高中物理 重難點(diǎn)強(qiáng)化練（四）實(shí)驗(yàn)綜合問題 粵教版必修2

1、重難點(diǎn)強(qiáng)化練（四） 實(shí)驗(yàn)綜合問題1如圖1所示，用底部帶孔的玻璃試管和彈簧可以組裝一個(gè)簡(jiǎn)易“多功能實(shí)驗(yàn)器”，利用該實(shí)驗(yàn)器，一方面能測(cè)彈簧的勁度系數(shù)，另一方面可測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。圖1(1)用該裝置測(cè)量彈簧勁度系數(shù)k時(shí)需要讀出幾次操作時(shí)的_和_，然后由公式_求出k的平均值。(2)使用該裝置測(cè)量小球的初速度時(shí)，需要多次將彈簧的右端壓到_(選填“同一”或“不同”)位置。然后分別測(cè)出小球幾次飛出后的_和_，再由公式_求出初速度的平均值。解析：(1)根據(jù)胡克定律Fkx，可得k。彈簧的勁度系數(shù)可由彈簧的伸長(zhǎng)量(或壓縮量)和彈力計(jì)算。(2)物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向上xv0t，豎直方向上ygt2，所以

2、v0x。答案：(1)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F彈簧的伸長(zhǎng)量xk(2)同一水平位移x豎直高度yv0x2.圖2是“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，通過描點(diǎn)畫出平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡。(1)以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中合理的有_。圖2a安裝斜槽軌道，使其末端保持水平b每次小球釋放的初始位置可以任意選擇c每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放d為描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，描繪的點(diǎn)可以用折線連接(2)實(shí)驗(yàn)得到平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，在軌跡上取一些點(diǎn)，以平拋起點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，測(cè)量它們的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y，下列yx2圖像能說明平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線的是_。(3) 圖3是某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫出的平拋小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，圖3O為平拋的起

3、點(diǎn)，在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C，測(cè)得A、B兩點(diǎn)豎直坐標(biāo)y1為5.0 cm、y2為45.0 cm，A、B兩點(diǎn)水平間距x為40.0 cm，則平拋小球的初速度v0為_m/s，若C點(diǎn)的豎直坐標(biāo)y3為60.0 cm，則小球在C點(diǎn)的速度vc為_m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10 m/s2)。 解析：(1)為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中必須保證斜槽末端水平，為了保證每次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，每次應(yīng)該讓小球從同一高度由靜止釋放，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)為平滑的曲線，因此a、c項(xiàng)合理。(2)小球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平位移xv0t，豎直位移ygt2，因此yg2，y x2圖像是一條過原點(diǎn)的直線，c項(xiàng)正確。(3)由ygt2得

4、，t1 0.10 s，t2 0.30 s，因此小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0 m/s2.0 m/s。小球在C點(diǎn)時(shí)豎直方向的分速度vy3 m/s2 m/s，因此C點(diǎn)速度vC4.0 m/s。答案：(1)ac(2)c(3)2.04.03某探究學(xué)習(xí)小組驗(yàn)證動(dòng)能定理的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示。圖4(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不帶滑輪的一端墊高，輕推小車，讓小車_(選填“拖著”或“不拖著”)紙帶運(yùn)動(dòng)。如果紙帶上的點(diǎn)是均勻分布的，說明已經(jīng)平衡了摩擦力，否則重新調(diào)節(jié)。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用頻率為50 Hz的交流電，記錄小車運(yùn)動(dòng)的紙帶如圖5所示。在紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出。本實(shí)驗(yàn)需根據(jù)此紙帶

5、計(jì)算_(選填“速度”或“加速度”)的值，其中小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“B”時(shí)，該值_(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。圖5(3)若實(shí)驗(yàn)室沒有沙桶只有鉤碼，每個(gè)鉤碼質(zhì)量m50 g，小車總質(zhì)量M200 g，用該實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理，則需驗(yàn)證重力對(duì)鉤碼所做的功是否等于_(選填“小車”或“小車和鉤碼”)動(dòng)能的增量。解析：(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不帶滑輪的一端墊高，輕推小車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。如果紙帶上的點(diǎn)是均勻分布的，說明已經(jīng)平衡了摩擦力，否則要重新調(diào)節(jié)。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用頻率為50 Hz的交流電，即打點(diǎn)周期為0.02 s，在紙帶上相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，即計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0

6、.1 s，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的需要，要求動(dòng)能的增量，即根據(jù)此紙帶計(jì)算某點(diǎn)速度的值，其中小車通過計(jì)數(shù)點(diǎn)“B”時(shí)，該速度值為v0.13 m/s。(3)若實(shí)驗(yàn)室沒有沙桶只有鉤碼，每個(gè)鉤碼質(zhì)量m50 g，小車總質(zhì)量M200 g，用該實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理，需驗(yàn)證重力對(duì)鉤碼所做的功是否等于小車和鉤碼動(dòng)能的增量。答案：(1)拖著(2)速度0.13 m/s(3)小車和鉤碼4某同學(xué)用如圖6甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)能定理。為了提高實(shí)驗(yàn)精度，該同學(xué)多次改變小滑塊下落高度H的值，測(cè)出對(duì)應(yīng)的平拋運(yùn)動(dòng)水平位移x，并算出x2如下表所示，進(jìn)而畫出x2H圖線如圖乙所示。圖6滑塊下落高度H平拋水平位移x/cm平拋水平位移的平方x2/cm2h5

7、.530.252h9.182.813h11.7136.894h14.2201.645h15.9252.816h17.6309.767h19.0361.008h20.6424.369h21.7470.89(1)原理分析：若滑塊在下滑過程中所受阻力很小，則只要滿足_，便可驗(yàn)證動(dòng)能定理。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：實(shí)驗(yàn)中獲得的圖線未過坐標(biāo)原點(diǎn)，而交在了大約(0.2h,0)處，原因是_。解析：(1)若滑塊在下滑過程中所受阻力很小，由動(dòng)能定理，mgHmv02，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，xv0t，hgt2，顯然x2與H成正比，即只要測(cè)量量滿足x2與H成正比，便可驗(yàn)證動(dòng)能定理。(2)實(shí)驗(yàn)中獲得的圖線未過坐標(biāo)原點(diǎn)，而交在了大

8、約(0.2h，0)處，原因是滑塊需要克服阻力做功。答案：(1)x2與H成正比(2)滑塊需要克服阻力做功5“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置可以采用圖7所示的甲或乙方案來進(jìn)行。圖7(1)比較這兩種方案，_(填“甲”或“乙”)方案好些。(2)該同學(xué)開始實(shí)驗(yàn)時(shí)情形如圖丙所示，接通電源釋放紙帶。請(qǐng)指出該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)操作中存在的兩處明顯錯(cuò)誤或不當(dāng)?shù)牡胤剑篲；_。(3)該實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，且測(cè)得每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖丁中所示。已知相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T0.1 s。則物體運(yùn)動(dòng)的加速度a_；該紙帶是采用_(填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)方案得到的。解析：由xaT2，利用逐差法得到物體運(yùn)動(dòng)的加速度a4.8 m/

9、s2。若用自由落體實(shí)驗(yàn)測(cè)得物體運(yùn)動(dòng)的加速度a應(yīng)該接近10 m/s2，所以該紙帶是采用“乙”實(shí)驗(yàn)方案得到的。答案：(1)甲(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接了直流電源重物離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器太遠(yuǎn)(3)4.8 m/s2乙6在用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，某小組按照正確的操作選得紙帶如圖8所示。其中O是起始點(diǎn)，A、B、C是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打下的3個(gè)點(diǎn)。用毫米刻度尺測(cè)量O到A、B、C各點(diǎn)的距離，并記錄在圖中。(已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭9.80 m/s2，重錘質(zhì)量為m1 kg，計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)圖8(1)圖中的三個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)中不符合有效數(shù)字讀數(shù)要求的是_段的讀數(shù)，應(yīng)記作_cm。(2)甲同學(xué)用重錘在OB段的運(yùn)動(dòng)來驗(yàn)證機(jī)械能守

10、恒，他用AC段的平均速度作為B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度vB，則求得該過程中重錘的動(dòng)能增加量Ek_ J，重力勢(shì)能的減少量Ep_ J。這樣驗(yàn)證的系統(tǒng)誤差總是使Ek_Ep(選填“”“”“”或“”)。(4)上述兩種處理方法中，你認(rèn)為合理的是_同學(xué)所采用的方法。(選填“甲”或“乙”)解析：(1)毫米刻度尺讀數(shù)要估讀到毫米下一位，OC長(zhǎng)度讀數(shù)到1毫米，不符合讀數(shù)要求。應(yīng)記作15.70 cm。(2)AC段的平均速度即B點(diǎn)瞬時(shí)速度vB1.55 m/s，則系統(tǒng)增加的動(dòng)能EkmvB21.20 J，重力勢(shì)能減少了Epmg1.22 J，由于摩擦力的作用，部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以EkEp。(3)B是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第9個(gè)點(diǎn)

11、，所以B點(diǎn)的速度vBgtg80.02 s1.57 m/s，動(dòng)能的增加量EkmvB21.23 J。這樣做把加速度按照自由落體計(jì)算，沒有考慮摩擦力的作用，而實(shí)際上，由于摩擦力的作用，加速度aEp。(4)乙方案中直接把加速度按照重力加速度計(jì)算，不符合事實(shí)，而且誤差大，所以合理的是甲方案。答案：(1)OC15.70(2)1.201.22(4)甲7利用氣墊導(dǎo)軌裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律時(shí)，先非常仔細(xì)地把導(dǎo)軌調(diào)成水平，然后如圖9所示用墊塊把導(dǎo)軌一端墊高H，滑塊m上面裝l3 cm的擋光框，使它由軌道上端任一處滑下，測(cè)出它通過光電門G1和G2的時(shí)間t1和t2，就可以算出它通過G1和G2時(shí)的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2這段過程中動(dòng)能的增加量Ekm(v22v12)，再算出重力勢(shì)能的減少量Epmgh，比較Ek與Ep的大小，便可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒。圖9(1)滑塊的速度v1、v2如何求出？滑塊通過G1時(shí)的高度h如何求出？(2)若測(cè)得圖中L1 m，x0.5 m，H20 cm，m500 g，滑塊通過G1和G2的時(shí)間分別為5.0102 s和2.0102 s，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭為9.80 m/s2，試判斷機(jī)械能是否守恒。解析：(1)因?yàn)閾豕饪虻膶挾群苄?，即l3 cm，而滑塊通過光電門的時(shí)間極短，故可以認(rèn)為滑塊通過光電門時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則通過兩光電門時(shí)的平均速度就等于通過G1和G2兩