗(yàn)圖線的描繪，如果說斜率是聯(lián)系各變量的中樞神經(jīng)的話，那么圖象與橫縱軸的交點(diǎn)就是那“龍”的眼睛，截距就反映這些特定狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的物理量的大小。 第四部分基礎(chǔ)練+測(cè) 1．某實(shí)驗(yàn)小組做‘力的合成與分解’實(shí)驗(yàn),先用一個(gè)彈簧稱通過細(xì)線懸吊一個(gè)鉤碼,當(dāng)鉤碼靜止時(shí),彈簧稱的示數(shù)為1.50N；再用兩子彈簧秤a、b通過兩根細(xì)線互成角度將該鉤碼懸吊,其中a所拉細(xì)線方向水平(如圖),當(dāng)鉤碼靜止時(shí),b的示數(shù)如圖。 (1)b的示數(shù)為_______N (2)a的拉力理論值為___________N (3)保持b及其拉的細(xì)繩方向不變,將a及其拉的細(xì)繩方向沿順時(shí)針在圖示面緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中,a的示數(shù)變化情況為________________________________。 【答案】2.502.00先減小后增大 【解析】 【詳解】 解：(1) 該彈簧秤每小格表示0.1N，讀數(shù)時(shí)要估讀到下一位，b的讀數(shù)為2.50N； (2)鉤碼受到自身重力G、Oa繩的拉力Ta、Ob繩的拉力Tb三個(gè)力處于平衡狀態(tài)，設(shè)Ob繩與豎直方向的夾角為θ，在豎直方向有Tbcosθ=G，在水平方向有Tbsinθ=Ta，聯(lián)立解得：Ta=2.00N； (3) 設(shè)Oa繩與豎直方向的夾角為α，在豎直方向有Tacosα+Tbcosθ=G，在水平方向有Tasinα=Tbsinθ，解得Ta=Gsinθsin(α+θ)，保持b及其拉的細(xì)繩方向不變，將a及其拉的細(xì)繩方向沿順時(shí)針在圖示面緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中θ不變，α由90減小到0，所以sin(α+θ)先增大后減小，a的示數(shù)變化情況為先減小后增大； 2．阿特武德機(jī)是早期測(cè)量重力加速度的裝置，由英國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家阿特武德于1784年制成。某同學(xué)根據(jù)其原理設(shè)計(jì)出如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來測(cè)量重力加速度g。細(xì)繩跨過固定在鐵架臺(tái)上的輕質(zhì)滑輪，兩端各懸掛一只質(zhì)量為M的重錘。實(shí)驗(yàn)操作如下： ①用米尺量出重錘1底端距地面的高度H； ②在重錘1上加上質(zhì)量為m的小鉤碼； ③左手將重錘2壓在地面上，保持系統(tǒng)靜止。釋放重錘2，同時(shí)右手開啟秒表，在重錘1落地時(shí)停止計(jì)時(shí)，記錄下落時(shí)間； ④重復(fù)測(cè)量3次下落時(shí)間，取其平均值作為測(cè)量值t。 請(qǐng)回答下列問題： (1)步驟④可以減小對(duì)下落時(shí)間t測(cè)量的________（選填“偶然”或“系統(tǒng)”）誤差； (2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)以下說法正確的是______； A．m相比于重錘的質(zhì)量越小，加速度越小，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間就越大，測(cè)量的相對(duì)誤差就越小 B．繩子的張力大于重錘和小鉤碼的重力之和 C．若忽略一切摩擦阻力，實(shí)驗(yàn)過程中小鉤碼不慎掉落，則重錘立即做減速運(yùn)動(dòng)。 (3)滑輪的摩擦阻力會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差。現(xiàn)可以在重錘1上加適當(dāng)?shù)南鹌つ嘤糜谄胶饽Σ磷枇?，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，并測(cè)出所用橡皮泥的質(zhì)量為m0 。用實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量量和已知量表示g，得g ______。 【答案】偶然A2(2M+m+m0)Hmt2 【解析】 【詳解】 （1）時(shí)間測(cè)量是人為操作快慢和讀數(shù)問題帶來的誤差，所以屬于偶然誤差。 （2）A、由于自由落體的加速度較大，下落H高度的時(shí)間較短，為了減小測(cè)量時(shí)間的實(shí)驗(yàn)誤差，就要使重錘下落的時(shí)間長一些，因此系統(tǒng)下降的加速度要小，所以小鉤碼的質(zhì)量要比重錘的質(zhì)量小很多，故A對(duì)； B、重錘1具有向下的加速度，則合力向下，所以繩子的張力應(yīng)該小于重錘和小鉤碼的重力之和，故B錯(cuò)； C若小鉤碼不慎掉落，由于兩個(gè)重錘的質(zhì)量相等，所以系統(tǒng)合外力為零，即重錘做勻速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)； （3）為了消除滑輪的摩擦阻力，可用橡皮泥粘在重錘1上，輕拉重錘放手后若系統(tǒng)做勻速運(yùn)動(dòng)，則表示平衡了阻力，根據(jù)牛頓第二定律有mg=m+2M+m0a，又H=12at2，解得g=22M+m+m0Hmt2。 【點(diǎn)睛】 本題以連接體運(yùn)動(dòng)為背景考查重力加速度的測(cè)量，解題的關(guān)鍵是要弄清該實(shí)驗(yàn)的原理，再運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析得出減小誤差的方法。 3．如圖所示，為“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)裝置及數(shù)字化信息系統(tǒng)獲得了小車加速度a與鉤碼的質(zhì)量及小車和砝碼的質(zhì)量對(duì)應(yīng)關(guān)系圖.鉤碼的質(zhì)量為m1，小車和砝碼的質(zhì)量為m2，重力加速度為g. （1）下列說法正確的是__________. A.每次在小車上加減砝碼時(shí)，應(yīng)重新平衡摩擦力 B.實(shí)驗(yàn)時(shí)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)先釋放小車后接通電源 C.本實(shí)驗(yàn)m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1 D.在用圖象探究加速度與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)作a和1m2圖象 （2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)遺漏了平衡摩擦力這一步驟，若軌道水平，他測(cè)量得到的1m2-a圖象，如圖，設(shè)圖中直線的斜率為k，在縱軸上的截距為b，則小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=____，鉤碼的質(zhì)量m1=__________. （3）實(shí)驗(yàn)中打出的紙帶如圖所示.相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s，圖中長度單位是cm，由此可以算出小車運(yùn)動(dòng)的加速度是____m/s2. 【答案】Dbgk1gk0.46 【解析】 【詳解】 （1）A.小車與長木板的間的粗糙情況與小車的質(zhì)量無關(guān)，所以在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，每次改變小車的質(zhì)量，不需要平衡摩擦力。故A錯(cuò)誤。 B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車。故B錯(cuò)誤。 C.根據(jù)牛頓第二定律可得系統(tǒng)的加速度a=m1gm1+m2，則繩子的拉力F=m2a=m1m2gm2+m1=m1g1+m1m2，由此可知鉤碼的質(zhì)量m1遠(yuǎn)小于小車和砝碼的質(zhì)量m2時(shí)，繩子的拉力才等于鉤碼的重力。故C錯(cuò)誤。 D.由牛頓第二定律可知a=1m2F，當(dāng)F一定是，a與1m2成正比，所以應(yīng)作出a-1m2圖象。故D正確。 （2）根據(jù)牛頓第二定律可知m1g-μm2g=m2a，結(jié)合1m2-a圖象可得1m2=μm1+1m1ga，由此可得鉤碼的質(zhì)量為m1=1gk，小車與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=bgk。 （3）設(shè)s1=1.24cm，s4=2.62cm，有公式s4-s1=3at2，化簡(jiǎn)可得a=s4-s13t2=2.62-1.2430.1210-2m/s2=0.46m/s2 4．如圖，已知?dú)鈮|導(dǎo)軌上滑塊的質(zhì)量為肘，鉤碼的質(zhì)量為m，遮光條寬度為d，兩光電門間的距離為L氣源開通后，滑塊在牽引力的作用下運(yùn)動(dòng)，遮光條先后通過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間為Δt1和Δt2，取當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間。 (1)用上述裝置探究滑塊加速度a與其質(zhì)量M及繩子拉力F（用鉤碼重力代替）的關(guān)系，下列做法正確的是____。 A．應(yīng)控制鉤碼的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量M B．可更換更寬的遮光條以減小實(shí)驗(yàn)誤差 C．應(yīng)調(diào)節(jié)滑輪高度使連接滑塊的細(xì)線與軌道平行 D．還應(yīng)測(cè)出滑塊從光電門l到光電門2的時(shí)間At (2)還可用上述裝置探究系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能關(guān)系。滑塊從光電門l運(yùn)動(dòng)到光電門2的過程中，滿足關(guān)系式_______________時(shí)（用題干中的已知量表示），“鉤碼一滑塊”系統(tǒng)機(jī)械能守恒。 【答案】ACmgL=12(M+m)[d2(Δt2)2-d2(Δt1)2] 【解析】 【詳解】 在“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，要用鉤碼重力代替繩子拉力，就必須滿足“鉤碼的質(zhì)量m遠(yuǎn)小于滑塊的質(zhì)量M”這一實(shí)驗(yàn)條件；更換更寬的遮光條會(huì)減小瞬時(shí)速度測(cè)量的準(zhǔn)確性，從而增大實(shí)驗(yàn)誤差；調(diào)節(jié)滑輪高度使連接滑塊的細(xì)線與軌道平行，是為了讓繩子拉力與滑塊運(yùn)動(dòng)方向相同；題干中給出了兩光電門間的距離L，不用再測(cè)出滑塊從光電門1到光電門2的時(shí)間Δt。在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，滑塊減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為“鉤碼滑塊”系統(tǒng)的動(dòng)能，系統(tǒng)機(jī)械能守恒的方程應(yīng)為：mgL=12(M+m)[d2(Δt2)2-d2(Δt1)2]。 5．某同學(xué)用如圖所示的裝置測(cè)量木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。將斜面固定在水平桌面上，木塊放在斜面上，其后端與穿過電火花計(jì)時(shí)器的紙帶相連，電火花計(jì)時(shí)器固定在斜面上，連接頻率為50HZ的交流電源。接通電源后，從靜止釋放木塊，木塊帶動(dòng)紙帶打出一系列的點(diǎn)跡。 (1)上圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分，0?6是實(shí)驗(yàn)中選取的7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，1、2和5、6計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖所示，由圖中數(shù)據(jù)可求出木塊下滑的加速度a=______ m/s2（保留三位有效數(shù)字） (2)利用紙帶求出加速度后，為了求出木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù),還應(yīng)測(cè)量的物理量是_______ A.木塊的質(zhì)量m B.斜面高度h和底邊長度d C.滑塊的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t D.滑塊到達(dá)斜面底端的速度v (3)已知重力加速度為g，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式μ=______（用所測(cè)物理量的字母表示） 【答案】1.75Bhd-ah2+d2gd 【解析】 【詳解】 (1) 每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出，所以每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間時(shí)間為T=50.02s=0.1s，根據(jù)Δx=aT2則有x56-x12=4aT2，解得木塊的加速度為：a=x56-x124T2=12.80-5.8010-240.01m/s2=1.75m/s2 (2、3)對(duì)小車進(jìn)行受力分析，小車受重力、支持力、阻力；將重力沿斜面和垂直斜面分解，設(shè)斜面傾角為θ，根據(jù)牛頓第二定律得：mgsinθ-f=ma，f=μmgcosθ，聯(lián)立解得：μ=mgsinθ-mamgcosθ=gsinθ-agcosθ=tanθ-agcosθ，因?yàn)閠anθ=hd，cosθ=dd2+h2，則有：μ=hd-ah2+d2gd； 故需要測(cè)量的物理量為斜面高度h和底邊長度d，故選項(xiàng)B正確； 6．在“驗(yàn)證平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中，用彈簧秤a、b 拉橡皮條的結(jié)點(diǎn)，使其位于O點(diǎn)，如圖甲所示，此時(shí)α+β=90，其中彈簧秤a的讀數(shù)是__________N （如圖乙所示）?，F(xiàn)保持a的讀數(shù)不變，減小α角，且結(jié)點(diǎn)仍在0處，則彈簧秤b的讀數(shù)__________，同時(shí)β角__________（填“增大”“減小”或“不變”）。 【答案】2.50減小減小 【解析】 【詳解】 彈簧秤a的讀數(shù)是2.50N；該題本質(zhì)上考查了物體的動(dòng)態(tài)平衡，由題意可知：保持O點(diǎn)位置不動(dòng)，即合力大小方向不變，彈簧測(cè)力計(jì)a的讀數(shù)不變，因此根據(jù)要求作出力的平行四邊形定則，畫出受力分析圖如下： 所以由圖可知α角逐漸變小時(shí)，b的示數(shù)減小，同時(shí)β角減小。 7．某同學(xué)要探究小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況。用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑，如圖a所示。圖b是小球沿帶有標(biāo)尺的斜面勻加速下滑過程中拍攝的一張頻閃照片，每隔0.2s曝光一次，請(qǐng)回答下列問題。 （1）小球的直徑為______cm； （2）小球經(jīng)過B位置時(shí)的速度大小為______m/s； （3）小球下滑的加速度大小為______m/s2。 【答案】（1）1.02；（2）0.325；（3）1.25。 【解析】 【詳解】 （1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為10mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.12mm=0.2mm，所以最終讀數(shù)為10.2mm=1.02cm。 （2）某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。所以AC段的平均速度等于B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，有vB=(6.50-5.20)0.0120.2 =0.325m/s。 （3）根據(jù)△x=aT2得：a=[(6.50-5.60)-(5.60-5.20)]0.010.22m/s2=1.25m/s2。 8．采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn) （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要下列哪個(gè)器材____ A．彈簧秤B．重錘線C．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 （2）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。下列的一些操作要求，正確的是____ A．每次必須由同一位置靜止釋放小球 B．每次必須嚴(yán)格地等距離下降記錄小球位置 C．小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸 D．記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 （3）若用頻閃攝影方法來驗(yàn)證小球在平拋過程中水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)，記錄下如圖所示的頻閃照片。在測(cè)得x1，x2，x3，x4后，需要驗(yàn)證的關(guān)系是________________。已知頻閃周期為T，用下列計(jì)算式求得的水平速度，誤差較小的是____ A．x1TB．x22TC．x33TD．x44T 【答案】BACDx4-x3=x3-x2=x2-x1=x1D 【解析】 【詳解】 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要重錘線來確定豎直方向，不需要彈簧秤和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故選B. （2）實(shí)驗(yàn)時(shí)每次必須由同一位置靜止釋放小球，以保證小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度相同，選項(xiàng)A正確； 每次不一定嚴(yán)格地等距離下降記錄小球位置，選項(xiàng)B錯(cuò)誤； 小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸，否則會(huì)改變運(yùn)動(dòng)軌跡，選項(xiàng)C正確； 記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，以減小誤差，選項(xiàng)D正確。 （3）因相鄰兩位置的時(shí)間間隔相同，則若小球在平拋過程中水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)，則滿足：x4-x3=x3-x2 =x2-x1 =x1；由小球最后一個(gè)位置與第一個(gè)位置的水平距離計(jì)算求得的水平速度誤差較小，則用x44T計(jì)算式求得的水平速度誤差較小，故選D. 9．三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)： (1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說明_______________________________． (2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置．兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看作與光滑的水平板相切（水平板足夠長），兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度使AC＝BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等．現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的末端射出．實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________． 僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象． (3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片，圖中每個(gè)小方格的邊長為L＝2.5 cm，則由圖可求得該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為________ m/s.(保留2位有效數(shù)字，g取10m/s2) 【答案】平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)P球擊中Q球1.0 【解析】 【詳解】 （1）在打擊金屬片時(shí)，兩小球同時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)．結(jié)果同時(shí)落地，則說明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)． （2）兩球在水平方向的運(yùn)動(dòng)是相同的，則在相同的時(shí)間內(nèi)水平位移相同，則實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是：P球擊中Q球； （3）平拋運(yùn)動(dòng)可看成豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)與水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)； 在豎直方向：由△h=gt2可得：t=Lg=0.02510=0.05s 水平方向：由x=v0t得：v0=2Lt=20.0250.05=1.0m/s 10．（1）在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量單擺的周期時(shí)，圖中_____(填“甲”、“乙”或“丙”)作為計(jì)時(shí)開始與終止的位置更好些． (2)一位同學(xué)在做探究單擺周期與擺長關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了如下步驟： A.組合單擺：選擇相應(yīng)器材組成單擺，并用鐵夾將繩的上端固定； B.測(cè)擺長l：用米尺量出擺線的長度； C.測(cè)周期T：將擺球拉起一個(gè)小角度，然后放開，在放手的同時(shí)按下秒表開始計(jì)時(shí)，測(cè)量單擺 50 次全振動(dòng)的時(shí)間t，算出單擺的周期T D.將所測(cè)得的 l 和 T 填入表格，分析數(shù)據(jù)得出單擺的周期和擺長的關(guān)系．從上面操作步驟中找出兩處錯(cuò)誤的地方，寫出該步驟的字母，并加以改正:______________________； _____________________。 （3）如圖是《物理選修 3-5》第十六章第一節(jié)中實(shí)驗(yàn)“探究碰撞中的不變量”推薦的參考案例一。則下列判斷正確的是_______ A.利用氣墊導(dǎo)軌可以忽略滑塊與導(dǎo)軌接觸面間的摩擦力，保證兩滑塊系統(tǒng)外力和為零 B.利用氣墊導(dǎo)軌可以很容易保證兩個(gè)滑塊的碰撞是一維的 C.利用光電計(jì)時(shí)裝置可以迅速測(cè)量計(jì)算得到兩個(gè)滑塊碰撞前后的速度 D.該碰撞過程中，兩滑塊的動(dòng)能和不變 【答案】（1）乙（2）①實(shí)驗(yàn)步驟B錯(cuò)誤，應(yīng)該為：擺長等于擺線長加小球半徑；②步驟C錯(cuò)誤，應(yīng)改為：計(jì)時(shí)時(shí)刻應(yīng)該在小球通過平衡位置時(shí)；（3）ABC 【解析】 【詳解】 （1）用秒表測(cè)量時(shí)間；要從擺球過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，因?yàn)榇颂幩俣却?、?jì)時(shí)誤差小，而最高點(diǎn)速度小、計(jì)時(shí)誤差大，所以圖乙正確． （2）由實(shí)驗(yàn)步驟可知，錯(cuò)誤為：①實(shí)驗(yàn)步驟B錯(cuò)誤，應(yīng)該為：擺長等于擺線長加小球半徑； ②步驟C錯(cuò)誤，應(yīng)改為：計(jì)時(shí)時(shí)刻應(yīng)該在小球通過平衡位置時(shí)； （3）利用氣墊導(dǎo)軌可以忽略滑塊與導(dǎo)軌接觸面間的摩擦力，保證兩滑塊系統(tǒng)外力和為零，故A正確； 利用氣墊導(dǎo)軌可以很容易保證兩個(gè)滑塊的碰撞是一維的，故B正確； 利用光電計(jì)時(shí)裝置可以迅速測(cè)量計(jì)算得到兩個(gè)滑塊碰撞前后的速度，故C正確； 該過程中兩滑塊的碰撞不是彈性碰撞，故動(dòng)能有所損失，即碰撞過程中，兩滑塊的動(dòng)能和減小，故D錯(cuò)誤； 11．（1）某同學(xué)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)、細(xì)線和橡皮條做共點(diǎn)力合成的實(shí)驗(yàn)，最后畫出了如圖所示的圖。在圖上標(biāo)出的 F1、F2、F 和 F′四個(gè)力中，______力不是由彈簧測(cè)力計(jì)直接測(cè)得的，比較力 F 與力 F′的大小和方向基本相同，這就驗(yàn)證了共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則。 某同學(xué)對(duì)此實(shí)驗(yàn)的一些說法如下，其中正確的是___________。 A．如果手頭只有一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)，改變方法也可以完成實(shí)驗(yàn) B．用兩個(gè)測(cè)力計(jì)拉線時(shí)，橡皮條應(yīng)沿兩線夾角的平分線 C．拉橡皮條的線要長一些，用以標(biāo)記同一細(xì)線方向的兩點(diǎn)要相距遠(yuǎn) D．拉橡皮條時(shí)，細(xì)線應(yīng)沿彈簧測(cè)力計(jì)的軸線 E．在用一個(gè)測(cè)力計(jì)和同時(shí)用兩個(gè)測(cè)力計(jì)拉線時(shí)，只需這兩次橡皮條的伸長相同就行 （2）在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)桌上已有鐵架臺(tái)，紙帶，重錘（帶夾子），刻度尺等實(shí)驗(yàn)器材。 要能完成實(shí)驗(yàn)還需一個(gè)不可缺少的器材，它是_____； 如圖所示是某次實(shí)驗(yàn)中得到的紙帶及刻度尺的照片，實(shí)驗(yàn)中重錘的質(zhì)量 m=0.5kg，重力加速度 g=9.8m/s2，v2、v6為“2”、“6”計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的重錘瞬時(shí)速度大小，h26為“2”、“6”兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距，則能否只利用該條紙帶的數(shù)據(jù)，通過等式12mv62=12mv22-mgh26成立來驗(yàn)證機(jī)械能守恒?答：___________（填“能”或“不能”）。 【答案】（1）F′ACD（2）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器不能 【解析】 【詳解】 （1）本實(shí)驗(yàn)是通過兩個(gè)彈簧秤的拉力作出的平行四邊形得出合力，只要合力與實(shí)際的拉力重合，則實(shí)驗(yàn)成功；由圖可知F′是由平行四邊形定則得出的，故F′不是由彈簧秤直接測(cè)得的；如果只有一個(gè)彈簧秤，則可以交替測(cè)出各邊的拉力，但要保證兩次拉的時(shí)候效果相同，故A正確； 只要橡皮筋的另一端兩次都接到O點(diǎn)，達(dá)到效果相同，拉力方向沒有限制，橡皮筋不需要與兩繩夾角的平分線在同一直線上，故B錯(cuò)誤； 為了減小誤差，拉橡皮條的細(xì)繩需長些，標(biāo)記方向的兩點(diǎn)要遠(yuǎn)些，故C正確； 只有細(xì)繩和彈簧測(cè)力計(jì)的軸線應(yīng)一條直線上，彈簧的彈力才等于拉橡皮筋的拉力，否則拉橡皮筋的拉力只是彈簧的一個(gè)分力，故D正確； 在用一個(gè)測(cè)力計(jì)和同時(shí)用兩個(gè)測(cè)力計(jì)拉線時(shí)，每次拉橡皮筋的時(shí)要使橡皮筋形變的長度和方向都相同，即要到同一位置，這樣兩次的效果等效，才符合“等效替代”法，故E錯(cuò)誤； （2）要能完成實(shí)驗(yàn)還需一個(gè)不可缺少的器材，它是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電火花計(jì)時(shí)器均可）；若機(jī)械能守恒，則應(yīng)該滿足12mv62-12mv22=mgh26，故不能通過12mv62=12mv22-mgh26來驗(yàn)證機(jī)械能守恒。 12．為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒,利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。主要的實(shí)驗(yàn)步驟有: ①如圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,打開充氣泵,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平; ②用天平測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量m1、m2； ③用刻度尺測(cè)量光電門1、2間距L，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光片的寬度d； ④讓滑塊B停在兩光電門間某處,把滑塊A從光電門1的左側(cè)水平面右推，用數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器讀出滑塊A通過光電門1的時(shí)間t1及碰撞后滑塊B通過光電門2的時(shí)間t2、滑塊A再次通過光電門1的時(shí)間t3. (1)上述步驟①中,判斷氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平的方法是_______________________________； (2)如果滿足關(guān)系__________________________,可說明碰撞中動(dòng)量是守恒的(用測(cè)得的物理量來表示)。 (3)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說法中正確的是（_____） A、滑塊A的質(zhì)量小于滑塊B B、滑塊A推出的速度越小,實(shí)驗(yàn)誤差一定越小 C、氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)是否水平對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響 【答案】滑塊自由通過兩光電門時(shí)間相等m1t1=-m1t3+m2t2A 【解析】 【詳解】 解：(1)判斷氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平的方法是接通氣源，可以使其中一個(gè)滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，看滑塊經(jīng)過兩光電門的時(shí)間是否相等，若滑塊自由通過兩光電門時(shí)間相等，則導(dǎo)軌水平； (2) 由題意可知，滑塊A通過光電門1的速度v1=dt1，滑塊B通過光電門2的速度v2=dt2，塊A再次通過光電門1的速度v3=dt3，如果碰撞過程動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得m1v1=-m1v3+m2v2，整理得m1t1=-m1t3+m2t2； (3) A、由于碰撞后滑塊A再次通過光電門1，所以滑塊A的質(zhì)量小于滑塊B，故A正確； B、滑塊通過光電門的速度可以近似認(rèn)為是極短時(shí)間內(nèi)的平均速度，滑塊A推出的速度越小，滑塊通過光電門的時(shí)間越長，實(shí)驗(yàn)誤差就越大，故B錯(cuò)誤； C、氣墊導(dǎo)軌沒有調(diào)節(jié)水平，滑塊將做變速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響，故C錯(cuò)誤； 故選A。 13．圖a是一種測(cè)量重力加速度的儀器結(jié)構(gòu)圖，條形重物塊(如圖b)通過掛孔掛在夾物裝置上，釋放后穿過光電門下落到接物斗里，光電門與數(shù)字毫秒計(jì)相連，可記錄光電門被遮光的時(shí)間.物塊中間有可以遮蓋的窗口，如圖b，測(cè)出掛孔下邊距物塊下端的距離為L1，窗口下邊距物塊下端的距離為L2.實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①關(guān)閉物塊中間的窗口，釋放物塊，使其自由下落，記錄光電門的遮光時(shí)間tl； ②將物塊從接物斗中取出，打開物塊中間的窗口，重復(fù)(1)的步驟，記錄光電門第一次被遮光的時(shí)間t2； ③重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，多次記錄tI和t2，測(cè)出g的值． 完成下列填空： (1)物塊在t1時(shí)間內(nèi)的平均速度為______(用所測(cè)物理量的符號(hào)表示)，該速度______(填“大于”、“小于”或“等于”)物塊在t2時(shí)間內(nèi)的平均速度． (2)重力加速度g的表達(dá)式為g=______.(用所測(cè)物理量的符號(hào)表示) (3)寫出本實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差產(chǎn)生的一個(gè)原因：______． 【答案】L1t1大于2(L1t1-L2t2)t1-t2長度L1和L2的測(cè)量存在偶然誤差(或物塊釋放后未能沿直線下落，空氣阻力對(duì)物塊下落的影響等) 【解析】 【詳解】 (1)根據(jù)平均速度的定義，物塊在t1時(shí)間內(nèi)的平均速度v1=L1t1 t2時(shí)間內(nèi)的平均速度v2=L2t2 根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度 vt12=v1=L1t1 vt22=v2=L2t2 因?yàn)閠12>t22，條形重物做自由落體運(yùn)動(dòng)，vt12>vt22，所以物塊在t1時(shí)間內(nèi)的平均速度大于物塊在t2時(shí)間內(nèi)的平均速度； (2)根據(jù)加速度定義，有: g=vt12-vt22t1-t22=L1t1-L2t2t1-t22=2(L1t1-L2t2)t1-t2 (3)本實(shí)驗(yàn)誤差來源：長度L1和L2的測(cè)量存在偶然誤差(或物塊釋放后未能沿直線下落，空氣阻力對(duì)物塊下落的影響等) 14．用下面的實(shí)驗(yàn)可以測(cè)量出滑塊與桌面的動(dòng)摩擦因素。圖中A是可以固定于水平桌面的滑槽，（滑槽末端與桌面相切），B是質(zhì)量為m的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）． 第一次實(shí)驗(yàn)：如圖（a）所示，將滑槽固定于水平桌面的右端，滑槽的末端與桌面的右端M對(duì)齊，讓滑塊a從滑槽上最高點(diǎn)由靜止釋放滑下，落在水平地面上的P點(diǎn)，測(cè)出滑槽最高點(diǎn)距離桌面的高度為h、M距離地面的高度H、M與P間的水平距離為x1； 第二次實(shí)驗(yàn)：如圖（b）所示，將滑槽固定于水平桌面的左端，測(cè)出滑槽的末端N與桌面的右端M的距離為L，M與P之間的水平距離為x2． ①在第一次實(shí)驗(yàn)中，滑塊在滑槽末端時(shí)的速度大小為____________（用試驗(yàn)中所測(cè)得物理量的符合表示，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間） ②實(shí)驗(yàn)中測(cè)得h=15cm，H=25cm，x1=30cm，L=10cm，x2=20cm，則滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=___．滑塊在滑槽上滑動(dòng)期間克服阻力做的功與重力做功之比等于____． 【答案】x1g2H；0.5；0.4 【解析】 【詳解】 解：(1)設(shè)滑塊滑到底端的速度為v0，通過第一次實(shí)驗(yàn)測(cè)量有：H=12gt2，x1=v0t，聯(lián)立解得：v1=x1g2H； (2)設(shè)滑塊滑到M點(diǎn)速度為vM，通過第二次實(shí)驗(yàn)測(cè)量有：x2=v2t，解得v2=x2g2H，從N到M過程中，根據(jù)功能關(guān)系有：-μmgL=12mv22-12mv12，聯(lián)立解得：μ=x12-x224HL=0.32-0.2240.250.1=0.5，滑塊在滑槽上重力做功為：W=mgh=1.5m，到達(dá)M點(diǎn)的動(dòng)能為：Ek=12mv12=0.9m，故滑塊在滑槽上滑動(dòng)期間克服阻力做的功與重力做功之比等于：W-EkW=1.5m-0.9m1.5m=25； 15．用如圖P所示實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2；組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，m2從高處由靜止開始下落，m1拖著紙帶打出一系列的點(diǎn)，對(duì)紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測(cè)量，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶，0是打下的第一個(gè)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示已知m1=50克、m2=150克，則:(取g=10M/s，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)在紙帶上打下計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)的速度v=_______M/s； (2)在打點(diǎn)0～5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增加量ΔEk=___________J，系統(tǒng)勢(shì)能的減少量ΔEp=__________J.由此得出的結(jié)論是_____________________； (3)利用該實(shí)驗(yàn)也可測(cè)量重力加速度g的值，若某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的12v2-h圖象如圖丙所示，則可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=_______M/s. 【答案】2.40.580.60在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒9.7 【解析】 【詳解】 （1）由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出點(diǎn)5的瞬時(shí)速度：v5=0.2160+0.264020.1m/s=2.4m/s。 （2）在0～5過程中系統(tǒng)動(dòng)能的增量△EK=12（m1+m2）v52=120.22.42J=0.58 J。 系統(tǒng)重力勢(shì)能的減小量為（m2-m1）gx=0.110（0.384+0.216）J=0.60 J。由此得出的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)機(jī)械能守恒； （3）根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得，(m2?m1)gh＝12(m1+m2)v2，解得12v2＝m2-m1m1+m2gh，則圖線的斜率k=m2-m1m1+m2g=5.821.20，解得g=9.7m/s2。 16．實(shí)驗(yàn)小組用圖甲所示的裝置既可以探究加速度與合力的關(guān)系，又可以測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。裝置中的物塊下端連接紙帶，砂桶中可放置砂子以便改變物塊所受到力的大小，物塊向上運(yùn)動(dòng)的加速度a可由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測(cè)出，現(xiàn)保持物塊質(zhì)量不變，逐漸增大砂桶和砂的總質(zhì)量進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到多組a、F值(F為力傳感器的示數(shù)大小等于懸掛滑輪繩子的拉力)，不計(jì)滑輪的重力。 (1)某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了a-F關(guān)系圖線如圖乙所示，則由該圖像可求得物塊的質(zhì)量m=___________kg，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=___________m/s2(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)， (2)改變砂桶和砂的總質(zhì)量M使物塊獲得不同大小的加速度a，則實(shí)驗(yàn)得到的加速度a的值可能是___________(選填選項(xiàng)前的字母)。 A．12.0m/s2B10.0m/s2C．6.5m/s2D．8.2m/s2 【答案】0.2010CD 【解析】 【詳解】 （1）對(duì)物塊分析可得：FT-mg=ma，對(duì)滑輪應(yīng)有：F=2FT，聯(lián)立以上方程可得a=12mF-g，可得圖線的斜率k=12m=104，解得m=0.2kg，縱軸的截距-g=-10，解得g=10m/s2。 （2）由圖象可知實(shí)驗(yàn)得到的加速度a的值應(yīng)該大于0小于9m/s2,符合條件只有CD。故CD正確。 17．某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的裝置來探究“功與速度變化的關(guān)系”。實(shí)驗(yàn)中，小車碰到制動(dòng)裝置時(shí)，鉤碼尚未到達(dá)地面。實(shí)驗(yàn)的部分步驟如下： A.將一塊一端帶有定滑輪的長木板固定在桌面上，在長木板的另一端固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器； B.把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，連在小車后端，用細(xì)線跨過定滑輪連接小車和鉤碼； C.把小車?yán)娇拷螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置，接通電源，從靜止開始釋放小車，得到一條紙帶； D.關(guān)閉電源，通過分析小車位移與速度的變化關(guān)系來研究合外力對(duì)小車所做的功與速度變化的關(guān)系。如圖是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，點(diǎn)O為紙帶上的起始點(diǎn)，A、B、C是紙帶的三個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，用刻度尺測(cè)得A、B、C到O的距離如圖所示，已知所用交變電源的頻率為50Hz，問： （1）打B點(diǎn)時(shí)刻，小車的瞬時(shí)速度vB=_____m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。 （2）本實(shí)驗(yàn)中，若小車的位移為x0時(shí)合外力對(duì)小車所做的功W0，則當(dāng)小車位移為x1時(shí)，合外力對(duì)小車所做的功為_____（用x0、x1、W0表示）。 （3）實(shí)驗(yàn)中，該小組同學(xué)畫出小車位移x與速度v的關(guān)系圖象如圖所示。根據(jù)該圖線形狀，某同學(xué)對(duì)W與v的關(guān)系作出的猜想，肯定不正確的是_____（填寫選項(xiàng)字母代號(hào)）。 A.W∝v B.W∝v2 C.W∝1v （4）在本實(shí)驗(yàn)中，下列做法能有效地減小實(shí)驗(yàn)誤差的是_____（填寫選項(xiàng)字母代號(hào)）。 A.把長木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦力 B.實(shí)驗(yàn)中控制鉤碼的質(zhì)量，使其遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量 C.調(diào)節(jié)滑輪高度，使拉小車的細(xì)線和長木板平行 D.先讓小車運(yùn)動(dòng)再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 【答案】0.40x1x0W0ACABC 【解析】 【詳解】 解：(1)相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：t=0.025=0.1s；勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度等于中間時(shí)刻瞬時(shí)速度，打B點(diǎn)的速度：vB=xAC2t=26.01-18.0110-2m20.1s=0.40m/s (2)根據(jù)功的定義有：W0=mgx0，W=mgx1，解得：W=x1x0W0 (3)圖象為過原點(diǎn)的曲線，根據(jù)圖象結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可知，該圖象形式為：y=xn，(n=2,3,4)，可知B正確，A、C錯(cuò)誤； 本題不正確的故選AC。 (4)本實(shí)驗(yàn)探究“功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，要使鉤碼的重力等于小車的合外力，就必須先平衡摩擦力，保證鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量，所以A、B都正確，調(diào)節(jié)滑輪高度，使拉小車的細(xì)線和長木板平行，讓力的方向和位移方向在同一直線上，可以減小誤差，故C正確，應(yīng)該先接通電源，后放開小車，所以D錯(cuò)誤； 故選ABC。 18．用圖甲所示的裝置來探究功和動(dòng)能變化的關(guān)系．木板上固定兩個(gè)完全相同的遮光條A、B，用不可伸長的細(xì)線將木板通過兩個(gè)滑輪與彈簧測(cè)力計(jì)C相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上，軌道放在水平桌面上，P為小桶（內(nèi)有沙子），滑輪質(zhì)量、摩擦不計(jì)，重力加速度為g。 (1)實(shí)驗(yàn)中軌道應(yīng)傾斜一定角度，對(duì)此下列說法正確的是__________． A．為了釋放木板后，木板在細(xì)線拉動(dòng)下能勻速下滑 B．為了增大木板下滑的加速度，提高實(shí)驗(yàn)精度 C．盡量保證細(xì)線拉力對(duì)木板做的功等于木板所受合力對(duì)木板做的功 D．使木板在未施加拉力時(shí)能勻速下滑 (2)實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： ①測(cè)量木板、遮光條的總質(zhì)量M，測(cè)量兩遮光條間的距離L，遮光條的寬度d,按甲圖正確安裝器材． ②將木板左端與軌道左端對(duì)齊，靜止釋放木板，木板在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F及遮光條B、A先后經(jīng)過光電門的時(shí)間t1、t2．則遮光條B、A通過光電門的過程中木板動(dòng)能的變化量?Ek＝__________，合外力對(duì)木板做功W＝__________，（均用字母M、t1、t2、d、L、F表示）． ③在小桶中增加沙子，重復(fù)②的操作． ④比較W、?Ek的大小，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論． (3)若在本實(shí)驗(yàn)中軌道水平放置，其它條件和實(shí)驗(yàn)步驟不變，假設(shè)木板與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．測(cè)得多組F、t1、t2的數(shù)據(jù)，并得到F與1t22-1t12的關(guān)系圖像如圖所示．已知圖像在縱軸上的截距為b，直線的斜率為k，求解μ ＝___________（用字母b、d、L、k、g表示）． 【答案】CD12Md2(1t22-1t12)FLbd22kgL 【解析】 【詳解】 (1)為了使繩子拉力充當(dāng)合力，即細(xì)線拉力做的功等于合力對(duì)小車做的功應(yīng)先平衡摩擦力，摩擦力平衡掉的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)即：可使得小車在未施加拉力時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故C,D正確；故選CD. (2)小車通過A時(shí)的速度：vA=dt1,小車通過B時(shí)的速度：vB=dt2 則小車通過A、B過程中動(dòng)能的變化量ΔE=12MvB2-12MvA2=12M[(dt2)2-(dt1)2] 拉力所做的功W=FL； (3)由題意，小車受到的拉力是：F=(mg-f)，小車的位移是s，設(shè)小車的質(zhì)量是M，小車動(dòng)能的變化是：ΔEk=12MvB2-12MvA2=12M[(dt2)2-(dt1)2], 根據(jù)做功與動(dòng)能變化的關(guān)系可得：(mg-f)s=12M[(dt2)2-(dt1)2]，得mg-f=Md22s(1t22-1t22)，所以圖線的縱截距表示摩擦力f，即f=b，圖線的斜率：k=Md22L；由摩擦力的公式得：μ=fFN=fmg=b2kLd2?g=bd22gLk. 19．如圖甲所示是研究小車加速度與力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置,木板置于水平桌面上,一端系有砂桶的細(xì)繩通過滑輪與拉力傳感器相連,拉力傳感器可顯示所受的拉力大小F,改變桶中砂的質(zhì)量多次實(shí)驗(yàn)。完成下列問題: (1)實(shí)驗(yàn)中需要______ A.測(cè)量砂和砂桶的總質(zhì)量 B.保持細(xì)繩與木板平行 C.保持小車的質(zhì)量不變 D.滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 (2)實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出,各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離如圖乙所示。電源的頻率為50Hz,則小車的加速度大小為______m/s2 (3)實(shí)驗(yàn)中描繪出a-F圖像如圖丙所示,圖像不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_____ 【答案】BC1.48平衡摩擦力過度 【解析】 【分析】 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx=aT2可以求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度的大??；實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)平衡摩擦力，沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足，a-F圖像在F軸上有截距；平衡摩擦力過度，在a-F圖像的a軸上有截距。 【詳解】 （1）A．繩子的拉力可以通過拉力傳感器測(cè)出，不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量，A項(xiàng)錯(cuò)誤； B．為了使細(xì)繩對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力，需要平衡摩擦力，平衡摩擦力時(shí)應(yīng)當(dāng)將穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶連在小車上，調(diào)整木板的傾斜度，讓小車拖著紙帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)要調(diào)整木板上滑輪的高度使細(xì)繩與木板平行，B項(xiàng)正確； C．本實(shí)驗(yàn)采用的是控制變量法，要研究小車加速度與力的關(guān)系，必須保持小車的質(zhì)量不變，C項(xiàng)正確； D．實(shí)驗(yàn)中拉力通過拉力傳感器測(cè)出，不需要滿足砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量，D項(xiàng)錯(cuò)誤； （2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，則紙帶上相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T=50.02s=0.1s,根據(jù)Δx=aT2可得:xCE-xAC=a(2T)2，小車運(yùn)動(dòng)的加速度為a=xCE-xAC4T2=22.56-8.32-8.3240.1210-2 m/s2=1.48 m/s2。 （3）由圖像可知，a-F圖像在a軸上有截距，這是由于平衡摩擦力過度造成的。即在實(shí)際操作中，平衡摩擦力時(shí)斜面傾角過大，即平衡摩擦力過度。 20．某同學(xué)用如圖所示的裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。質(zhì)量均為M的物體A、B通過細(xì)繩連在一起，物體B上放置質(zhì)量為m的金屬片C，在其正下方h處固定一個(gè)圓環(huán)，P1、P2是相距為d的兩個(gè)光電門。釋放后，系統(tǒng)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體B穿過圓環(huán)時(shí)，金屬片C被擱置在圓環(huán)上，數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)出物體B通過P1、P2的時(shí)間為t。 （1）物體B剛穿過圓環(huán)后的速度v=_______； （2）實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證下面_______（填正確選項(xiàng)的序號(hào)）等式成立，即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（把v當(dāng)作已知量）； A．mgh=12Mv2 B．mgh=Mv2 C．mgh=12(2M+m)v2 D.mgh=12(M+m)v2 （3）本實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量儀器除了圖中器材和刻度尺、電源外，還需要_______。 【答案】（1）dt（2）C（3）天平 【解析】 【詳解】 （1）根據(jù)平均速度等于瞬時(shí)速度，則有物塊B穿過圓環(huán)后的速度為v=dt。 （2）由題意可知，系統(tǒng)ABC減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的增加的動(dòng)能，即為：mgh+Mgh-Mgh=12(2M+m)v2，化簡(jiǎn)為：mgh=12(2M+m)v2。故C正確。 （3）由mgh=12(2M+m)v2知，除了刻度尺、光電門、數(shù)字計(jì)時(shí)器外，還需要天平測(cè)量幫忙金屬片的質(zhì)量，故還需要天平。 21．某同學(xué)用如圖甲所示裝置,通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 （1）測(cè)量所得入射球A的質(zhì)量為mA,被碰撞小球B的質(zhì)量為mB,圖甲中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影,實(shí)驗(yàn)時(shí),先讓入射球A從斜軌上的起始位置由靜止釋放,找到其平均落點(diǎn)的位置P,測(cè)得平拋射程為OP;再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,與小球B相撞,分別找到球A和球B相撞后的平均落點(diǎn)M、N,測(cè)得平拋射程分別為OM和ON,當(dāng)所測(cè)物理量滿足表達(dá)式_________，時(shí),即說明兩球碰撞中動(dòng)量守恒;如果滿足表達(dá)式_________，則說明兩球的碰撞為完全彈性碰撞。 （2）經(jīng)測(cè)定,mA=45.0g,mB=7.5g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖,經(jīng)計(jì)算，碰撞前、后總動(dòng)量的比值PAPB+PA=______（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示） （3）有同學(xué)認(rèn)為,在上述實(shí)驗(yàn)中僅更換兩個(gè)小球的材質(zhì),其他條件不變,可以使被碰小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程增大。請(qǐng)你用（2）中已知的數(shù)據(jù),分析和計(jì)算出被碰小球B平拋運(yùn)動(dòng)射程ON的最大值為______cm. 【答案】mAOP=mAOM+mBONmAOP2=mAOM2+mBON211211138.4cm 【解析】 【詳解】 解：(1)小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相同，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，它們的水平位移x與其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則mAv0=mAv1+mBv2，又OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得：mAOP=mAOM+mBON； 若碰撞是彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：12mAv02=12mAv12+12mBv22，OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得：mAOP2=mAOM2+mBON2； (2)碰撞前、后總動(dòng)量的比值PAPB+PA=m1OPm1OM+m2ON=45.022.4045.017.60+7.527.60=112111； (3)發(fā)生彈性碰撞時(shí)，被碰小球獲得速度最大，根據(jù)動(dòng)量守恒：mAv0=mAv1+mBv2，機(jī)械能守恒定律：12mAv02=12mAv12+12mBv22，聯(lián)立解得v2=2mAmA+mAv0，因此最大射程sm=2mAmA+mB?OP=245.045.0+7.522.40cm=38.4cm 22．某實(shí)驗(yàn)小組為了探究碰撞中的不變量，在氣墊導(dǎo)軌中央放置一個(gè)滑塊Q，另一個(gè)滑塊P壓縮導(dǎo)軌左端彈簧片后被鎖定，滑塊 P 上安裝有遮光板 C，其右端粘上橡皮泥，導(dǎo)軌上適當(dāng)位置安裝兩個(gè)光電門 A、B 記錄滑塊上遮光板 C分別通過兩光電門的時(shí)間，如圖（a）所示。解除滑塊 P 的鎖定，滑塊 P 被彈出與滑塊 Q 相碰后粘合在一起運(yùn)動(dòng)，P、Q 碰撞前、后的運(yùn)動(dòng)均為勻速直線運(yùn)動(dòng)。 （1）為了正常實(shí)驗(yàn)和減小實(shí)驗(yàn)誤差，下列操作必要的是_________ A．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平 B．光電門 A 應(yīng)該靠近滑塊 P C．遮光板應(yīng)適當(dāng)加寬 D．滑塊 Q 上應(yīng)安裝遮光板 （2）實(shí)驗(yàn)小組用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光板的寬度如圖（b）所示，其寬度為__________mm；實(shí)驗(yàn)除了要記錄遮光板通過光電門的時(shí)間外，還應(yīng)測(cè)定_____________________________。 【答案】AC20