2019届高考物理专题六物理实验考点1力学实验限时集训.docx

考点1力学实验限时45分钟1如图6116所示，某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴)图6116(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_ m/s2。(结果均保留两位有效数字)解析(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由图(b)知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动；(2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为：t s，所以A点位置的速度为：vA0.19 m/s，根据逐差法可求加速：(x5x4)(x2x1)6a(t)2，解得a0.037 5 m/s20.038 m/s2。答案(1)从右向左；(2)0.190.0382某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系。(1)如图6117(a)所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加砝码，测得相应的弹簧长度，部分数据如下表，由数据算得劲度系数k_N/m。(g取9.8 m/s2)砝码质量(g)50100150弹簧长度(cm)8.627.636.66(2)取下弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图(b)所示；调整导轨，当滑块自由滑动时，通过两个光电门的速度大小_。(3)用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度v，释放滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为_。(4)重复(3)中的操作，得到v与x的关系如图(c)。由图可知，v与x成_关系，由上述实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的_成正比。图6117解析(1)由fkx得fkx，代入表中数据可得出k值。(2)滑块滑行过程中无摩擦阻力，自由滑动时导轨已调整到水平状态，故滑块此时匀速运动。(3)释放滑块的过程中弹簧弹性势能转化为滑块的动能。(4)vx图线是过原点的直线，故vx。因EpEkmv2v2x2，故Epx2。答案(1)49.550.5(2)相等(3)滑块的动能(4)正比压缩量的二次方3某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度的之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的挡光片、光电计时器。图6118实验步骤如下：如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑：当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用s表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示)，表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小，求出；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤利用实验中得到的数据作出vt图，如图(c)所示完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和t的关系式为_。(2)由图(c)可求得vA_cm/s，a_cm/s2。(结果保留三位有效数字)解析(1)设遮光片末端到达光电门的速度为v，则由速度时间关系可知：vvAat，且联立解得：vAat；(2)由图(c)可求得vA52.1 m/s，a cm/s28.2 cm/s2即a16.4 cm/s2。答案(1)vAat；(2)52.1,16.3(15.816.8)4(2018青岛二模)下图6119为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：图6119用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端；先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；将小球m2放在斜槽末端B处，仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置；用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离。图中从M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为SM、SP、SN。依据上述实验步骤，请回答下面问题：(1)两小球的质量m1、m2应满足m1_m2(填写“”、“”或“m2。(2)碰后m1的速度小于m2的速度，因此m1的水平位移小于m2的水平位移，小球m1的落点为M点。m2的落点为N点。(3)设落点到O的距离为L，则有Lcos v0t，Lsin gt2解得v0，v0。当满足m1m1m2时有m1v0m1v1m2v2，即满足动量守恒定律。(4)根据动能表达式Ekmv2。若碰撞过程动能守恒则有SPSMSN即m1SPm1SMm2SN因此只需比较m1SP与m1SNm2SN是否相等即可判断碰撞过程是否为弹性碰撞。答案(1)(2)M、N(3)m1m1m2(4)m1SP、m1SMm2SN5(2018江淮十校联考)图6120甲装置可用来探究动能定理和探究物体的加速度与合外力、质量的关系等实验。某实验小组利用该装置来探究物体的加速度与合外力、质量的关系，其AB是水平桌面，CD是一端带有滑轮的长木板，1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出)，间距为s。小车上固定着挡光片M，测得挡光片M的宽度为d，让小车从木板的顶端滑下，与两个光电门各自连接的计时器显示挡光片M的挡光时间分别为t1和t2。图6120(1)用游标卡尺测出遮光条的宽度d，示数如图丙所示，则d_cm。(2)该实验中，在改变小车的质量M或钩码的总质量m时，需要保持M远大于m，这样做的目的是_。(3)某位同学经过测量、计算得到如下表数据，请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象。组别1234567M/kg0.580.580.580.580.580.580.58F/N0.100.150.200.250.300.350.40a/ms20.130.170.260.340.430.510.59(4)由图象可以看出，该实验存在着较大的误差，产生误差的主要原因是_。(5)若用该装置来“探究合外力对物体做功与物体动能变化的关系”：他们进行了如下的一些操作或步骤，其中需要且正确的是A利用天平测出小车的质量为200 g和一组钩码的质量：5 g、10 g、40 g、50 g；B平衡小车所受的阻力：不挂钩码，用小垫块调整木板左端的高度，接通打点计时器的电源，用手轻拨小车，直到打点计时器打出一系列间隔均匀的点；C他们挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩上，打开电磁打点计时器的电源，释放小车，打出一条纸带；D再在小车里放上30 g的砝码，接着该组同学又重复了步骤B、C一次。解析(1)游标卡尺的主尺读数为10 mm，游标读数为：0.0510 mm0.50 mm，所以最终读数为：10 mm0.50 mm10.50 mm1.050 cm；(2)设小车的质量为M，钩码的质量为m，根据牛顿第二定律：对m：mgTma，对MTMa，联立解得：T，可见当mM时，即钩码的重力要远小于小车的重力，这样绳子拉力近似等于钩码的重力，这样做的目的是使小车所受的合外力约等于mg；(3)如下图：(4)从上图中发现直线没过原点，当F0时，a0。也就是说，当绳子上有拉力时小车的加速度还为0，说明该同学实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分；(5)实验要验证动能定理，即FSMv2，用钩码的重力表示拉力，即Fmg，故要验证：mgSMv2，需要测量小车质量和钩码质量，故A正确；用钩码的重力表示拉力，要平衡摩擦力，故B正确；钩码加速下降，是失重，只有当小车的质量远大于钩码的质量时，拉力才等于钩码的重力；挑选了一个质量为50 g的钩码，不满足小车的质量远大于钩码的质量，故C错误；应该换用不同的钩码重复实验，故D错误。答案(1)1.050(2)绳子的拉力大小等于(或约等于)钩码的重力mg(3)见解析(4)木板倾角偏小(或末完全平衡摩擦力)(5)AB6用如图6121所示实验装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数。长木板水平固定，细线跨过定滑轮与滑块A、重锤B相连。将细线拉直，测出B离地面的高度h，将重锤从h高处静止释放，B落地后，测出A在木板上滑动的距离x；改变B释放高度重复实验，实验数据如下表所示。图6121实验次数123456h/cm10.015.020.025.030.035.0x/cm14.722.430.337.644.952.4(1)若测得A的质量mA3 kg，B的质量mB1 kg，A和B间细线的长度L112.0 cm，木板的长度l98.0 cm，要达到实验目的。以上四个量中没有必要测量的是_(用物理量的符号表示)。(2)作出x随h变化的图象。(3)由图象并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为_。解析(1)由题意可知，B距地面的高度h，A在木板上滑行的距离x，A、B的质量mA、mB，从静止释放让它们运动到B着地，根据动能定理得：mBghmAgh(mAmB)v2从B着地到A停在木板上，根据动能定理得：mAv2mAg(xh)由解得：可知没有必要测量L和l。(2)作出x随h变化的图象如图所示。(3)由得：xh根据数学知识得到图象中直线的斜率k由图得：k1.5代入数据得：1.5解得：0.2。答案(1)L、l(2)见解析图(3)0.27如图6122甲所示的装置叫阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德(GAtwood,17461807)创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示。图6122(1)实验时，该同学进行了如下操作：将质量均为M的重物(A含挡光片、B含挂钩)用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静止状态。测量出_(填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h。在B的下端挂上质量为m的物块C，让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动，光电门记录挡光片挡光的时间为t。测出挡光片的宽度d，计算有关物理量，验证机械能守恒定律。(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，应满足的关系式为_(已知重力加速度为g)。(3)引起该实验系统误差的原因有_(写一条即可)。(4)验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒，不断增大物块C的质量m，重物B的加速度a也将不断增大，那么a与m之间有怎样的定量关系？a随m增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决：写出a与m之间的关系式：_(还要用到M和g)。a的值会趋于_。解析(1)、(2)需要测量系统重力势能的变化量，应该测量出挡光片中心到光电门中心的竖直距离h，则系统重力势能的减少量Epmgh，系统的末速度为：v，则系统动能的增加量为：Ek(2Mm)v2(2Mm)2，若系统机械能守恒，则有：mgh(2Mm)2。(3)系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验系统误差的原因可能有：绳子和滑轮有一定的质量、滑轮与轴之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等。(4)根据牛顿第二定律得，系统所受的合外力为mg，则系统加速度为：a，当m不断增大时，则a趋于g。答案(1)挡光片中心(2)mgh(2Mm)2(3)重物运动受到空气阻力(4)ag8某物理课外小组利用图6123甲中的装置探究物体加速度与其所受合外力之间的关系，图中，置于实验台上的长木板水平放置，其右端固定一轻滑轮；轻绳跨过滑轮，一端与放在木板上的小滑车相连，另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N5个，每个质量均为0.010 kg。实验步骤如下：图6123(1)将5个钩码全部放入小车中，在长木板左下方垫上适当厚度的小物块，使小车(和钩码)可以在木板上匀速下滑。(2)将n(依次取n1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端，其余Nn个钩码仍留在小车内；用手按住小车并使轻绳与木板平行。释放小车，同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s，绘制st图象，经数据处理后可得到相应的加速度a。(3)对应于不同的n的a值见下表。n2时的st图象如图乙所示；由图乙求出此时小车的加速度(保留2位有效数字)，将结果填入下表。n12345a/(ms2)0.200.580.781.00(4)利用表中的数据在图丙中补齐数据点，并作出an图象，从图象可以看出：当物体质量一定时，物体的加速度与其所受的合外力成正比。(5)利用an图象求得小车(空载)的质量为_kg(保留2位有效数字，重力加速度g取9.8 m/s2)。(6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1)，下列说法正确的是_(填入正确选项前的标