考點七 力學(xué)實驗-2019年高考物理分類題庫

考點七力學(xué)實驗1.（2019·全國卷I·T22）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研究。物塊拖動紙帶下滑,打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz,紙帶上標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)。

【解析】物塊沿傾斜的長木板加速下滑,相等時間內(nèi)的間距越來越大,所以在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)紙帶可知xAB=12.0mm、xBC=19.5mm、xCD=27.0mm、xDE=34.5mm,則vC=xBD2T=19.5mm+27.0mm2×0.1s=232.5mm/s=0Δx=xDE-xCD=xCD-xBC=xBC-xAB=7.5mm,則a=ΔxT2=7.5mm(0.1s)2=750mm/s2答案:A0.2330.752.(2019·全國卷Ⅱ·T22)如圖(a),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:(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(b)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9.8m/s2?？梢杂嬎愠鲨F塊與木板間的動摩擦因數(shù)為(結(jié)果保留2位小數(shù))。

【解析】(1)以鐵塊為研究對象,受力分析如圖所示由牛頓第二定律得mgsinθ-μmgcosθ=ma,故μ=gsin(2)由逐差法求加速度a=sⅡ-sⅠ9T2,由紙帶可得sⅡ=(76.39-31.83)×10-2m,T=0.10s,sⅠ=(31.83-5.00)×10-2m,a=(76.39-31.83)×10-2-(31.83-5.00)×10-29×0.12答案:(1)gsinθ-a3.(2019·全國卷Ⅲ·T22)甲、乙兩位同學(xué)設(shè)計了利用數(shù)碼相機的連拍功能測重力加速度的實驗。實驗中,甲同學(xué)負責釋放金屬小球,乙同學(xué)負責在小球自由下落的時候拍照。已知相機每間隔0.1s拍1幅照片。(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息,在此實驗中還必須使用的器材是。(填正確答案標號)

A.米尺 B.秒表 C.光電門 D.天平(2)簡述你選擇的器材在本實驗中的使用方法。答:___________________________________________。

(3)實驗中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm,則該地的重力加速度大小為g=m/s2。(保留2位有效數(shù)字)

【解析】(1)此實驗用數(shù)碼相機替代打點計時器,故實驗原理是相同的,仍然需要米尺來測量點與點之間的距離,故選A。(2)米尺在本實驗中的使用方法為:將米尺豎直放置,使小球下落時盡量靠近米尺,這樣便于測量連續(xù)幾張照片上小球位置之間的距離。(3)利用逐差法Δx=aT2求加速度a。則g=a=ΔxT2=(58.7-24.5-24.5)×10-2m答案:(1)A(2)將米尺豎直放置,使小球下落時盡量靠近米尺(3)9.74.（2019·北京高考·T21）用如圖1所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出,落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低,鋼球落在擋板上時,鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板,重新釋放鋼球,如此重復(fù),白紙上將留下一系列痕跡點。(1)下列實驗條件必須滿足的有。

A.斜槽軌道光滑B.斜槽軌道末段水平C.擋板高度等間距變化D.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球(2)為定量研究,建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。a.取平拋運動的起始點為坐標原點,將鋼球靜置于Q點,鋼球的(選填“最上端”“最下端”或“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點;在確定y軸時(選填“需要”或“不需要”)y軸與重垂線平行。

b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點,也可按下述方法處理數(shù)據(jù):如圖2所示,在軌跡上取A、B、C三點,AB和BC的水平間距相等且均為x,測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2,則y1y2

13(選填“大于”“等于”或“小于”)。可求得鋼球平拋的初速度大小為

(3)為了得到平拋物體的運動軌跡,同學(xué)們還提出了以下三種方案,其中可行的是。

A.從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱,拍攝照片,即可得到平拋運動軌跡B.用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置,平滑連接各位置,即可得到平拋運動軌跡C.將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置,筆尖緊靠白紙板,鉛筆以一定初速度水平拋出,將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡(4)伽利略曾研究過平拋運動,他推斷:從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈,如果不受空氣阻力,不論它們能射多遠,在空中飛行的時間都一樣。這實際上揭示了平拋物體。

A.在水平方向上做勻速直線運動B.在豎直方向上做自由落體運動C.在下落過程中機械能守恒(5)牛頓設(shè)想,把物體從高山上水平拋出,速度一次比一次大,落地點就一次比一次遠,如果速度足夠大,物體就不再落回地面,它將繞地球運動,成為人造地球衛(wèi)星。同樣是受地球引力,隨著拋出速度增大,物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動,請分析原因。【解析】(1)選B、D。實驗的目的是研究平拋運動的運動規(guī)律,所以對于實驗裝置來說首先要保證小球的運動是平拋運動,所以斜槽軌道末段必須水平,選項B正確;又因為要通過多次撞擊相同位置來描繪同一平拋運動軌跡,保證運動軌跡完全相同的條件是讓小球初速度相同,每次都從同一高度無初速度釋放就好,選項D正確;斜槽軌道不光滑也可以做到,選項A錯誤;擋板不需要每次高度等間距變化,選項C錯誤。(2)a.研究平拋運動規(guī)律,小球視為質(zhì)點,對于形狀規(guī)則、質(zhì)量分布均勻的球體,質(zhì)心在幾何中心,所以應(yīng)是球心;因為小球豎直方向運動和重力方向重合,所以需要利用重垂線來確定重力方向。b.若初速度為零,經(jīng)過第一個時間間隔T,速度變?yōu)間T,再經(jīng)過時間T速度變?yōu)?gT,第一個間隔時間內(nèi)位移為y01=0+gT2·T=12gT2,第二個時間間隔內(nèi)位移為y02=gT+2gT2·T=32gT2,所以y01y02=13;若初速度為v0=gT,間隔相同時間速度變?yōu)?gT,再間隔相同時間速度變?yōu)?gT,第一個時間間隔內(nèi)位移為y1=gT+2gT2·T=32gT2,第二個時間間隔內(nèi)位移為y2=2gT+3gT2·T=5gT22,由此可得y1y2=3(3)選A、B。從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱,水柱近似做平拋運動,拍攝照片,可以得到平拋運動的軌跡,所以A方案可行;用頻閃照相在同一底片上記錄小球不同時刻的位置即平拋運動的軌跡上的點,平滑連接在一起即為平拋運動軌跡,所以B方案可行;將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置,以一定初速度水平拋出,筆尖與白紙間有摩擦阻力的作用,所以鉛筆做的不是平拋運動,故C方案不可行。(4)選B。伽利略的實驗說明平拋運動物體在空中飛行時間由初末位置高度差決定,時間由y=12gt2(5)物體初速度較小時,運動范圍很小,引力可以看作恒力——重力,做平拋運動;隨著物體初速度增大,運動范圍變大,引力不能再看作恒力;當物體初速度達到第一宇宙速度時,做圓周運動而成為地球衛(wèi)星。答案:(1)B、D(2)a.球心需要b.大于xg(3)A、B(4)B(5)見解析5.(2019·江蘇高考·T10)某興趣小組用如圖1所示的裝置驗證動能定理。(1)有兩種工作頻率均為50Hz的打點計時器供實驗選用:A.電磁打點計時器B.電火花打點計時器為使紙帶在運動時受到的阻力較小,應(yīng)選擇(選填“A”或“B”)。

（2）保持長木板水平,將紙帶固定在小車后端,紙帶穿過打點計時器的限位孔。實驗中,為消除摩擦力的影響,在砝碼盤中慢慢加入沙子,直到小車開始運動。同學(xué)甲認為此時摩擦力的影響已得到消除。同學(xué)乙認為還應(yīng)從盤中取出適量沙子,直至輕推小車觀察到小車做勻速運動?？捶ㄕ_的同學(xué)是(選填“甲”或“乙”)。(3)消除摩擦力的影響后,在砝碼盤中加入砝碼。接通打點計時器電源,松開小車,小車運動。紙帶被打出一系列點,其中的一段如圖2所示。圖中紙帶按實際尺寸畫出,紙帶上A點的速度vA=m/s。

(4)測出小車的質(zhì)量為M,再測出紙帶上起點到A點的距離為L。小車動能的變化量可用ΔEk=12MvA2算出。砝碼盤中砝碼的質(zhì)量為m,重力加速度為g;實驗中,小車的質(zhì)量應(yīng)(選填“遠大于”“遠小于”或“接近”)砝碼、砝碼盤和沙子的總質(zhì)量,小車所受合力做的功可用W=mgL算出。多次測量,若W與Δ【解析】(1)電磁打點計時器振針打點時和紙帶接觸,影響紙帶的運動而產(chǎn)生阻力,電火花打點計時器是火花放電在紙帶上留下點跡的,阻力較小,故選B。(2)在砝碼盤中慢慢加入沙子直到小車開始運動時,小車是從靜止開始加速運動的,拉力大于摩擦力,同學(xué)乙認為從盤中取出適量的沙子,直至輕推小車觀察到小車做勻速運動,此