2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專(zhuān)題五 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 第13講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新優(yōu)練（含解析）

《2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專(zhuān)題五 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 第13講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新優(yōu)練（含解析）》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 600分沖刺 專(zhuān)題五 實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新 第13講 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新優(yōu)練（含解析）（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 1．(2019·浙江杭州模擬)某同學(xué)利用如圖甲所示的裝置研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。A為斜面上的一點(diǎn)，在斜面上方距離A為x處的B點(diǎn)有光電門(mén)。 (1)實(shí)驗(yàn)前，先用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光片的寬度(如圖乙所示)，則擋光片的寬度為_(kāi)_4.930__cm。 (2)將一物塊從斜面頂端由靜止釋放，測(cè)量光電門(mén)離A點(diǎn)的距離x和擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)擋片光的時(shí)間，改變光電門(mén)的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄光電門(mén)在不同位置時(shí)光電門(mén)離A點(diǎn)的距離x，及擋光片的擋光時(shí)間，計(jì)算各次物塊經(jīng)過(guò)光電門(mén)的速度v。算出速度的平方，結(jié)果填在下列表格中，請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出x與v2的圖線(xiàn)。 x(m) 0.2 0.4 0.6

2、 0.8 1.0 1.2 v2(m2/s2) 10.4 8.7 7.0 5.5 4.1 2.4 __圖見(jiàn)解析__ (3)根據(jù)所畫(huà)圖線(xiàn)，可知物體經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度為_(kāi)_3.5__ m/s(保留兩位有效數(shù)字)。 (4)若增大斜面的粗糙程度，則圖線(xiàn)斜率絕對(duì)值將__變大__。(選填“變大”“變小”或“不變”) [解析]　(1)圖中游標(biāo)卡尺讀數(shù)為49＋6×0.05＝49.30 mm＝4.930 cm； (2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，然后用直線(xiàn)連接，使得所描的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)附近如圖所示： (3)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：2ax＝v－v2，整理得：x＝－，當(dāng)x＝0時(shí)，v

3、＝v2，從圖中看出此時(shí)v2＝12 m2/s2，故經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度為 m/s≈3.5 m/s。 (4)若斜面變得更粗糙，物體加速度變小，斜率絕對(duì)值|k|＝，變大。 2．(2019·云南模擬)某同學(xué)用圖甲所示的裝置測(cè)量木塊與水平傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線(xiàn)兩端分別與木塊和彈簧秤相連，滑輪和木塊間的細(xì)線(xiàn)保持水平，在木塊上方放置砝碼，讓傳送帶順時(shí)針運(yùn)行，木塊靜止后，讀出彈簧秤的示數(shù)F，可測(cè)得木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小。 回答下列問(wèn)題： (1)放一個(gè)砝碼時(shí)，彈簧秤的示數(shù)如圖甲所示，其讀數(shù)為 __3.82～3.87__ N。 (2)增加砝碼個(gè)數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，作出示數(shù)F與砝碼個(gè)數(shù)

4、n的關(guān)系圖象如圖乙所示，已知每個(gè)砝碼的質(zhì)量均為50 g，重力加速度大小為9.80 m/s2，可求得μ＝__0.61～0.65__(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)；由上述信息__能__(選填“能”或“不能”)求出木塊的質(zhì)量。 [解析]　由圖可知，彈簧秤的最小分度為0.1 N，所以其讀數(shù)為3.85 N；(2)由實(shí)驗(yàn)原理可得：F＝f＝μ(nm＋M)g，即F＝μmgn＋μMg，由圖象可得斜率k＝，即μmg＝k，聯(lián)立解得：μ＝0.64。圖線(xiàn)與縱軸的交點(diǎn)即為木塊的重力與動(dòng)摩擦因數(shù)的乘積，所以能求出木塊的質(zhì)量。 3．(2019·山東煙臺(tái)模擬)如圖甲所示是“探究加速度與合外力、質(zhì)量之間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝配圖。

5、 (1)某同學(xué)按圖乙裝配后，指出兩處裝配有誤的地方 __見(jiàn)解析__。 (2)有關(guān)本實(shí)驗(yàn)的安裝要求及操作細(xì)節(jié)，正確的是　A　。 A．此實(shí)驗(yàn)必須把沒(méi)有滑輪的一端墊高以“平衡摩擦力” B．為了讓實(shí)驗(yàn)效果更好一些，鉤碼重量越大越好 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先釋放小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 D．實(shí)驗(yàn)中牽引小車(chē)的細(xì)線(xiàn)不用與木板表面平行 (3)某次實(shí)驗(yàn)后得到紙帶如下，每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，交流電的頻率為50 Hz，則小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度a＝ __2.67_m/s2__(保留兩位小數(shù))。 [解析]　(1)圖中的復(fù)寫(xiě)紙安裝錯(cuò)誤；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)該接右側(cè)的交流電源；小車(chē)應(yīng)該盡量靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。

6、 (2)此實(shí)驗(yàn)必須把沒(méi)有滑輪的一端墊高以“平衡摩擦力”，且鉤碼重量要遠(yuǎn)小于小車(chē)重量，這樣才能用鉤碼重力近似當(dāng)做小車(chē)所受合外力，A正確，B錯(cuò)誤；為了提高紙帶的利用率，盡量多打點(diǎn)，同時(shí)為了使打點(diǎn)更穩(wěn)定，在具體操作過(guò)程中應(yīng)該是先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后再釋放小車(chē)，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中牽引小車(chē)的細(xì)線(xiàn)和紙帶應(yīng)與木板表面保持平行，可以保證小車(chē)的加速度恒定，D錯(cuò)誤。 (3)根據(jù)紙帶上數(shù)據(jù)，則v1＝＝ m/s≈0.53 m/s，v4＝＝ m/s≈1.33 m/s。所以a＝＝ m/s2≈2.67 m/s2。 4．(2019·天津模擬)某同學(xué)“驗(yàn)證動(dòng)能定理”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌；

7、導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶遮光片的長(zhǎng)方形滑塊。 (1)用天平測(cè)量滑塊和遮光片的總質(zhì)量為M、砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量為m；用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片的寬度為d，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為_(kāi)_0.355__ cm； (2)按圖甲所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，適當(dāng)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的傾角，直到滑塊靜止在導(dǎo)軌上，用米尺測(cè)量遮光片到光電門(mén)的距離L； (3)剪斷細(xì)繩，滑塊由靜止下滑，記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間t； (4)多次改變遮光片與光電門(mén)之間的位置，測(cè)量并記錄相應(yīng)L與t的值； (5)剪斷細(xì)繩后，滑塊和遮光片從初始位置運(yùn)動(dòng)到光電門(mén)的過(guò)程中，合力對(duì)其做的功W＝__mgL__

8、，動(dòng)能的增加量ΔEk＝ 　M()2　。(用題中字母表示，重力加速度為g) (6)以L(fǎng)為橫軸，為縱軸，該同學(xué)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出如圖丙所示的圖象。根據(jù)此圖象，本實(shí)驗(yàn)__能__(選填“能”或“不能”)驗(yàn)證動(dòng)能定理。 [解析]　(1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)由兩部分組成：遮光片寬度d＝3 mm＋11×0.05 mm＝3.55 mm＝0.355 cm； (5)剛開(kāi)始滑塊靜止在斜板上，此時(shí)滑塊所受合力為零，但剪斷細(xì)繩撤去拉力后，滑塊受到的合力為T(mén)＝mg，由功的公式可求得W合＝mgL；從開(kāi)始到光電門(mén)位置，由遮光時(shí)間可求出到光電門(mén)的速度v＝，所以動(dòng)能的增加量為ΔEk＝M()2； (6)反過(guò)來(lái)，若動(dòng)能定理成立，

9、則有：mgL＝M()2，顯然由表達(dá)可以看出與L成正比，則若圖象是直線(xiàn)，則驗(yàn)證了動(dòng)能定理。 5. (2019·烏魯木齊三模)如圖甲所示是某興趣小組設(shè)計(jì)的驗(yàn)證動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒的實(shí)驗(yàn)裝置。半徑相同的小球A、B分別用細(xì)線(xiàn)懸掛于O1、O2處(在懸點(diǎn)O1，O2處分別。有力傳感器)，小球靜止時(shí)，O1、O2分別距小球A、B球的距離均為L(zhǎng)。已知A、B的質(zhì)量分別為m1和m2，且m1＞m2。 (1)驗(yàn)證動(dòng)量守恒，將小球A拉開(kāi)一定角度由靜止釋放，測(cè)出小球A、B第一次碰撞前懸掛小球A的細(xì)線(xiàn)的最大拉力為F0，碰撞后懸掛小球A、B的細(xì)線(xiàn)的最大拉力分別為F1、F2，則驗(yàn)證動(dòng)量守恒的表達(dá)式為?。剑?；空氣阻力對(duì)該實(shí)驗(yàn)得

10、出實(shí)驗(yàn)結(jié)論__沒(méi)有__(填“有”或“沒(méi)有”)影響。 (2)驗(yàn)證機(jī)械能守恒。先將懸掛小球B的系統(tǒng)拆除，只保留懸掛小球A的系統(tǒng)，然后將小球A從最低點(diǎn)拉升高度h(保持細(xì)線(xiàn)繃緊)后由靜止釋放，小球擺動(dòng)過(guò)程中，測(cè)出細(xì)線(xiàn)的最大拉力F；改變小球A從最低點(diǎn)拉升的高度h，重復(fù)上述步驟，得到多組h和F的數(shù)據(jù)。以h/L為橫坐標(biāo)，以F為縱坐標(biāo)，做出的圖象如圖乙所示。若該圖線(xiàn)的斜率k＝ __2m1g__、圖線(xiàn)與縱軸的截距b＝__m1g__，則機(jī)械能守恒得到驗(yàn)證。 [解析]　(1)設(shè)小球A的碰前速度為v0，碰后速度為v1，小球B的碰后速度為v2， 據(jù)牛頓第二定律F0－m1g＝m1，解得：v0＝ 同理可得：

11、v1＝， v2＝ 由動(dòng)量守恒定律得：m1v0＝m1v1＋m2v2，代入以上各式整理得： ＝＋ 動(dòng)量守恒是系統(tǒng)碰撞前一瞬間的動(dòng)量等于碰撞后一瞬間的系統(tǒng)的動(dòng)量，只要由靜止從同一位置釋放小球，小球到達(dá)O點(diǎn)正下方時(shí)速度相等，所以存在空氣阻力，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響； (2)在最低點(diǎn)F－m1g＝m1 從高h(yuǎn)處?kù)o止釋放到最低點(diǎn) m1gh＝m1v2 聯(lián)立解得： F＝2m1g·＋m1g 結(jié)合F－圖象可知：斜率k＝2m1g，縱軸截距b＝m1g 6. (2019·廣東模擬)利用圖甲所示裝置“探究加速度與物體受力的關(guān)系”，已知小車(chē)的質(zhì)量為M，砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量為m，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的交流電頻率為50 H

12、z，實(shí)驗(yàn)步驟如下： A．按圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，其中跨過(guò)動(dòng)滑輪的兩側(cè)細(xì)線(xiàn)及彈簧測(cè)力計(jì)沿豎直方向； B．調(diào)節(jié)長(zhǎng)木板的傾角，輕推小車(chē)后，使小車(chē)(未連細(xì)線(xiàn))能沿長(zhǎng)木板向下勻速運(yùn)動(dòng)； C．掛上砝碼盤(pán)，接通電源后再釋放小車(chē)，由紙帶求出小車(chē)的加速度； D．改變砝碼盤(pán)中砝碼的質(zhì)量，重復(fù)步驟C，求得小車(chē)在不同外力作用下的加速度。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程，回到下列問(wèn)題： (1)對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是__B__； A．小車(chē)的加速度與砝碼盤(pán)的加速度大小相等 B．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為小車(chē)所受合外力的大小 C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中砝碼處于超重狀態(tài) D．砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量 (2)實(shí)驗(yàn)

13、中打出的一條紙帶如圖乙所示，由該紙帶可求得小車(chē)的加速度為_(kāi)_0.16__ m/s2；(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) (3)由本實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)作出小車(chē)的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系圖象(如圖丙所示)。則與本實(shí)驗(yàn)相符合的是__A__。 [解析]　(1)由圖可知，小車(chē)的加速度是砝碼盤(pán)的加速度大小的2倍，故A錯(cuò)誤；由圖可知，彈簧秤顯示的是繩子上的拉力，故小車(chē)受到的拉力即為彈簧秤的示數(shù)，故B正確；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，砝碼向下加速運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；由于不是砝碼的重力，即為小車(chē)的拉力，故不需要砝碼和砝碼盤(pán)的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量的條件，故D錯(cuò)誤。 (2)在勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)

14、的位移差為常數(shù)，即Δx＝aT2 得：a＝＝＝0.16 m/s2 (3)由題意可知，小車(chē)的加速度a與彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F的關(guān)系應(yīng)該是成正比，即為過(guò)原點(diǎn)的一條傾斜直線(xiàn)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 7．(2019·株洲二模)用圖示裝置可測(cè)量重錘的質(zhì)量。水平桌面上有n塊質(zhì)量均為m0的一組磁性鐵片用細(xì)繩通過(guò)定滑輪與重錘連接，重錘下端貼一輕質(zhì)遮光片，調(diào)整重錘的高度，使其從適當(dāng)?shù)奈恢糜伸o止開(kāi)始下落，讀出遮光片通過(guò)安裝在其下方的光電門(mén)的擋光時(shí)間t0；依次取下1塊鐵片放到重錘上，讓重錘每次都從同一位置由靜止開(kāi)始下落，記錄的擋光時(shí)間分別為t1、t2…，計(jì)算出t、t、t(忽略一切阻力)。 (1)擋光

15、時(shí)間為t0時(shí)，重錘的加速度為a0，取下i(i＜n)塊鐵片置于重錘上時(shí)，對(duì)應(yīng)的擋光時(shí)間為ti，重錘的加速度為ai。則＝　　(結(jié)果用t0和ti表示)。 (2)以i為橫坐標(biāo)，以－i為縱坐標(biāo)，作出－i的圖線(xiàn)是一條直線(xiàn)，直線(xiàn)的斜率為k，則重錘的質(zhì)量M＝　m0　(結(jié)果用m0和k表示)。 [解析]　(1)遮光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度：v0＝，vi＝， 重錘做初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，由速度位移公式得： v＝2a0h，v＝2aih，整理得： ＝； (2)由牛頓第二定律得：Mg－nm0g＝(M＋nm0)a0，(M＋im0)g－(n－i)m0g＝(M＋nm0)ai， 整理得：＝1＋ i 則－i圖象的斜率：k＝ 解得：M＝m0。 - 8 -