高中物理二輪復(fù)習(xí)-實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)1-力學(xué)綜合(一)

實(shí)驗(yàn)題專項(xiàng)1力學(xué)綜合(一)1．(2021·石家莊市高中畢業(yè)班教學(xué)質(zhì)量檢測(cè))某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置測(cè)量木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)。首先將木板傾斜固定在水平面上，木板與水平面間的夾角為37°，木板底端固定一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，然后將紙帶一端固定在木塊上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。使木塊瞬間獲得一初速度沿木板向上運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，選取比較清晰的一段如圖乙所示，取A、B、C、D、E五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用交流電的頻率為50Hz，測(cè)得相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為x1＝29.40cm、x2＝21.30cm、x3＝13.20cm、x4＝5.10cm。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g取10m/s2。甲乙(1)通過(guò)計(jì)算紙帶數(shù)據(jù)可得木塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為_(kāi)_______m/s2，木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為_(kāi)_______。(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(2)如果當(dāng)時(shí)所用交變電流的頻率為49Hz，而該同學(xué)仍按50Hz計(jì)算，由此會(huì)造成木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量值與實(shí)際值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。[解析](1)由題意知，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝5×eq\f(1,50)s＝0.1s，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式Δx＝aT2可得木塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a＝eq\f(x1＋x2－x3－x4,4T2)＝eq\f(29.40＋21.30－13.20－5.10,4×0.12)×10－2m/s2＝8.1m/s2；對(duì)木塊受力分析，根據(jù)牛頓第二定律可得mgsin37°＋μmgcos37°＝ma，解得μ≈0.26。(2)如果當(dāng)時(shí)所用交變電流的頻率為49Hz，而該同學(xué)仍按50Hz計(jì)算，則該同學(xué)得到的加速度數(shù)值偏大，導(dǎo)致木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的測(cè)量值與實(shí)際值相比偏大。[答案](1)8.10.26(2)偏大2．某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置通過(guò)研究小車的勻變速運(yùn)動(dòng)求小車的質(zhì)量。小車的前、后各固定一個(gè)擋光條(質(zhì)量不計(jì))，兩擋光條間的距離為L(zhǎng)，擋光條寬度為d，小車釋放時(shí)左端擋光條到光電門的距離為x，掛上質(zhì)量為m的鉤碼后，釋放小車，測(cè)得兩擋光條的擋光時(shí)間分別為t1、t2。甲乙丙(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度，示數(shù)如圖乙所示，則擋光條的寬度為d＝________cm；(2)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前需要平衡摩擦力，正確的做法是________；(3)正確平衡摩擦力后，實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。不斷改變左端擋光條到光電門的距離x，記錄兩擋光條的擋光時(shí)間t1、t2，作出eq\f(1,t\o\al(2,2))-eq\f(1,t\o\al(2,1))圖象如圖丙所示，圖線的縱軸截距為k，則小車的加速度大小為_(kāi)_______，小車的質(zhì)量為_(kāi)_______(用題中所給字母表示)。[解析]本題考查游標(biāo)卡尺的讀數(shù)、平衡摩擦力的方法、光電門測(cè)量瞬時(shí)速度、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(1)擋光條的寬度為d＝0.6cm＋0.05mm×10＝0.650cm。(2)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前需要平衡摩擦力，正確的做法是去掉鉤碼，將木板右端墊高，輕推小車，使兩擋光條擋光時(shí)間相等。(3)兩擋光條經(jīng)過(guò)光電門時(shí)的速度分別為v1＝eq\f(d,t1)，v2＝eq\f(d,t2)，則由veq\o\al(2,2)＝veq\o\al(2,1)＋2aL，可得eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t2)))eq\s\up12(2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t1)))eq\s\up12(2)＋2aL，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t2)))eq\s\up12(2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,t1)))eq\s\up12(2)＋eq\f(2aL,d2)，由題意可知eq\f(2aL,d2)＝k，解得a＝eq\f(kd2,2L)，由牛頓第二定律可得mg＝(M＋m)a，解得M＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2gL,kd2)－1))m。[答案](1)0.650(2)去掉鉤碼，將木板右端墊高，輕推小車，使兩擋光條擋光時(shí)間相等(3)eq\f(kd2,2L)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2gL,kd2)－1))m3．某小組設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)方案做“驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)”。質(zhì)量分別為m1、m2(m1>m2)的兩物體P、Q通過(guò)一根跨過(guò)定滑輪的輕質(zhì)細(xì)線相連接，物體Q上固定寬度為d的擋光片。在外力的作用下讓物體Q靜止在A點(diǎn)，穩(wěn)定后釋放P和Q，在A點(diǎn)正上方高h(yuǎn)處固定一光電門，擋光片通過(guò)光電門的時(shí)間t可由光電計(jì)時(shí)器測(cè)出。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可調(diào)整光電門的位置從而改變h，并測(cè)出對(duì)應(yīng)的時(shí)間t，得到若干組(h，t)。(1)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是________(用題中所給的量表示)。(2)得到若干組(h，t)后，該小組的同學(xué)提出用圖象法來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為他們應(yīng)該描繪的圖象是________。A．h-t B．h-eq\f(1,t)C．h-t2 D．h-eq\f(1,t2)(3)該小組的同學(xué)按上述方法作出圖象后，發(fā)現(xiàn)與預(yù)想的情況偏差較大，試寫(xiě)出一條可能的原因________。[解析]本題考查探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)。(1)根據(jù)牛頓第二定律的表達(dá)式，有F合＝ma，物體P、Q做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，有v2＝2ah，而速度v＝eq\f(d,t)，F(xiàn)合＝m1g－m2g，代入公式可得，該實(shí)驗(yàn)原理是m1g－m2g＝(m1＋m2)eq\f(d2,2ht2)。(2)由eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,t)))eq\s\up12(2)＝2ah可知h與eq\f(1,t2)成正比關(guān)系，所以應(yīng)該描繪的圖象是h-eq\f(1,t2)圖象，理論上可以得到一條過(guò)原點(diǎn)的直線。(3)作出圖象后，發(fā)現(xiàn)與預(yù)想的情況偏差較大，說(shuō)明