金版教程高考物理二輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練：1-5-12-力學(xué)實(shí)驗(yàn)b

1、適龍索能特罰“神舟十號(hào)宇航員王亞平在太空授課時(shí)，利用牛頓第二定律測(cè) 量指令長(zhǎng)聶海勝的質(zhì)量后深受啟發(fā)，在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里設(shè)計(jì)了如圖甲所 示的實(shí)驗(yàn)裝置，測(cè)量電池的質(zhì)量，為使滑塊平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，小明把兩塊質(zhì)量相等的 電池用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)棉線固定在滑塊的兩側(cè)。接通氣 源，當(dāng)空氣從導(dǎo)軌兩側(cè)穩(wěn)定噴出時(shí)，發(fā)現(xiàn)滑塊與氣墊導(dǎo)軌沒有直接接 觸，裝置能正常使用。調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平，把細(xì)線的一端固定在滑塊上， 另一端固定在鉤碼上。氣墊導(dǎo)器光常專塊遮光條ftL 55 045三一二1小明用圖乙中的螺旋測(cè)微器測(cè)得遮光條的寬度L =mm。2將附帶電池的滑塊從圖甲所示位置由靜止釋放，在鉤碼的牽引下先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光條

2、通過第一個(gè)光電門的時(shí)間為 MX 10_3 s,通過第二個(gè)光電門的時(shí)間為如x 10_3s,遮光條從開始遮住第一個(gè)光電門到開始遮住第二個(gè)光電門的時(shí)間為H s,貝S電池經(jīng)過光電門1時(shí)的瞬時(shí)速度vi=m/s保存兩位有效數(shù)字，經(jīng)過光電門2時(shí)的瞬時(shí)速度V2=m/s保存3位有效數(shù)字，重力加速度g= 10 m/s2,電池的加速度a=m/g保存兩位有效數(shù)字鉤碼的質(zhì)量為mi = 200 g,滑塊與遮光條的總質(zhì)量為 m2=510 g,那么一塊答案電池的質(zhì)量為m =g保存3位有效數(shù)字(3) 79解析 x mm，所以遮光條的寬度 L (5.9965.999) mm(2)vi =m/s.V2=At2m/s,V2 via=

3、 m/s2。(3)由牛頓第二定律可知mig= (m2 + 2m)a代入數(shù)據(jù)解得m = 79 go2. 2022湖北聯(lián)考謀學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲“探究小車動(dòng)能變化與合 外力對(duì)它所做功的關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如下列圖甲、乙兩套裝置， 圖中A為小車，B為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，C為彈簧測(cè)力計(jì)，P為小桶(內(nèi)有沙 子)，一端帶有定滑輪的足夠長(zhǎng)的木板水平放置。(1) 如果忽略滑輪與繩間的摩擦，小組成員認(rèn)為：甲圖中彈簧秤 的示數(shù)即為小車受到的拉力大??；乙圖中彈簧秤示數(shù)的二倍為小車 受到的拉力大小。請(qǐng)判斷兩種分析是否正確，假設(shè)不正確，請(qǐng)指明并 簡(jiǎn)要說出不正確的原因。(2) 選擇了上述一種合理的方法后，要順利完成該實(shí)驗(yàn)，除圖中實(shí)

4、驗(yàn)儀器和低壓交流電源(含導(dǎo)線)外，還必需的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器是_ 。(3) 該實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小車受到的阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大，在長(zhǎng)木板 保持水平的情況下，請(qǐng)你利用該裝置測(cè)出小車受到的阻力，其方法是4在上述實(shí)驗(yàn)操作中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz,某同學(xué)打出的一段紙帶如以下列圖所示，0、A、BF為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)求出小車運(yùn)動(dòng)時(shí)與紙帶上E點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度ve =m/so 結(jié)果保存3位有效數(shù)字1L96:乩94IMS: cm；6.4()-4()A BC171?Il!答案1的說法是正確的 的說法不正確，因?yàn)楫?dāng)小車加速運(yùn) 動(dòng)時(shí)，要考慮滑輪的質(zhì)量，小車所受到的拉力小于或不等于彈簧秤

5、示 數(shù)的二倍2刻度尺天平3調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動(dòng)紙帶做勻速運(yùn)動(dòng)，那么彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大小解析1在題圖甲中，小車的拉力等于彈簧秤的拉力，在題圖乙中， 考慮到動(dòng)滑輪的質(zhì)量m,設(shè)彈簧秤的拉力為F，小車對(duì)滑輪的拉力為 Ft，那么2F - Ft = ma,知小車所受到的拉力小于或不等于彈簧秤示數(shù) 的二倍。2該實(shí)驗(yàn)要計(jì)算出小車的動(dòng)能，要測(cè)量小車的質(zhì)量，所以需要天 平；要測(cè)量紙帶計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，還需要刻度尺。3調(diào)整小桶內(nèi)沙子的質(zhì)量，輕推小車，使小車拖動(dòng)紙帶做勻速運(yùn) 動(dòng)，那么彈簧秤的示數(shù)等于小車受到的阻力大小。4E點(diǎn)的速度等于DF段的平均速度XdfX 102VE= 2T =

6、飛礦 m/So3. 2022黃岡測(cè)試甲、乙兩個(gè)物理實(shí)驗(yàn)小組分別探究“彈力和彈O簧伸長(zhǎng)的關(guān)系1甲組同學(xué)利用圖a所示的裝置，將彈簧的上端與刻度尺的零刻 度對(duì)齊，讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧下端指針?biāo)缚潭瘸叩目潭戎担缓笤?彈簧下端鉤上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，依次讀出指針?biāo)缚潭瘸叩目?度值，所讀數(shù)據(jù)列表如下：彈簧始終未超過彈性限度，重力加速度 g m/s2123456鉤碼質(zhì)量m/g0306090120150刻度尺讀數(shù)x/cm 實(shí)驗(yàn)中掛30 g鉤碼時(shí)刻度尺的讀數(shù)如圖，請(qǐng)你將這個(gè)測(cè)量值填 入記錄表中。 該小組根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，在圖b中的坐標(biāo)紙建立x-m坐標(biāo)系，并 描出5組測(cè)量數(shù)據(jù)，請(qǐng)你將第2組數(shù)據(jù)描在坐標(biāo)紙上，并畫

7、出 x-m的 關(guān)系圖線。 作出的圖線與坐標(biāo)軸縱軸有一截距，其表示的物理意義是 該彈簧的勁度系數(shù)k =N/m結(jié)果保存3位有效數(shù) 字。2乙組同學(xué)利用圖c所示的裝置，用與甲組同樣規(guī)格的彈簧做實(shí) 驗(yàn)，他們將彈簧左端與刻度尺的零刻度對(duì)齊，讀出不掛鉤碼時(shí)彈簧右 端指針?biāo)缚潭瘸叩目潭戎?，然后通過定滑輪在彈簧右端的細(xì)繩上鉤上鉤碼，并逐個(gè)增加鉤碼，依次讀出指針?biāo)缚潭瘸叩目潭戎怠Ｖ?他們經(jīng)歷了與甲組同樣的實(shí)驗(yàn)步驟，最后甲、乙兩組將測(cè)出的勁度系 數(shù)進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)乙組的測(cè)量結(jié)果總比甲組的測(cè)量結(jié)果稍大一些，其 原因是，這種誤差叫 填“系統(tǒng)誤差或“偶然誤差。圖c答案1如下列圖彈簧的原長(zhǎng)2滑輪與軸及滑輪與細(xì)繩之間有摩

8、擦系統(tǒng)誤差解析1cm; 在圖b上畫出注意原圖中沒有“點(diǎn)，在答案上畫出; 還沒有掛重物時(shí)，彈簧的長(zhǎng)度也就是彈簧的原長(zhǎng)。由胡克定律K其中K為圖b中的可知mg= k(x xo),變形得x = gm+ xo。所以斜率。代入數(shù)據(jù)后得k N/m(2)彈簧與桌面、滑輪與軸及滑輪與細(xì)繩間有摩擦等產(chǎn)生了誤差，這種誤差叫系統(tǒng)誤差。4. 2022漳州質(zhì)檢某學(xué)習(xí)小組可用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置來做系 列實(shí)驗(yàn)。設(shè)鉤碼的質(zhì)量為 m,小車和車內(nèi)砝碼的總質(zhì)量為 M電源§ 小車點(diǎn)訃時(shí)器斗丁 f紙帶圖甲(1) 以下說法正確的選項(xiàng)是。A .用該裝置可以測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣菳 .用該裝置可以探究牛頓第二定律，以小車為研究對(duì)象時(shí)

9、，要保 證拉力近似等于鉤碼的重力，因此必須滿足 m? MC.可以用該裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，但必須滿足m? MD .可以用該裝置探究動(dòng)能定理，以鉤碼和小車整體為研究對(duì)象， 但不必滿足m? M(2) 某同學(xué)在用該裝置探究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系時(shí)，由于改變小車和砝碼的總質(zhì)量M時(shí)，小車所受的阻力也會(huì)變化，本實(shí)驗(yàn)改變 M時(shí)是否要重新平衡小車所受的阻 力？ 選填“是或“否)。(3) 圖乙為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，A、B、C、D、E、F、G s,那么小車的加速度大小約為m/s?(保存兩位有效數(shù)字).1Hf)ErGiin |i rriiiTi| n riTi riTin|iin |i

10、iii iiri pi iT|ii npi ri| in ipingi rri |i in|t)in1234567圖乙答案(1)BD (2)否解析(1)該裝置沒方法做自由落體，因此沒方法測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀?度，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。在探究牛頓第二定律中，對(duì)鉤碼、小車系統(tǒng)有 mg = (M + m)a，所以繩上的拉力 T = Ma =一M一 mg,只有當(dāng)M? m時(shí)，繩M +m上的拉力才近似等于鉤碼的重力，因此B選項(xiàng)是正確的。如果小車與木板間沒摩擦力，可以用該裝置來驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但不必滿足 m? M，如果小車與木板間有摩擦力，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤。該裝置可以探究動(dòng)能定理，如果以小車為研究對(duì)象，

11、必須滿 足m? M ,而以鉤碼和小車整體為研究對(duì)象，不必滿足m? M , D選項(xiàng)正確。(2) 平衡摩擦力時(shí)應(yīng)滿足：Mgs in 0=卩M(cos 0,兩邊都有質(zhì)量，不 需要重新平衡摩擦力。Sdg SadX 10-2(3) a= 3T 2 =9X 2 m/s2 m/s2。5. 2022衡水調(diào)研如下列圖為用光電門測(cè)定鋼球下落時(shí)受到的阻力的實(shí)驗(yàn)裝置。直徑為d、質(zhì)量為m的鋼球自由下落的過程中，先后通 過光電門A、B，計(jì)時(shí)裝置測(cè)出鋼球通過 A、B的時(shí)間分別為tA、tB。用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。測(cè)出兩光電門間的距離為h,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。(1) 鋼球下落的加速度大小

12、a =，鋼球受到的空氣平均阻力 Ff=。(2) 此題“用鋼球通過光電門的平均速度表示鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度，但從嚴(yán)格意義上講是不準(zhǔn)確的，實(shí)際上鋼球通過光電門的平均速度 (選填“ >或 “<鋼球球心通過光電門的瞬時(shí)速度。答案md2 tA tB mg_ 2htAtB(2)<解析(1)過光電門A點(diǎn)的速度Va=呂，過光電門B的速度Vb = d,tAtBd2 tAtB由2ah = vB vA得a= 2htAtB。由牛頓第二定律可知 mg Ff= ma,_md2 tA tB得 Ff= mg 2htAtB(2)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度, 而位移中點(diǎn)的速度

13、大于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，鋼球球心通過光電門的 瞬時(shí)速度就是小球過光電門的位移中點(diǎn)的速度，所以應(yīng)填小于號(hào)。6. 2022大連模擬某興趣小組要測(cè)量木塊與較粗糙木板之間的動(dòng) 摩擦因數(shù)，他們先將粗糙木板水平固定，再用另一較光滑的板做成斜 面，傾斜板與水平板間由一小段光滑曲面連接，保證木塊在兩板間通 過時(shí)速度大小不變。(1) 使木塊從相對(duì)水平木板高h(yuǎn)處由靜止滑下，并在水平板上滑行一段距離x后停止運(yùn)動(dòng)，改變h大小，進(jìn)行屢次實(shí)驗(yàn)，假設(shè)忽略木塊 與傾斜板間的摩擦，以x為橫坐標(biāo)、h為縱坐標(biāo)，從理論上得到的圖 象應(yīng)為;(2) 如果考慮木塊與傾斜板之間的摩擦，在改變h時(shí)，他們采取的方法是：每次改變傾斜板的傾角，讓木

14、塊每次由靜止開始下滑的位置 在同一條豎直線上，且測(cè)出該豎直線與兩板連接處的水平距離為L(zhǎng) ,如圖甲所示。將每次實(shí)驗(yàn)得到的h、x相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出的h-x圖象如圖乙所示，圖線的延長(zhǎng)線與兩坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為a,0和0, b,那么木塊與傾斜板間的動(dòng)摩擦因數(shù)w =，木塊與水平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)垃=。以上兩空用a、b和L中的某些物理量表示解析1對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理，有：mgh w mg0,得到：h= w X故x-h圖象是過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜向上直線或正比例函數(shù);2對(duì)全程運(yùn)用動(dòng)能定理，有：mgh wmgcosBxi wmgx = 0 0為斜面的傾角，由幾何關(guān)系得到：L = xicos0得到：h= wx+ wiL。圖

15、線的延長(zhǎng)線與兩坐標(biāo)軸的交點(diǎn)坐標(biāo)分別為 a,0和0, b，故：W2=b斜率。wiL = b截距，解得：wi = L。al7. 2022廊坊質(zhì)監(jiān)如圖甲所示，質(zhì)量為m的滑塊A放在氣墊導(dǎo) 軌B上，C為位移傳感器，它能將滑塊 A到傳感器C的距離數(shù)據(jù)實(shí)時(shí) 傳送到電腦上，經(jīng)電腦處理后在屏幕上顯示滑塊A的速度一時(shí)間v-t圖象。整個(gè)裝置置于高度可調(diào)節(jié)的斜面上，斜面的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、高度為ho取重力加速度g m/s2，結(jié)果保存兩位有效數(shù)字L51.()itaicnniKtiESstiiniruEiiiiEi2X_XU.0.2 03 0.4 00(6n.7<U0.9 I圖乙(1)現(xiàn)給滑塊A 一沿氣墊導(dǎo)軌向上的初速度,

16、A的v-t圖線如圖乙所示。從圖線可得滑塊A下滑時(shí)的加速度a=m/s2，摩擦力對(duì)滑塊A運(yùn)動(dòng)的影響。(填“明顯，不可忽略或“不明顯，可忽略)(2)此裝置還可用來驗(yàn)證牛頓第二定律。實(shí)驗(yàn)時(shí)通過改變可驗(yàn)證質(zhì)量一定時(shí)，加速度與力成正比的關(guān)系：通過 可 驗(yàn)證力一定時(shí)，加速度與質(zhì)量成反比的關(guān)系。答案 不明顯，可忽略(2)高度h改變滑塊質(zhì)量m、斜面的高度h, 但需要保證mh乘積不變解析(1)速度圖象中，圖線的斜率表示質(zhì)點(diǎn)的加速度，即上滑時(shí)加 速度大小為ai= m/s2 m/s2，下滑時(shí)加速度大小為 a2= m/s2 m/s2,方向均沿斜面向下；由牛頓第二定律可知，滑塊加速度不變，那么所受合外力不變，故滑塊所受滑動(dòng)摩擦力可忽略不計(jì)；(2)驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)，需要控制變量：即滑塊質(zhì)量一定時(shí)，改變外力，即滑塊沿斜面方向的分力Gx = mgsin 0= mgh，導(dǎo)軌長(zhǎng)度不變，故只能通過改變斜面高度 h來完成；在驗(yàn)證力一定時(shí)，即 需要mg?定，改變質(zhì)量m時(shí)需要保持mh乘積不變，來驗(yàn)證加速度 與質(zhì)量成反比的關(guān)系。8. 2022課標(biāo)全國(guó)卷H 某同學(xué)用圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為 50 Hz,物 塊下滑過程中所得到的紙帶的一局部如圖(b)所示，圖中標(biāo)出了五個(gè)連 續(xù)點(diǎn)之間的距離。(1) 物塊