（京津魯瓊專用）2020版高考物理大三輪復(fù)習(xí) 實驗題熱點巧練 熱點14 力學(xué)創(chuàng)新實驗（含解析）

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1、熱點14　力學(xué)創(chuàng)新實驗 (建議用時：20分鐘) 1.某同學(xué)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(zhì)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?。阎?dāng)?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(zhì)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(zhì)量不同的滑塊重復(fù)操作，得出一系列滑塊質(zhì)量m與它拋出點到落地點的水平距離s.根據(jù)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.(2019·青島二模)如圖所示，某實驗小組同學(xué)利用DIS實驗裝置研究支架上力的分解，A、B為兩個相同的雙向力傳感器，該型號傳感器在

3、受到拉力時讀數(shù)為正，受到壓力時讀數(shù)為負(fù)．A連接質(zhì)量不計的細(xì)繩，可沿固定的板做圓弧形移動．B固定不動，通過光滑鉸鏈連接長 0.3 m 的桿．將細(xì)繩連接在桿右端O點構(gòu)成支架．保持桿在水平方向，按如下步驟操作： ①測量繩子與水平桿的夾角∠AOB＝θ ②對兩個傳感器進(jìn)行調(diào)零 ③用另一根繩在O點懸掛一個鉤碼，記錄兩個傳感器的讀數(shù) ④取下鉤碼，移動傳感器A改變θ角 重復(fù)上述實驗步驟，得到表格. F1 1.001 0.580 … 1.002 … F2 －0.868 －0.291 … 0.865 … θ 30° 60° … 150° … (1)根據(jù)表格，A傳感

4、器對應(yīng)的是表中力________(選填“F1”或“F2”)．鉤碼質(zhì)量為________kg(g取10 m/s2，保留1位有效數(shù)字)． (2)本實驗中多次對傳感器進(jìn)行調(diào)零，對此操作說明正確的是________． A．因為事先忘記調(diào)零 B．何時調(diào)零對實驗結(jié)果沒有影響 C．為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響 D．可以完全消除實驗的誤差 3．(2019·全國押題卷二)甲、乙同學(xué)均設(shè)計了測動摩擦因數(shù)的實驗，已知重力加速度為g. (1)甲同學(xué)設(shè)計的實驗裝置如圖甲所示，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個輕質(zhì)彈簧測力計，連接彈簧的細(xì)

5、繩水平，實驗時用力向左拉動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)計能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，其表達(dá)式為μ＝________． (2)乙同學(xué)的設(shè)計如圖乙所示，他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A、B兩個光電門，與光電門相連的計時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動時間，與跨過定滑輪的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計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，實驗時，多次改變沙桶中沙的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運(yùn)動，讀出多組測力計示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動時間t；在坐標(biāo)系中作出F－的圖線

6、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摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ＝________． 4.某興趣小組的同學(xué)用如圖甲所示裝置驗證機(jī)械能守恒定律，輕繩一端固定在光滑固定轉(zhuǎn)軸O處，另一端系一小球． (1)小明同學(xué)在小球運(yùn)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(nèi)做圓周運(yùn)動，測出小球經(jīng)過最高點的擋光時間為Δt1，經(jīng)過最低點的擋光時間為Δt2. (2)小軍同學(xué)

7、在光滑水平轉(zhuǎn)軸O處安裝了一個拉力傳感器，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)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(jī)械能守恒，小明同學(xué)還需要測量的物理量有________(填字母代號)．小軍同學(xué)還需要測量的物理量有________(填字母代號)． A．小球的質(zhì)量m B．輕繩的長度l C．小球運(yùn)行一周所需要的時間T (4)根據(jù)小明同學(xué)的思路，請你寫出驗證小球從最低點運(yùn)動到最高點的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式：_______________________________________

8、__________. (5)根據(jù)小軍同學(xué)的思路，請你寫出驗證小球從最低點運(yùn)動到最高點的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式：_________________________________________________. 熱點14　力學(xué)創(chuàng)新實驗 1．解析：(1)Ⅱ.由平拋運(yùn)動規(guī)律，s＝vt，h＝gt2，解得v＝s.設(shè)彈簧被壓縮時的彈性勢能為Ep，由功能關(guān)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

9、桌面之間的動摩擦因數(shù)μ＝；彈性勢能大小為Ep＝. 答案：(1)Ⅰ.①③②④?、?－ (2)　 2．解析：(1)A傳感器中的力均為拉力，為正值，故A傳感器對應(yīng)的是表中力F1，平衡時，mg＝F1sin θ，當(dāng)θ＝30°時，F(xiàn)1＝1.001 N，可求得m＝0.05 kg. (2)在掛鉤碼之前，對傳感器進(jìn)行調(diào)零，是為了消除橫桿自身重力對結(jié)果的影響，故C正確． 答案：(1)F1　0.05　(2)C 3．解析：(1)當(dāng)A達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，B處于靜止?fàn)顟B(tài)，彈簧測力計的讀數(shù)F與B所受的滑動摩擦力f大小相等．B對木塊A的壓力大小等于B的重力mg，由f＝μFN得：μ＝，由C上讀取F，即可求出A與B間的動

10、摩擦因數(shù)μ； (2)小車由靜止開始做勻加速運(yùn)動，根據(jù)勻加速直線運(yùn)動位移公式得：x＝at2，解得：a＝，根據(jù)牛頓第二定律得：對于小車F－μmg＝ma，則F＝μmg＋ma＝μmg＋，圖線的斜率為k＝2mx，縱軸的截距為b＝μmg，k與摩擦力是否存在無關(guān)，小車與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝＝＝，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量是光電門A、B之間的距離x. 答案：(1)A與B　　(2)光電門A、B之間的距離x　 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(jù)小明同學(xué)的實驗方案，小球在最高點的速度大小為v1

11、＝，小球在最低點的速度大小為v2＝，設(shè)輕繩長度為l，則從最低點到最高點依據(jù)機(jī)械能守恒定律有m＋mg·2l＝m，化簡得－＝4gl，所以小明同學(xué)還需要測量的物理量是輕繩的長度l；根據(jù)小軍同學(xué)的實驗方案，設(shè)小球做圓周運(yùn)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(jù)機(jī)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(xué)還需要測量的物理量就是小球的質(zhì)量m. (4)由(3)可知，根據(jù)小明同學(xué)的思路，驗證小球從最低點運(yùn)動到最高點的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式為－＝4gl. (5)由(3)可知，根據(jù)小軍同學(xué)的思路，驗證小球從最低點運(yùn)動到最高點的過程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式為F2－F1＝6mg. 答案：(1)5.700　(3)B　A　(4)－＝4gl　(5)F2－F1＝6mg - 5 -