2019年高考物理二輪復(fù)習(xí)：力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新

1、課時作業(yè) 12 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新1.為了探究在橡皮條彈力作用下小車的運(yùn)動，某同學(xué)設(shè)計(jì) 了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，由靜止釋放小車，小車在處于伸長狀態(tài)的 橡皮條彈力的作用下向左運(yùn)動. 打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶如圖乙所 示，計(jì)時點(diǎn) 0 為打下的第一個點(diǎn)，該同學(xué)在測出計(jì)時點(diǎn) 2、3、4 到計(jì)時點(diǎn) 0 的距離 Xi、X2、X3后，將紙帶由圖示位置剪斷，將每 段紙帶的下端對齊，依次并排粘貼在直角坐標(biāo)系中， 連接各段紙 帶上端的中點(diǎn)畫出平滑曲線如圖丙所示.對該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究可知:02弓4151r-1團(tuán)乙圖丙(1)_在有橡皮條彈力作用時，小車做加速度 _的直線運(yùn)動.A .不斷減小B. 不斷增大C. 先增大后減小D .先減

2、小后增大(2)設(shè)打點(diǎn)周期為 T,則由紙帶測量數(shù)據(jù)可估算小車的最大速度 Vm=_ ，該估算值 _ (選填“等于”、“大于”或“小于”)小車最大速度的實(shí)際值.解析：(1)由于相鄰兩個計(jì)時點(diǎn)之間的時間間隔相同，紙帶的寬度相同，粘貼在如圖丙的坐標(biāo)系中的紙帶形成的平滑曲線相當(dāng) 于速度一時間圖象，根據(jù)速度一時間圖象的斜率表示加速度，可知小車做加速度先減小后增大的直線運(yùn)動.題圖丙中最長的紙X?_x帶對應(yīng)的速度最大，小車的最大速度 Vm= T1由于采用平均速 度代替瞬時速度，在該段紙帶中某位置小車的速度應(yīng)該最大，最大速度應(yīng)該大于按照平均速度計(jì)算得出的數(shù)值，所以該估算值小于小車最大速度的實(shí)際值.答案：（1）DX

3、2_1小于2. 2018 天津卷，9（2）某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形 定則”的實(shí)驗(yàn)，所有器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N 的彈簧測力計(jì)兩個，橡皮條（帶兩個較長的細(xì)繩套），刻度尺，圖釘（若干個）.1具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的是_.A .橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上B. 重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時，結(jié)點(diǎn) O 的位置可以與前一次 不同C. 使用測力計(jì)時，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時視線 應(yīng)正對測力計(jì)刻度D .用兩個測力計(jì)互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計(jì)時的拉力2該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置

4、 0、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力 的作用線的點(diǎn)，如下圖所示.其中對于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是B 對：同一次實(shí)驗(yàn)，用一繩套拉橡皮條和用兩繩套拉像皮條 結(jié)點(diǎn)O 的位置相同，不同次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn) O 的位置可以不同.MN 10.5S:-10AB-IO3.0N!*FP2.IN Fj=2.7N=2JCIN民4邸解析:A 錯：兩繩套拉力的合力不一定沿角平分線.C 對：為減小摩擦和誤差，施力方向沿測力計(jì)軸線，讀數(shù)時視線正對測力計(jì)刻度.D 錯：合力可以比分力大，也可以比分力小.為了提高實(shí)驗(yàn)精度，測力計(jì)讀數(shù)應(yīng)盡可能大一些， 標(biāo)注細(xì) 線方向的兩點(diǎn)離結(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)一些， 標(biāo)度應(yīng)盡可能小一些.故 選 B.答案：BC

5、B3.某同學(xué)現(xiàn)要測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所 示，質(zhì)量為 M 的滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上，細(xì)線繞過滑輪，一端與 滑塊相連，另一端掛有 6 個鉤碼，每個鉤碼的質(zhì)量為 m,且 M = 4m,已知擋光片的寬度為 d,擋光片距光電門的距離為 L.實(shí)驗(yàn)步 驟如下：1將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，打開氣源，將滑塊由靜止釋放，測 出滑塊上的擋光片通過光電門的時間；2取一個鉤碼置于滑塊上，然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟；3重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，直到 6 個鉤碼全部置于滑塊上為止.在該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，每次移動鉤碼后都從同一位置釋放滑 塊，設(shè)懸掛鉤碼的個數(shù)為 n 時擋光片通過光電門的時間為 t，根1據(jù)所測數(shù)據(jù)繪出 n 申的圖象如圖乙所示，若圖

6、線斜率為 k,則當(dāng) 地重力加速度 g=_ （用題中字母表示）.解析：當(dāng)懸掛鉤碼的個數(shù)為 n 時，滑塊通過光電門的速度 v =:,根據(jù) v2= 2aL,得 = 2aL,此時系統(tǒng)的加速度 a=；器=綜,卩nS*古、*總*世*4.某同學(xué)設(shè)計(jì)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來進(jìn)行“探究功與 速度的變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)， 斜槽傾斜部分可自由調(diào)節(jié)， 將一木板 豎直放置并固定，木板到斜槽末端 0 的距離為 s，使小物塊從斜 槽上某點(diǎn)由靜止釋放，小物塊從 0 點(diǎn)做平拋運(yùn)動擊中木板時下 落的高度為 y.(1) 小物塊離開 O 點(diǎn)的速度為_.(2) 為了測出小物塊與軌道之間的摩擦力所做的功， 可將斜槽慢慢調(diào)節(jié)至小物塊能在斜槽上

7、做勻速直線運(yùn)動， 記下此時斜槽傾 角為6,則小物塊與斜槽間的摩擦因數(shù) 尸_.取斜槽上某點(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)到 O 點(diǎn)的水平距離為 X,則小物塊在軌道上 運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功 Wf=_ (小物塊與各接觸面間摩擦因數(shù)相同).(3)抬高斜槽，保持標(biāo)記點(diǎn)與 O 點(diǎn)的水平距離 x 不變，將小 物塊在標(biāo)記點(diǎn)處由靜止滑下， 多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)可以得出，小物塊從 標(biāo)記點(diǎn)到 O 點(diǎn)的過程中重力做的功 W 與 y 的關(guān)系式應(yīng)為(2)小物塊能在斜槽上做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)平衡條件得mgsin6=卩 mgos6,解得 尸 tan6取斜槽上某點(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)， 標(biāo)記點(diǎn) 到O 點(diǎn)的水平距離為 x,設(shè)軌道水平部分長度為 劉，小物塊在

8、斜槽軌道上做勻速直線運(yùn)動，克服摩擦力做功為Wf1，由動能定理5d代入解得 n = gjj25d1 2答案： 5d kL2,圖線的斜率 k= 5L，解得 g= 5L.可得，mg(x X1)tan6Wf1= 0，小物塊在水平軌道上運(yùn)動，克服 摩擦力做功*2=卩 mgx= mgMan6,則小物塊在軌道上運(yùn)動過程 中克服摩擦力做的功 Wf=Wfi+Wf2= mgxtan0.(3)由小物塊在軌道上運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功Wf=Wfi+Wf2= mgxtan0可知，克服摩擦力做功只與水平位移x 有關(guān)，一 一 1 對小物塊從標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動到 0 點(diǎn)的過程，由動能定理得 W- Wf=1舅，解得 W= mgxta

9、n0+ mgs2.舅(2)tan0mgxtan0(3)W=mgxtan0+1mgs2y5.甲、 乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測量動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn).已知重 力加速度為 g.(1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)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輕質(zhì)彈簧測力計(jì)，連接彈簧的細(xì)繩水 平.實(shí)驗(yàn)時用力拉動 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(jì)能測出 _ (填“ A 與 B”或“ A 與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，且 尸_ .(2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)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

10、光電門相連的計(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)時，多次改變砂桶中砂的質(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(jì)示數(shù) F 及對應(yīng)的物塊在兩mv2，而 Vo=答案：光電門之間的運(yùn)動時間t;在坐標(biāo)系中作出的 F-圖線如圖丙所示，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_ (填所測物理量及其符號).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)式為片12x解析：(2)Fym

11、g= ma, x=qat2，得 F卩 m 寥 m，結(jié)合圖象可得 b= mg k= 2mx,解得答案：(1)A 與 BFmg(2)光電門 A、B 之間的距離 xkg6. 某同學(xué)現(xiàn)用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌和光電門裝置來驗(yàn)證動量守恒定律，在氣墊導(dǎo)軌右端固定一彈簧，滑塊 b 的右端有強(qiáng) 粘性的膠水.圖中滑塊 a 和擋光片的總質(zhì)量為 mi= 0.620 kg,滑 塊 b 的質(zhì)量為 m2= 0.410 kg，實(shí)驗(yàn)步驟如下：1按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材后， 接通氣源，先將滑塊 a 置于氣墊導(dǎo)軌上，然后調(diào)節(jié)底腳螺絲，直到輕推滑塊后，滑塊上的擋光片通過兩個光電門的時間_;2將滑塊 b 置于兩光電門之間，將滑塊 a 置于光

12、電門 1 的右 端，然后將滑塊 a 水平壓縮彈簧，滑塊 a 在彈簧的作用下向左彈 射出去，通過光電門 1 后繼續(xù)向左滑動并與滑塊 b 發(fā)生碰撞；3兩滑塊碰撞后粘合在一起向左運(yùn)動，并通過光電門2；4實(shí)驗(yàn)后，分別記錄下滑塊 a 通過光電門 1 的時間 t1，兩滑 塊一起通過光電門 2 的時間 t2.乙(1) 完成實(shí)驗(yàn)步驟中所缺少的內(nèi)容.(2) 實(shí)驗(yàn)前用一游標(biāo)卡尺測得擋光片的寬度d 如圖乙所示，則d =_cm.設(shè)擋光片通過光電門的時間為At，則滑塊通過光電門的速度可表示為 v=_ (用 d,At 表示).(4)實(shí)驗(yàn)中測得滑塊 a 經(jīng)過光電門 1 的速度為 V1= 2.00 m/s,2xb 尸kg.2

13、xb甲23 cmIl I I I I I I I I I I JI II Ji.Ill 11 I 1 I | I I I I I II I 11 I I I I05LO 152Q兩滑塊經(jīng)過光電門 2 的速度為V2= 1.20 m/s,將兩滑塊和擋光片 看成一個系統(tǒng)，則系統(tǒng)在兩滑塊相互作用前、 后的總動量分別為 pi=kgm/s，P2=_kg m/s(結(jié)果均保留三位小數(shù)).解析：(1)在步驟中氣墊導(dǎo)軌安裝時應(yīng)保持水平狀態(tài)，滑塊在軌道上應(yīng)做勻速直線運(yùn)動， 故滑塊上的擋光片通過兩光電門的時間相等.(2)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為 15 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)為 0.05X10mm = 0.50 mm，所以擋光片的寬度為 d = 15 mm + 0.50 mm = 15.50mm= 1.550 cm.(3) 由于擋光片的寬度比較小，故滑塊通過光電門的時間比較短，因此可將擋光片通過光電門的平均速度看成滑塊通過光電門 的瞬時速度，故滑塊通過光電門的速度可表示為v