【物理】2019届二轮复习力学实验创新作业（全国通用）

【物理】2019届二轮复习力学实验创新作业（全国通用）

‎ 力学实验创新 ‎1．某同学利用打点计时器(每隔0.02 s打出一个点)研究做直线运动小车的运动情况，图1所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点，相邻计数点间有4个点迹未画出。‎ 为研究小车的运动，此同学用剪刀把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图2所示。简要说明由图2怎样判断此小车是否做匀变速直线运动：____________________________________________________________________________________________________________________________。‎ 解析：由于纸带上OB、BD、DF……等各段都是经过2个时间间隔的运动距离，如果做的是匀变速直线运动，则它们相邻时间的位移增加量是相等的，故可以比较每段纸带比前一段纸带长度增加量是否相等，也可以连接每段纸带的左上角(或上方中点，或纸带中点)的点，看是否为一条直线来判断，如果间距相等或者是一条直线，则运动就是匀变速直线运动。‎ 答案：连接每段纸带的左上角(或上方中点，或纸带中点)为一条直线(或每段纸带比前一段纸带长度增加量相等)‎ ‎2.(2018·湖北4月调研)城市建设中常常用半径很大的圆形水泥管道作为雨水和污水的排放管道。为估测该管道的半径，使用的器材有：小球、秒表、上表面光滑的长木板。请将下列实验步骤补充完整：‎ ‎(1)将小球放在管道中，标出小球静止在水泥管圆弧底部的最低点A。‎ ‎(2)将长木板倾斜放置在圆形管道上，______________。‎ ‎(3)让小球从长木板上端由静止滑下，________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 由上述测量结果，可得圆形管道的半径R＝__________。(已知重力加速度为g)‎ 解析：(2)将长木板倾斜放置在圆形管道上，让木板的下端置于A点。‎ ‎(3)让小球从长木板上端由静止滑下， 用秒表测量出小球从木板的上端滑到A点的时间t。‎ 设木板与OA的夹角为α，则小球下滑的加速度a＝gcos α，根据2Rcos α＝at2可解得：R＝gt2。‎ 答案：(2)让木板的下端置于A点　‎ ‎(3)用秒表测量出小球从木板的上端滑到A点的时间t　gt2‎ ‎3．(2018·潍坊二模)某兴趣小组利用如图所示的装置测量重力加速度g，B为光电门。实验过程如下：‎ a．测出小球的直径d；‎ b．将光电门水平固定，用刻度尺测出小球在A处时球心到光电门的距离x；‎ c．把小球从A处由静止释放，经过光电门B时光电计时器可记录小球通过光电门的遮光时间t；‎ d．保持小球释放位置A不变，改变光电门的位置，测得不同x对应的遮光时间t；‎ e．以x为横坐标，以为纵坐标建立坐标系，利用测得的数据作图，得到一条过原点的倾斜直线。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)小球通过光电门的速度v＝_______。‎ ‎(2)实验中测得图像的斜率为k，则重力加速度g＝________________。‎ ‎(3)实验室提供下列小球，选________进行实验最合适。‎ A．塑料球　　 　B．玻璃球　　　C．小钢球 解析：(1)小球通过光电门的速度v＝。‎ ‎(2)根据v2＝2gx，得2＝2gx，即＝x，则＝k，即g＝。‎ ‎(3)实验中应选择质量较大体积较小的小钢球，这样可减小相对阻力大小。‎ 答案：(1)　(2)　(3)C ‎4．(2018·山东省实验中学一模)某实验小组计划做“探究滑块与木板间动摩擦因数”实验，设计的实验装置如图甲所示。‎ ‎(1)某同学打出了如图乙所示的一条纸带，每两点间还有4个点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz，该滑块做匀变速直线运动的加速度a＝________ m/s2。(结果保留三位有效数字)‎ ‎(2)根据实验数据，作出的小车加速度a与传感器示数F 的关系图像如图丙所示，则滑块和滑轮的总质量为________ kg。滑块与木板间的动摩擦因数为________。(g＝10 m/s2，结果均保留一位有效数字)‎ 解析：(1)根据Δx＝aT2，运用逐差法得，‎ a＝ ‎＝ m/s2‎ ‎＝1.95 m/s2。‎ ‎(2)由牛顿第二定律：2F－f＝ma，即a＝F－，则：＝＝4，解得m＝0.5 kg；＝2，解得f＝1 N，则μ＝＝0.2。‎ 答案：(1)1.95　(2)0.5　0.2‎ ‎5．(2018·衡水模拟)为了测定滑块M与长木板间的动摩擦因数，某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上，另一端用垫块垫起形成一个倾角θ，在长木板的另一端固定一个定滑轮，在垫块上安装一个光电门，在重物m上固定一个窄挡光条，通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮，如图所示。现让重物从某标记位置处由静止释放，它牵引滑块运动，若测得标记处与光电门间的距离为h，宽度为d的挡光条通过光电门的时间为t，且M＝m，则滑块与长木板间的动摩擦因数为μ＝______________。实验过程中h越大，实验测量结果__________ (选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)；在保持h不变的情况下，调节垫块使倾角θ越大，则实验测量结果__________ (选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)。‎ 解析：根据题意知挡光条通过光电门的速度为v＝，重物下降h的过程中mgh－Mghsin θ－μMghcos θ＝(m＋M)v2，联立解得μ＝－。实验过程中h越大，挡光条过光电门的时间越短，速度测量越准确，误差越小；倾角θ越大，滑块运动的加速度越小，挡光条经过光电门的时间越长，速度测量越不准确，误差越大。‎ 答案：－　越精确　　越不精确 ‎6.(2019届高三·上饶六校联考)利用如图所示的装置可以“测定滑块与桌面间的动摩擦因数”和“验证碰撞中的动量守恒”，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将小滑块A 从圆弧轨道的最高点无初速度释放，测量出小滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲)；然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙)，圆弧轨道的半径为R，A和B完全相同，重力加速度为g。‎ ‎(1)小滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v＝__________(用R和g表示)。‎ ‎(2)小滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________(用R和x1表示)。‎ ‎(3)若x1和x2的比值＝________，则验证了A和B碰撞过程中动量守恒。‎ 解析：(1)A在圆弧面上运动时机械能守恒，则有：mgR＝mv2，解得：v＝。‎ ‎(2)对A下滑的全过程由动能定理得：mgR－μmgx1＝0，解得：μ＝。‎ ‎(3)如果碰撞中动量守恒，则有：mv＝2mv′，再对碰后的A、B物体分析，由能量守恒定律可知：×2mv′2＝μ·2mgx2，解得：x2＝，故＝4。因此只要满足＝4，即可证明动量守恒。‎ 答案：(1)　 (2)　(3)4 ‎ ‎7．(2018·福建四校二次联考)装有拉力传感器的轻绳，一端固定在光滑水平转轴O，另一端系一小球，空气阻力可以忽略。设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图甲)，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小为F1，在最低点时绳上的拉力大小为F2。某兴趣小组的同学用该装置测量当地的重力加速度。‎ ‎(1)小明同学认为，实验中必须测出小球的直径，于是他用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝________ mm。‎ ‎(2)小军同学认为不需要测小球的直径。他借助最高点和最低点的拉力F1、F2，再结合机械能守恒定律即可求得。小军同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)。‎ A．小球的质量m B．轻绳的长度l C．小球运动一周所需要的时间T ‎(3)根据小军同学的思路，请你写出重力加速度g的表达式______________________。‎ 解析：(1)螺旋测微器的固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为0.01×19.5 mm＝0.195 mm，所以最终读数为：固定刻度读数＋可动刻度读数＝5.5 mm＋0.195 mm＝5.695 mm。 ‎ ‎(2)(3)由牛顿第二定律，在最高点F1＋mg＝m，而在最低点F2－mg＝m；再依据机械能守恒定律mv22＝mv12＋2mgr，联立解得g＝，因此已知最高点和最低点的拉力F1、F2，小军同学只需要测量小球的质量m，故第(2)题选A，第(3)题重力加速度g的表达式为g＝。‎ 答案：(1)5.695(5.693～5.697均可)　(2)A (3)g＝ ‎ ‎8．(2018·湖南师大附中大联考)一个喷漆桶能够向外喷射不同速度的油漆雾滴，某同学决定测量雾滴的喷射速度。他采用如图甲所示的装置，一个直径为d＝40 cm的纸带环，安放在一个可以按照不同转速转动的固定转台上，纸带环上刻有一条狭缝A，在狭缝A的正对面画一条标志线，如图甲所示。在转台达到稳定转速时，向侧面同样开有狭缝B的纸盒中喷射油漆雾滴，当狭缝A转至与狭缝B正对平行时，雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留下痕迹(若此过程转台转过不到一圈)。将纸带从转台上取下来，展开平放，并与毫米刻度尺对齐，如图乙所示。‎ 请你帮该同学完成下列任务(结果均保留两位有效数字)：‎ ‎(1)设喷射到纸带上的油漆雾滴痕迹到标志线的距离为s，则从图乙可知，其中速度最大的雾滴到标志线的距离s1＝________ cm；速度最小的雾滴到标志线的距离s2＝________ cm。‎ ‎(2)如果转台转动的周期为T，则这些雾滴喷射速度的计算表达式为v0＝________。(用字母表示)‎ ‎(3)如果以纵坐标表示雾滴速度v0、横坐标表示雾滴距标志线距离的倒数，画出v0图线，如图丙所示，则可知转台转动的周期为T＝________ s。‎ 解析：(1)雾滴运动的路程一定，速度越大，运行的时间越短，此时转台转过的弧度越小，打在纸带上的点距离标志线的距离越小，所以其中速度最大的雾滴到标志线的距离s1＝2.20 cm，速度最小的雾滴到标志线的距离s2＝2.90 cm。‎ ‎(2) 雾滴运动的时间与转台转动的时间相等，如果转台转动的周期为T，则雾滴运动的时间为t＝，v＝ω＝，解得t＝，所以雾滴喷射的速度v0＝＝。‎ ‎(3)图像中斜率k＝＝0.1π，可得T＝1.6 s。‎ 答案：(1)2.2　2.9　(2)　(3)1.6‎