2019年高考物理備考 優(yōu)生百日闖關(guān)系列 專題18 力學(xué)實(shí)驗(yàn)(含解析)

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1、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)

2、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(wèn)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(guò)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。 第二部分精選試題 1.某研究性實(shí)驗(yàn)小組為探索航天器球形返回艙穿過(guò)大氣層時(shí)所受空

3、氣阻力(風(fēng)力)的影響因素,進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究。如圖為測(cè)定風(fēng)力的實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中CD是一段水平放置的長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑均勻電阻絲,電阻絲阻值較大;一質(zhì)量和電阻均不計(jì)的細(xì)長(zhǎng)裸金屬絲一端固定于O點(diǎn),另一端懸掛小球P,無(wú)風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲豎直,恰與電阻絲在C點(diǎn)接觸,OC=H;有風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲將偏離豎直方向,與電阻絲相交于某一點(diǎn)(如圖中虛線所示,細(xì)金屬絲與電阻絲始終保持良好的導(dǎo)電接觸)。 (1)已知電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻不計(jì),理想電壓表兩接線柱分別與O點(diǎn)和C點(diǎn)相連,球P的質(zhì)童為m,重力加速度為g,由此可推得風(fēng)力大小F與電壓表示數(shù)U的關(guān)系為F=_______。 (2)研究小組的同學(xué)猜想:風(fēng)力大小F可能與風(fēng)速大小v

4、和球半徑r這兩個(gè)因數(shù)有關(guān),于是他們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)后獲得了如下數(shù)據(jù):(下表中風(fēng)速v的單位為m/s,電壓U的單位為V,球半徑r的單位為m)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系是_______(比例系數(shù)用k表示)。 【答案】mgULEHF=kvr 【解析】 【詳解】 (1)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,對(duì)小球受力分析,設(shè)金屬絲與豎直方向的夾角為θ,由平衡條件可得,風(fēng)力F=mgtanθ。金屬絲與電阻絲交點(diǎn)與C點(diǎn)間長(zhǎng)度為x=Htanθ,電阻Rx=HtanθLR;由串聯(lián)分壓規(guī)律可知電壓表示數(shù)U=RxRE=HtanθLE。聯(lián)立解得:F=mgLEHU。 (2)由表中數(shù)據(jù)可得,在球半徑一定的情

5、況下,電壓表示數(shù)與風(fēng)速成正式,則風(fēng)力大小與風(fēng)速成正比,即F與v成正比。 由球的體積公式、密度公式和F=mgLEHU可得,F(xiàn)=mgLEHU=ρgLEH?43πr3U;在風(fēng)速一定的情況下,球半徑增大到原來(lái)的兩倍,電壓表示數(shù)減小為原來(lái)的14,可得風(fēng)速一定的條件下,風(fēng)力與半徑的關(guān)系為F與r成正比。 綜上,風(fēng)力大小F與風(fēng)速大小v和球半徑r的關(guān)系是F=kvr。 2.恢復(fù)系數(shù)是反映碰撞時(shí)物體形變恢復(fù)能力的參數(shù),它只與碰撞物體的材料有關(guān),兩物體碰撞后的恢復(fù)系數(shù)為e=v1'-v2'v1-v2,其中v1、v2和v1'、v2'分別為質(zhì)量為m1和m2的物體碰推前后的速度某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定質(zhì)量為m1

6、和m2的物體碰摘后的恢復(fù)系數(shù)。 實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①將白紙、復(fù)寫紙固定在豎直放置的木條上,用來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量為m1和m2的兩球與木條的撞擊點(diǎn); ②將木條豎直放在軌道末端右側(cè)并與軌道接觸,讓質(zhì)量為m1的入射球從斜軌上A點(diǎn)由靜止釋放,摘擊點(diǎn)為B′; ③將木條向右平移到圖中所示位置,質(zhì)量為m1的入射球仍從斜軌上的A點(diǎn)由靜止釋放,確定撞擊點(diǎn); ④質(zhì)量為m2的球靜止放置在水平槽的末端,將質(zhì)量為m1的入射球再?gòu)男避壣螦點(diǎn)由靜止釋放,確定兩球相撞后的撞擊點(diǎn); ⑤目測(cè)得B′與撞擊點(diǎn)N、P、M的高度差分別為h1、h2、h3。 (1)兩小球的質(zhì)量關(guān)系為m1_____ m2(填“>”“=”或“<”)

7、 (2)利用實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)表示兩小球碰撞后的恢復(fù)系數(shù)為e=_______。 (3)若再利用天平測(cè)量出兩小球的質(zhì)量為m1、m2,則滿足_____________________表示兩小球碰撞前后動(dòng)量守恒;若滿足_____________________表示兩小球碰撞前后機(jī)械能守恒。 【答案】>h2(1h1-1h3)m1h2=m1h3+m2h1m1h2=m1h3+m2h1 【解析】 【分析】 (1)明確動(dòng)量守恒規(guī)律,知道實(shí)驗(yàn)原理,從而確定實(shí)驗(yàn)要求; (2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析,利用水平位移相等求出利用下落高度所表達(dá)式的速度公式,再根據(jù)恢復(fù)系數(shù)公式即可求出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式; (3)

8、根據(jù)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律列式,代入(2)中所求速度即可求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式。 【詳解】 (1)為了防止兩球碰后出現(xiàn)反彈現(xiàn)象,入射球的質(zhì)量一定要大于被碰球的質(zhì)量; (2)由圖可知,兩小球打在豎直板上,則可知,三次碰撞中水平位移相等,則可知,水平速度越大,豎直方向下落的高度越小,則由碰撞規(guī)律可知,碰后被碰球的速度最大,故其下落高度最小,而碰后入射球速度最小,其下落高度最大,則可知,在不放小球m2時(shí),小球m1從斜軌頂端A點(diǎn)由靜止釋放,m1的落點(diǎn)在圖中的P點(diǎn),而碰后被碰球落到N點(diǎn);根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,下落時(shí)間t=2hg,則可知,速度v=xt=xg2h,則可解得:v1=xg2h2,v1'

9、=xg2h3;v2'=xg2h1,代入給出恢復(fù)系數(shù)表達(dá)式可得:e=h2(1h1-1h3); (3)若滿足動(dòng)量守恒,則一定有:mv1=m1v1’+m2v2' 代入(2)中所求速度可得:表達(dá)式應(yīng)為:m1h2=m1h3+m2h1; 若滿足機(jī)械能守恒,則有:12mv12=12m1v1'2+12m2v2'2 代入求出的速度可得:m1h2=m1h3+m2h1 【點(diǎn)睛】 本題是由驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)而來(lái),關(guān)鍵要分析清楚實(shí)驗(yàn)的原理,同時(shí)要結(jié)合動(dòng)量守恒定律和平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)列式分析。 3.某同學(xué)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下的實(shí)踐和探究: (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑

10、d,如右圖所示,則擺球直徑為_(kāi)____cm,測(cè)量單擺擺長(zhǎng)為l ; (2)用秒表測(cè)量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)并記為 0,單擺每經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)記一次數(shù),當(dāng)數(shù)到 n=60 時(shí)秒表的示數(shù)如右圖所示,秒表讀數(shù)為_(kāi)_____s,則該單擺的周期是 T=______s(保留三位有效數(shù)字); (3)將測(cè)量數(shù)據(jù)帶入公式 g=_____(用 T、l 表示),得到的測(cè)量結(jié)果與真實(shí)的重力加速度值比較,發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果偏大,可能的原因是_____; A.誤將 59 次數(shù)成了 60 次 B.在未懸掛單擺之前先測(cè)定好擺長(zhǎng) C.將擺線長(zhǎng)當(dāng)成了擺長(zhǎng) D.將擺線長(zhǎng)和球的直徑之和當(dāng)成了擺長(zhǎng) (4)該

11、同學(xué)糾正了之前的錯(cuò)誤操作,嘗試測(cè)量不同擺長(zhǎng)l 對(duì)應(yīng)的單擺周期 T,并在坐標(biāo)紙上畫(huà)出 T2與l 的關(guān)系圖線,如圖所示。由圖線計(jì)算出的重力加速度的值g=_____m/s2,(保留 3 位有效數(shù)字) 【答案】2.06cm ;67.4s 2.24sg=4π2lT2ADg=9.86m/s2 【解析】 【詳解】 (1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為20mm,游標(biāo)讀數(shù)為0.1×6=0.6mm ,則最終讀數(shù)為20.6mm=2.06cm. (2)秒表的讀數(shù)為60s+7.4s=67.4s,則周期T=67.430=2.24s, (3)根據(jù)T=2πLg解得:g=4π2lT2, A.誤將 59 次數(shù)成了 60 次

12、,導(dǎo)致測(cè)量時(shí)周期T測(cè)小,根據(jù)g=4π2lT2可知g值測(cè)量值偏大,故A對(duì); B.在未懸掛單擺之前先測(cè)定好擺長(zhǎng),導(dǎo)致測(cè)量的擺長(zhǎng)小于真實(shí)的擺長(zhǎng),根據(jù)g=4π2lT2可知g值偏??;故B錯(cuò) C.將擺線長(zhǎng)當(dāng)成了擺長(zhǎng)沒(méi)有加小球的半徑,導(dǎo)致測(cè)量的擺長(zhǎng)偏小,根據(jù)g=4π2lT2可知g值偏小,故C錯(cuò); D.將擺線長(zhǎng)和球的直徑之和當(dāng)成了擺長(zhǎng),導(dǎo)致測(cè)量的擺長(zhǎng)變長(zhǎng),根據(jù)g=4π2lT2可知g值偏大;故D對(duì); 故選AD (4)根據(jù)T=2πLg可得:T2=4π2lg,則在T2與l 的關(guān)系圖線中,斜率代表k=4π2g 根據(jù)圖像可求出: k=4.85-3.251.20-0.80=4 則g=9.86m/s2 故

13、本題答案是:(1)2.06cm ;(2)67.4s ; 2.24s (3)g=4π2lT2;AD (4)g=9.86m/s2 【點(diǎn)睛】 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù),不需估讀.秒表的讀數(shù)等于小盤讀數(shù)加上大盤讀數(shù). 根據(jù)單擺的周期公式得出T與L的關(guān)系式,結(jié)合關(guān)系式得出圖象的斜率. 解決本題的關(guān)鍵掌握單擺測(cè)量重力加速度的原理,以及掌握游標(biāo)卡尺和秒表的讀數(shù)方法,難度不大 4.(1) 如圖所示為某同學(xué)所安裝的“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置。為了使小車受到合外力等于砝碼和砝碼盤的總重量,通常采用如下兩個(gè)措施: A.平衡摩擦力:將長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端下面墊一小木塊,反復(fù)移動(dòng)木塊

14、的位置,直到小車在砝碼盤的拉動(dòng)下帶動(dòng)紙帶與小車一起做勻速直線運(yùn)動(dòng); B.在調(diào)整砝碼多少的過(guò)程中,要保證砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量M。 以上哪一個(gè)措施中有何重大錯(cuò)誤?(說(shuō)明錯(cuò)誤點(diǎn))______________________。 (2) 某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如下左圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)改變重物的質(zhì)量,利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象。他們?cè)谲壍浪胶蛢A斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn),得到了兩條a-F圖線,如下右圖所示. ①圖線________(填“甲”或“乙”)是在軌道左側(cè)抬高成為斜面情況下得到的。 ②滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=____

15、kg,滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=________。(取g=10m/s2) 【答案】A錯(cuò)誤,平衡摩擦力時(shí)不能懸掛砝碼盤甲0.50.2 【解析】 【詳解】 (1)A中平衡摩擦力時(shí),不應(yīng)用砝碼盤拉動(dòng)小車做勻速運(yùn)動(dòng),應(yīng)讓小車自身下滑(即無(wú)拉力)來(lái)平衡摩擦力即可. (2)①由圖象可知,當(dāng)F=0時(shí),a≠0.也就是說(shuō)當(dāng)繩子上沒(méi)有拉力時(shí)小車就有加速度,該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中平衡摩擦力過(guò)大,即傾角過(guò)大,平衡摩擦力時(shí)木板的右端墊得過(guò)高.所以圖線甲是在軌道右側(cè)抬高成為斜面情況下得到的. ②由牛頓第二定律得:a=F-μmgm=1mF-μg,由圖乙所示圖象可知,圖象斜率:k=1m,質(zhì)量:m=1k=10-(-2)

16、1=0.5kg,圖象的截距:b=μg,動(dòng)摩擦因數(shù):μ=bg=210=0.2。 【點(diǎn)睛】 本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、考查了求加速度與速度、質(zhì)量、動(dòng)摩擦力因數(shù)問(wèn)題,掌握基礎(chǔ)知識(shí)、應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可以解題;處理圖象問(wèn)題時(shí)求出圖線的函數(shù)表達(dá)式是解題的關(guān)鍵. 5.實(shí)驗(yàn)裝置探究重錘下落過(guò)程中動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。 (1)實(shí)驗(yàn)操作步驟如下: A.按實(shí)驗(yàn)要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置。 B.使重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,接著先釋放重錘,再接通電源,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。 C.圖為一條符合實(shí)驗(yàn)要求的紙帶,O點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一點(diǎn)。分別測(cè)出若干連續(xù)打點(diǎn)A、B、C……與 O點(diǎn)之間的距離h1、

17、h2、h3……。 以上A、B、C三個(gè)選項(xiàng)中哪個(gè)選項(xiàng)是錯(cuò)誤的_________。 (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期為T,重錘質(zhì)量為m,重力加速度為g,結(jié)合實(shí)驗(yàn)中所測(cè)的h1、h2、h3,可得重錘下落到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為_(kāi)_______,紙帶從O點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中,重錘增加的動(dòng)能為_(kāi)_______,減小的重力勢(shì)能為_(kāi)_________,在誤差允許范圍內(nèi)重錘動(dòng)能增加量______重力勢(shì)能減少量(填寫“大于”、“等于”或“小于”)。 (3)取打下O點(diǎn)時(shí)重錘的重力勢(shì)能為零,計(jì)算出該重錘下落不同高度h時(shí)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)能Ek 和重力勢(shì)能Ep,建立坐標(biāo)系,橫軸表示h,縱軸表示Ek和Ep,根據(jù)以上數(shù)據(jù)在圖中繪出

18、圖線Ⅰ和圖線Ⅱ。已求得圖線Ⅰ斜率的絕對(duì)值k1=2.94 J/m,請(qǐng)計(jì)算圖線Ⅱ的斜率k2=____J/m(保留3位有效數(shù)字)。重錘和紙帶在下落過(guò)程中所受平均阻力與重錘所受重力的比值為_(kāi)________(用k1和k2字母表示)。 【答案】Bh3-h12Tmh3-h128T2mgh2等于2.80(2.73~2.83均可)k1-k2k1(k1用mg表示也可) 【解析】 【詳解】 (1)步驟B中如果先釋放紙帶后接通電源,有可能會(huì)出現(xiàn)小車已經(jīng)拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)一段距離,電源才被接通,那么紙帶上只有很小的一段能打上點(diǎn),大部分紙帶沒(méi)有打上點(diǎn),紙帶的利用率太低;所以應(yīng)當(dāng)先接通電源,后讓紙帶運(yùn)動(dòng). (2)

19、B點(diǎn)的瞬時(shí)速度vB=h3-h12T,則重物動(dòng)能的增加量△Ek=12mvB2=m(h3-h1)28T2,重力勢(shì)能的減小量為△Ep=mgh2.在誤差允許范圍內(nèi)重錘動(dòng)能增加量等于重力勢(shì)能減少量; (3)取打下O點(diǎn)時(shí)重物的重力勢(shì)能為零,因?yàn)槌跷恢玫膭?dòng)能為零,則機(jī)械能為零,每個(gè)位置對(duì)應(yīng)的重力勢(shì)能和動(dòng)能互為相反數(shù),即重力勢(shì)能的絕對(duì)值與動(dòng)能相等,而圖線的斜率不同,原因是重物和紙帶下落過(guò)程中需要克服阻力做功.根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算計(jì)算圖線Ⅱ的斜率k2=2.80?J/m.根據(jù)動(dòng)能定理得,mgh-fh=12mv2,則mg-f=12mv2h,圖線斜率k1=mghh=mg,圖線斜率k2=12mv2h,知k1-f=k

20、2,則阻力f=k1-k2.所以重物和紙帶下落過(guò)程中所受平均阻力與重物所受重力的比值為k1-k2k1. 【點(diǎn)睛】 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理,驗(yàn)證重力勢(shì)能的減小量與動(dòng)能的增加量是否相等.以及知道通過(guò)求某段時(shí)間內(nèi)的平均速度表示瞬時(shí)速度. 6.某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)定重力加速度,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.傾斜的球槽中放有若干個(gè)小鐵球,閉合開(kāi)關(guān) K,電磁鐵吸住第 1 個(gè)小球. 手動(dòng)敲擊彈性金屬片 M,M 與觸頭瞬間分開(kāi),第 1 個(gè)小球開(kāi)始下落,M 迅速恢復(fù),電磁鐵又吸住第 2 個(gè)小球.當(dāng)?shù)?1 個(gè)小球撞擊時(shí),M 與觸頭分開(kāi),第 2 個(gè)小球開(kāi)始下落…….這樣,就可測(cè)出多個(gè)小球下落的總時(shí)間.

21、(1)在實(shí)驗(yàn)中,下列做法正確的有_________. A.電路中的電源只能選用交流電源 B.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將 M 調(diào)整到電磁鐵的正下方 C.用直尺測(cè)量電磁鐵下端到 M 的豎直距離作為小球下落的高度 D.手動(dòng)敲擊 M 的同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí) (2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得小球下落的高度 H=1.980m,10 個(gè)小球下落的總時(shí)間 T =6.5s.可求出重力加速度g=______m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (3)在不增加實(shí)驗(yàn)器材的情況下,請(qǐng)?zhí)岢鰷p小實(shí)驗(yàn)誤差的一個(gè)有效辦法._____________. (4)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間 Δt 磁性才消失,因此,每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間與它的測(cè)量時(shí)

22、間相差 Δt,這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差.則重力加速度的測(cè)量值應(yīng)________.(填“偏大”或“ 偏小”)。某同學(xué)為了消除 Δt 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,他分別取高度 H1和 H2,測(cè)量 n個(gè)小球下落的總時(shí)間 T1和 T2.,他利用這兩組數(shù)據(jù)消除 Δt 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響后,重力加速度測(cè)量值的表達(dá)式:_____________________. 【答案】BD9.4增加小球下落的高度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),結(jié)果取平均值偏小g=2n2(H1-H2)2(T1-T2)2 【解析】 【詳解】 (1)電路中的電源目的是線圈產(chǎn)生磁性,因此直流電也可以,故A錯(cuò)誤;小球沿豎直方向自由下落,因此要使小球能夠撞擊M,M調(diào)整到電磁鐵的

23、正下方,故B正確;球的正下方到M的豎直距離作為小球下落的高度,故C錯(cuò)誤;敲擊M的同時(shí)小球開(kāi)始下落,因此此時(shí)應(yīng)該計(jì)時(shí),故D正確.故答案為BD. (2)一個(gè)小球下落的時(shí)間為:t=t總n=6.5s10=0.65s 根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律h=12gt2可得:g=2ht2=2×1.9800.652≈9.4m/s2 (3)通過(guò)多次測(cè)量取平均值可以減小誤差,同時(shí)該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)自小球下落過(guò)程中空氣阻力的影響,因此增加小球下落的高度或者選擇密度更大的實(shí)心金屬球. (4)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間 Δt 磁性才消失,因此每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間偏小,下落的距離與理論上對(duì)應(yīng)的時(shí)間偏小,則導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)得到的

24、重力加速度的測(cè)量值偏??;(5)應(yīng)由自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得:H1=12g(T1n-△t)2① H2=12g(T2n-△t)2② 聯(lián)立①②可得:g=2n2(H1-H2)2(T1-T2)2,因此可以消去△t對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響. 7.某實(shí)驗(yàn)小組做“探究加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)。 (1)用如圖甲所示裝置做實(shí)驗(yàn),圖中帶滑輪的長(zhǎng)木板放置于水平桌面上,拉力傳感器可直接顯示所受拉力的大小。做實(shí)驗(yàn)時(shí),下列操作必要且正確的是_______。 A.將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高,小車未掛砂桶時(shí),在木板上靜止釋放,輕推小車后,恰能勻速下滑 B.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄傳

25、感器的示數(shù) C.為了減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 D.用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量 (2)實(shí)驗(yàn)時(shí),該小組同學(xué)平衡了摩擦力后,在小車質(zhì)量 M 保持不變的情況下,不斷往砂桶里加砂,直到砂和砂桶的質(zhì)量最終達(dá)到 M。測(cè)出每次加砂后拉力傳感器的示數(shù) F 和小車的加速度 a,作 a-F 的圖象。下列圖線中正確的表示該小組的圖象是________。 (3)該小組通過(guò)分析求出 a-F 圖線線性部分的斜率 K 與小車質(zhì)量 M 關(guān)系式為:___________. 【答案】ABAK=2M 【解析】 【詳解】 (1)實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力,將長(zhǎng)木板右端適當(dāng)墊高,使小車能自由勻速

26、滑動(dòng),故A正確;為充分利用紙帶,小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄傳感器的示數(shù),故B正確;小車受到的拉力可以由拉力傳感器測(cè)出,實(shí)驗(yàn)中一定不需要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,故C錯(cuò)誤;小車受到的拉力可由拉力傳感器測(cè)出來(lái),不需要用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量,故D錯(cuò)誤;故選AB; (2)此實(shí)驗(yàn)中平衡了摩擦力,在小車質(zhì)量 M 保持不變的情況下,不斷往砂桶里加砂,直到砂和砂桶的質(zhì)量最終達(dá)到 M,由于用傳感器可直接測(cè)出小車的拉力F,則小車質(zhì)量M不變時(shí),加速度與拉力F成正比,所以a-F圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜的直線,故選A. (3)小車所受的合力為2F,加速度a=2MF,

27、a-F圖象的斜率k與小車質(zhì)量 M 關(guān)系式:k=2M. 【點(diǎn)睛】 本題實(shí)驗(yàn)源于課本,但是又不同于課本,掌握紙帶的處理方法,會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度.注意在本實(shí)驗(yàn)中不需要滿足砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量,因?yàn)槔梢詮椈沙又苯訙y(cè)出. 8.在驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤及盤中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打上的點(diǎn)計(jì)算出. (1)當(dāng)M與m的大小關(guān)系滿足________時(shí),才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤及盤中砝碼的重力 (2)一同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤及盤中砝碼的質(zhì)量一定,

28、改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地確定出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該作a與________的圖象. (3)如圖實(shí)(a)所示為甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的a-F圖線,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是______________. (4)乙、丙同學(xué)用同一裝置做實(shí)驗(yàn),畫(huà)出了各自得到的a-F圖線如圖(b)所示,兩個(gè)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí)的哪一個(gè)物理量(_______________)取值不同? (5)若圖線的AB段明顯偏離直線,造成此誤差的主要原因是(____) A.小車與軌道之間存在摩擦 B.導(dǎo)軌保持了水平狀態(tài) C.所掛鉤碼的總質(zhì)量太大 D.所用小車的質(zhì)量太大

29、 【答案】(1)m?M;(2)F;(3)沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。(4)M;(5)C 【解析】 【詳解】 (1)以整體為對(duì)象:mg=(M+m)a,則小車的加速度為: a=mgm+M 再以小車及車中的砝碼為研究對(duì)象,可以求出繩子的拉力,即: F=Ma=M?mgm+M=Mm+Mmg 當(dāng)m?M可以近似認(rèn)為F=mg 所以要認(rèn)為繩子拉力等于砂和砂桶的重力,則必須滿足條件m?M (2)根據(jù)牛頓第二定律:F=Ma,a與M成反比,兩者圖像是一條曲線,因而很難判定出a與M的關(guān)系,但存在關(guān)系:a=1MF,即a與F成正比,兩者圖像是一條直線,因此很容易判定出兩者關(guān)系,故應(yīng)作a-F圖像。

30、 (3)(a)圖中拉力F到一定值后才產(chǎn)生加速度,故實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。 (4)由關(guān)系式a=1MF易知,a-F圖像中,斜率代表1M,(b)圖中兩條直線斜率明顯不同,故兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中M的取值不同。 (5)若m?M,則a=1MF,即圖像a-F是正比例函數(shù),當(dāng)m不在遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于M時(shí),關(guān)系式a=1MF不在成立,此時(shí)圖像a-F會(huì)出現(xiàn)彎曲,故選C 綜上所述本題答案是:(1)m?M;(2)F;(3)沒(méi)有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不夠。 (4)M;(5)C 9.物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù).實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端裝

31、有定滑輪;木板上有一滑塊,其一端與穿過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤連接.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為 50 Hz.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),在托盤中放入適量砝碼,滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng),在紙帶上打出一系列點(diǎn)。圖乙給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶的一部分,從比較清晰的點(diǎn)跡起,在紙帶上標(biāo)出連續(xù)的 5 個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn) A、B、C、D、E,每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有 4 個(gè)打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),測(cè)出各計(jì)數(shù)點(diǎn)到 A 點(diǎn)之間的距離如圖所示.請(qǐng)完成下列小題: (1)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計(jì)算:(保留兩位有效數(shù)字) ①打 C 點(diǎn)時(shí)滑塊的速度的大小為_(kāi)____m/s; ②滑塊的加速度a=_____m/s2;

32、(2)為了測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù),下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的是_____. A.木板的長(zhǎng)度 L B.木板的質(zhì)量m1 C.滑塊的質(zhì)量m2 D.托盤和砝碼的總質(zhì)量m3 E.滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t (3)不計(jì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與紙帶間及細(xì)繩與滑輪間的阻力,則滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)m=______用被測(cè)物理量的字母表示,重力加速度為 g). 【答案】(1)0.54m/s;1.0m/s2(2)CD(3)μ=m3g-m2+m3am2g 【解析】 【詳解】 (1)①根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律知道C點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于B點(diǎn)到D點(diǎn)的平均速度,有: vC=0.147-0.0392×0.1=0.54m/s ②每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)

33、間還有4個(gè)打點(diǎn),說(shuō)明相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔:T=0.1s,根據(jù)逐差法有:a=xCE-xAC4×0.12=0.216-2×0.08794×0.12=1.0m/s2 (2)要測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù),由f=μFN可知要求μ,需要知道摩擦力和壓力的大小,壓力就是滑塊的重力,所以需要知道滑塊的質(zhì)量,摩擦力要根據(jù)鐵塊的運(yùn)動(dòng)來(lái)求得,滑塊做的是勻加速運(yùn)動(dòng),拉滑塊運(yùn)動(dòng)的是托盤和砝碼,所以也要知道托盤和砝碼的質(zhì)量,故ABE錯(cuò)誤,CD正確.故選CD. (3)以整個(gè)系統(tǒng)為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律有: m3g-f=(m2+m3)a ① f=μm2g ② 聯(lián)立①②解得:μ=m3g-m2+m3am2g. 【點(diǎn)睛】 解

34、決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題首先要掌握該實(shí)驗(yàn)原理,了解實(shí)驗(yàn)的操作步驟和數(shù)據(jù)處理以及注意事項(xiàng),同時(shí)要熟練應(yīng)用所學(xué)基本規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題. 10.用如圖所示的裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,在滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架,它們的上端裝有等寬的擋光片。 (1)實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平,借助光電門來(lái)檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌是否水平的方法是______________________________________________________________. (2)為了研究?jī)苫瑝K所組成的系統(tǒng)在彈性碰撞和完全非彈性碰撞兩種情況下的動(dòng)量關(guān)系,實(shí)驗(yàn)分兩次進(jìn)行。 第一次:讓滑塊A置于光電門1的左側(cè),滑塊B靜置于兩光電門間

35、的某一適當(dāng)位置。給A一個(gè)向右的初速度,通過(guò)光電門1的時(shí)間為Δt1,A與B碰撞后又分開(kāi),滑塊A再次通過(guò)光電門1的時(shí)間為Δt2,滑塊B通過(guò)光電門2的時(shí)間為Δt3 第二次:在兩彈性碰撞架的前端貼上雙面膠,同樣讓滑塊A置于光電門1的左側(cè),滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當(dāng)位置。給A一個(gè)向右的初速度,通過(guò)光電門1的時(shí)間為Δt4,A與B碰撞后粘連在一起,滑塊B通過(guò)光電門2的時(shí)間為Δt5 為完成該實(shí)驗(yàn),還必須測(cè)量的物理量有_______(填選項(xiàng)前的字母)。 A.擋光片的寬度d B.滑塊A的總質(zhì)量m1 C.滑塊B的總質(zhì)量m2 D.光電門1到光電門2的間距L (3)在第二次實(shí)驗(yàn)中若滑塊A

36、和B在碰撞的過(guò)程中動(dòng)量守恒,則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為_(kāi)_______(用已知量和測(cè)量量表示)。 (4)在第一次實(shí)驗(yàn)中若滑塊A和B在碰撞的過(guò)程中機(jī)械能守恒,則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為_(kāi)___________(用已知量和測(cè)量量表示) 【答案】使其中一個(gè)滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),看滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門的時(shí)間是否相等;若相等,則導(dǎo)軌水平BCm11Δt4=(m1+m2)1Δt5m11Δt12=m11Δt22+m21Δt32 【解析】 【詳解】 (1)檢驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌是否水平的方法是:使其中一個(gè)滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),看滑塊經(jīng)過(guò)兩光電門的時(shí)間是否相等;若相等,則導(dǎo)軌水平; (2)要驗(yàn)證動(dòng)量守恒,則m1v1=m1v2+m2v3

37、,滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度用dΔt計(jì)算,則m1dΔt1=m2dΔt2+m2dΔt3,即m1Δt1=m1Δt2+m2Δt3,則還需要測(cè)量的物理量是:滑塊A的總質(zhì)量m1和滑塊B的總質(zhì)量m2;故選BC. (3)在第二次實(shí)驗(yàn)中若滑塊A和B在碰撞的過(guò)程中動(dòng)量守恒,則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為m1v4=(m1+m2)v5,滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度用dΔt計(jì)算,則m1dΔt4=(m1+m2)dΔt5,即m1Δt4=(m1+m2)Δt5 (4)在第一次實(shí)驗(yàn)中若滑塊A和B在碰撞的過(guò)程中機(jī)械能守恒,則應(yīng)該滿足的表達(dá)式為:12m1v12=12m1v22+12m2v32, 即12m1(dΔt1)2=12m1(dΔt2)2+12

38、m2(dΔt3)2, 即m1(1Δt1)2=m1(1Δt2)2+m2(1Δt3)2 . 【點(diǎn)睛】 本題利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn),要求能明確實(shí)驗(yàn)原理,注意碰撞前后兩物體的位置從而明確位移和速度,再根據(jù)動(dòng)量守恒定律列式即可求解。 11.如圖是“驗(yàn)證力的合成的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)示意圖。將橡皮條的一端固定于A點(diǎn),圖甲表示在兩個(gè)拉力F1、F2的共同作用下,將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉長(zhǎng)到O點(diǎn);圖乙表示準(zhǔn)備用一個(gè)拉力F拉橡皮條,圖丙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫(huà)出的力的合成圖示。 (1)有關(guān)此實(shí)驗(yàn),下列敘述正確的是________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.在進(jìn)行圖甲的實(shí)驗(yàn)操作時(shí),F(xiàn)1、F2的

39、夾角越大越好 B.在進(jìn)行圖乙的實(shí)驗(yàn)操作時(shí),必須將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn) C.拉力的方向應(yīng)與紙面平行,彈簧及鉤子不與彈簧測(cè)力計(jì)的外殼及紙面接觸,產(chǎn)生摩擦 D.在進(jìn)行圖甲的實(shí)驗(yàn)操作時(shí),保證O點(diǎn)的位置不變,F(xiàn)1變大時(shí),F(xiàn)2一定變小 (2)圖丙中F′是以F1、F2為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線,一定沿AO方向的是________(填“F”或者“F′”)。 (3)若在圖甲中,F(xiàn)1、F2夾角小于90?,現(xiàn)保持O點(diǎn)位置不變,拉力F2方向不變,增大F1與F2的夾角,將F1緩慢轉(zhuǎn)至水平方向的過(guò)程中,兩彈簧秤示數(shù)大小變化為F1__________,F(xiàn)2___________。 【答案】BCFF1先減小后

40、增大F2一直增大 【解析】 【詳解】 (1)在進(jìn)行圖甲的實(shí)驗(yàn)操作時(shí),F(xiàn)1、F2的夾角大小適當(dāng)即可,并非越大越好,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在進(jìn)行圖乙的實(shí)驗(yàn)操作時(shí),必須將橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn),以保證等效性,選項(xiàng)B正確;拉力的方向應(yīng)與紙面平行,彈簧及鉤子不與彈簧測(cè)力計(jì)的外殼及紙面接觸,產(chǎn)生摩擦,以免產(chǎn)生誤差,選項(xiàng)C正確;在進(jìn)行圖甲的實(shí)驗(yàn)操作時(shí),保證O點(diǎn)的位置不變,即兩個(gè)力的合力一定,則當(dāng)F1變大時(shí),F(xiàn)2不一定變小,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選BC. (2)圖丙中有兩個(gè)力F與F′,其中F'是以F1、F2為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線.在這兩個(gè)力中,方向一定沿AO方向的是力F,而力F'由于存在誤差,會(huì)與AO方向成一定角

41、度; (3)若在圖甲中,F(xiàn)1、F2夾角小于90?,現(xiàn)保持O點(diǎn)位置不變,即兩個(gè)拉力的合力不變,拉力F2方向不變,增大F1與F2的夾角,將F1緩慢轉(zhuǎn)至水平方向的過(guò)程中,由圖可知,兩彈簧秤示數(shù)大小變化為:F1先減小后增大;F2一直增大. 【點(diǎn)睛】 在解決設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí),一定先要通過(guò)分析題意找出實(shí)驗(yàn)的原理,通過(guò)原理即可分析實(shí)驗(yàn)中的方法及誤差分析;掌握?qǐng)D解法在動(dòng)態(tài)分析中的應(yīng)用. 12.圖(a)所示為測(cè)量木塊與水平桌面之間動(dòng)摩擦因數(shù)μ的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。提供的器材有:光電計(jì)時(shí)器,固定有遮光片的木塊(圖中未畫(huà)出遮光片),游標(biāo)卡尺,米尺,8個(gè)質(zhì)量均為m的鉤碼以及細(xì)線等.實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程如下: ①按圖(a

42、)所示組裝好實(shí)驗(yàn)裝置,用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度d;用米尺測(cè)量?jī)晒怆婇T之間的距離s. ②將細(xì)線一端與木塊相連,另一端跨過(guò)定滑輪掛上鉤碼,其余鉤碼都疊放在木塊上;調(diào)整輕滑輪,使細(xì)線水平. ③讓木塊從光電門^的左側(cè)由靜止釋放,分別測(cè)出遮光片經(jīng)過(guò)光電門A和B所用的時(shí)間△tA和△tB,記下懸掛鉤碼的個(gè)數(shù)n. ④將木塊上的鉤碼逐個(gè)移到懸掛鉤碼端,更換紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作③,⑤測(cè)出每條紙帶對(duì)應(yīng)術(shù)塊運(yùn)動(dòng)的加速度a.作出a-n圖象如圖(c)所示. 回答下列問(wèn)題: (1)測(cè)量d時(shí),某次游標(biāo)卡尺(主尺的最小分度為1mm)的示數(shù)如圖(b)所示,其讀數(shù)為_(kāi)___ cm (2)物塊的加速度a可用d、s

43、、△tA和△tB表示為a=____ (3)根據(jù)圖(c)中的a一n圖線,動(dòng)摩擦因數(shù)可表示為μ=____(選用圖線中的截距b、 p和重力加速度g表示) (4)如果細(xì)線沒(méi)有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于___(填“偶然誤差”或“系統(tǒng)誤差”) 【答案】0.960;12s(dΔtB)2-(dΔtA)2 ;bg;系統(tǒng)誤差; 【解析】 【詳解】 (1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為:0.9cm+0.05mm×12=0.960cm; (2)物塊經(jīng)過(guò)AB兩個(gè)光電門的速度分別為:vA=dΔtA,vB=dΔtB,根據(jù)vB2-vA2=2as解得a=12s[(dΔtB)2-(dΔtA)2] (3)對(duì)小車和鉤碼的系統(tǒng),根

44、據(jù)牛頓第二定律: a=nmg-μ[M+(8-n)m]g8m+M=(1+μ)mg8m+Mn-μg;則由圖像可知:μg=b;即μ=bg . (4)如果細(xì)線沒(méi)有調(diào)整到水平,由此引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差。 13.某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖所示的裝置測(cè)量滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。每次滑塊都從斜面上由靜止開(kāi)始下滑,測(cè)出滑塊每次下滑時(shí)遮光板到光電門所在位置的距離L及相應(yīng)遮光時(shí)間t的值。 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光板的寬度d?,如圖乙所示,則d = ______cm。 (2)為測(cè)出滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,本實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)出或知道的物理量是______(填下列序號(hào))。 A.滑塊和遮光板的總質(zhì)量m

45、B.斜面的傾角θ C.當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 (3)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出了多組L和t的值,若要通過(guò)線性圖象來(lái)處理數(shù)據(jù)求μ值,則應(yīng)作出的圖象為_(kāi)________; A.?t2-L圖象 B.?t2-1L圖象 D.?L2-t圖象 C.?L2-1t圖象 【答案】0.225cm; BC;? B 【解析】 【詳解】 (1)d=0.2cm+0.05mm×5=0.225cm. (2)設(shè)斜面的傾角為θ,釋放滑塊時(shí)遮光條到光電門間的距離x,滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度為v,物體在斜面上受到重力。支持力和摩擦力的作用,沿斜面的方向:

46、mgsinθ-μmgcosθ=ma,由導(dǎo)出公式2aL=v2-0,由于遮光片經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)間比較小,所以可以用遮光片經(jīng)過(guò)光電門的平均速度表示瞬時(shí)速度,即v=dt,聯(lián)立解得μ=tanθ?d22gLt2cosθ,從公式中可以看出,摩擦因數(shù)與斜面的傾角θ、遮光片的寬度d、重力加速度g、遮光時(shí)間t以及釋放滑塊時(shí)遮光片到光電門間的距離L有關(guān),所以還需要測(cè)量的物理量為:斜面的傾角θ和釋放滑塊時(shí)遮光條到光電門間的距離L、當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭,故選項(xiàng)BC正確; (3)實(shí)驗(yàn)中測(cè)出了多組L及t的值,則有t2=d22g(sinθ-μcosθ)?1L,應(yīng)作出的圖象為t2?1L圖象;故選B. 14.某同學(xué)通過(guò)下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

47、證力的平行四邊形定則.實(shí)驗(yàn)步驟: ①將彈簧秤固定在貼有白紙的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向. ②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧秤的秤鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧秤示數(shù)為某一設(shè)定值時(shí),將橡皮筋兩端的位置標(biāo)記為O1、O2,記錄彈簧秤的示數(shù)F,測(cè)量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長(zhǎng)度l).每次將彈簧秤示數(shù)改變0.50N,測(cè)出所對(duì)應(yīng)的l,部分?jǐn)?shù)據(jù)如表所示: ③找出②中F=2.50N時(shí)橡皮筋兩端的位置,重新標(biāo)記為O、O',橡皮筋的拉力記為FOO′. ④在秤鉤上涂抹少許潤(rùn)滑油,將該橡皮筋搭在秤鉤上,如圖乙所示.用兩圓珠筆尖成適當(dāng)角度同時(shí)拉橡皮筋的兩端,使秤鉤的下端達(dá)

48、到O點(diǎn),將兩筆尖的位置標(biāo)記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB.完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)求出橡皮筋的原長(zhǎng)l0=______N. (2)測(cè)得OA=6.00cm,OB=7.60cm,則FOA的大小為_(kāi)_____N. (3)根據(jù)給出的標(biāo)度,在圖2中作出FOA和FOB的合力F'的圖示______. (4)通過(guò)比較F'與________的大小和方向,即可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論. 【答案】10.00;1.80;如圖;FOO’ 【解析】 【分析】 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法得出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),圖象與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)即為l0;(2)橡皮筋兩端拉力相等,根據(jù)題意求得

49、總長(zhǎng)度即可求得皮筋上的拉力;(3)通過(guò)給出的標(biāo)度確定力的長(zhǎng)度,根據(jù)平行四邊形得出圖象如圖所示;(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可明確應(yīng)比較實(shí)驗(yàn)得出的拉力與通過(guò)平行四邊形定則得出的合力. 【詳解】 (1)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)利用描點(diǎn)法作出圖象如圖所示: 由圖可知,圖象與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)即為l0,由圖可知l0=10.0cm;(2)AB的總長(zhǎng)度為6.00+7.60cm=13.60cm;由圖可知,此時(shí)兩端拉力F=1.80N;(3)根據(jù)給出的標(biāo)度,作出合力如圖所示: (4)只要作出的合力與實(shí)驗(yàn)得出的合力F'00大小和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等,即可說(shuō)明平行四邊形定則成立。 【點(diǎn)睛】 本題考查驗(yàn)證平行四邊形定

50、則的實(shí)驗(yàn),要注意通過(guò)認(rèn)真分析題意掌握實(shí)驗(yàn)原理,注意本題中橡皮筋掛在鉤上時(shí),兩端的拉力大小相等;根據(jù)總長(zhǎng)度即可求得拉力大?。? 15.某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。物塊在重物的牽引下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),重物落地后,物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始(其中第“1”點(diǎn)先打下),每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)間的距離如圖乙所示。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50 Hz。 (1)通過(guò)分析紙帶數(shù)據(jù),可判斷物塊在兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)__________和_________之間某時(shí)刻開(kāi)始減速。 (2)計(jì)數(shù)點(diǎn)9對(duì)應(yīng)的速度大小為_(kāi)_______m/s(保留2位有

51、效數(shù)字)。 (3)物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為a=________m/s2(保留2位有效數(shù)字)。 (4)物塊在加速階段,如果以st(其中s表示位移,t表示時(shí)間)為縱坐標(biāo)、以t為橫坐標(biāo)作圖象,得到圖象的斜率為k,則加速度大小為_(kāi)______(用字母符號(hào)表示)。 【答案】670.762.002k 【解析】 【分析】 ①由紙帶兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間相同,若位移逐漸增大,表示物體做加速運(yùn)動(dòng),若位移逐漸減小,則表示物體做減速運(yùn)動(dòng);②勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度,由此可以求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度;③用作差法求解減速過(guò)程中的加速度;④根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出st與t的函數(shù)關(guān)系,結(jié)合

52、數(shù)學(xué)知識(shí)可知斜率k與加速度的關(guān)系. 【詳解】 ①?gòu)募垘系臄?shù)據(jù)分析得知:在計(jì)數(shù)點(diǎn)6之前,兩點(diǎn)之間的位移逐漸增大,是加速運(yùn)動(dòng),在計(jì)數(shù)點(diǎn)7之后,兩點(diǎn)之間的位移逐漸減小,是減速運(yùn)動(dòng),所以物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻開(kāi)始減速.②每5個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔為t=0.1s,勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度,則有:v9=x8102T=8.61+6.602×0.1=0.76m/s,③由紙帶可知,計(jì)數(shù)點(diǎn)7往后做減速運(yùn)動(dòng),有:x1=10.60cm,x2=8.61cm,x3=6.60cm,x4=4.60cm,根據(jù)Δx=at2,得a=x4+x3-x2-x14t2=-2

53、.00m/s2,所以物塊減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度的大小為2.00m/s2;根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:s=v0t+12at2,變形得:st=v0+12at,若以st為縱坐標(biāo)、以t為橫坐標(biāo)作圖象,得到圖象的斜率為k=12a,解得:a=2k。 【點(diǎn)睛】 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力,在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用. 16.“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖甲所示.鋼球從斜槽上滾下,經(jīng)過(guò)水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng).每次都使鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,在小球運(yùn)動(dòng)軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球,使球恰好從孔中央通過(guò)而不碰到邊緣,然后對(duì)準(zhǔn)孔中央在白紙上記下一點(diǎn)。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),在豎

54、直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置,用平滑曲線連起來(lái)就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡. ①實(shí)驗(yàn)所需的器材有:白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、重錘線、有孔的卡片,除此之外還需要的一項(xiàng)器材是______ A.天平 B.秒表 C.刻度尺 ②在此實(shí)驗(yàn)中,小球與斜槽間有摩擦______(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)使實(shí)驗(yàn)的誤差增大;如果斜槽末端點(diǎn)到小球落地點(diǎn)的高度相同,小球每次從斜槽滾下的初始位置不同,那么小球每次在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間______(選填“相同”或“不同”) ③如圖乙所示是在實(shí)驗(yàn)中記錄的一段軌跡。已知小球是從原點(diǎn)O水平拋出的,經(jīng)測(cè)量A點(diǎn)的坐標(biāo)為(40cm,20cm),g取10m/s2

55、,則小球平拋的初速度v0=_________m/s,若B點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xB=60cm,則B點(diǎn)縱坐標(biāo)為yB=_________m。 ④一同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中采用了如下方法:如圖丙所示,斜槽末端的正下方為O點(diǎn).用一塊平木板附上復(fù)寫紙和白紙,豎直立于正對(duì)槽口前的O1處,使小球從斜槽上某一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡A.將木板向后平移至O2處,再使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡B.O、O1間的距離為x1,O、O2間的距離為x2,A、B間的高度差為y.則小球拋出時(shí)的初速度v0為_(kāi)_______ A.(x22-x12)g2y B.(x22+x12)g2y C.x2+x12g

56、2y D.x2-x12g2y 【答案】C;不會(huì);相同;2;0.45;A; 【解析】 (1).這個(gè)實(shí)驗(yàn)中只需要描繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,然后根據(jù)軌跡進(jìn)行計(jì)算,實(shí)驗(yàn)所需的器材有:白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、重錘線、有孔的卡片,除此之外還需要的一項(xiàng)器材是刻度尺,故選C; (2) 只要小球從同一高度、無(wú)初速開(kāi)始運(yùn)動(dòng),在相同的情形下,即使球與槽之間存在摩擦力,由于每次摩擦力的影響相同,因此仍能保證球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同,對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響,所以在此實(shí)驗(yàn)中,小球與斜槽間有摩擦不會(huì)使實(shí)驗(yàn)的誤差增大;如果斜槽末端點(diǎn)到小球落地點(diǎn)的高度相同,小球每次從斜槽滾下的初始位置不同,那么小球每次在空

57、中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同; (3).到達(dá)A點(diǎn)的時(shí)間t=2yg=0.2s,小球平拋的初速度v0=xt=2m/s; 到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間t'=xBv0=0.3s,B點(diǎn)縱坐標(biāo)為y=12gt'2=0.45m; (4) 在豎直方向上:y=12gt22-12gt12,水平方向上:x2-x1=v0(t2-t1),聯(lián)立方程解得小球拋出時(shí)的初速度v0=(x2-x1)2g2y,故選A。 17.在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。槽口末端在水平地面上的豎直投影為O點(diǎn),實(shí)驗(yàn)中可供選擇的碰撞小球均為直徑相同的硬質(zhì)小球,碰撞時(shí)都可認(rèn)為是彈性碰撞。設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1,被碰小球的質(zhì)量為m2。 (1)為了使入

58、射小球在碰撞后不被反彈,則應(yīng)使m1____m2。(填“>”“=”或“<”); (2)為了保證入射小球和被碰小球離開(kāi)槽口后均做平拋運(yùn)動(dòng),必須調(diào)整斜槽末端____; (3)在(1)(2)條件的前提下,讓入射小球從同一高度沿斜槽滑下,實(shí)驗(yàn)中將被碰小球放入槽口末端前后的落點(diǎn)如圖中A、B、C所示,圖中OA=x1,OB=x2,OC=x3,為驗(yàn)證小球碰撞前后動(dòng)量守恒,實(shí)驗(yàn)中____(填“需要”或“不需要”)測(cè)量槽口末端到水平地面的高度h。若實(shí)驗(yàn)中小球碰撞前后動(dòng)量守恒,則應(yīng)滿足的關(guān)系式為m1x2=__________。 【答案】(1)>(2)水平(3)不需要,m1x1+m2x3 【解析】 (1)為了

59、保證小球碰撞為對(duì)心正碰,且碰后不反彈,要求ma>mb,ra=rb (2)要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng),則軌道的末端必須水平; (3)小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),它們拋出點(diǎn)的高度相等,在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,所以不需要測(cè)量槽口末端到水平地面的高度h. 要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律定律,即驗(yàn)證:m1v2=m1v1+m2v3,上式兩邊同時(shí)乘以t得:m1v2t=m1v1t+m2v3t,得:m1x2=m1x1+m2x3, 【點(diǎn)睛】(1)在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,是通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的,所以要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng),則軌道的末端必須水平. (2)由動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)

60、式,根據(jù)表達(dá)式確定需要測(cè)量的量; (3)根據(jù)(2)的分析確定需要驗(yàn)證的關(guān)系式. 18.在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)記錄了小球運(yùn)動(dòng)途中經(jīng)過(guò)的A、B、C、D、E、F、G點(diǎn)的位置,相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔均為Δt=0.05s。取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以+x方向表示水平初速度方向、+y方向表示豎直向下方向,實(shí)驗(yàn)記錄如下:(結(jié)果保留兩位小數(shù)) 標(biāo)號(hào)n A B C D E F G t(s) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 x(m) 0 0.024 0.051 0.073 0.098 0.126 0.150 y(m) 0 0.0

61、42 0.108 0.198 0.314 0.454 0.617 (1)作出x—t圖象如圖1所示,小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平初速度大小是______m/s; (2)以t為橫坐標(biāo),yt為縱坐標(biāo),作出yt—t圖象如圖2所示,其函數(shù)解析式為yt= 4.88t + 0.59: ①重力加速度的測(cè)量值是________m/s; ②t=0.10s時(shí),小球的豎直分速度大小是_________m/s; 【答案】0.50;9.761.57 【解析】 【詳解】 (1)小球做平拋運(yùn)動(dòng),將運(yùn)動(dòng)分解,水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),則有:x=v0t, 根據(jù)作出的x-t圖象,則平拋的水平初速度大小為:v

62、0=xt=0.150.3=0.50m/s; (2)根據(jù)y=v0yt+12gt2,則有:yt=g2t+v0y, 因此①重力加速度的測(cè)量值為:g=2k=2×4.88=9.76m/s2; ②,豎直方向的初速度應(yīng)該為縱截距0.59,可知t=0時(shí)豎直分速度v0y=0.59m/s; 0.1s時(shí)豎直分速度v1y=voy+gt=1.57m/s 【點(diǎn)睛】 考查平拋運(yùn)動(dòng)處理規(guī)律,掌握運(yùn)動(dòng)的合成與分解的應(yīng)用,理解圖象中斜率含義,并能結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是解題的關(guān)鍵,注意A點(diǎn)不是平拋的起點(diǎn),因此豎直方向初速度不為零. 19.在“探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中(裝置如圖甲): ①下列說(shuō)法哪一項(xiàng)是正確

63、的___________。(填選項(xiàng)前字母) A.平衡摩擦力時(shí)必須將鉤碼通過(guò)細(xì)線掛在小車上 B.為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)大于小車質(zhì)量 C.實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放 ②圖乙是實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計(jì)數(shù)點(diǎn),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz.則打B點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)_____m/s(保留三位有效數(shù)字)。 【答案】C0.653 【解析】 試題分析:①車在水平木板運(yùn)動(dòng)時(shí)水平方向受到繩的拉力和摩擦力,想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,首先需要平衡摩擦力;而平衡摩擦力是小車帶動(dòng)紙帶恰好做勻速運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;設(shè)小車質(zhì)量M,鉤碼質(zhì)

64、量m,整體的加速度為a,繩上的拉力為F,則: 對(duì)小車有:F=Ma; 對(duì)鉤碼有:mg-F=ma,即:mg=(M+m)a; 如果用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,則要求:Ma=(M+m)a,必須要滿足小車的總質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量,這樣兩者才能近似相等.為使紙帶打上盡量多的點(diǎn),實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由靜止釋放 ② 中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程的平均速度得:vB=sAC2T=0.653m/s. 考點(diǎn):本題考查探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系 20.某同學(xué)用圖(a)所示的裝置測(cè)量木塊與木板之間的摩擦因數(shù)??邕^(guò)光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連,滑輪和木塊之間的細(xì)線保持水平,在木塊上

65、放置砝碼。緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板,當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí),彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。某次實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在下表中給出,其中f4的值從圖(b)中彈簧秤的示數(shù)讀出。 回答下列問(wèn)題 (1)f4=__________N (2)在圖(c)的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫(huà)出的數(shù)據(jù)點(diǎn)_______并繪出f-m圖線_________; (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板和木塊之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式f=__________,f-m圖線(直線)的斜率的表達(dá)式k=____________; (4)取g=9.80 m/s2,由繪出的f-m圖線求得μ=

66、____________(保留2位有效數(shù)字) 【答案】(1)2.75 (2)如圖所示 (3)μ(M+m)gμg(4)0.40 【解析】試題分析:①描點(diǎn)連線時(shí)要注意讓所有點(diǎn)均勻分布在線上或線的兩邊 ②要結(jié)合圖像坐標(biāo)整理出相應(yīng)的數(shù)學(xué)函數(shù),然后觀測(cè)斜率和截距分別代表什么。 (1)指針在2.7與2.8之間,估讀為2.75N (2)描點(diǎn)畫(huà)線注意讓所有點(diǎn)均勻分布在線上或線的兩邊,作圖如下: (3)木塊受到的是滑動(dòng)摩擦力,根據(jù)滑動(dòng)摩擦力的定義知f=μ(M+m)g 把公式化簡(jiǎn)可得:f=μ(M+m)g=μgm+μMg 所以圖像的斜率k=μg (4)取g=9.80 m/s2,取圖像上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)求斜率k=2.94-2.160.25-0.05=3.9 則μ=kg=3.99.8≈0.40 故本題答案是: (1)2.75 (2)如圖所示 (3)μ(M+m)g μg(4)0.40 點(diǎn)睛:在描點(diǎn)連線時(shí)要注意盡可能讓點(diǎn)在直線上,如果沒(méi)法在直線上也要均勻分布在直線的兩側(cè),來(lái)減小誤差。 21.如圖(a),一彈簧上端固定在支架頂端,下端懸掛一托盤:一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成

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