2018-2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)訓(xùn)練13 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新.doc
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專題限時(shí)訓(xùn)練13 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 時(shí)間:45分鐘 1.(2018武漢華師一附中模擬)為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系,甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車總質(zhì)量用M表示(乙圖中M包括小車與傳感器,丙圖中M包括小車和與小車固連的滑輪),鉤碼總質(zhì)量用m表示. (1)為便于測量合外力的大小,并得到小車總質(zhì)量一定時(shí),小車的加速度與所受合外力成正比的結(jié)論,下列說法正確的是( BC ) A.三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要平衡摩擦力 B.三組實(shí)驗(yàn)都需要平衡摩擦力 C.三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件 D.三組實(shí)驗(yàn)都需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件 (2)若乙、丙兩位同學(xué)發(fā)現(xiàn)某次測量中力傳感器和測力計(jì)讀數(shù)相同,通過計(jì)算得到小車加速度均為a,a=g,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋瑒t乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為12,乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)用的鉤碼總質(zhì)量之比為12. 解析:(1)為了便于測量合外力的大小,甲圖通過鉤碼的總質(zhì)量對(duì)應(yīng)的重力即為合外力,而乙圖是力傳感器的示數(shù),丙圖則是測力計(jì)的2倍,因此它們都必須平衡摩擦力,故A錯(cuò)誤,B正確;由于甲圖通過鉤碼的總質(zhì)量對(duì)應(yīng)的重力即為合外力,因此三組實(shí)驗(yàn)中只有甲需要滿足所掛鉤碼的總質(zhì)量m遠(yuǎn)小于小車的總質(zhì)量M的條件,故C正確,D錯(cuò)誤. (2)根據(jù)牛頓第二定律,則有:F=M乙a,2F=M丙a;因此乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)時(shí)所用小車總質(zhì)量之比為12;由牛頓第二定律,對(duì)砝碼進(jìn)行研究,則有m乙g-F=m乙a,而m丙g-F=m丙2a,因a=g,解得m乙m丙=12;即乙、丙兩人實(shí)驗(yàn)用的鉤碼總質(zhì)量之比為12. 2.小白用如圖所示的裝置驗(yàn)證“力的平行四邊形定則”,其部分實(shí)驗(yàn)操作如下. (1)請(qǐng)完成下列相關(guān)內(nèi)容: a.在木板上記下懸掛兩個(gè)鉤碼時(shí)彈簧末端的位置O. b.卸下鉤碼,然后將兩繩套系在彈簧下端,用兩彈簧測力計(jì)將彈簧末端拉到同一位置O,記錄細(xì)繩套AO、BO的方向及兩彈簧測力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù).圖中B彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為11.40 N. c.小白在坐標(biāo)紙上畫出兩彈簧拉力FA、FB的大小和方向如圖所示,請(qǐng)你用作圖工具在圖中坐標(biāo)紙上作出FA、FB的合力F′. d.已知鉤碼的重力,可得彈簧所受的拉力F如圖所示. e.最后觀察比較F和F′,得出結(jié)論. 答案:圖見解析 (2)本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是C. A.理想實(shí)驗(yàn)法 B.控制變量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法 解析:b.圖中B彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為11.40 N;c.圖線如圖: 3.如圖甲所示,某組同學(xué)借用“探究a與F、m之間的定量關(guān)系”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)思想、原理及操作,進(jìn)行“研究合外力做功和動(dòng)能變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn): (1)為達(dá)到平衡阻力的目的,取下細(xì)繩及托盤,通過調(diào)整墊片的位置,改變長木板傾斜程度,根據(jù)打出的紙帶判斷小車是否做勻速直線(或勻速)運(yùn)動(dòng). (2)連接細(xì)繩及托盤,放入砝碼,通過實(shí)驗(yàn)得到圖乙所示的紙帶.紙帶上O為小車運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻所打的點(diǎn),選取時(shí)間間隔為0.1 s的相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D、E、F、G.實(shí)驗(yàn)時(shí)小車所受拉力為0.2 N,小車的質(zhì)量為0.2 kg. 請(qǐng)計(jì)算小車所受合外力做的功W和小車動(dòng)能的變化ΔEk.補(bǔ)填表中空格(結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第四位). O—B O—C O—D O—E O—F W/J 0.043 2 0.057 2 0.073 4 0.091 5 0.111_5 ΔEk/J 0.043 0 0.057 0 0.073 4 0.090 7 0.110_5 分析上述數(shù)據(jù)可知:在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)W=ΔEk,與理論推導(dǎo)結(jié)果一致. (3)實(shí)驗(yàn)前已測得托盤質(zhì)量為7.710-3 kg,實(shí)驗(yàn)時(shí)該組同學(xué)放入托盤中的砝碼質(zhì)量應(yīng)為0.015 kg(g取9.8 m/s2,結(jié)果保留至小數(shù)點(diǎn)后第三位). 解析:(1)若已平衡摩擦力,則小車在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng). (2)從紙帶上的O點(diǎn)到F點(diǎn),W=F=0.20.557 5 J=0.111 5 J,打F點(diǎn)時(shí)速度vF== m/s=1.051 m/s,ΔEk=Mv=0.21.0512 J≈0.110 5 J. (3)打B點(diǎn)時(shí)小車的速度為vB== m/s=0.655 5 m/s,所以小車的加速度a== m/s2≈0.99 m/s2. 小車所受的拉力F=(m0+m)(g-a),所以盤中砝碼的質(zhì)量m=-m0= kg≈0.015 kg. 4.如圖甲為某一同學(xué)探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)圖,在水平臺(tái)面上放一長木板,板的右端有一個(gè)定滑輪,細(xì)繩一端連接小車,另一端跨過定滑輪,連接裝有砝碼的托盤,將小車同紙帶移近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,由靜止釋放托盤,每次托盤下落高度一定,木板足夠長,小車沒有碰到右側(cè)滑輪(小車在碰到右側(cè)滑輪之前,托盤已經(jīng)著地),將小車中的砝碼依次移至托盤中,釋放托盤,多次實(shí)驗(yàn)打下紙帶,實(shí)驗(yàn)中小車質(zhì)量為M,托盤質(zhì)量為m0,每個(gè)砝碼的質(zhì)量也為m0,所有砝碼與托盤的總質(zhì)量為m,托盤下落的高度為h,當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間. (1)減小實(shí)驗(yàn)誤差,實(shí)驗(yàn)操作中先將長木板放置在水平桌面上,接下來再進(jìn)行一項(xiàng)調(diào)節(jié)是B.(填正確答案標(biāo)號(hào)) A.將長木板一端墊高,釋放空托盤讓其拖動(dòng)小車?yán)垘н\(yùn)動(dòng)并打點(diǎn),判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng) B.將長木板一端墊高,撤除細(xì)繩,用手撥動(dòng)小車后讓其拉著紙帶運(yùn)動(dòng)并打點(diǎn),判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng) C.將長木板一端墊高,撤除細(xì)繩,讓小車自行下滑拉著紙帶并打點(diǎn),然后判斷小車是否做勻加速運(yùn)動(dòng) D.每移動(dòng)一次砝碼,小車對(duì)木板的壓力都不同,導(dǎo)致摩擦力不同,所以都應(yīng)平衡一次摩擦力 (2)實(shí)驗(yàn)中,用不同數(shù)目的砝碼拉動(dòng)小車拖動(dòng)紙帶圖乙是一條實(shí)驗(yàn)紙帶,O為初始點(diǎn),紙帶上的點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的原始點(diǎn),則對(duì)紙帶上的數(shù)據(jù)處理正確的是C(填正確答案標(biāo)號(hào)). A.選取OA間距,求OA間的平均速度 B.選取DE間距,求DE間的平均速度 C.選取DG間距,求DG間的平均速度 D.選取AG間距,求AG間的平均速度 (3)實(shí)驗(yàn)對(duì)多次做功的定量記錄和對(duì)紙帶的分析,探究功與速度的變化的關(guān)系,在數(shù)據(jù)處理時(shí)采用了圖象法處理,縱軸為小車最大速度的平方v2,橫軸為n(托盤中的砝碼個(gè)數(shù)n碼=n-1),得到圖丙,圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線,說明做功與速度變化的關(guān)系是合外力做的功與速度的平方成正比,圖線斜率的表達(dá)式k=. 解析:(1)為了使細(xì)繩對(duì)小車的拉力等于小車所受的合外力,先調(diào)節(jié)長木板一端滑輪的高度,使細(xì)繩與長木板平行.接下來還需要進(jìn)行的一項(xiàng)操作是將長木板的一端墊起適當(dāng)?shù)母叨龋屝≤囘B著已經(jīng)穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,撤除細(xì)繩,給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電,輕推小車,從打出的紙帶判斷小車是否做勻速運(yùn)動(dòng),即平衡摩擦力,故A、C錯(cuò)誤,B正確;平衡摩擦力只需要平衡一次,每移動(dòng)一次砝碼,不需要重新平衡摩擦力,故D錯(cuò)誤. (2)我們要求出最后勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度,所以選取后面點(diǎn)跡比較均勻的DG段,求DG間的平均速度,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤. (3)對(duì)小車、砝碼以及托盤整體,根據(jù)動(dòng)能定理得: [(n-1)m0+m0]gh=(m+M)v2 整理得:v2=n, 若v2n圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線,則說明合外力做的功與速度的平方成正比,v2n圖線斜率的表達(dá)式為: k==. 5.(2018全國卷Ⅱ)某同學(xué)用圖甲所示的裝置測量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù).跨過光滑定滑輪的細(xì)線兩端分別與木塊和彈簧秤相連,滑輪和木塊間的細(xì)線保持水平,在木塊上方放置砝碼.緩慢向左拉動(dòng)水平放置的木板,當(dāng)木塊和砝碼相對(duì)桌面靜止且木板仍在繼續(xù)滑動(dòng)時(shí),彈簧秤的示數(shù)即為木塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大?。炒螌?shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)在表中給出,其中f4的值可從圖乙中彈簧秤的示數(shù)讀出. 砝碼的質(zhì)量m/kg 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 滑動(dòng)摩擦力f/N 2.15 2.36 2.55 f4 2.93 回答下列問題: (1)f4=2.75 N; (2)在圖丙的坐標(biāo)紙上補(bǔ)齊未畫出的數(shù)據(jù)點(diǎn)并繪出fm圖線; 答案:如圖所示 (3)f與m、木塊質(zhì)量M、木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ及重力加速度大小g之間的關(guān)系式為f=μ(M+m)g,fm圖線(直線)的斜率的表達(dá)式為k=μg; (4)取g=9.80 m/s2,由繪出的fm圖線求得μ=0.40.(保留2位有效數(shù)字) 解析:(1)對(duì)彈簧秤進(jìn)行讀數(shù)得2.75 N.(2)在圖象上添加(0.05 kg, 2.15 N)、(0.20 kg, 2.75 N)這兩個(gè)點(diǎn),畫一條直線,使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上,不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè),如答圖所示.(3)由實(shí)驗(yàn)原理可得f=μ(M+m)g, fm圖線的斜率為k=μg.(4)根據(jù)圖象求出k=3.9 N/kg,代入數(shù)據(jù)得μ=0.40.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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