高考物理大二輪復(fù)習(xí)-專題六-物理實(shí)驗(yàn)-專題能力訓(xùn)練-力學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、啊發(fā)順豐到付專題能力訓(xùn)練14力學(xué)實(shí)驗(yàn)(時間:45分鐘總分值:100分)1.(10分)(2021·全國卷)如圖甲所示,一彈簧上端固定在支架頂端,下端懸掛一托盤;一標(biāo)尺由游標(biāo)和主尺構(gòu)成,主尺豎直固定在彈簧左邊;托盤上方固定有一能與游標(biāo)刻度線準(zhǔn)確對齊的裝置,簡化為圖中的指針?，F(xiàn)要測量圖甲中彈簧的勁度系數(shù)。當(dāng)托盤內(nèi)沒有砝碼時,移動游標(biāo),使其零刻度線對準(zhǔn)指針,此時標(biāo)尺讀數(shù)為1.950 cm;當(dāng)托盤內(nèi)放有質(zhì)量為0.100 kg的砝碼時,移動游標(biāo),再次使其零刻度線對準(zhǔn)指針,標(biāo)尺示數(shù)如圖乙所示,其讀數(shù)為cm。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?.80 m/s2,此彈簧的勁度系數(shù)為N/m(保存3位有效數(shù)字)。&#

2、160;2.(14分)某同學(xué)利用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動規(guī)律。物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動,重物落地后,物塊再運(yùn)動一段距離停在桌面上(尚未到達(dá)滑輪處)。從紙帶上便于測量的點(diǎn)開始,每5個點(diǎn)取1個計數(shù)點(diǎn),相鄰計數(shù)點(diǎn)間的距離如圖乙所示。打點(diǎn)計時器電源的頻率為50 Hz。甲乙(1)通過分析紙帶數(shù)據(jù),可判斷物塊在兩相鄰計數(shù)點(diǎn)和之間某時刻開始減速。 (2)計數(shù)點(diǎn)5對應(yīng)的速度大小為m/s,計數(shù)點(diǎn)6對應(yīng)的速度大小為m/s。(保存三位有效數(shù)字) (3)物塊減速運(yùn)動過程中加速度的大小為a=m/s2,假設(shè)用ag來計算物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)(g為重力加速度),那么計算結(jié)果比動

3、摩擦因數(shù)的真實(shí)值(選填“偏大或“偏小)。 3.(14分)為了測量木塊與木板間動摩擦因數(shù),某小組使用位移傳感器設(shè)計了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,讓木塊從傾斜木板上一點(diǎn)A由靜止釋放,位移傳感器可以測出木塊到傳感器的距離。位移傳感器連接計算機(jī),描繪出滑塊相對傳感器的位移x隨時間t變化規(guī)律,如圖乙所示。(1)根據(jù)上述x-t圖,計算0.3 s時木塊的速度v= m/s,木塊加速度a= m/s2;(以上結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字) (2)假設(shè)知道木板的傾角為,那么木塊與木板的動摩擦因數(shù)=(所有量用字母表示,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間)。 (3)為了提高木塊與木板間動摩擦因數(shù)的測量精度,以下措施

4、可行的是。 A.A點(diǎn)與傳感器距離適當(dāng)大些B.木板的傾角越大越好C.選擇體積較小的實(shí)心木塊D.傳感器開始計時的時刻必須是木塊從A點(diǎn)釋放的時刻4.(16分)(1)以下圖螺旋測微器的讀數(shù)為 mm。 圖中游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是 cm。 (2)用如圖實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。m2從高處由靜止開始下落,m1上拖著的紙帶通過打點(diǎn)計時器打出一系列的點(diǎn),對紙帶上的點(diǎn)跡進(jìn)行測量,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。以下圖給出的是實(shí)驗(yàn)中獲取的一條紙帶:0是打下的第一個點(diǎn),每相鄰兩計數(shù)點(diǎn)間還有4個打點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),計數(shù)點(diǎn)間的距離如下圖。m1=50 g、m2=150 g,那么(結(jié)果均保存

5、兩位有效數(shù)字)在紙帶上打下計數(shù)點(diǎn)5時的速度v= m/s。 在打下點(diǎn)“0到點(diǎn)“5過程中,系統(tǒng)動能的增量Ek= J,系統(tǒng)勢能的減少量Ep= J(計算時g取10 m/s2)。由此得出的結(jié)論: 。 假設(shè)某同學(xué)作出v22-h圖象如圖,那么當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭= m/s2。 5.(14分)某實(shí)驗(yàn)小組用一只彈簧測力計和一個量角器等器材驗(yàn)證力的平行四邊形定那么,設(shè)計了如下圖的實(shí)驗(yàn)裝置,固定在豎直木板上的量角器的直邊水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圓心O的正上方A處,另一端系繩套1和繩套2。(1)主要實(shí)驗(yàn)步驟如下:彈簧測力計掛在繩套1上豎直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O

6、處,記下彈簧測力計的示數(shù)F;彈簧測力計掛在繩套1上,手拉著繩套2,緩慢拉橡皮筋,使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn),此時繩套1沿0°方向,繩套2沿120°方向,記下彈簧測力計的示數(shù)F1;根據(jù)力的平行四邊形定那么計算此時繩套1的拉力F1'=; 比擬,即可初步驗(yàn)證; 只改變繩套2的方向,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。(2)保持繩套2方向不變,繩套1從圖示位置向下緩慢轉(zhuǎn)動90°,此過程中保持橡皮筋的結(jié)點(diǎn)在O處不動,關(guān)于繩套1的拉力大小的變化,以下結(jié)論正確的選項(xiàng)是。 A.逐漸增大B.先增大后減小C.逐漸減小D.先減小后增大6.(16分)以下圖為一彈簧彈射裝置

7、,在內(nèi)壁光滑、水平固定的金屬管中放有輕彈簧,彈簧壓縮并鎖定,在金屬管兩端各放置一個金屬小球1和2(兩球直徑略小于管徑且與彈簧不固連)?，F(xiàn)解除彈簧鎖定,兩個小球同時沿同一直線向相反方向彈射。然后按下述步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):用天平測出兩球質(zhì)量m1、m2;用刻度尺測出兩管口離地面的高度h;記錄兩球在水平地面上的落點(diǎn)P、Q。答復(fù)以下問題:(1)要測定彈射裝置在彈射時所具有的彈性勢能,還需測量的物理量有。(重力加速度g) A.彈簧的壓縮量xB.兩球落點(diǎn)P、Q到對應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2C.小球直徑D.兩球從管口彈出到落地的時間t1、t2(2)根據(jù)測量結(jié)果,可得彈性勢能的表達(dá)式為Ep=。

8、0;(3)由上述測得的物理量來表示,如果滿足關(guān)系式,就說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。 7.(16分)在探究動能定理的實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組組裝了一套如圖甲所示的裝置,拉力傳感器固定在小車上,一端與細(xì)繩相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。穿過打點(diǎn)計時器的紙帶與小車尾部相連接,打點(diǎn)計時器打點(diǎn)周期為T,實(shí)驗(yàn)的局部步驟如下:甲(1)平衡小車所受的阻力:不掛鉤碼,調(diào)整木板右端的高度,用手輕推小車,直到打點(diǎn)計時器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。 (2)測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量m,按圖組裝好儀器,并連接好所需電路,將小車停在打點(diǎn)計時器附近,先接通拉力傳感器和打點(diǎn)計時器的電源,然后

9、,打出一條紙帶,關(guān)閉電源。 (3)在打出的紙帶中選擇一條比擬理想的紙帶如圖乙所示,在紙帶上按打點(diǎn)先后順序依次取O、A、B、C、D、E等多個計數(shù)點(diǎn),各個計數(shù)點(diǎn)到O點(diǎn)間的距離分別用hA、hB、hC、hD、hE、表示,那么小車和拉力傳感器在計時器打下D點(diǎn)時的動能表達(dá)式為,假設(shè)拉力傳感器的讀數(shù)為F,計時器打下A點(diǎn)到打下D點(diǎn)過程中,細(xì)繩拉力對小車所做功的表達(dá)式為。 乙(4)某同學(xué)以A點(diǎn)為起始點(diǎn),以A點(diǎn)到各個計數(shù)點(diǎn)動能的增量Ek為縱坐標(biāo),以A點(diǎn)到各個計數(shù)點(diǎn)拉力對小車所做的功W為橫坐標(biāo),得到一條過原點(diǎn)的斜率為1的直線,由此可以得到的結(jié)論是 。 答案：1.答案 3.77

10、553.7解析 主尺讀數(shù)3.7 cm,即37 mm,游標(biāo)第15刻度與主尺對齊,所以總讀數(shù)為37 mm+15×120 mm=37.75 mm=3.775 cm;由F=kx得k=Fx=mgx2-x1=0.100×9.8(3.775-1.950)×10-2 N/m53.7 N/m。2.答案 (1)67(或76)(2)1.001.20(3)2.00偏大解析 (1)由紙帶上各點(diǎn)間距可以看出,6、7兩點(diǎn)間距離最大,在計數(shù)點(diǎn)6之前,連續(xù)相等的時間內(nèi)位移差x=2.00 cm,而6、7兩計數(shù)點(diǎn)間位移與前一段位移之差x'=x67-x56<2.00 cm。故物塊在兩相鄰計

11、數(shù)點(diǎn)6和7之間開始減速。(2)根據(jù)v5=x462T可得v5=(9.00+11.01)×0.012×0.1 m/s=1.00 m/s,從點(diǎn)2到點(diǎn)6段的加速度a=x56-x45T2=2.01 m/s2,v6=v5+aT=1.20 m/s。(3)物塊在6、7點(diǎn)間加速度變化,減速過程加速度大小有a'=x79-x9 1122·T2=2.00 m/s2,重物落地后,滑塊向前運(yùn)動時除受物塊與桌面之間摩擦力作用外,紙帶和限位孔之間也存在摩擦力作用,即mg+F阻=ma,=ma-F阻mg,故利用=ag計算出的動摩擦因數(shù)比真實(shí)值偏大。3.答案 (1)0.804.0(2)gsin

12、-agcos(3)AC解析 (1)由圖象知,在第1個0.1 s內(nèi),木塊的位移為0,在第2個0.1 s,木塊的位移x2=(42-40) cm=2 cm,經(jīng)第3個0.1 s,木塊的位移x3=(40-34) cm=6 cm,經(jīng)第4個0.1 s,木塊的位移x4=(34-24) cm=10 cm,0.3 s時木塊的速度v=x3+x42t=0.80 m/s;由x=aT2解得a=xT2=4. 0 m/s2。(2)根據(jù)牛頓第二定律,有mgsin -mgcos =ma,解得=gsin-agcos。(3)A點(diǎn)與傳感器距離適當(dāng)大些,可提高長度的測量精度,提高加速度的測量精度,從而提高動摩擦因數(shù)的測量精度,選項(xiàng)A正確

13、;而木板的傾角過大,那么運(yùn)動時間過短,選項(xiàng)B錯誤;體積較小的實(shí)心木塊受到的空氣阻力較小,測量結(jié)果較準(zhǔn)確,選項(xiàng)C正確;傳感器開始計時的時刻可從任意位置,選項(xiàng)D錯誤。4.答案 (1)5.6701.050(2)2.40.580.60在誤差允許的范圍內(nèi),m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒9.7解析 (1)5.5 mm+17.0×0.01 mm=5.670 mm,注意讀可動刻度時要估讀一位;游標(biāo)卡尺讀數(shù)1 cm+10×0.05 mm=1.050 cm。(2)由瞬時速度與平均速度的關(guān)系式v5=v=x462T=2.4 m/s,Ek=12(m1+m2)v52=0.58 J,重物m1上升h5=6

14、0.00 cm=0.60 m,重物m2下降0.60 m,系統(tǒng)重力勢能的減小量Ep=m2gh5-m1gh5=0.60 J。在誤差允許的范圍內(nèi),m1、m2組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。由上述分析可得系統(tǒng)機(jī)械能守恒表達(dá)式12(m1+m2)v2=(m2-m1)gh,得v22=m2-m1m2+m1gh,可知圖線的斜率k=m2-m1m2+m1g=5.821.20=4.85,解得g=9.7 m/s2。5.答案 (1)F3F1和F1'(2)D解析 (1)根據(jù)平行四邊形定那么計算繩套1的拉力F1'=Ftan 30°=F3,通過比擬F1和F1',在誤差范圍內(nèi)相同,那么可初步驗(yàn)證。(2)繩

15、套1在轉(zhuǎn)動過程中,合力保持不變,根據(jù)平行四邊形定那么畫出圖象,如下圖:根據(jù)圖象可知,繩套1的拉力大小先減小后增大,故D正確。6.答案 (1)B(2)m1gx124h+m2gx224h(3)m1x1=m2x2解析 (1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律可知,彈簧的彈性勢能等于兩球得到的初動能之和,而要求解初動能必須還要知道兩球彈射的初速度v0,由平拋運(yùn)動規(guī)律可知v0=x2hg,故還需要測出兩球落點(diǎn)P、Q到對應(yīng)管口M、N的水平距離x1、x2;(2)小球被彈開時獲得的動能Ek=12mv02=mgx24h,故彈性勢能的表達(dá)式為Ep=12m1v12+12m2v22=m1gx124h+m2gx224h; (3)如果滿足關(guān)系式m1v1=m2v2,即m1x1=m2x2,那么就說明彈射過程中兩小球組成的系統(tǒng)動量守恒。7.答案 (1)間距相等(2)釋放小車(3)m(hE-hC)28T2F(hD-hA)(4)外力所做的功等于物體動能