【物理】2019届二轮复习力学实验与创新作业（江苏专用）

【物理】2019届二轮复习力学实验与创新作业（江苏专用）

第1讲　力学实验与创新 专题强化练 ‎1.某同学用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”．弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M.弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置．分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录O点的位置和拉线的方向．‎ 图1‎ ‎(1)本实验用的弹簧测力计示数的单位为N，图中A的示数为________ N.‎ ‎(2)下列不必要的实验要求是________．(请填写选项前对应的字母)‎ A．应测量重物M所受的重力 B．弹簧测力计应在使用前调零 C．拉线方向应与木板平面平行 D．改变拉力，进行多次实验，每次都要使O点静止在同一位置 ‎(3)某次实验中，该同学发现弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的情况下怎样调整水平拉力B__________________________________________.‎ 答案　(1)3.80　(2)D　(3)减小拉B的力、减小OB与竖直方向的夹角(二者答一即可)‎ 解析　(1)A的示数为3.80 N．(2)实验通过作出三个力的图示，来验证“力的平行四边形定则”，因此重物的重力必须要知道，故A正确；弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确，必须在测之前调零，故B正确；拉线方向应与木板平面平行，故C正确；由于本实验中重物的重力一定，因此两弹簧测力计的拉力的合力的大小和方向均是一定的，所以不需要再让结点每次静止在同一位置，故D错误．(3)弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，在保证现有器材不变的条件下可以让两个分力间的夹角变小，即减小拉B的力或减小OB与竖直方向的夹角．‎ ‎2．(2018·无锡市期中)如图2甲所示，在“探究功与速度变化的关系”的实验中，主要过程如下：‎ A．设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、…；‎ B．分析纸带，求出橡皮筋做功使小车获得的速度v1、v2、v3、…；‎ C．作出W－v图象；‎ D．分析W－v图象．如果W－v图象是一条直线，表明W∝v；如果不是直线，可考虑是否存在W∝v2、W∝v3、W∝等关系．‎ 图2‎ ‎(1)实验中得到一条如图乙所示的纸带，求小车获得的速度应选________(选填“AB”或“CD”)段来计算．‎ ‎(2)关于该实验，下列说法正确的有________．‎ A．通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加 B．通过改变小车质量可以改变橡皮筋对小车做的功 C．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必须保持一致 D．先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出 ‎(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是________．(写出一条即可)‎ 答案　(1)CD　(2)ACD　(3)没有平衡摩擦力(木板的倾角过大或过小也对)‎ 解析　(1)由题图知：在AB之间，由于相邻计数点间的距离不断增大，而打点计时器每隔0.02 s打一个点，所以小车做加速运动．‎ 在CD之间相邻计数点间距相等，说明小车做匀速运动．小车离开橡皮筋后做匀速运动，故求小车获得的速度应选CD段来计算；‎ ‎(2)该实验中利用相同橡皮筋形变量相同时对小车做功相同，通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加，故A正确，B错误；为保证每根橡皮筋对小车做功一样多，每次实验中，橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，故C正确；在中学阶段，用打点计时器测量时间时，为有效利用纸带，总是先接通电源后释放纸带，故D正确．‎ ‎(3)在该实验中，打点计时器正常工作，纸带足够长，点迹清晰的纸带上并没有出现一段等间距的点，造成这种情况的原因可能是没有平衡摩擦力，也可能是木板的倾角过大或过小．‎ ‎3．(2018·南通市、泰州市一模)某实验小组利用如图3甲所示装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．质量为m的钩码通过跨过定滑轮的细线牵引质量为M的小车，使它在长木板上运动．打点计时器在纸带上记录小车的运动情况．‎ 图3‎ ‎(1)下列做法中正确的有________．‎ A．调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B．在平衡摩擦力时，不需要连接纸带 C．小车从靠近打点计时器处释放 ‎(2)接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打出一系列点，将打出的第一个点标为O，在纸带上依次取A、B、C…若干个计数点．测得A、B、C…各点到O点的距离分别为x1、x2、x3…，如图乙所示．已知相邻计数点间的时间间隔均为T.‎ 实验中，钩码质量远小于小车质量，可认为小车受到的拉力大小等于mg.在打O点到打B点的过程中，拉力对小车做的功W＝________，打B点时小车的动能Ek＝________.‎ ‎(3)小明同学实验操作正确，但打出的纸带起始点不清晰，他挑选了一个清晰的点标为O1，以小车速度的二次方v2为纵坐标，计数点到O1点的距离x为横坐标，利用实验数据作出v2－x图象，该图象纵轴截距的物理意义是______________________________________________．‎ ‎(4)小虎同学在实验过程中没有保证钩码质量远小于小车质量，他利用实验数据作出的v2－W图象________(选填“会”或“不会”)弯曲．‎ 答案　(1)AC　(2)mgx2 　 (3)打O1点时速度的二次方 (4)不会 ‎4．(2018·南京学情调研)“验证机械能守恒定律”的实验装置如图4所示．‎ 图4‎ ‎(1)甲同学按照正确的实验步骤操作后，选出一条纸带如图5所示，其中O点为打点计时器打下的第一个点．从纸带上A点开始每隔一个计时点取一个计数点，取得两个计数点B和C.该同学用刻度尺测得OA＝9.62 cm，OB＝15.89 cm，OC＝23.64 cm.已知打点计时器每0.02 s打一个点，重物的质量为1.00 kg，取g＝9.80 m/s2.在OB段运动过程中，重物重力势能的减少量ΔEp＝________ J；重物的动能增加量ΔEk＝______ J；(结果均保留三位有效数字)‎ 图5‎ 图6‎ ‎(2)乙同学利用该实验装置测定当地的重力加速度．他打出了一条纸带后，利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，算出了各计数点对应的速度v，以h为横轴，以v2为纵轴画出了如图6所示的图线．图线明显偏离原点，若测量和计算都没有问题，其原因可能是________．‎ 乙同学测出该图线的斜率为k，如果阻力不可忽略，则当地的重力加速度g ________k(选填“大于”“等于”或“小于”)．‎ 答案　(1)1.56　1.54 (2)先释放的重物，再接通的打点计时器电源　大于 ‎5.(2018·扬州中学月考)某同学利用如图7所示装置来研究机械能守恒问题，设计了如下实验．A、B是质量均为m的小物块，C是质量为M的重物，A、B间由竖直轻弹簧相连，A、C间由轻绳相连．在物块B下放置一压力传感器，重物C下放置一速度传感器，压力传感器与速度传感器相连．当压力传感器示数为零时，就触发速度传感器测定此时重物C的速度．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度为g.实验操作如下：‎ 图7‎ ‎(1)开始时，系统在外力作用下保持静止，细绳拉直但张力为零．现释放C，使其向下运动，当压力传感器示数为零时，触发速度传感器测出C的速度为v.‎ ‎(2)在实验中保持A、B质量不变，改变C的质量M，多次重复第(1)步．‎ ‎①该实验中，M和m大小关系必需满足M__________m(选填“小于”“等于”或“大于”)．‎ ‎②为便于研究速度v与质量M的关系，每次测重物的速度时，其已下降的高度应________(选填“相同”或“不同”)．‎ ‎③根据所测数据，为得到线性关系图线，应作出________(选填“v2－M”“v2－”或“v2－”)图线．‎ ‎④根据③问的图线知，图线在纵轴上截距为b，则弹簧的劲度系数为________(用题给的已知量表示)．‎ 答案　(2)①大于　②相同　③v2－　④ 解析　③刚要释放C时，弹簧处于压缩mg＝k·Δx1，‎ 压力传感器示数刚好为零时，弹簧的拉力为F＝mg＝k·Δx2，‎ 因此弹簧的形变量为Δx＝Δx1＋Δx2＝＋＝，选取A、C及弹簧为系统，根据机械能守恒定律，则有：(M－m)g×＝(M＋m)v2，‎ 整理得，v2＝－·＋，‎ 为得到线性关系图线，因此应作出v2－图线．‎ ‎④由上述表达式可知，＝b，解得k＝.‎ ‎6．(2018·苏锡常镇一调)如图8甲所示是小明同学探究加速度与力的关系的实验装置．他在气垫导轨上安装了一个光电门B，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块及遮光条都从位置A处由静止释放．‎ 图8‎ ‎(1)小明用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝________ mm.‎ ‎(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量c是________________(用文字表述)．‎ ‎(3)小亮同学认为：无需测出上述c和d，只要画出以F(力传感器示数)为横坐标、以________为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系．‎ ‎(4)下列实验操作和要求必要的是__________(请填写选项前对应的字母)．‎ A．应将气垫导轨调节水平 B．应测出钩码和力传感器的总质量 C．应使A位置与光电门间的距离适当大些 D．应使滑块质量大于钩码和力传感器的总质量 答案　(1)2.30　(2)遮光条到光电门的距离　(3)　(4)AC 解析　(1)由题图知游标尺上第6条刻度线与主尺对齐，d＝2 mm＋6×0.05 mm＝2.30 mm；‎ ‎(2)实验时，将滑块从A位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t，滑块经过光电门时的瞬时速度可近似认为是滑块经过光电门的平均速度．根据运动学公式得若要得到滑块的加速度，还需要测量的物理量c是遮光条到光电门的距离；‎ ‎(3)根据F＝ma，而v＝2ac，vB＝联立解得F＝·，则无需测出c和d，只要画出以F(力传感器示数)为横坐标、以为纵坐标的图象就能直接反映加速度与力的关系．‎ ‎(4)应将气垫导轨调节水平，这时拉力才等于合力，故A正确；拉力的大小可从力传感器中读出，则没必要测出钩码和力传感器的总质量，选项B错误；应使A位置与光电门间的距离适当大些，可以增大测量长度，从而有利于减小误差，故C正确；拉力是直接通过力传感器测量的，故与滑块质量与钩码和力传感器的总质量大小关系无关，故D错误．‎ ‎7．如图9所示实验装置，某同学用a、b两个半径相同的小球，按照以下步骤研究弹性正碰实验操作．‎ 图9‎ ‎①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，使小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；‎ ‎②将木板水平向右移动一定距离并固定，再使小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上．重复多次，用尽可能小的圆把小球的落点圈在里面，其圆心就处于小球落点的平均位置，得到痕迹B；‎ ‎③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，重复多次，并使用与第②步同样的方法分别标出碰撞后两个小球落点的平均位置，得到两球撞在木板上痕迹A和C.‎ ‎(1)为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1________ m2.(选填“大于”“小于”或“等于”)‎ ‎(2)完成本实验，必须测量的物理量有________．‎ A．小球a开始释放的高度h B．木板水平向右移动的距离l C．A球和B球的质量m1、m2‎ D．O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2、y3‎ ‎(3)若(2)所给选项的物理量均已知，若满足条件______(用测量量表示)，则表示两小球发生的是弹性碰撞．‎ 答案　(1)大于　(2)D　(3)＋＝ 解析　(1)根据弹性碰撞公式可知，只有入射球的质量大于被碰球的质量，弹性碰撞后入射球才不会反弹．‎ ‎(2)由于碰撞后均被竖直板挡住，那么从碰撞到挡住时间相等，那么用竖直位移表示平抛的初速度，所以选D.‎ ‎(3)v＝＝，由动量守恒，和动能守恒得：m1v0＝m1v1＋m2v2，m1v02＝m1v12＋m2v22，联立可得：v0＋v1＝v2 ，将初速度的表达式代入得到：＋＝，所以上式是弹性碰撞的条件．‎ ‎8．(2018·南京市、盐城市一模)某同学利用钢球的平抛运动测定当地重力加速度．‎ ‎(1)使用如图10甲所示的游标卡尺前应先将卡口合拢，检查游标尺和主尺的______是否对齐．用已检查好的游标卡尺测量钢球的直径d 时，如图乙所示，d＝ ____ mm；‎ 图10‎ ‎(2)如图丙所示，将光电门固定在桌子边缘，测量桌面离地高度H；钢球通过光电门的挡光时间Δt，抛出后落地点到桌子边缘的水平距离x.请写出重力加速度的表达式g＝________(用测量的物理量符号表示)；‎ ‎(3)如果光电门安装在离粗糙桌面边缘一段距离处，则重力加速度g 的测量值________真实值(选填“>”“＝”或“<”) .‎ 答案　(1)零刻度线　5.0　(2)　(3)>‎ 解析　(2)钢球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，‎ 依据运动学公式，则有：H＝gt2，x＝v0t，而v0＝解得：g＝；‎ ‎(3)根据重力加速度表达式g＝，当光电门安装在离粗糙桌面边缘一段距离处，会导致值偏大，则重力加速度的测量值大于真实值．‎ ‎9．(2018·徐州三中模拟)如图11所示，某同学设计了一个测量滑块与木板间的动摩擦因数的实验装置，装有定滑轮的长木板固定在水平实验台上，木板上有一滑块，滑块右端固定一个动滑轮，钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的轻绳相连，放开钩码，滑块在长木板上做匀加速直线运动．‎ 图11‎ ‎(1)实验得到一条如图12所示的纸带，相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s，由图中的数据可知，滑块运动的加速度大小是________ m/s2.(计算结果保留两位有效数字)‎ 图12‎ ‎(2)读出弹簧测力计的示数F，处理纸带，得到滑块运动的加速度a；改变钩码个数，重复实验．以弹簧测力计的示数F为纵坐标，以加速度a为横坐标，得到的图象是纵轴截距为b的一条倾斜直线，如图13所示．已知滑块和动滑轮的总质量为m，重力加速度为g，忽略滑轮与绳之间的摩擦，则滑块和木板之间的动摩擦因数μ＝________.‎ 图13‎ 答案　(1)2.4　(2) 解析　(1)加速度为a＝＝ m/s2≈2.4 m/s2‎ ‎(2)滑块受到的拉力FT为弹簧测力计示数的两倍，即：FT＝2F 滑块受到的摩擦力为：Ff＝μmg 由牛顿第二定律可得：FT－Ff＝ma 解得力F与加速度a的函数关系式为：F＝a＋ 由图象所给信息可得图象纵截距为：b＝ 解得：μ＝.‎