（廣西專用）2020高考物理二輪復習 力學實驗專項訓練（含解析）

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1、力學實驗專項訓練 (時間:45分鐘　滿分:100分) 1.(16分)(2019·山東濟寧模擬)某同學用如圖甲所示的實驗裝置測量滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)。實驗中滑塊放在水平桌面上,在輕質動滑輪上懸掛不同的重物,使滑塊從同一位置由靜止加速運動?；瑝K經(jīng)過光電門時,配套的數(shù)字毫秒計測出遮光條的擋光時間t,讀出彈簧測力計的示數(shù)F,作出1t2-F關系圖像如圖乙所示。已知滑塊到光電門的距離x=45 cm,遮光條的寬度d=3 mm(忽略繩子質量及繩子與滑輪之間的摩擦,g取10 m/s2)。 甲 乙 (1)由圖甲判斷下列說法正確的是　　　　。? A.實驗中滑塊的質量應遠小于重物的質量 B.

2、實驗中滑塊的質量應遠大于重物的質量 C.實驗中與滑塊相連的輕繩與桌面一定要平行 D.實驗中與滑塊相連的輕繩與桌面可以不平行 (2)由圖乙可得滑塊的質量為m=　　　　 kg,滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ=　　　　　　　　。? 答案:(1)C　(2)0.5　0.3 解析:(1)因彈簧測力計能測出繩子的拉力,所以只需保持與滑塊相連的輕繩與桌面平行,滑塊的合外力就等于彈簧測力計的示數(shù),故正確的是C。 (2)由牛頓第二定律得F-μmg=ma,又v2=2ax,v=dt,聯(lián)立得1t2=2xmd2·F-2μgxd2,根據(jù)題圖乙1t2-F圖像的斜率、截距得m=0.5kg,μ=0.3。 2.(16分

3、)(2019·江蘇無錫模擬)某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究,實驗裝置如圖甲所示,輕彈簧放置在傾斜的長木板上,彈簧左端固定,右端與一物塊接觸而不連接,紙帶穿過打點計時器并與物塊連接。向左推物塊使彈簧壓縮一段距離,由靜止釋放物塊,通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。 甲 (1)實驗中涉及下列操作步驟: ①松手釋放物塊; ②接通打點計時器電源; ③木板一端抬高以平衡摩擦; ④向左推物塊使彈簧壓縮,并測量彈簧壓縮量。 上述步驟正確的操作順序是　　　　(填序號)。? (2)甲同學實際打點結果如圖乙所示,觀察紙帶,判斷測量值比真實值　　　　(選填“偏小”或“偏大”)。?

4、 乙 (3)乙同學實際打點結果如圖丙所示。打點計時器所用電源的頻率為50 Hz,物塊質量為200 g,結合紙帶所給的數(shù)據(jù),可求出在該紙帶對應的實驗中物塊脫離彈簧時的速度為　　　　 m/s,相應的彈簧的彈性勢能為　　　　 J。(結果均保留兩位有效數(shù)字)? 丙 答案:(1)③④②①　(2)偏小　(3)0.78　0.061 解析:(2)由紙帶可知,物塊先加速后減速,由此可知肯定是平衡摩擦力不夠,彈簧的彈性勢能一部分克服摩擦力做功,則彈簧彈性勢能的測量值小于真實值。 (3)物塊脫離彈簧時的速度為v=xt=1.56×10-20.02m/s=0.78m/s;彈性勢能Ep=12mv2=1

5、2×0.2×0.782J=0.061J。 3.(16分)某物理小組的同學設計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度的實驗。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20 m)。 完成下列填空: (1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖甲所示,托盤秤的示數(shù)為1.00 kg。 (2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時,托盤秤的示數(shù)如圖乙所示,該示數(shù)為　　　　 kg。? (3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點后滑向另一側。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示: 序號 1 2 3 4

6、 5 m/kg 1.80 1.75 1.85 1.75 1.90 (4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為　　　　 N;小車通過最低點時的速度大小為　　　　 m/s。(重力加速度大小取9.80 m/s2,計算結果保留兩位有效數(shù)字)? 答案:(2)1.40　(4)7.9　1.4 解析:(2)根據(jù)有效數(shù)字讀數(shù)規(guī)則可知,托盤秤的示數(shù)為1.40kg; (4)托盤秤示數(shù)的平均值為 1.80+1.75+1.85+1.75+1.905kg=1.81kg,則小車經(jīng)過最低點時對橋的壓力FN=(1.81-1.00)×9.80N=7.9N 由題意知,小車的質量m=1.4

7、0kg-1.00kg=0.40kg,設小車過最低點時的速度為v,根據(jù)牛頓第二定律有FN-mg=mv2R,解得v=1.4m/s。 4.(16分)某實驗小組利用圖甲所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律。小鋼球自由下落過程中,計時裝置測出小鋼球先后通過光電門A、B的時間分別為tA、tB,用小鋼球通過光電門A、B的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時速度。測出兩光電門間的距離為h,當?shù)氐闹亓铀俣葹間,小鋼球所受空氣阻力可忽略不計。 甲 乙 (1)先用游標卡尺測量鋼球的直徑,讀數(shù)如圖乙所示,鋼球直徑為d=　　　cm。? (2)要驗證機械能是否守恒,只要比較　　　　　　　　與　　　　　　　

8、　是否相等。? (3)實驗中小鋼球通過光電門的平均速度　　　　(選填“大于”或“小于”)小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,導致動能增加量ΔEk總是稍　　　　(選填“大于”或“小于”)重力勢能減少量ΔEp,且隨小鋼球下落起始高度的增加,誤差越來越　　　(選填“大”或“小”)。? 答案:(1)0.860　(2)d22tB2-d22tA2　gh　(3)小于　小于　大 解析:(1)d=8mm+0.05×12mm=8.60mm=0.860cm。(2)比較mgh與12mv22-12mv12。質量可以消去,且初、末速度已求出,因此比較gh與d22tB2-d22tA2。(3)由于小鋼球做勻加速直線運動,

9、平均速度等于中間時刻的速度,中間時刻的速度小于中間位置的速度,因此平均速度小于小鋼球球心通過光電門時的瞬時速度,從而導致動能增加量小于重力勢能減少量;當起始高度增加,v1、v2都增加,從而平均速度與中點的速度差距越來越大。 5.(18分)某實驗小組采用如圖所示的裝置探究動能定理,圖中小車中可放置砝碼。實驗中,小車碰到制動裝置時,鉤碼尚未到達地面,打點計時器工作頻率為 50 Hz。 (1)實驗的部分步驟如下: ①在小車中放入砝碼,把紙帶穿過打點計時器,連在小車后端,用細線連接小車和鉤碼。 ②將小車停在打點計時器附近,　　　　　　　　,　　　　　　　　,小車拖動紙帶,打點計時器在紙帶上

10、打下一列點,　　　　　　　　。? ③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量,更換紙帶,重復②的操作。 (2)下圖是鉤碼質量為0.03 kg、砝碼質量為0.02 kg時得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的距離x及對應時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結果填在表格中的相應位置。 紙帶的結果 測量點 x/cm v/(m·s-1) O 0.00 0.35 A 1.51 0.40 B 3.20 0.45 C 　　? 　　? D 7.15 0.54 E 9.41 0.60 (3)在小車的運動過程中,對于鉤碼、砝

11、碼和小車組成的系統(tǒng),　　　　　　　　　　　做正功,　　　　　做負功。? (4)實驗小組根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出了下圖中的圖線(其中Δv2=v2-v02),根據(jù)圖線可獲得的結論是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。要驗證“動能定理”,還需測量的物理量是摩擦力和　　　　　　　　。? 答案:(1)接通電源　釋放小車　斷開開關　(2)5.09(5.05~5.10)　0.49(0.48~0.50)　(3)鉤碼的重力　摩擦力　(4)小車初、末速度的二次方差與位移成正比　小車質量 解析:(1)實驗中應先接通電源,讓打點計時器開始打點,再釋放小車,在紙帶上打出一系列點,最后斷開開關,停止打點

12、。(2)小車做勻加速直線運動,從刻度尺中讀出xC=5.09cm(分度值為1mm,再估讀一位),C點速度等于B、D兩點間的平均速度即vC=BD4T=0.49m/s。(3)在移動過程中鉤碼受的重力是動力,其重力做正功,小車受的摩擦力做負功。(4)Δv2-x圖像是過原點的傾斜直線,說明Δv2與x成正比關系,即小車初、末速度的二次方差與位移x成正比關系,Δv2=kx,由12mv2-12mv02=(m鉤碼g-Ff)x,式中m為小車和砝碼的總質量,要驗證上式成立還需測出摩擦力Ff和小車質量m車。 6.(18分)某同學通過下述實驗驗證力的平行四邊形定則。實驗步驟: 甲 ①將彈簧測力計固定在貼有白紙

13、的豎直木板上,使其軸線沿豎直方向。 ②如圖甲所示,將環(huán)形橡皮筋一端掛在彈簧測力計的掛鉤上,另一端用圓珠筆尖豎直向下拉,直到彈簧測力計示數(shù)為某一設定值時,將橡皮筋兩端的位置標記為O1、O2,記錄彈簧測力計的示數(shù)F,測量并記錄O1、O2間的距離(即橡皮筋的長度l)。每次將彈簧測力計示數(shù)改變0.50 N,測出所對應的l,部分數(shù)據(jù)如下表所示: F/N 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/cm l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 ③找出②中F=2.50 N時橡皮筋兩端的位置,重新標記為O、O',橡皮筋的拉力記為FOO'。

14、 ④在彈簧測力計掛鉤上涂抹少許潤滑油,將橡皮筋搭在彈簧測力計掛鉤上,如圖乙所示。用兩圓珠筆尖成適當角度同時拉橡皮筋的兩端,使彈簧測力計掛鉤的下端達到O點,將兩筆尖的位置標記為A、B,橡皮筋OA段的拉力記為FOA,OB段的拉力記為FOB。 乙 完成下列作圖和填空: (1)利用表中數(shù)據(jù)畫出F-l圖線,根據(jù)圖線求得l0=　　　　 cm。? (2)測得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,則FOA的大小為　　　 N。? (3)根據(jù)給出的標度,作出FOA和FOB的合力F'的圖示。 (4)通過比較F'與　　　　的大小和方向,即可得出實驗結論。? 答案:(1)如圖甲所示　1

15、0.0(9.8~10.1均正確) 甲 乙 (2)1.80(1.70~1.90均正確) (3)如圖乙所示 (4)FOO' 解析:(1)作出F-l圖線,由F=k(l-l0)可得,直線與橫軸的截距即為l0,由圖可知,l0=10.0cm。 (2)由題干表格可知,F=1.50N時,l=13.00cm,則橡皮筋的勁度系數(shù)k=FΔL=50N/m;若OA=6.00cm,OB=7.60cm,則橡皮筋拉力FOA=k·ΔL'=50×(6.00+7.60-10.00)×10-2N=1.80N。 (3)見答案圖乙。 (4)由圖可知F'為作圖法所得到的合力,FOO'等于真實合力,F'與FOO'不完全重合,存在一定誤差,但在誤差允許范圍內,可得出實驗結論。 9