大二輪高考總復(fù)習(xí)物理第14講力學(xué)實驗與創(chuàng)新（專題強(qiáng)化訓(xùn)練）

專題強(qiáng)化訓(xùn)練(十四)力學(xué)實驗與創(chuàng)新1．(2017·成都外國語學(xué)校月考)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，打點計時器使用的交流電的頻率為50Hz，記錄小車運(yùn)動的紙帶如圖所示，在紙帶上選擇0、1、2、3、4、5的6個計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，紙帶旁并排放著帶有最小分度為毫米的刻度尺，零點跟“0”計數(shù)點對齊，由圖可以讀出三個計數(shù)點1、3、5跟0點的距離補(bǔ)全填入下列表格中．(1)距離d1d2d3測量值/cm1.20(2)小車通過計數(shù)點“2”的瞬時速度為v2＝________m/s，小車的加速度是a＝________m/s2．解析：d2＝5.40cm；d3＝12.00cm；v2＝eq\f(x13,2T)＝eq\f(d2－d1,2T)＝eq\f(5.40－1.20×10－2,0.2)m/s＝0.21m/sΔx＝x35－x13＝6.60cm－4.20T′＝0.2s，故a＝eq\f(Δx,T′2)＝eq\f(2.40×10－2,0.22)m/s2＝0.60m/s2答案：(1)5.40、12.00(12.01及12.02均可)(2)0.21、0.60(0.605及0.61均可)2．(2017·哈爾濱第六中學(xué)高三模擬)(1)用游標(biāo)卡尺測出某圓柱體的直徑為8.05cm，則使用的是________分度的游標(biāo)卡尺(選填“10”、“20”或“(2)關(guān)于圖示力學(xué)實驗裝置，下列說法中正確的是________．A．用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動”時不需要平衡摩擦力B．用此裝置“探究小車的加速度與外力的關(guān)系”時，若用鉤碼的重力代替細(xì)線對小車的拉力，應(yīng)保證鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量C．用此裝置“探究功與速度變化的關(guān)系”時，將長木板遠(yuǎn)離滑輪一端適當(dāng)墊高，且小車未拴細(xì)線，輕推小車后，通過紙帶分析若小車做勻速運(yùn)動，即實現(xiàn)平衡摩擦力解析：(1)用游標(biāo)卡尺測出某圓柱體的直徑為8.05cm，小數(shù)部分的讀數(shù)為(2)用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動”時不需要平衡摩擦力，選項A正確；用此裝置“探究小車的加速度與外力的關(guān)系”時，若用鉤碼的重力代替細(xì)線對小車的拉力，應(yīng)保證鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，選項B正確；用此裝置“探究功與速度變化的關(guān)系”時，將長木板遠(yuǎn)離滑輪一端適當(dāng)墊高，且小車未拴細(xì)線，輕推小車后，通過紙帶分析若小車做勻速運(yùn)動，即實現(xiàn)平衡摩擦力，選項C正確；故選ABC．答案：(1)10(2)ABC3．(2017·山西高三考前測試)某同學(xué)為了探究求合力的方法，先用一個彈簧秤通過細(xì)線懸吊一個鉤碼，當(dāng)鉤碼靜止時，彈簧秤的示數(shù)為2.00N；再用兩個彈簧秤a和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1)，當(dāng)鉤碼靜止時，b的示數(shù)如圖2所示．(1)b的示數(shù)為________N，a的拉力為________N．(2)保持a及其拉的細(xì)繩方向不變，將b及其拉的細(xì)繩方向沿逆時針在圖示平面緩慢轉(zhuǎn)至豎直方向的過程中，b的示數(shù)________(選填“變大”“變小”或“不變”)．解析：(1)由圖2可知彈簧秤的最小刻度為0.1N，估讀到下一位0.01N，則b的拉力為2.50N；對O點分析受三個力而平衡，根據(jù)勾股定理可求得Fa＝eq\r(F\o\al(2,b)－mg2)≈1.50N．(2)以結(jié)點O為研究對象，分析受力情況：重力G、Fb和Fa，作出受力圖，并作出BO繩在不同位置的力的合成圖．由圖可以看出，在測力計b自圖所示沿逆時針方向緩慢轉(zhuǎn)至豎直位置的過程中，BO的拉力一直減小，當(dāng)兩根繩相垂直時，BO的拉力最小，故b的示數(shù)變?。鸢福?1)2.501.50(1.48～1.52)(2)變小4．(2017·合肥市第一中學(xué)高三月考)某小組測量木塊與木板間動摩擦因數(shù)，實驗裝置如圖甲所示．(1)測量木塊在水平木板上運(yùn)動的加速度a，實驗中打出的一條紙帶如圖乙所示，從某個清晰的點O開始，每5個打點取一個計數(shù)點，依次標(biāo)出1、2、3……，量出1、2、3……點到O點的距離分別為s1、s2、s3……，從O點開始計時，1、2、3……點對應(yīng)時刻分別為t1、t2、t3……，求得eq\x\to(v1)＝eq\f(s1,t1)，eq\x\to(v2)＝eq\f(s2,t2)，eq\x\to(v3)＝eq\f(s3,t3)，……，作出eq\o(v,\s\up6(－))－t圖象如圖丙所示，圖線的斜率為k，截距為b，則木塊的加速度a＝________；b的物理意義是___________．(2)實驗測得木塊的加速度為a，還測得鉤碼和木塊的質(zhì)量分別為m和M，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，則動摩擦因數(shù)μ＝______________．(3)關(guān)于上述實驗，下列說法錯誤的是______________．A．木板必須保持水平B．調(diào)整滑輪高度，使細(xì)線與木板平行C．鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量D．紙帶與打點計時器間的阻力是產(chǎn)生誤差的一個因素解析：(1)圖線縱軸截距是0時刻對應(yīng)的速度，即表示O點的瞬時速度．各段的平均速度表示各段中間時刻的瞬時速度，以平均速度eq\o(v,\s\up6(－))為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的運(yùn)動時間t的一半為橫坐標(biāo)，即eq\o(v,\s\up6(－))－eq\f(t,2)的圖象的斜率表示加速度a，則eq\o(v,\s\up6(－))-t圖象的斜率的2倍表示加速度，即a＝2k．(2)對木塊、鉤碼盤和鉤碼組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得：mg－μMg＝(M＋m)a，解得：μ＝mg－eq\f(m＋Ma,Mg)；(3)木板必須保持水平，則壓力大小等于重力大小，故A正確；調(diào)整滑輪高度，使細(xì)線與木板平行，拉力與滑動摩擦力共線，故B正確；鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量，因選取整體作為研究對象的，故C錯誤；紙帶與打點計時器間的阻力是產(chǎn)生誤差的一個因素，故D正確；答案：(1)2kO點的平均速度(2)mg－eq\f(m＋Ma,Mg)(3)C5．(2017·廈門市高中質(zhì)檢)探究“做功和物體速度變化的關(guān)系”實驗裝置如圖甲所示，圖中是小車在1條橡皮筋作用下彈出，沿木板滑行的情形．小車實驗中獲得的速度v，由打點計時器所打點的紙帶測出，橡皮筋對小車做的功記為W；實驗時，將木板左端調(diào)整到適當(dāng)高度，每次橡皮筋都拉伸到同一位置釋放．請回答下列問題：當(dāng)我們把2條、3條……完全相同的橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次……多次實驗．請回答下列問題：圖甲圖乙(1)除了圖甲中已給出器材外，需要的器材還有：交流電源、________________；(2)如圖乙中，是小車在某次運(yùn)動過程中打點計時器在紙帶上打出的一系列的點，打點的時間間隔為0.02s，則小車離開橡皮筋后的速度為_________m/s(保留兩位有效數(shù)字)．(3)將幾次實驗中橡皮筋對小車所做的功W和小車離開橡皮筋后的速度v，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以W為縱坐標(biāo)，v或v2為橫坐標(biāo)作圖，其中可能符合實際情況的是__________．解析：(1)需要的器材除了交流電源外，還有刻度尺；(2)小車離開橡皮筋后的速度為v＝eq\f(7.2×10－3,0.02)m/s＝0.36m/s(3)因W＝eq\f(1,2)mv2，故以W為縱坐標(biāo)，v或v2為橫坐標(biāo)作圖，其中可能符合實際情況的是AD．答案：(1)毫米刻度尺(2)0.36(3)AD6．(2017·遂寧市高三三診)某課外活動小組通過如圖甲所示的實驗裝置測量動摩擦因數(shù)．將一木板用墊塊墊高形成斜面，在木板底端B處固定一個光電門以測量滑塊通過該處時的速度，實驗時滑塊由距地面h高的A處靜止釋放，測出滑塊滑到B點的速度v.改變墊塊的數(shù)量，從而改變木板的傾斜程度，但始終保持釋放點A到B點的水平距離(即B、C間的距離)L＝0.8m不變．重復(fù)實驗，最后做出如圖乙所示的h-v2(1)木板傾斜程度更大時，為了保證L不變，滑塊下滑到底端B點的位移將________．(填“變大”、“變小”或“不變”)(2)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝__________；(3)若所用木板更粗糙些，重復(fù)上述實驗步驟，得到的圖象的斜率將________．(填“變大”、“變小”或“不變”)解析：(1)根據(jù)幾何關(guān)系得出滑塊下滑到底端B點的位移x＝eq\f(L,cosθ)，木板傾斜程度更大時，為了保證(即B、C間的距離)L＝0.8m不變，滑塊下滑到底端B點的位移將變大．(2)根據(jù)h-v2圖象得v＝0時h＝0.2，即此時滑塊處于平衡狀態(tài)，根據(jù)牛頓第二定律得μmgcosθ＝mgsinθ解得μ＝tanθ＝eq\f(0.2,0.8)＝0.25．(3)若所用木板更粗糙一些，重復(fù)上述實驗步驟，根據(jù)動能定理得mgh－μmgcosθ×eq\f(L,cosθ)＝eq\f(1,2)mv2，解得h＝eq\f(v2,2g)＋μL，所以若所用木板更粗糙一些，重復(fù)上述實驗步驟，得到的圖象的斜率將不變．答案：(1)變大(2)0.25(3)不變7．(2017·哈爾濱二模)為了探究物體質(zhì)量一定時加速度與力的關(guān)系，A、B同學(xué)設(shè)計了如圖甲所示的實驗裝置．其中小車的質(zhì)量為M，沙和沙桶的質(zhì)量為m，與小車相連的滑輪的質(zhì)量為m0.力傳感器可測出輕繩中的拉力大小，重力加速度為g.實驗時先平衡摩擦力．(1)A同學(xué)在實驗中得到如圖乙所示的一條紙帶(相鄰兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出)，已知打點計時器采用的是頻率為50Hz的交流電，根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．(2)A同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，加速度a為橫坐標(biāo)，畫出的F-a圖象如圖丙所示，求得圖線的斜率為k，則小車的質(zhì)量M＝________(用所給物理量的符號表示)．(3)B同學(xué)也以力傳感器的示數(shù)F為縱坐標(biāo)，加速度a為橫坐標(biāo)，畫出的F-a圖象如圖丁所示，圖線不過原點的原因可能是________________．(答一條即可)解析：(1)相鄰兩計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，計數(shù)點間的時間間隔：t＝0.02×5s＝0.1s，由勻變速直線運(yùn)動的推論Δx＝at2可知，加速度為：a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x3－x2－x1,3t2)＝eq\f(7.30＋9.09＋10.89－5.51－3.71－1.90×10－2,9×0.12)m/s2≈1.80m/s2；(2)小車所受合力是測力計示數(shù)的2倍，即：2F，由牛頓第二定律可知：2F＝(M＋m0)a，則：F＝eq\f(M＋m0,2)a，F(xiàn)-a圖象的斜率：k＝eq\f(M＋m0,2)，小車質(zhì)量：M＝2k－m0；(3)由圖丁知，F(xiàn)＝0時，a≠0，說明平衡摩擦力過度了．答案：(1)1.80(2)2k－m0(3)平衡摩擦力過度8．(2017·安徽“江南十校”聯(lián)考)在驗證機(jī)械能守恒定律的實驗中，所用電源的頻率f＝50Hz，某次實驗選擇一條較理想紙帶，某同學(xué)用毫米刻度尺測量起始點O依次到A、B、C、D、E、F各點的距離分別記作x1，x2，x3，x4，x5，x6，并記錄在下表中.符號x1x2x3x4x5x6數(shù)值(×10－2m0.190.761.713.064.786.87(1)在實驗過程中需要用工具進(jìn)行直接測量的是__________．A．重錘的質(zhì)量 B．重力加速度C．重錘下降的高度 D．重錘的瞬時速度(2)該同學(xué)用重錘在OE段的運(yùn)動來驗證機(jī)械能守恒定律．已知重錘的質(zhì)量為1kg，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝9.80m/s2.則此過程中重錘重力勢能的減少量為______J，而動能的增加量為______J(3)另一位同學(xué)根據(jù)這一條紙帶來計算重錘下落過程中的加速度a，為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，盡可能減小實驗操作和測量過程中的誤差，他的計算式應(yīng)為a＝________，代入數(shù)據(jù)，求得a＝________m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．因此，______(填“能”或“不能”)用v＝gt求重錘在E點處的速度．解析：(1)在實驗過程中需要用工具進(jìn)行直接測量的是重錘下降的高度h，因為要計算重力勢能的減少量，故選項C正確．(2)重錘從開始下落到E點時，減小的重力勢能ΔEp＝mgx5＝1×9.8×4.78×10－2J＝0.468J，E點的瞬時速度vE＝eq\f(x6－x4,2T)＝eq\f(6.87－3.06×10－2,2×0.02)m/s＝0.9525m/s，從重錘