【物理】2019届二轮复习力学实验作业（全国通用）

【物理】2019届二轮复习力学实验作业（全国通用）

专题强化练(十五)‎ ‎1．(2018·全国卷Ⅲ)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间．实验步骤如下：‎ ‎(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂．乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺．‎ ‎(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子．若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为__________________(用L、L1和g表示)．‎ ‎(3)已知当地的重力加速度大小为g＝9.80 m/s2，L＝30.0 cm，L1＝10.4 cm.乙的反应时间为________s．(结果保留2位有效数字)‎ ‎(4)写出一条能提高测量结果准确程度的建议：_____________．‎ 解析：根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度h＝L－L1，由自由落体运动规律，h＝gt2，解得t＝，代入数据得：t＝0.20 s.‎ 答案：(1)　(2)0.20　(3)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子．‎ ‎2．(2018·天津卷)某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所用器材有：方木块一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)．‎ ‎(1)‎ 具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________．‎ A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计的拉力 ‎(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O、力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示．其中对于提高实验精度最有利的是________．‎ 解析：(1)实验结果应具有普遍性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，故A错误；在一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可，即O位置相同，不需要每次实验的O位置相同，故B正确；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，读数时应正对弹簧测力计的刻度，故C 正确；合力可以大于任何一分力，也可以小于任一分力，故D错误．‎ ‎(2)AD实验中选取的力的标度过大，导致画力时，线段太短，不利于实验精确度；B图和C图选用的标度相同，但C中力太小，不利于作平行四边形，故B符合题意．‎ 答案：(1)BC　(2)B ‎3．某同学用如图所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数．图中长木板固定在水平桌面上，光滑的四分之一圆弧轨道与长木板的上表面在O点相切，一竖直标尺紧贴圆弧轨道左侧放置，圆弧曲面与标尺竖直面相切．‎ ‎(1)在A点由静止释放物块，物块经圆弧轨道滑上长木板，最后停在a点，改变滑块释放的位置于B点，物块最后停在长木板上的b点，量出A、B间的高度h，a、b间的距离L，重力加速度为g，则物块与长木板间的动摩擦因数μ＝__________．‎ ‎(2)为了减小实验误差，多次改变物块释放的位置，测出每次物块释放的位置离A点的高度h，最后停在长木板上的位置离O点的距离为x，作出xh图象，则作出的图象应该是__________ (填“过原点”或“不过原点”)的一条倾斜的直线，求出图象的斜率为k，则物块与长木板面间的动摩擦因数为μ＝__________．‎ 解析：(1)由能量守恒可知，mgh＝μmgL，得μ＝.‎ ‎(2)设OA间的高度为H，则mg(h＋H)＝μmgx，‎ 得x＝h＋H，因此图线是一条不过原点的倾斜直线，图线的斜率 k＝，得μ＝.‎ 答案：(1)　(2)不过原点　 ‎4．如图所示的实验装置，可以用来验证动能定理和探究力和加速度的关系两个实验．其中M为带滑轮的小车的质量，m为沙和沙桶的质量．(滑轮质量不计)‎ ‎(1)对这两个实验，下列说法正确的是________．‎ A．都要用天平测出沙和沙桶的质量 B．为了让小车受到的合力等于绳的拉力，都要将带滑轮的长木板右端垫高，以平衡摩擦力 C．都要让小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数 D．为减小误差，实验中都要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M ‎(2)改变沙和沙桶的质量，以弹簧测力计的示数F为横坐标，加速度a为纵坐标，画出的aF图象是一条直线，求得图线的斜率为k，则小车的质量为________．‎ ‎(3)如下纸带，若测出各计数点到0点的距离x，计算出各计数点的速度v，若要便于验证动能定理，应画________(选填“xv”“xv2”或“xv3”)图象．‎ 解析：(1)‎ 装置中有弹簧测力计，所以外力可以通过弹簧测力计读出来，不需要测量沙和沙桶的质量，更不需要保证沙和沙桶的质量m远小于小车的质量M，A、D错误；两个实验中都必须要求绳子的拉力等于小车受到的合外力，故需要平衡摩擦力，B正确；在使用打点计时器时，都要让小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数，C正确．‎ ‎(2)对aF图来说，图象的斜率表示小车质量的倒数，弹簧测力计的示数F＝F合，故小车质量为m＝.‎ ‎(3)要验证动能定理，需要对比外力做的功W＝Fx和小车动能增加量ΔEk＝mv2的关系，即画出xv2图象．‎ 答案：(1)BC　(2)　(3)xv2‎ ‎5．(2018·佛山质检)某同学利用如图甲装置探究弹簧的弹性势能Ep与弹簧伸长量Δx之间的关系．实验步骤如下：‎ ‎(1)用游标卡尺测量遮光条宽度d .如图乙所示测量值d＝________ mm.‎ ‎(2)按图甲竖直悬挂好轻质弹簧，将轻质遮光条水平固定在弹簧下端；在立柱上固定一指针，标示出弹簧不挂重锤时遮光条下边缘的位置，并测出此时弹簧长度x0.‎ ‎(3)测量出重锤质量m，用轻质细线在弹簧下方挂上重锤，测量出平衡时弹簧的长度x1‎ ‎，并按甲图所示将光电门组的中心线调至与遮光条下边缘同一高度，已知当地重力加速度为g，则此弹簧的劲度系数k ＝________．‎ ‎(4)用手缓慢地将重锤向上托起，直至遮光条恰好回到弹簧原长标记指针的等高处(保持细线竖直)，迅速释放重锤使其无初速下落，光电门组记下遮光条经过的时间Δt，则此时重锤下落的速度＝________，弹簧此时的弹性势能＝__________(均用题目所给字母符号表示)．‎ ‎(5)换上不同质量的重锤，重复步骤3、4，计算出相关结果，并验证弹性势能Ep与弹簧伸长量Δx 之间的关系．‎ 解析：(1)用游标卡尺测量遮光条宽度d＝2 mm＋0.05 mm×10＝2.50 mm.‎ ‎(3)由胡克定律：mg＝k(x1－x0)，解得：k＝.‎ ‎(4)遮光条经过光电门时的速度即为重物下落的速度v＝；由能量关系可知弹簧的弹性势能Ep＝mgh－mv2＝mg(x1－x0)－m.‎ 答案：(1)2.50　(3) ‎(4)　mg(x1－x0)－m ‎6．某同学利用如图甲所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒．在圆弧槽轨道的末端安装一个光电门B，圆弧槽末端水平．地面上铺有白纸，白纸上铺有复写纸，让小球从圆弧槽上固定位置A点由静止释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印．重复实验多次，测得小球通过光电门B的平均时间为Δt＝2.50‎ ‎ ms.(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)‎ ‎(1)用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球直径为d＝__________mm，由此可知小球通过光电门的速度vB＝__________m/s.‎ ‎(2)实验测得轨道末端离地面的高度h＝0.441 m，小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x＝0.591 m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v0＝________m/s.‎ ‎(3)在误差允许范围内，实验结果中小球通过光电门的速度vB与由平抛运动规律求解的平抛初速度v0满足__________关系，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的．‎ 解析：(1)小球的直径 d＝5 mm＋0.05 mm×0＝5.00 mm，‎ 小球通过光电门的速度vB＝＝2.0 m/s.‎ ‎(2)由平抛运动规律可得：x＝v0t，h＝gt2，‎ 可求得v0＝1.97 m/s.‎ ‎(3)在误差允许范围内，可认为vB＝v0，‎ 平抛运动过程中机械能是守恒的．‎ 答案：(1)5.00　2.0　(2)1.97‎ ‎(3)vB＝v0(相等)‎ ‎7．(2017·全国卷Ⅱ)‎ 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系．使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器．‎ 图甲　　　　　　　　图乙　　　　　‎ 实验步骤如下：‎ ‎①如图甲，将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑 ‎②当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt；‎ ‎③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度(如图乙所示)，表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小，求出；‎ ‎④将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与①中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②③；‎ ‎⑤多次重复步骤④；‎ ‎⑥利用实验中得到的数据作出Δt图，如图丙所示．‎ 图丙 完成下列填空：‎ ‎(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和Δt的关系式为＝________．‎ ‎(2)由图丙可求得，vA＝______cm/s，a＝______cm/s2.(结果保留三位有效数字)‎ 解析：(1)是Δt时间内中间时刻的瞬时速度，vA为Δt时间内的初速度，根据速度公式得＝vA＋a·＝vA＋Δt.‎ ‎(2)由＝vA＋Δt可知，题图丙中图线与轴的交点为vA，图线的斜率为.将图线延长可知，vA＝52.1 cm/s，在图线上选取较远的两点，求得斜率＝ cm/s2≈8.17 cm/s2，即a≈16.3 cm/s2.‎ 答案：(1)vA＋Δt　(2)52.1　16.3‎