2019年高考物理專題09回歸基礎專題訓練——力學實驗（含解析）.docx

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1、專題09 回歸基礎專題訓練力學實驗1在“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”實驗中(1)某同學采用如圖1甲所示的裝置進行試驗，_(選填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力，_(選填“需要”或“不需要”)測量小車的質(zhì)量。圖1(2)該同學在研究小車運動時打出的一條紙帶，如圖乙所示。在紙帶上，連續(xù)5個點為一個計數(shù)點，相鄰兩個計數(shù)點之間的距離見下表，并畫出對應的圖線(其中橫坐標數(shù)值表示第幾個0.1 s，縱坐標對應的該0.1 s內(nèi)物體的位移)如圖2所示。則小車的速度隨時間_(選填“是”或“不是”)均勻變化；整個過程中小車的平均加速度為_m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)圖2時間t/0.1 s123456相鄰計數(shù)點的距離

2、xn/cm1.452.453.464.445.456.46【解析】(1)由題意知，本實驗的目的是探究小車速度隨時間變化規(guī)律，故不需要平衡摩擦力，也不需要測量小車的質(zhì)量；(2)由圖知，小車的速度隨時間是均勻變化的；根據(jù)題圖可求小車的加速度x6x15aT2，解得加速度a1.0 m/s2。2借助計算機，力傳感器的掛鉤與其他物體間的彈力大小能夠在屏幕上顯示出。為了探究最大靜摩擦力的大小跟哪些因素有關，某同學在老師的指導下做了一系列實驗：將滑塊平放在長木板上，用力傳感器沿長木板水平拉滑塊，改變拉力直到將滑塊拉動；再在長木板上鋪上毛巾，并在滑塊上放上砝碼，重復前一個過程，得到的圖線分別如圖甲、乙所示。圖3

3、(1)由圖線乙知：在t1t2這段時間內(nèi)，滑塊的運動狀態(tài)是_(選填“運動”或“靜止”)，滑塊受到的最大靜摩擦力為_(選填“F1”或“F2”)。(2)結合甲、乙兩圖線，_(選填“能”或“不能”)得出最大靜摩擦力與兩物體接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力均有關的結論?！窘馕觥?1)圖線乙中t1t2這段時間內(nèi)，滑塊所受摩擦力逐漸增大，滑塊應處于靜止狀態(tài)，之后滑塊開始運動，最大靜摩擦力對應拉力F1。(2)因同時改變接觸面的粗糙程度和接觸面的壓力得出甲、乙兩圖，故根據(jù)兩圖的圖形區(qū)別，無法確定最大靜摩擦力的變化是由哪個因素變化引起的。3某興趣小組利用圖4所示實驗裝置，驗證“合外力做功和動能變化的關系”。小車及車

4、中砝碼的質(zhì)量為M，沙桶和沙的質(zhì)量為m，小車的速度可由小車后面拉動的紙帶經(jīng)打點計時器打出的點計算得到。圖4(1)在實驗中，下列說法正確的有_。A將木板的右端墊起，以平衡小車的摩擦力B每次改變小車的質(zhì)量時，都要重新平衡摩擦力C用直尺測量細線的長度作為沙桶下落的高度D在小車運動過程中，對于M、m組成的系統(tǒng)，m的重力做正功(2)圖5是某次實驗時得到的一條紙帶，打點計時器使用頻率為f的交流電。在紙帶上相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點未畫出，根據(jù)此紙帶可得出小車通過計數(shù)點E時的速度vE_。(3)若用B、E兩點來研究合外力做功和動能變化的關系，需要驗證的關系式為_(用所測物理量的符號表示)。(4)該小組同學希望通

5、過此實驗裝置研究摩擦力對小車所做的功，應如何操作？(寫出一種方法即可)圖5【解析】(1)將木板的右端墊起，以平衡小車的摩擦力，不用每次改變小車的質(zhì)量都重新平衡小車的摩擦力，A正確，B錯誤；沙桶下落的高度由紙帶上直接測出，C錯誤；平衡摩擦力后，對M與m組成的系統(tǒng)，相當于只有m的重力做正功，D正確。(2)T，vE。(3)vB，用B、E兩點來研究合外力做功與動能變化的關系的驗證關系式：mg(s5s2)(Mm)v(Mm)v，化簡得mg(s5s2)(Mm)f2(s6s4)2(s3s1)2(4)將木板調(diào)整水平，重復以上步驟，利用Wmg(Mm)(vv)求出。4某同學用如圖6所示實驗裝置來探究加速度與物體質(zhì)量

6、、物體所受力的關系。滑道水平，用鉤碼所受的重力作為滑塊所受的拉力，得到滑塊的加速度與拉力的關系圖像。重力加速度g取10 m/s2。圖6(1)圖像不過原點的原因是_；滑塊所受的滑動摩擦力f_ N。(2)隨著拉力F的增大，圖像明顯偏離直線，造成此現(xiàn)象的主要原因是_。(3)若拉力F無限增大，圖像將趨于_，加速度a_m/s2。(4)滑塊的質(zhì)量M_kg；滑塊和滑道間的動摩擦因數(shù)_，計算結果比動摩擦因數(shù)的真實值_(填“偏大”或“偏小”)?！窘馕觥?1)圖像不過原點的原因是沒有平衡滑塊的摩擦力，由圖像可知，當F1 N時滑塊開始運動，因此滑塊所受的滑動摩擦力等于1 N。(2)隨著拉力F的增大，所掛鉤碼的質(zhì)量越

7、大，鉤碼的加速度越大，失重越明顯，F(xiàn)與鉤碼重力的差別越大，圖像明顯偏離直線。(3)設滑塊的質(zhì)量為M，鉤碼的質(zhì)量為m，滑塊所受的滑動摩擦力為f。由牛頓第二定律得mgf(Mm)aa當mM時ag定值，圖像趨于一條水平直線。(4)由圖像知當F2 N時，a2 m/s2，此數(shù)據(jù)不在圖線的直線部分，說明不滿足mM的條件。由Fmg2 N，得m0.2 kg。再由牛頓第二定律得mgf(Mm)a21(M0.2)2M0.3 kg由fFN得上述分析中，f1 N應包含紙帶和限位孔之間的摩擦力，所以在利用fFN計算動摩擦因數(shù)時，計算值比真實值要大一些。5某同學想測出濟南當?shù)氐闹亓铀俣萭，并驗證機械能守恒定律。為了減小誤差

8、，他設計了一個實驗如下：將一根長直鋁棒用細線懸掛在空中(如圖7甲所示)，在靠近鋁棒下端的一側固定電動機M，使電動機轉(zhuǎn)軸處于豎直方向，在轉(zhuǎn)軸上水平固定一支特制筆N，借助轉(zhuǎn)動時的現(xiàn)象，將墨汁甩出形成一條細線。調(diào)整筆的位置，使墨汁在棒上能清晰地留下墨線。啟動電動機待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，用火燒斷懸線，讓鋁棒自由下落，筆在鋁棒上相應位置留下墨線。圖7圖乙是實驗時在鋁棒上所留下的墨線，將某條合適的墨線A作為起始線，此后每隔4條墨線取一條計數(shù)墨線，分別記作B、C、D、E。將最小刻度為毫米的刻度尺的零刻度線對準A，此時B、C、D、E對應的刻度依次為14.68 cm、39.15 cm、73.41 cm、117.46 c

9、m。已知電動機的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min。求：(1)相鄰的兩條計數(shù)墨線對應的時間間隔為_s。(2)由實驗測得濟南當?shù)氐闹亓铀俣葹開m/s2。(結果保留三位有效數(shù)字)(3)該同學計算出畫各條墨線時的速度v，以為縱軸，以各條墨線到墨線A的距離h為橫軸，描點連線，得出了如圖丙所示的圖像，據(jù)此圖像_(填“能”或“不能”)驗證機械能守恒定律，圖線不過原點的原因_?！窘馕觥?1)由于電動機的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，則其頻率為50 Hz，故每隔0.02 s特制筆N便在鋁棒上畫一條墨線，又每隔4條墨線取一條計數(shù)墨線，故相鄰計數(shù)墨線間的時間是0.1 s。(2)用逐差法求鋁棒的加速度即為濟南當?shù)氐闹亓?/p>

10、加速度g m/s29.79 m/s2。(3)鋁棒下落過程中，只有重力做功，重力勢能的減小等于動能的增加，即mghmv2，故圖丙能驗證機械能守恒定律；圖線不過原點是因為起始計數(shù)墨線A對應的速度不為0。6利用氣墊導軌探究彈簧的彈性勢能與形變量的關系，在氣墊導軌上放置一帶有遮光片的滑塊，滑塊的一端與輕彈簧貼近，彈簧另一端固定在氣墊導軌的一端，將一光電門P固定在氣墊導軌底座上適當位置(如圖8所示)。彈簧處于自然狀態(tài)時，使滑塊向左壓縮彈簧一段距離，然后由靜止釋放滑塊，與光電門相連的光電計時器可記錄遮光片通過光電門時的擋光時間，則可計算出滑塊離開彈簧后的速度大小。圖8實驗步驟如下：用游標卡尺測量遮光片的寬

11、度d。在氣墊導軌上通過滑塊將彈簧壓縮x1，滑塊由靜止釋放。由光電計時器讀出滑塊第一次通過光電門時遮光片的擋光時間t1。利用所測數(shù)據(jù)求出滑塊第一次通過光電門時的速度v和動能mv2。增大彈簧壓縮量為x2、x3、，重復實驗步驟，記錄并計算相應的滑塊動能mv2，如下表所示。彈簧壓縮量x(cm)0.51.01.52.02.53.0 x2(cm2)0.251.002.254.006.259.00動能mv20.49m1.95m4.40m7.82m12.22m17.60m(1)測量遮光片的寬度時游標卡尺示數(shù)如圖9所示，讀得d_ cm；圖9(2)在下面所給的兩個坐標系中分別作出mv2x和mv2x2圖像；圖10(3)由機械能守恒定律，Epmv2，根據(jù)圖像得出結論是_。 【解析】(1)根據(jù)游標卡尺讀數(shù)規(guī)則，讀出遮光片的寬度d1.0 cm0.02 cm1.02 cm；(2)根據(jù)描點法在坐標系中進行描點、連線，所作mv2x和mv2x2圖像如圖所示；(3)根據(jù)圖象得出結論是：彈性勢能的大小與形變量x的二次方成正比。