高三物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn) 第1部分 專題突破篇 專題13 力學(xué)實(shí)驗(yàn)

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專題限時(shí)集訓(xùn)(十三)　力學(xué)實(shí)驗(yàn) (建議用時(shí)：40分鐘) 1．(8分)(2016成都模擬)(1)圖30甲是用游標(biāo)卡尺測(cè)量某金屬圓筒外徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該圓筒外徑為_(kāi)_______cm. (2)圖乙是用螺旋測(cè)微器測(cè)量某金屬棒直徑時(shí)的示數(shù)，可讀出該金屬棒直徑為_(kāi)_______mm. 甲　　　　　　　　　　　　　　乙 圖30 【解析】　(1)游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為24 mm,50分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.02 mm，游標(biāo)卡尺第50條刻度線與主尺刻度線對(duì)齊，故游標(biāo)尺讀數(shù)為1.00 mm，所以該圓筒外徑測(cè)量值為25.00 mm＝2.500 cm.(2)螺旋測(cè)微器固定刻度部分讀數(shù)為2.5 mm，可動(dòng)刻度部分最小分度值為0.01 mm，可動(dòng)刻度部分讀數(shù)為32.60.01 mm＝0.326 mm，因此金屬棒的直徑測(cè)量值為2.826 mm. 【答案】　(1)2.500　(2)2.826(2.825～2.828均對(duì)) 2．(8分)(2016海南高考)某同學(xué)利用圖31(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化．物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過(guò)滑輪掛上鉤碼．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50 Hz.紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上．啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖(b)所示(圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出)． (a) (b) 圖31 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)．回答下列問(wèn)題： (1)在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為_(kāi)_____________m/s.在打出D點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為_(kāi)_______m/s；(保留兩位有效數(shù)字) (2)物塊的加速度大小為_(kāi)___________m/s.(保留兩位有效數(shù)字) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37162076】 【解析】　(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的速度等于該過(guò)程中的平均速度，所以： vB＝＝ m/s＝0.56 m/s vD＝＝ m/s＝0.96 m/s. (2)根據(jù)題意，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)速度公式： vD＝vB＋a2T，代入數(shù)據(jù)整理可以得到：a＝2.0 m/s2. 【答案】　(1)0.56　0.96　(2)2.0 3．(8分)一同學(xué)用電子秤、水壺、細(xì)線、墻釘和貼在墻上的白紙等物品，在家中驗(yàn)證力的平行四邊形定則． 圖32 (1)如圖32(a)，在電子秤的下端懸掛一裝滿水的水壺，記下水壺________時(shí)電子秤的示數(shù)F. (2)如圖(b)，將三根細(xì)線L1、L2、L3的一端打結(jié)，另一端分別拴在電子秤的掛鉤、墻釘A和水壺杯帶上．水平拉開(kāi)細(xì)線L1，在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置、________和電子秤的示數(shù)F1. (3)如圖(c)，將另一顆墻釘B釘在與O同一水平位置上，并將L1拴在其上．手握電子秤沿著(2)中L2的方向拉開(kāi)細(xì)線L2，使________和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2. (4)在白紙上按一定標(biāo)度作出電子秤拉力F、F1、F2的圖示，根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若________，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證． 【解析】　(1)要測(cè)量裝滿水的水壺的重力，則記下水壺靜止時(shí)電子秤的示數(shù)F. (2)要畫(huà)出平行四邊形，則需要記錄分力的大小和方向，所以在白紙上記下結(jié)點(diǎn)O的位置的同時(shí)也要記錄三根細(xì)線的方向以及電子秤的示數(shù)F1. (3)已經(jīng)記錄了一個(gè)分力的大小，還要記錄另一個(gè)分力的大小，則結(jié)點(diǎn)O點(diǎn)位置不能變化，力的方向也都不能變化，所以應(yīng)使結(jié)點(diǎn)O的位置和三根細(xì)線的方向與(2)中重合，記錄電子秤的示數(shù)F2. (4)根據(jù)平行四邊形定則作出F1、F2的合力F′的圖示，若F和F′在誤差范圍內(nèi)重合，則平行四邊形定則得到驗(yàn)證． 【答案】　(1)靜止　(2)三根細(xì)線的方向　(3)結(jié)點(diǎn)O的位置　(4)F和F′在誤差范圍內(nèi)重合 4．(8分)某實(shí)驗(yàn)小組要探究力對(duì)原來(lái)靜止的物體做功與物體獲得速度的關(guān)系，選取的實(shí)驗(yàn)裝置如圖33所示，實(shí)驗(yàn)主要步驟如下： 圖33 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)為使橡皮筋對(duì)小車所做的功即為合外力對(duì)小車所做的功，在未連接橡皮筋時(shí)將木板的左端用小木塊墊起，使木板傾斜合適的角度，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，輕推小車，得到的紙帶應(yīng)該是________(選填“甲”或“乙”)． 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖34 (2)使小車在一條橡皮筋的作用下彈出，沿木板滑行，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W. (3)再用完全相同的2條、3條、…橡皮筋作用于小車，并使每次釋放小車時(shí)橡皮筋的________，橡皮筋對(duì)小車做的功分別為2W、3W、… (4)分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，分別求出小車每次獲得的最大速度v1、v2、v3、… (5)按科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，作出Wv圖象，則下列符合實(shí)際的圖象是________． 【解析】　(1)平衡摩擦力后，小車應(yīng)做勻速運(yùn)動(dòng)，所以紙帶應(yīng)該是圖乙． (3)橡皮筋拉力是變力，采用倍增法增加功．使小車在一條橡皮筋的作用下由靜止彈出，這時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W；再用完全相同的2條、3條、…橡皮筋作用于小車，每次由靜止釋放小車時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量(或形變量、長(zhǎng)度等)都相同，則橡皮筋對(duì)小車做的功分別為2W、3W、… (5)功與速度的平方相對(duì)應(yīng)，所以圖象應(yīng)為D. 【答案】　(1)乙　(3)伸長(zhǎng)量(或形變量、長(zhǎng)度等)都相同　(5)D 5．(12分)(2016煙臺(tái)二模)如圖35甲所示，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量正方體鐵塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)．在水平桌面上放一塊長(zhǎng)木板，適當(dāng)墊高木板的一端，讓鐵塊從木板的頂端a由靜止滑到底端b，鐵塊與b處的垂直長(zhǎng)木板的光滑彈性擋板相碰后被反彈到c時(shí)速度變?yōu)榱悖F(xiàn)用刻度尺量出長(zhǎng)木板的長(zhǎng)度L，a、c間的距離x. 甲　　　　　　　　　　　　　　乙 圖35 (1)要完成實(shí)驗(yàn)還需要用刻度尺測(cè)量出________________________，根據(jù)測(cè)出的數(shù)據(jù)，若不考慮鐵塊的寬度和空氣阻力的影響，則鐵塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)可表示為_(kāi)_______________．(用測(cè)得的量的符號(hào)表示) (2)為了提高實(shí)驗(yàn)的精度，需考慮鐵塊的寬度，圖乙是進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)時(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量鐵塊寬度的示意圖，由圖可知鐵塊的寬度為_(kāi)_______cm. (3)以下能引起實(shí)驗(yàn)誤差的是________．(填選項(xiàng)序號(hào)) A．鐵塊的質(zhì)量 B．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣? C．鐵塊與擋板碰撞時(shí)有能量損失 D．測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)的讀數(shù)誤差 【解析】　(1)根據(jù)動(dòng)能定理，選取從靜止到停止的過(guò)程，則有：μmg(2L－x)＝mgx 解得：μ＝ 可知要求μ，則需要知道h，即鐵塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)到桌面的高度． (2)游標(biāo)卡尺的固定刻度讀數(shù)為31 mm＝3.1 cm，游標(biāo)讀數(shù)為0.058 mm＝0.40 mm＝0.040 cm，所以最終讀數(shù)為3.1 cm＋0.040 cm＝3.140 cm. (3)實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的原因有：鐵塊與擋板碰撞時(shí)有能量損失，及測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)的讀數(shù)誤差；而鐵塊的質(zhì)量與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣瓤稍诘仁絻蛇吋s去，故選C、D. 【答案】　(1)鐵塊開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)離桌面的高度h　 (2)3.140　(3)CD 6．(12分)如圖36甲所示為驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，在氣墊導(dǎo)軌上相隔一定距離的兩處安裝兩個(gè)光電傳感器A、B，滑塊P上固定一遮光條．若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會(huì)輸出高電壓，兩光電傳感器采集數(shù)據(jù)后與計(jì)算機(jī)相連．滑塊在細(xì)線的牽引下向左加速運(yùn)動(dòng)，遮光條經(jīng)過(guò)光電傳感器A、B時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以得到如圖乙所示的電壓U隨時(shí)間t變化的圖象． 甲　　　　　　　　　　　乙 丙 圖36 (1)實(shí)驗(yàn)前，接通電源，將滑塊(不掛鉤碼)置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，若圖乙中的Δt1>Δt2，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌________端偏高(選填“左”或“右”)． (2)用游標(biāo)卡尺測(cè)遮光條寬度d，測(cè)量結(jié)果如圖丙所示，則d＝________mm. (3)滑塊P用細(xì)線跨過(guò)氣墊導(dǎo)軌左端的定滑輪與質(zhì)量為m的鉤碼Q相連，將滑塊P由圖甲所示位置靜止釋放，通過(guò)計(jì)算機(jī)得到的圖象如圖乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要驗(yàn)證滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒，還應(yīng)測(cè)出________________和________________(寫(xiě)出物理量的名稱及號(hào))． (4)若上述物理量間滿足關(guān)系式 ____________________，則表明在上述過(guò)程中，滑塊和鉤碼組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒． 【解析】　滑塊做加速運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌右端偏高．由圖可得d＝2.25 mm.若要驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能守恒還需測(cè)出兩光電門(mén)間距離L和滑塊總質(zhì)量M；若鉤碼重力勢(shì)能的減少量在數(shù)值上等于鉤碼和滑塊動(dòng)能的增加量，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒． 【答案】　(1)右　(2)2.25　(3)滑塊總質(zhì)量M　兩光電傳感器A、B間距離L (4)mgL＝(M＋m)2－(M＋m)2 7．(12分)(2016濰坊一模)用如圖37所示的裝置探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系，帶滑輪的長(zhǎng)木板和彈簧測(cè)力計(jì)均水平固定． 圖37 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要進(jìn)行的下列操作是________． a．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，打出一條紙帶，同時(shí)記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù) b．改變砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶 c．用天平測(cè)出砂和砂桶的質(zhì)量 d．為減小誤差，實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量 (2)以彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為橫坐標(biāo)，以加速度a為縱坐標(biāo)，畫(huà)出的aF圖象可能正確的是________． (3)若得出的aF圖象的斜率為k，則小車的質(zhì)量為_(kāi)_______． 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37162077】 【解析】　(1)本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)定小車受到的拉力，由題目條件可以判斷小車做勻加速運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為一定值，小車所受拉力應(yīng)為彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)的兩倍，所以只需記錄彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，不需要測(cè)定砂和砂桶的質(zhì)量．為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)將小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通電源，再釋放小車，且改變砂和砂桶質(zhì)量，打出幾條紙帶．故一定要進(jìn)行的操作為a、b. (2)由牛頓第二定律得：2F－Ff＝ma，a＝－.由此可以判斷畫(huà)出的aF圖象可能正確的是A圖． (3)由a＝－可知，圖線的斜率k＝，所以小車的質(zhì)量為m＝. 【答案】　(1)ab　(2)A　 (3) 8．(12分)電動(dòng)自行車因?yàn)榫G色環(huán)保大行其道，在最近召開(kāi)的人大會(huì)議上，代表們針對(duì)電動(dòng)自行車的諸多問(wèn)題再次提出了立法議案，其中一個(gè)問(wèn)題就是車速問(wèn)題．某學(xué)校物理探究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究電動(dòng)自行車的最大速度及受到地面的平均阻力大?。畬?shí)驗(yàn)的主要步驟是：①找一段平直的路面，并在路面上畫(huà)一道起點(diǎn)線；②騎上電動(dòng)車用最大的速度駛過(guò)起點(diǎn)線時(shí)，從車把手處自由釋放一團(tuán)很容易辨別的橡皮泥；③車駛過(guò)起點(diǎn)線后就不再通電，讓車依靠慣性沿直線繼續(xù)前進(jìn)；④待車停下，記錄電動(dòng)車停下時(shí)的終點(diǎn)位置；⑤用卷尺量出起點(diǎn)線到橡皮泥落地點(diǎn)間的水平距離x、起點(diǎn)線到終點(diǎn)的距離L及車把手處離地高度h.(空氣阻力忽略不計(jì)) (1)電動(dòng)車經(jīng)過(guò)起點(diǎn)線時(shí)的速度v＝________；(用已知的物理量和所測(cè)量得到的物理量表示) (2)為了測(cè)出電動(dòng)車受到的平均阻力大小，還需測(cè)量的物理量是________，電動(dòng)車受到的平均阻力大小Ff＝ ________；(用已知的物理量和所測(cè)量得到的物理量表示) (3)第二個(gè)問(wèn)題是車道問(wèn)題．電動(dòng)車國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)，從2010年1月1日起實(shí)施．標(biāo)準(zhǔn)將“40公斤以上、時(shí)速20公里以上的電動(dòng)自行車，稱為輕便電動(dòng)摩托車或電動(dòng)摩托車，劃入機(jī)動(dòng)車范疇”．一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下的技術(shù)參數(shù)表： 規(guī)格 后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁轂電機(jī) 車型 26″電動(dòng)自行車 整車質(zhì)量 40 kg 最大載重 120 kg 額定輸出功率 120 W 額定電壓 40 V 額定電流 3.5 A 質(zhì)量為M＝60 kg的人騎此電動(dòng)車沿平直公路行駛，所受阻力Ff恒為車和人總重的k＝0.02倍，g取10 m/s2，僅在永磁轂電機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，人駕駛電動(dòng)車的最大速度為_(kāi)_______，若行駛在非機(jī)動(dòng)車道上是否合法？________. 【解析】　(1)由x＝vt，h＝gt2可得電動(dòng)車經(jīng)過(guò)起點(diǎn)線時(shí)的速度v＝x. (2)由動(dòng)能定理得：－L＝0－Mv2 解得：＝，現(xiàn)要測(cè)出電動(dòng)車受到的平均阻力，還需要測(cè)出車和騎車人的總質(zhì)量M. (3)由P＝Fv＝Ffvm，F(xiàn)f＝k(m車＋M)g 可得vm＝6 m/s＝21.6 km/h>20 km/h，故該電動(dòng)車行駛在非機(jī)動(dòng)車道上不合法． 【答案】　(1)x　(2)車和騎車人的總質(zhì)量M　　(3)6 m/s　不合法