高考物理通用版大二輪復(fù)習(xí)講義專題十　實驗及拓展創(chuàng)新第1課時

第1課時力學(xué)實驗高考命題點命題軌跡情境圖長度測量及讀數(shù)力的研究20173卷2217(3)22題18(1)22題20181卷2220193卷22“紙帶類”實驗20161卷22,3卷2316(1)22題16(3)23題19(1)22題19(2)22題20191卷22,2卷22驗證動量守恒定律拓展創(chuàng)新實驗20151卷22,2卷2215(1)22題15(2)22題16(2)22題17(1)22題17(2)22題18(2)23題20162卷2220171卷22,2卷2220182卷23,3卷22例1(2019·安徽蚌埠市第二次質(zhì)檢)用螺旋測微器測量一根導(dǎo)體棒的直徑，刻度如圖1甲所示，讀數(shù)為________mm；小明用游標(biāo)為20分度的游標(biāo)卡尺測量某個圓筒的深度，部分刻度如圖乙所示，讀數(shù)為________cm.圖1答案4.223(4.222～4.225)2.185解析螺旋測微器的固定刻度為4.0mm，可動刻度為22.3×0.01mm＝0.223mm，所以最終讀數(shù)為4.0mm＋0.223mm＝4.223mm；這種游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺刻度是把主尺刻度19mm的長度，分為20等份，每等份為0.95mm，游標(biāo)尺上第17個刻度和主尺上38mm刻度對齊，讀數(shù)為38mm－17×0.95mm＝21.85mm＝2.185cm.拓展訓(xùn)練1(2019·廣東揭陽市第一次模擬)某同學(xué)用頻閃照相法“研究小球的自由落體運動”，選擇一張清晰的頻閃照片，剪掉前面小球重疊部分進行研究，如圖2.已知小球在釋放位置時，球心與刻度尺的零刻度線對齊．根據(jù)照片中刻度尺的數(shù)據(jù)，請讀出小球運動到照片中第5個像點時下落的高度為________m.圖2答案0.2120解析由題圖可知，下落的高度h＝21.20cm＝0.2120m.拓展訓(xùn)練2(2019·山東煙臺市第一學(xué)期期末)圖3中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是________mm，螺旋測微器的讀數(shù)是________mm.圖3答案10.505.315(5.312～5.318)解析游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為：1.0cm＝10mm，游標(biāo)尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)尺讀數(shù)為10×0.05mm＝0.50mm，所以最終讀數(shù)為：10mm＋0.50mm＝10.50mm.螺旋測微器的固定刻度為5.0mm，可動刻度為31.5×0.01mm＝0.315mm，所以最終讀數(shù)為5.0mm＋0.315mm＝5.315mm(5.312～5.318mm)．例2(2019·安徽蚌埠市第三次質(zhì)量檢測)某小組利用橡皮筋(彈力滿足胡克定律)“驗證力的平行四邊形定則”，如圖4甲所示，把貼有白紙的木板放在水平桌面上，他們將完全相同的三根橡皮筋的一端都固定在結(jié)點O處，另一端分別系上細線，仍保證橡皮筋原長相同，測得原長L0＝4.40cm.沿平行于紙面的方向分別通過細線將三根橡皮筋拉至某一長度(在彈性限度內(nèi))，保持狀態(tài)不變，如圖乙所示，記錄此時結(jié)點的位置和三根橡皮筋另一端的位置，量出三個端點到結(jié)點O的距離分別為L1＝9.40cm，L2＝8.40cm，L3＝7.40cm.若三根橡皮筋產(chǎn)生的彈力分別為F1、F2、F3，圖中已作出F1的圖示．圖4(1)請根據(jù)F1的大小比例分別作出F2和F3的圖示，并根據(jù)平行四邊形定則畫出F2和F3的合力F合；(2)請在圖中畫出與F2和F3共同作用效果相同的力F的圖示．若F合與F的大小及方向的偏差均在實驗所允許的誤差范圍之內(nèi)，則該實驗驗證了力的平行四邊形定則．答案見解析cm－4.40cm＝4.00cm，Δx3＝7.40cm－4.40cm＝3.00cm，橡皮筋的彈力與形變量成正比，按比例作出平衡時F2和F3的圖示、兩個力的合力F合的圖示，以及共同作用相同的力效果F的圖示，如圖拓展訓(xùn)練3(2019·河南省八市重點高中聯(lián)盟第三次模擬)一個實驗小組在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中：圖5(1)甲同學(xué)在做該實驗時，通過處理數(shù)據(jù)得到了圖5甲所示的F－x圖象，其中F為彈簧彈力，x為彈簧長度．請通過圖甲，分析并計算，該彈簧的原長x0＝________cm，彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m.該同學(xué)將該彈簧制成一把彈簧秤，當(dāng)彈簧秤的示數(shù)如圖乙所示時，該彈簧的長度x＝________cm.(2)乙同學(xué)使用兩條不同的輕質(zhì)彈簧a和b，得到彈力與彈簧長度的圖象如圖丙所示．下列表述正確的是________．A．a(chǎn)的原長比b的長B．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的大C．a(chǎn)的勁度系數(shù)比b的小D．測得的彈力與彈簧的長度成正比答案(1)82520(2)B解析(1)當(dāng)彈力為零時，彈簧處于原長狀態(tài)，故原長為x0＝8cm，在F－x圖象中斜率代表彈簧的勁度系數(shù)，則k＝eq\f(ΔF,Δx)＝eq\f(6,0.24)N/m＝25N/m，在題圖乙中彈簧秤的示數(shù)F′＝3.0N，可知：x′＝eq\f(F′,k)＝eq\f(3.0,25)m＝0.12m＝12cm，故此時彈簧的長度x＝x′＋x0＝20cm.(2)在題圖丙中，當(dāng)彈簧的彈力為零時，彈簧處于原長，故b的原長大于a的原長，故A錯誤；斜率代表勁度系數(shù)，故a的勁度系數(shù)大于b的勁度系數(shù)，故B正確，C錯誤；彈簧的彈力與彈簧的形變量成正比，故D錯誤．拓展訓(xùn)練4(2019·福建寧德市5月質(zhì)檢)某實驗小組用一只彈簧測力計和一個量角器等器材“驗證力的平行四邊形定則”，設(shè)計的實驗裝置如圖6.固定在豎直木板上的量角器直邊水平，橡皮筋一端固定在量角器圓心O的正上方A點，另一端系繩套1和繩套2.圖6(1)實驗步驟如下：①彈簧測力計掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點到達O點，記下彈簧測力計的示數(shù)F；②彈簧測力計掛在繩套1上，手拉著繩套2，緩慢拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點達到O點，此時繩套1沿0°方向，繩套2沿120°方向，彈簧測力計的示數(shù)為F1;③根據(jù)力的平行四邊形定則計算繩套1的拉力F1′＝________；④比較________________，即可初步驗證力的平行四邊形定則．(2)將繩套1由0°方向緩慢轉(zhuǎn)動到60°方向，同時繩套2沿120°方向不變，此過程中保持橡皮筋的結(jié)點在O點不動，關(guān)于繩套1的拉力大小的變化，下列結(jié)論正確的是________．A．逐漸增大 B．先增大后減小C．逐漸減小 D．先減小后增大答案(1)③eq\f(\r(3),3)F④F1與F1′的大小(2)D解析(1)③根據(jù)力的平行四邊形定則計算繩套1的拉力F1′＝Ftan30°＝eq\f(\r(3),3)F；④比較F1和F1′的大小，即可初步驗證力的平行四邊形定則．(2)保持繩套2方向不變，繩套1從圖示位置向下緩慢轉(zhuǎn)動60°，此過程中保持橡皮筋的結(jié)點在O處不動，說明兩個細繩拉力的合力不變，作圖如下：由圖可知，繩套1的拉力先減小后增大，故A、B、C錯誤，D正確．例3(2019·吉林“五地六?！焙献黧w聯(lián)考)如圖7甲所示裝置可以進行以下實驗：A．“研究勻變速直線運動”B．“驗證牛頓第二定律”C．“研究合外力做功和物體動能變化關(guān)系”圖7(1)在A、B、C這三個實驗中，________需要平衡摩擦阻力．(2)已知小車的質(zhì)量為M，盤和砝碼的總質(zhì)量為m，且將mg視為細繩對小車的拉力，為此需要滿足m?M.前述A、B、C三個實驗中，________不需要滿足此要求．(3)如果用此裝置做“研究合外力做功和物體動能變化關(guān)系”這個實驗，由此可求得如圖乙紙帶上(紙帶上除O點以外的其他點為連續(xù)點且相鄰兩點時間間隔為T)由O點到D點所對應(yīng)的運動過程中，盤和砝碼受到的重力所做功的表達式W＝________，該小車動能改變量的表達式ΔEk＝________.由于實驗中存在系統(tǒng)誤差，所以W________ΔEk(選填“小于”“等于”或“大于”)．答案(1)BC(2)A(3)mgx4eq\f(M?x5－x3?2,8T2)大于解析(1)在A、B、C這三個實驗中，“驗證牛頓第二定律”“研究合外力做功和物體動能變化關(guān)系”都需要平衡摩擦阻力；(2)已知小車的質(zhì)量為M，盤和砝碼的總質(zhì)量為m，且將mg視為細繩對小車的拉力，為此需要滿足m?M.前述A、B、C三個實驗中，實驗A只需要小車做勻加速運動即可，不需要滿足此要求；(3)紙帶上由O點到D點所對應(yīng)的運動過程中，盤和砝碼受到的重力所做功的表達式：W＝mgx4；打D點時的速度：vD＝eq\f(x5－x3,2T)，則小車動能的改變量：ΔEk＝eq\f(1,2)M(eq\f(x5－x3,2T))2＝eq\f(M?x5－x3?2,8T2)；由于實驗中存在系統(tǒng)誤差，所以盤和砝碼受到的重力所做功W大于小車動能的改變量ΔEk.拓展訓(xùn)練5(2019·全國卷Ⅰ·22)某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究．物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖8所示．已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標(biāo)出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出．在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是______點．在打出C點時物塊的速度大小為________m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．圖8答案A0.2330.75解析根據(jù)題述，物塊加速下滑，在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是A點．根據(jù)刻度尺讀數(shù)規(guī)則可讀出，B點對應(yīng)的刻度為1.20cm，C點對應(yīng)的刻度為3.15cm，Dcm，DE＝3.45cm.兩個相鄰計數(shù)點之間的時間T＝5×eq\f(1,50)s＝0.10s，根據(jù)做勻變速直線運動的質(zhì)點在一段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度可得，打出C點時物塊的速度大小為vC＝eq\f(BC＋CD,2T)≈0.233m/s.由逐差法可得a＝eq\f(CD＋DE－?AB＋BC?,4T2)，解得a＝0.75m/s2.拓展訓(xùn)練6(2019·四川南充市第二次適應(yīng)性考試)“驗證機械能守恒定律”的實驗裝置如圖9甲所示，圖乙為實驗所得的一條紙帶，在紙帶上選取了點跡清晰的連續(xù)7個點，若只測出了點4與點0之間的距離為h4以及點6與點0的距離h6，已知打點周期為T，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.(以下的三個結(jié)論均由題中所給符號表示)圖9(1)打點5時重物的速度v＝________；(2)由已知條件從理論上計算點5到點0的距離h5＝________；(3)若打點0時重物的速度為零，則要驗證從點0到點5間重物下落過程中機械能守恒的等式為____________________________．答案(1)eq\f(h6－h(huán)4,2T)(2)eq\f(h4＋h6－gT2,2)(3)g(h4＋h6－gT2)＝eq\f(?h6－h(huán)4?2,4T2)解析(1)打點5時重物的速度v＝eq\f(h6－h(huán)4,2T)；(2)h6－h(huán)4＝h45＋h56而h56－h(huán)45＝gT2，則h45＝eq\f(1,2)(h6－h(huán)4－gT2)，則h5＝h4＋h45＝eq\f(1,2)(h4＋h6－gT2)(3)要驗證的等式是：mgh5＝eq\f(1,2)mv2即g(h4＋h6－gT2)＝eq\f(?h6－h(huán)4?2,4T2).拓展訓(xùn)練7(2019·全國卷Ⅱ·22)如圖10，某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗．所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的交流電源、紙帶等．回答下列問題：圖10(1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)μ＝______(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)．(2)某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角θ＝30°.接通電源，開啟打點計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下．多次重復(fù)后選擇點跡清晰的一條紙帶，如圖11所示．圖中的點為計數(shù)點(每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出)．重力加速度為9.80m/s2.可以計算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為________(結(jié)果保留2位小數(shù))．圖11答案(1)eq\f(gsinθ－a,gcosθ)(2)0.35解析(1)對鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ).(2)兩個相鄰計數(shù)點之間的時間間隔T＝5×eq\f(1,50)s＝0.10s，由逐差法和Δx＝aT2可得a＝eq\f(?x5＋x6＋x7?－?x1＋x2＋x3?,12T2)≈1.97m/s2，代入μ＝eq\f(gsinθ－a,gcosθ)，解得μ≈0.35.例4(2019·廣東清遠市期末質(zhì)量檢測)某校學(xué)生“驗證Fn＝meq\f(v2,R)”的實驗中，設(shè)計了如下實驗：(如圖12)圖12第1步：先用粉筆在地上畫一個直徑為2L的圓；第2步：通過力傳感器，用繩子綁住一質(zhì)量為m的物塊，人站在圓內(nèi)，手拽住繩子離物塊距離為L的位置，用力甩繩子，使物塊做勻速圓周運動，調(diào)整位置，讓轉(zhuǎn)動物塊的手肘的延長線剛好通過地上的圓心，量出手拽住處距離地面的高度為h，記下力傳感器的讀數(shù)為F；第3步：轉(zhuǎn)到一定位置時，突然放手，讓物塊自由拋出去；第4步：另一個同學(xué)記下物塊的落地點C，將通過拋出點A垂直于地面的豎直線在地面上的垂足B與落地點C連一條直線，這條直線近似記錄了物塊做圓周運動時的地面上的投影圓在B處的運動方向，量出BC間的距離為s.第5步：保持物塊做圓周運動半徑不變，改變物塊做圓周運動的速度，重復(fù)上述操作．試回答：(用題中的m、L、h、s和重力加速度g表示)(1)放手后，物塊在空中運動的時間t＝________.(2)物塊做圓周運動的速度v0＝________.(3)物塊落地時的速度v＝________.(4)在誤差范圍內(nèi)，有F＝________.答案(1)eq\r(\f(2h,g))(2)seq\r(\f(g,2h))(3)eq\r(\f(gs2,2h)＋2gh)(4)eq\f(mgs2,2hL)解析(1)物塊飛出后做平拋運動，根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2得，物塊在空中運動的時間t＝eq\r(\f(2h,g)).(2)物塊做圓周運動的速度v0＝eq\f(s,t)＝seq\r(\f(g,2h))；(3)落地時的豎直分速度vy＝eq\r(2gh)，根據(jù)平行四邊形定則知，物塊落地時的速度v＝eq\r(v\o\al(,02)＋v\o\al(,y2))＝eq\r(\f(s2g,2h)＋2gh)(4)繩子的拉力等于物塊做圓周運動的向心力，則拉力F＝Fn＝meq\f(v\o\al(,02),L)＝eq\f(mgs2,2hL).拓展訓(xùn)練8(2019·山東青島二中上學(xué)期期末)為了測定滑槽對物體的摩擦力所做功的大小，利用刻度尺和如圖13所示的實驗裝置進行實驗．其中，a是質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點)，b是固定于桌面的滑槽(滑槽末端切線沿水平方向)，實驗時讓小球a從滑槽上同一位置C點多次由靜止釋放滑下，落在地面上的平均落地點為p點，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，不計空氣阻力．則實驗時圖13(1)需要測量的物理量(用文字和字母表示)：________、________、________.(2)計算滑槽b對小球a的摩擦力所做的功的關(guān)系式(用測得的物理量的字母表示)：Wf＝________.答案(1)C點到桌面的高度h1桌面到地面的高度h2O點到p點的水平距離x(2)eq\f(mgx2,4h2)－mgh1解析(1)實驗中需要測量的物理量有：C點到桌面的高度h1，桌面到地面的高度h2，O點到p點的水平距離x；(2)設(shè)小球離開滑槽時的速度是v，在空中的運動時間為t，小球離開滑槽后做平拋運動，在水平方向上，做勻速直線運動：x＝vt①在豎直方向上做自由落體運動：h2＝eq\f(1,2)gt2②由①②計算得出：v＝xeq\r(\f(g,2h2))小球從C點滑到滑槽末端的過程中，由動能定理可得：mgh1＋Wf＝eq\f(1,2)mv2－0，故可得Wf＝eq\f(mgx2,4h2)－mgh1.例5(2019·東北三省四市教研聯(lián)合體模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組要研究彈簧的勁度系數(shù)與繞制彈簧的金屬絲直徑間的關(guān)系，為此他們選擇了同種材料制成的不同直徑的鋼絲來繞制彈簧．(1)進行此項實驗需要采用控制變量法，除了材料相同外，你認為還應(yīng)控制哪些因素相同(寫出兩項即可)：________________、________________.(2)用游標(biāo)卡尺測量繞制彈簧的鋼絲直徑，某次測量示數(shù)如圖14所示，則該鋼絲的直徑為________mm；圖14(3)根據(jù)下表中相關(guān)數(shù)據(jù)，分析可得：在其他條件相同的情況下，彈簧的勁度系數(shù)與其所用鋼絲直徑的________次冪成正比．勁度系數(shù)k(N/m)鋼絲的直徑D(mm)D－1(mm－1)D2(mm2)D3(mm3)D4(mm4)11320.91.110.810.730.6624141.20.831.441.732.07310121.50.672.253.385.06答案(1)彈簧的自然長度、總匝數(shù)[單位長度的匝數(shù)、彈簧圈的直徑(半徑)、彈簧的粗細、彈簧的橫截面積](2)1.4(3)4解析(1)由題意可知，本實驗主要探究彈簧的勁度系數(shù)與材料直徑的關(guān)系，根據(jù)控制變量法可知，還要保證彈簧的自然長度、總匝數(shù)、單位長度的匝數(shù)等相同；(2)由題圖可知，游標(biāo)卡尺是10分度的，主尺上的讀數(shù)為0.1×10mm＝1mm，游標(biāo)尺上讀數(shù)為0.1×4mm＝0.4mm，故讀數(shù)為1mm＋0.4mm＝1.4mm；(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，eq\f(132,0.66)＝eq\f(414,2.07)＝eq\f(1012,5.06)＝200，故彈簧的勁度系數(shù)與其所用鋼絲直徑的4次冪成正比．拓展訓(xùn)練9(2019·陜西漢中市下學(xué)期模擬)某同學(xué)將帶滑輪的滑板放置在水平桌面上，調(diào)節(jié)滑板上表面水平，將力傳感器固定在小車上，然后把繩的一端固定在傳感器拉鉤上，用來測量繩對小車的拉力，在小車及傳感器總質(zhì)量不變的情況下，探究加速度跟它們所受拉力的關(guān)系時，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中作出了如圖15所示的a－F圖象．圖15(1)由a－F圖象可知小車和傳感器的總質(zhì)量為______kg.(保留兩位有效數(shù)字)(2)圖象不過坐標(biāo)原點的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(3)為使圖象過原點可墊高滑板的________(填“左”或“右”)側(cè)，使傳感器拉鉤不掛繩時，小車能做________(填“加速”“勻速”或“減速”)運動．答案(1)0.50(2)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足(3)右勻速解析(1)a－F圖象中的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù)，由題圖可知，k＝eq\f(Δa,ΔF)＝eq\f(5,3－0.5)kg－1＝2kg－1，所以質(zhì)量M＝eq\f(1,2)kg＝0.50kg；(2)由圖象可知，當(dāng)F≠0時，加速度仍然為零，說明小車與滑板之間有摩擦，未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足；(3)為使圖象過原點必須要平衡摩擦力，可墊高滑板的右側(cè)，使傳感器拉鉤不掛繩時，小車能做勻速運動．例6(2019·陜西寶雞市高考模擬檢測(二))某同學(xué)利用如圖16甲所示裝置來“驗證機械能守恒定律”．將長為L的輕繩一端固定在O點，另一端拴在一個質(zhì)量為m的正方體小鐵塊A上，在小鐵塊A的上表面邊緣放一個小鐵片．將鐵塊拉起，使繩拉直且偏離豎直方向成θ角時由靜止開始釋放鐵塊，當(dāng)其到達最低點時，受到豎直擋板P阻擋而停止運動，之后鐵片將飛離鐵塊A做平拋運動．圖16(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測量正方體鐵塊厚度d的結(jié)果如圖乙所示，則d＝________cm；(2)若測得小鐵片從水平拋出到落到地面的水平位移x和豎直位移y，就可求得小鐵片做平拋運動的初速度v0＝________(已知重力加速度為g)．若假設(shè)鐵塊與小鐵片運動到最低點時的速度為v，則v與v0的大小關(guān)系為v________v0(填“＝”“＞”或“＜”)；(3)該同學(xué)在實驗中發(fā)現(xiàn)，若θ角改變，小鐵片平拋運動的水平位移x隨之發(fā)生改變．于是他多次實驗，得到了多組(θ，x)值，通過計算分析得出了“鐵塊與小鐵片一起由靜止釋放到運動到最低點過程中機械能守恒”的結(jié)論，并作出了x2隨cosθ變化的x2－cosθ圖象，你認為他作出的x2－cosθ圖象應(yīng)該是圖中的________(實驗中近似認為v＝v0)．答案(1)2.350(2)eq\f(x\r(2gy),2y)＞(3)C解析(1)游標(biāo)卡尺的主尺刻度為23mm，游標(biāo)尺刻度為10×0.05mm＝0.50mm，所以d＝23mm＋0.50mm＝23.50mm＝2.350cm；(2)根據(jù)鐵片做平拋運動有：x＝v0t①y＝eq\f(1,2)gt2②聯(lián)立①②可解得：v0＝eq\f(x\r(2gy),2y)；由于存在阻力作用，故根據(jù)平拋運動的規(guī)律計算的速度小于實際速度；(3)鐵塊與小鐵片下落過程中機械能守恒，設(shè)小鐵片質(zhì)量為m0，則(m＋m0)gh＝eq\f(1,2)(m＋m0)v2又v＝v0，h＝L(1－cosθ)聯(lián)立得gL(1－cosθ)＝eq\f(x2g,4y)即：x2＝－4yLcosθ＋4yL所以x2－cosθ圖象應(yīng)該是圖中的C.拓展訓(xùn)練10(2019·山東菏澤市下學(xué)期第一次模擬)某同學(xué)用氣墊導(dǎo)軌做“驗證動能定理”實驗裝置，如圖17甲所示，重力加速度為g，按要求完成下列問題．圖17(1)實驗前先用游標(biāo)卡尺測出遮光條的寬度，測量示數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________mm.(2)實驗中需要的操作是________．A．調(diào)節(jié)螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平B．調(diào)節(jié)定滑輪，使連接滑塊的細線與氣墊導(dǎo)軌平行C．滑塊與遮光條的總質(zhì)量M一定要遠大于鉤碼的質(zhì)量mD．使滑塊釋放的位置離光電門適當(dāng)遠一些(3)按圖示安裝并調(diào)節(jié)好裝置，開通氣源，將滑塊從圖示位置由靜止釋放，由數(shù)字計時器讀出遮光條通過光電門的時間為Δt，則滑塊通過光電門時的速度為v＝________(用測得的物理量字母表示)．(4)若保持鉤碼質(zhì)量不變，改變滑塊開始釋放的位置，測出每次釋放的位置到光電門的距離x及每次實驗時遮光條通過光電門的時間Δt，通過描點作出線性圖象來反映合力的功與動能改變量的關(guān)系，則所作圖象關(guān)系是________時才能符合實驗要求．A．x－Δt B．x－(Δt)2C．x－(Δt)－1 D．x－(Δt)－2答案(1)5.45(2)ABD(3)eq\f(d,Δt)(4)D解析(1)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為5mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05mm×9＝0.45mm，所以最終讀數(shù)為5.45mm.(2)調(diào)節(jié)螺釘使氣墊導(dǎo)軌水平，A項正確；為了使細線的拉力等于滑塊受到的合外力，調(diào)節(jié)定滑輪，使連接滑塊的細線與氣墊導(dǎo)軌平行，B項正確；對于系統(tǒng)來說，無需滑塊與遮光條的總質(zhì)量M遠大于鉤碼的質(zhì)量m，C項錯誤；使滑塊釋放的位置離光電門適當(dāng)遠一些，可以減小測量滑塊運動位移的相對誤差，D項正確．(3)滑塊通過光電門時的速度v＝eq\f(d,Δt)(4)由mgx＝eq\f(1,2)(M＋m)(eq\f(d,Δt))2得x＝eq\f(?M＋m?d2,2mg)·(Δt)－2，因此D項正確．專題強化練(限時20分鐘)1．(2019·吉林“五地六?！焙献黧w聯(lián)考)如圖1所示實驗裝置，a、b是兩個半徑相等的小球．某同學(xué)按照以下步驟研究彈性正碰實驗操作：圖1①在平木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于緊靠槽口處，使小球a從斜槽軌道上固定點處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；②將木板水平向右移動一定距離并固定，再使小球a從固定點處由靜止釋放，撞到木板上．重復(fù)多次，用盡可能小的圓把小球的落點圈在里面，其圓心處于小球落點的平均位置，得到痕跡B；③把小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球a仍從固定點處由靜止釋放，和小球b相碰后，重復(fù)多次，并使用與第②步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩個小球落點的平均位置，得到兩球撞在木板上的痕跡A和C.(1)為了保證在碰撞過程中a球不反彈，a、b兩球的質(zhì)量m1、m2間的關(guān)系是m1________m2(選填“大于”“小于”或“等于”)．(2)完成本實驗，必須測量的物理量有________．A．小球a開始釋放的高度hB．木板水平向右移動的距離lC．a(chǎn)球和b球的質(zhì)量m1、m2D．O點到A、B、C三點的距離y1、y2、y3(3)若(2)所給選項的物理量均已知，若滿足條件________(用測量量表示)，則表示兩小球發(fā)生的是彈性碰撞．答案(1)大于(2)D(3)eq\f(1,\r(y2))＋eq\f(1,\r(y3))＝eq\f(1,\r(y1))2．(2019·山東煙臺市下學(xué)期高考診斷)某同學(xué)在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，將橡皮筋改為勁度系數(shù)為400N/m的輕質(zhì)彈簧AA′，將彈簧的一端A′固定在豎直墻面上．不可伸長的細線OA、OB、OC，分別固定在彈簧的A端和彈簧秤甲、乙的掛鉤上，其中O為OA、OB、OC三段細線的結(jié)點，如圖2所示(俯視圖)．在實驗過程中，保持彈簧AA′伸長0.01m不變．圖2圖3(1)若OA、OC間夾角為90°，彈簧秤乙的讀數(shù)是________N．(如圖3所示)(2)在(1)問中若保持OA與OB的夾角不變，逐漸增大OA與OC的夾角，則彈簧秤甲的讀數(shù)大小將________，彈簧秤乙的讀數(shù)大小將________．答案(1)3.00(2)一直變小先變小后變大解析(1)根據(jù)彈簧秤的讀數(shù)方法可知，乙的讀數(shù)為3.00N；(2)若保持OA與OB的夾角不變，逐漸增大OA與OC的夾角，如圖中實線變到虛線：由圖可知彈簧秤甲的讀數(shù)將一直變小，而彈簧秤乙的讀數(shù)將先變小后變大．3．(2019·陜西榆林市第三次測試)某物理小組在一次探究活動中測量小滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)μ.實驗裝置如圖4甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，P為連接數(shù)字計時器的光電門且固定在B點．實驗時給帶有遮光條的小滑塊一個初速度，讓它沿木板從左側(cè)向右運動，小滑塊通過光電門P后最終停在木板上某點C.已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.圖4(1)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度d如圖乙所示，其讀數(shù)d＝________cm.(2)為了測量動摩擦因數(shù)，除遮光條寬度d及數(shù)字計時器顯示的時間t外，下列物理量中還需測量的有________．A．木板的長度L1B．木板的質(zhì)量m1C．小滑塊的質(zhì)量m2D．木板上BC間的距離L2(3)滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝________(用題中所涉及的物理量的符號表示)．答案(1)0.375(2)D(3)eq\f(d2,2gL2t2)解析(1)由題圖乙所示游標(biāo)卡尺可以知道，主尺示數(shù)為0.3cm，游標(biāo)尺示數(shù)為15×0.05mm＝0.75mm，游標(biāo)卡尺讀數(shù)d＝0.3cm＋0.075cm＝0.375cm；(2)滑塊通過光電門的速度為：v＝eq\f(d,t)根據(jù)動能定理可以知道：－μm2gL2＝0－eq\f(1,2)m2v2要測量動摩擦因數(shù)，需要知道木板上BC間的距離L2，所以D選項是正確的．(3)根據(jù)動能定理可以知道：－μm2gL2＝0－eq\f(1,2)m2v2計算得出：μ＝eq\f(d2,2gL2t2).4．(2019·廣東肇慶市第二次統(tǒng)一檢測)用如圖5甲所示裝置來“探究功和動能變化的關(guān)系”，木板上固定兩個完全相同的遮光條A、B，用不可伸長的細線將木板通過兩個滑輪與彈簧測力計C相連，木板放在安裝有定滑輪和光電門的軌道D上，軌道放在水平桌面上，P為小桶(內(nèi)有砂子)，滑輪質(zhì)量、摩擦不計．圖5(1)實驗中軌道應(yīng)傾斜一定角度，這樣做的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________cm.(3)實驗主要步驟如下：①測量木板(含遮光條)的總質(zhì)量M，測量兩遮光條間的距離L，按圖甲所示正確連接器材；②將木板左端與軌道左端對齊，靜止釋放木板，木板在細線拉動下運動，記錄彈簧測力計示數(shù)F及遮光條B、A先后經(jīng)過光電門的時間為t1、t2，則遮光條B、A通過光電門的過程中木