【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）

第一部分　专题六　第1讲　力学实验 一、计算题 ‎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＝9.8 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可知，h＝gt2，解得t＝。代入数据得t＝0.20 s。‎ 答案　(2)　(3)0.20　(4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子(答出一条即可)‎ ‎2．(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6－1－21‎ 实验步骤如下：①如图(a)，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(b)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中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤②、③；‎ ‎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(c)所示 ‎(c)‎ 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(c)可求得vA＝________cm/s，a＝________cm/s2。(结果保留三位有效数字)‎ 解析　(1)由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得Δt＝vAΔt＋a(Δt)2，则＝vA＋aΔt。‎ ‎(2)由＝vA＋aΔt结合题图(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为vA，将图线延长与纵轴相交，得vA＝52.1 cm/s，图线的斜率等于a，即a＝ ‎ cm/s2，求得a＝16.4 cm/s2。‎ 答案　(1)vA＋Δt　(2)52.1　16.4‎ ‎3．(2016·全国卷Ⅱ)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图6－1－22所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接。向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能。‎ 图6－1－22‎ ‎(1)实验中涉及下列操作步骤；‎ ‎①把纸带向左拉直 ‎②松手释放物块 ‎③接通打点计时器电源 ‎④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量 上述步骤正确的操作顺序是________。(填入代表步骤的序号)‎ ‎(2)图6－1－23中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流电的频率为50 Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s。比较两纸带可知，________(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。‎ 图6－1－23‎ 解析　‎ ‎(1)实验中应先向左推物块使弹簧压缩，测量弹簧的压缩量，然后把纸带向左拉直，再接通打点计时器电源，等打点稳定后，再松手释放物块，使其向右滑动，因此步骤为④①③②。‎ ‎(2)由于物块离开弹簧时的速度最大，因此M纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为v＝＝1.29 m/s。由于弹簧压缩量越大，弹性势能越大，因此推开物块后，弹簧弹性势能转化成物块的动能越多，物块离开弹簧后获得的速度越大，打的点间距越大，因此M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大。‎ 答案　(1)④①③②　(2)1.29　M ‎4．(2017·全国卷Ⅲ)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上，如图6－1－24(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。‎ ‎(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为________N。‎ ‎(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点；现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F1＝4.2 N和F2＝5.6 N。‎ ‎①用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画出它们的合力F合；‎ 图6－1－24‎ ‎②F合的大小为________N，F合与拉力F的夹角的正切值为________。‎ 若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。‎ 解析　(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N。‎ ‎(2)①利用平行四边形定则作图；‎ ‎②由图可知F合＝4.0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。‎ 答案　(1)4.0　(2)①F1、F2和F合如图所示　②4.0　0.05‎ ‎5．(2018·银川一模)物理兴趣小组的同学在研究弹簧弹力的时候，测得弹力的大小F和弹簧长度l的关系如图6－1－25所示，则由图线可知：‎ 图6－1－25‎ ‎(1)弹簧的劲度系数为______N/m。‎ ‎(2)为了用弹簧测定两木块A和B间的动摩擦因数μ，两位同学分别设计了如图6－1－25所示的甲、乙两种方案。‎ ‎①为了用某一弹簧测力计的示数表示A和B之间的滑动摩擦力的大小，你认为方案______更合理。‎ ‎②若A和B的重力分别为10.0 N和20.0 N。当A被拉动时，弹簧测力计a的示数为6.0 N，b的示数为11.0 N，c的示数为4.0 N，则A和B的动摩擦因数为________。‎ 解析　(1)由图读出，弹簧的弹力F＝0时，弹簧的长度为L0＝20 cm，即弹簧的原长为20 cm，由图读出弹力为F0＝60 N，弹簧的长度为L0＝40 cm，弹簧伸长的长度x0＝L－L0＝40－20＝20 cm＝0.2 m；由胡克定律得弹簧的劲度系数为k＝＝＝300 N/m；‎ ‎(2)①甲乙两种方案，在拉着物体A运动的过程中，拉A的弹簧测力计由于在不断地运动，示数可能会变化，读数不是很准，弹簧测力计a是不动的，指针稳定，便于读数，故甲方案更合理；‎ ‎②由于弹簧测力计a示数为6.0 N，所以A、B间的动摩擦因数μ＝＝＝0.30。‎ 答案　(1)300　(2)甲　(3)0.30‎ ‎6．(2018·郑州一模)如图6－1－26甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。‎ 图6－1－26‎ ‎(1)为完成实验，还需要的器材有________。‎ A．米尺　　　　　　　　　　　　B．0～6 V直流电源 C．秒表 D．0～6 V交流电源 ‎(2)某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为0.02 s，根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为________m/s。(结果保留三位有效数字)‎ ‎(3)采用重物下落的方法，根据公式mv2＝mgh验证机械能守恒定律，对实验条件的要求是________________，为验证和满足此要求，所选择的纸带第1、2点间的距离点接近________。‎ ‎(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出v2－h图像如图丙所示，则图线斜线的物理意义是________________。‎ 解析　(1)通过打点计时器计算时间，故不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，故选AD。‎ ‎(2)由图可知CE间的距离为：x＝19.41－12.40＝7.01 cm＝0.0701 m；则由平均速度公式可得，D点的速度vD＝＝ m/s＝1.75 m/s；‎ ‎(3)用公式mv2＝mgh时，对纸带上起点的要求是重锤是从初速度为零开始，打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度h＝gT2＝×9.8×0.022 m≈2 mm，所以所选的纸带最初两点间的距离接近2 mm。‎ ‎(4)由机械能守恒mgh＝mv2得v2＝2gh，由此可知：图像的斜率k＝2g。‎ 答案　(1)AD　(2)1.75　(3)重物的初速度为零　2 mm　(4)当地重力加速度的2倍 ‎7．(2018·长沙一模)某同学用探究动能定理的装置测滑块的质量M。如图6－1－27甲所示，在水平气垫导轨上靠近定滑轮固定一个光电门。让一带有遮光片的滑块自某一位置由静止释放，计时器可以显示出遮光片通过光电门的时间t(t非常小)，同时用米尺测出释放点到光电门的距离s。‎ 图6－1－27‎ ‎(1)该同学用螺旋测微器测出遮光片的宽度d如图乙所示，则d＝______mm。‎ ‎(2)实验中多次改变释放点，测出多组数据，描点连线，做出的图像为一条倾斜直线，如图丙所示。图像的纵坐标s表示释放点到光电门的距离，则横坐标表示的是______。‎ A．t　　　　B．t2　　　　C.　　　D. ‎(3)已知钩码的质量为m，图丙中图线的斜率为k，重力加速度为g，根据实验测得的数据，写出滑块质量的表达式M＝______。(用字母表示)‎ 解析　(1)螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 mm，根据图读数为37.9×0.01 mm，则最终读数为1.879 mm。‎ ‎(2)滑块通过光电门的瞬时速度v＝，根据动能定理得：mgs＝(m＋M)v2＝(m＋M)，解得：s＝，因为图线为线性关系图线，可知横坐标表示 ‎，故选D。‎ ‎(3)根据s＝知，图线的斜率为：k＝d2，解得滑块质量M＝－m。‎ 答案　(1)1.879　(2)D　(3)－m ‎8．(2018·广东二模)某实验小组设计了如图6－1－28甲所示实验装置，探究滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系。在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了多组实验，将位移传感器和力传感器得到的多组数据输入计算机进行处理，得到了两条aF图线①②，如图乙所示。‎ 图6－1－28‎ ‎(1)实验时，一定要进行的操作是________。‎ A．改变托盘中砝码的个数 B．滑块在轨道水平和倾斜的两种情况下必须在同一位置由静止释放 C．用天平测出托盘的质量 D．为减小误差，实验中一定要保证托盘和砝码的质量远小于滑块的质量 ‎(2)在轨道倾斜的情况下得到的aF图线是________(选填“①”或“②”)。‎ ‎(3)滑块和位移传感器反射部分的总质量m＝________kg；滑块和轨道间的动摩擦因数μ＝________。(重力加速度g取10 m/s2)‎ 解析　‎ ‎(1)由于探究加速度与合外力的关系，所以应改变物块的合外力，即改变托盘中砝码的个数，故A正确；滑块的释放位置对该实验没有影响，不要求每次在同一位置，故B错误；本题拉力可以由力的传感器测出，不需要用天平测出托盘和砝码的质量，也就不需要使托盘和砝码的质量远小于车的总质量，故C错误，D错误。‎ ‎(2)由图像可知，当F＝0时，a≠0，也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高，所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的；‎ ‎(3)滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像斜率等于滑块和位移传感器发射部分的总质量的倒数，由图形乙得加速度a和所受拉力F的关系图像斜率k＝2，所以滑块和位移传感器发射部分的总质量m＝0.5 kg。由图形乙得，在水平轨道上F＝1 N时，加速度a＝0，根据牛顿第二定律得F－μmg＝0，解得μ＝0.2。‎ 答案　(1)A　(2)①　(3)0.5　0.2‎