【物理】2020届一轮复习人教版实验题高分练一　力学基本作业（山东专用）

【物理】2020届一轮复习人教版实验题高分练一　力学基本作业（山东专用）

实验题高分练一　力学基本 ‎1.用图甲所示的装置研究小车沿斜面在不同材料表面运动的情况,图乙是某同学在实验中获得的一条纸带,打点计时器的电源频率为50 Hz。‎ 甲 乙 ‎(1)图乙中A至N各点是打点计时器在纸带上连续打下的点,根据刻度尺上的数据可以判断,小车在打点计时器打下A、E间各点时在板面上做　　　运动,在打点计时器打下F、N间各点时在布面上做　　　　运动,打点计时器打下M点时对应的小车速度为　　　m/s。(结果保留2位有效数字) ‎ ‎(2)若已知斜面的倾角为θ,小车的质量为m,在布面上运动时加速度的大小为a,重力加速度为g,则小车在布面上所受的阻力大小为　　　　,与真实值相比,测量的布面阻力　　　　(填“偏大”或“偏小”)。 ‎ 答案　(1)匀速直线(或匀速)　匀减速直线(或匀减速)　0.33　(2)mg sin θ+ma　偏大 解析　(1)由题图乙可知,A至E点,相邻两点间间隔均匀,所以小车在打点计时器打下A、E间各点时做匀速直线运动。F至N点,相邻两点间间隔逐渐减小,且FG-GH=GH-HJ=HJ-JM=JM-MN,所以小车在打点计时器打下F、N间各点时做匀减速直线运动。vM=JM+MN‎2T=‎(7+6)×1‎‎0‎‎-3‎‎2×0.02‎ m/s≈0.33 m/s ‎(2)由牛顿第二定律得:Ff-mg sin θ=ma,所以Ff=mg sin θ+ma。由于存在空气阻力和纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦阻力,故测量的布面阻力偏大。‎ ‎2.某同学利用弹簧和小物块探究弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系。如图甲所示,把弹簧放在带有刻度的水平桌面上,将弹簧的左端固定在桌面的“0”刻度处,弹簧的右端带有指针,弹簧处于自由状态时指针指示值为16.00 cm,只有在0~16 cm范围内桌面光滑。该同学进行如下操作:‎ ‎(1)将物块靠近弹簧右端并缓慢压缩,当指针在如图甲所示位置时,弹簧的长度为　　　　cm。记下弹簧的压缩量Δx,由静止释放物块,物块离开弹簧后,在粗糙桌面上滑行一段距离s停下,记下s的值。 ‎ ‎(2)改变弹簧的压缩量Δx,重复以上操作,得到多组数据,并在图乙的坐标纸上描点。请根据描出的点,作出s-Δx图像。‎ ‎(3)根据作出的图像,能否直接得到弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系?　　　　(填“能”或“不能”)。 ‎ 答案　(1)14.80　(2)见解析图　(3)不能 解析　(1)当指针在如题图甲所示位置时,弹簧的长度为14.80 cm;‎ ‎(2)作出的s-Δx图像如图:‎ ‎(3)因s-Δx图像不是直线,故不能直接得到弹簧的弹性势能与弹簧形变量之间的关系,需要作s-(Δx)2图像进一步证明。‎ ‎3.为验证物体所受合外力一定时,加速度与质量成反比,同学们设计了如图甲所示的装置来进行实验。在自制的双层架子上固定带有刻度的木板,架子放在水平桌面上。实验操作步骤如下:‎ ‎①适当调整装置,将装置不带滑轮的一端稍稍垫高一些。‎ ‎②在两个托盘中放入砝码,并使两托盘质量(含砝码)相同,且远小于小车的质量。连接小车的细线跨过定滑轮与托盘相连。‎ ‎③让两小车紧靠右边的挡板,小车前端在刻度尺上的读数如图甲所示,并在甲车上放上砝码,同时释放两小车,当小车运动一段时间后,用手机对整个装置进行拍照。结合照片和小车的初始刻度标记,得到甲、乙两车运动的距离分别为x1、x2。‎ ‎④在甲车上逐渐增加砝码个数,重复步骤③。‎ ‎(1)本实验的原理是通过验证小车的位移与小车(含砝码)的质量成　　　　关系,来验证合外力一定时加速度与质量成反比。 ‎ ‎(2)实验前将装置不带滑轮端稍稍垫高一些的目的是　　　　。 ‎ ‎(3)某次拍到乙车的照片如图乙所示,则它通过的位移是　　　　cm。 ‎ ‎(4)如果以x‎2‎x‎1‎为横坐标,以甲车(含砝码)的质量m甲为纵坐标,作出的图线如图丙所示,则该直线斜率代表的物理量是　　　　　　　　　　　　　　　,其大小为　　　　。 ‎ 答案　(1)反比　(2)消除小车与木板之间摩擦力造成的影响　(3)42.0　(4)小车乙的质量m乙　0.21 kg 解析　(1)由直线运动规律知,位移与加速度成正比,若加速度与质量成反比,则位移与小车质量也成反比关系。‎ ‎(2)将装置不带滑轮的一端垫高一些,目的是平衡摩擦力。‎ ‎(3)小车前端的读数为53.0 cm,开始时的读数为11.0 cm,则它通过的位移为53.0 cm-11.0 cm=42.0 cm。‎ ‎(4)由(1)知,小车的位移与小车的质量成反比,即m乙m甲=x‎1‎x‎2‎,得m甲=m乙x‎2‎x‎1‎,故斜率表示乙车的质量,由题图丙可得图线斜率约为0.21 kg。‎ 实验题高分练二　力学创新 ‎1.某同学用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律,该装置由水平长木板及固定在长木板一端的硬币发射器组成,硬币发射器包括弹片及弹片释放装置。释放弹片可将硬币以某一初速度弹出。已知一元硬币和五角硬币与长木板间动摩擦因数相同。主要实验步骤如下:‎ ‎①将一元硬币置于发射槽口,释放弹片将硬币发射出去,硬币沿着长木板中心线运动,在长木板中心线的适当位置取一点O,测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离。再从同一位置释放弹片将硬币发射出去,重复多次,取该距离的平均值记为x1,如图乙所示;‎ ‎②将五角硬币放在长木板上,使其左侧位于O点,并使其直径与中心线重合。按步骤①从同一位置释放弹片,重新弹射一元硬币,使两硬币对心正碰,重复多次,分别测出两硬币碰后停止滑行时与O点距离的平均值x2和x3,如图丙所示。‎ ‎(1)为完成该实验,除长木板,硬币发射器,一元及五角硬币,刻度尺外,还需要的器材有　　　　。 ‎ ‎(2)实验中还需测量的物理量有　　　　　　　　　　　　　　,验证动量守恒定律的表达式为　　　　　　　　　　　　　(用测量物理量对应的字母表示)。 ‎ 答案　(1)天平　(2)一元硬币与五角硬币的质量m1、m2　m1x‎1‎=m1x‎2‎+m2‎x‎3‎ 解析　(1)动量是质量与速度的乘积,因此本实验需要测量硬币的质量,即还需要的实验器材为天平。‎ ‎(2)在验证动量守恒定律时,需要测量一元硬币的质量m1以及五角硬币的质量m2;由牛顿第二定律可知两枚硬币的加速度均为a=μg,由运动学公式v2=2ax可得,碰前一元硬币的速度为v1=‎2μgx‎1‎,碰后一元硬币和五角硬币的速度分别为v2=‎2μgx‎2‎、v3=‎2μgx‎3‎,若满足m1v1=m1v2+m2v3,即m1x‎1‎=m1x‎2‎+m2x‎3‎,即可验证动量守恒定律。‎ ‎2.某同学利用下述装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究:一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连;弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所 示。向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放;小球离开桌面后落到水平地面。通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能。‎ 图(a)‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等。已知重力加速度大小为g。为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的　　　　(填正确答案标号)。 ‎ A.小球的质量m B.小球抛出点到落地点的水平距离s C.桌面到地面的高度h D.弹簧的压缩量Δx E.弹簧原长l0‎ ‎(2)用所选取的测量值和已知量表示Ek,得Ek=　　　　。 ‎ ‎(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s-Δx图线。从理论上可推出,如果h不变,m增加,s-Δx图线的斜率会　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”);如果m不变,h增加,s-Δx图线的斜率会　　　　(填“增大”、“减小”或“不变”)。由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与Δx的　　　　次方成正比。 ‎ 图(b)‎ 答案　(1)ABC　(2)mgs‎2‎‎4h　(3)减小　增大　2‎ 解析　弹簧被压缩后的弹性势能等于小球抛出时的动能,即Ep=Ek=‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎。小球离开桌面后做平抛运动,由平抛运动规律,水平位移s=v0t,竖直高度h=‎1‎‎2‎gt2,得v0=sg‎2h,动能Ek=‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎=mgs‎2‎‎4h,因此A、B、C正确。弹簧的弹性势能Ep=Ek=mgs‎2‎‎4h,由理论推导可知Ep=‎1‎‎2‎k(Δx)2即‎1‎‎2‎ k(Δx)2=mgs‎2‎‎4h,s=‎2hkmg·Δx,因此当h不变时,m增加,其斜率减小,当m不变时,h增加,其斜率增大,由图线知s∝Δx,由Ek表达式知Ek∝s2,则由Ep=Ek知Ep∝(Δx)2,即Ep与Δx的二次方成正比。‎ ‎3.用如图所示实验装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数。长木板水平固定,细线跨过定滑轮与滑块A、重锤B相连。将细线拉直,测出B离地面的高度h,将重锤从h高处静止释放,B落地后,测出A在木板上滑动的距离x;改变B释放高度重复实验,实验数据如下表所示。‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ h/cm ‎10.0‎ ‎15.0‎ ‎20.0‎ ‎25.0‎ ‎30.0‎ ‎35.0‎ x/cm ‎14.7‎ ‎22.4‎ ‎30.3‎ ‎37.6‎ ‎44.9‎ ‎52.4‎ ‎　　(1)若测得A的质量mA=3 kg,B的质量mB=1 kg,A和B间细线的长度L=112.0 cm,木板的长度l=98.0 cm,要达到实验目的,以上四个量中没有必要测量的是　　　　(用物理量的符号表示)。 ‎ ‎(2)作出x随h变化的图像。‎ ‎(3)由图像并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为　　　　。 ‎ 答案　(1)L、l　(2)见解析图　(3)0.2‎ 解析　(1)由题意可知,B距地面的高度h,A在木板上滑行的距离x,A、B的质量mA、mB,从静止释放让它们运动到B着地,根据动能定理得:‎ mBgh-μmAgh=‎1‎‎2‎(mA+mB)v2①‎ 从B着地到A停在木板上,根据动能定理得:‎ ‎1‎‎2‎mAv2=μmAg(x-h)②‎ 由①②解得:μ=mBh‎(mA+mB)x-mBh③‎ 可知没有必要测量L和l。‎ ‎(2)作出x随h变化的图像如图所示。‎ ‎(3)由③得:x=‎(1+μ)‎mBμ(mA+mB)‎h 根据数学知识得到图像中直线的斜率 k=‎‎(1+μ)‎mBμ(mA+mB)‎ 由图得:k≈1.5‎ 代入数据得:‎(1+μ)×1‎μ(3+1)‎=1.5‎ 解得:μ=0.2‎