2019版高考物理一轮复习热考题型专攻一板块装置在实验中的应用练习.docx

热考题型专攻(一)板块装置在实验中的应用(45分钟100分)1.(14分)(2018株洲模拟)某同学用如图所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数。图中长木板固定在水平桌面上,光滑的四分之一圆弧轨道与长木板的上表面在O点相切,一竖直标尺紧贴圆弧轨道左侧放置,圆弧曲面与标尺竖直面相切。(1)在A点由静止释放物块,物块经圆弧轨道滑上长木板,最后停在a点,改变滑块释放的位置于B点,物块最后停在长木板上的b点,量出A、B间的高度h,a、b间的距离L,重力加速度为g,则物块与长木板间的动摩擦因数为=。(2)为了减小实验误差,多次改变物块释放的位置,测出每次物块释放的位置离A点的高度h,最后停在长木板上的位置离O点的距离x,作出x-h图象,则作出的图象应该是(选填“过原点”或“不过原点”)的一条倾斜的直线,求出图象的斜率为k,则物块与斜面间的动摩擦因数为=。【解析】(1)由能量守恒可知,mgh=mgL,得=(2)设OA间的高度为H,则mg(h+H)=mgx,得x=h+H,因此图线是一条不过原点的倾斜直线,图线的斜率k=,得=。答案:(1)(2)不过原点2.(14分)(1)在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中,某实验小组将不同数量的钩码分别挂在竖直弹簧下端,进行测量,根据实验所测数据,利用描点法作出了所挂钩码的重力G与弹簧总长L的关系图象,如图甲所示,弹簧的劲度系数为N/m。(2)研究小车匀加速直线运动的实验装置如图乙所示,其中斜面倾角可调,打点计时器的工作频率为50 Hz,纸带上计数点的间距如图丙所示,其中每相邻两点之间还有4个点未画出。部分实验步骤如下:A.测量完毕,关闭电源,取出纸带B.接通电源,待打点计时器工作稳定后放开小车C.将小车停靠在打点计时器附近,小车尾部与纸带相连D.把打点计时器固定在长木板上,让纸带穿过限位孔上述实验步骤的正确顺序是:(填写字母)。图丙中标出的相邻两计数点的时间间隔T=s。计数点6对应的瞬时速度大小计算式为v6=。为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=。【解析】(1)根据胡克定律,劲度系数为:k=1 000 N/m(2)先连接实验器材,后穿纸带,再连接小车,最后打点并选择纸带进行数据处理,故为DCBA。打点计时器的工作频率为50 Hz,每隔0.02 s打一次点,每相邻两计数点之间还有4个点未画出,共5个0.02 s,故T=0.1 s。匀变速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故:v6=。根据公式x=aT2,有:(s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)=9aT2;解得:a=。答案:(1)1 000(2)DCBA0.13.(14分)(2017全国卷)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下:如图甲,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(如图乙所示),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 -t图,如图丙所示。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)由图丙可求得vA=cm/s,a=cm/s2。(结果保留3位有效数字)【解析】(1)由题知挡光片沿运动方向的长度为s,则s=t,据s=t=vAt+at2,可得=vA+at。(2)将图丙直线延长与纵轴相交,可得vA=52.1 cm/s,a=2k=16.3 cm/s2。答案:(1)vA+at(2)52.116.34.(14分)某学习小组可用如图甲所示的实验装置来做系列实验。(设钩码的质量为m,小车和车内砝码的总质量为M)(1)下列说法正确的是。A.用该装置可以测定当地的重力加速度B.用该装置可以探究牛顿第二定律,以小车为研究对象时,要保证拉力近似等于钩码的重力,必须满足mMC.可以用该装置验证机械能守恒定律,但必须满足mMD.可以用该装置探究动能定理,以钩码和小车整体为研究对象,但不必满足mM(2)某同学在用该装置探究“在合外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”时,由于改变小车和砝码的总质量M时,小车所受的阻力也会变化,本实验改变M时是否要重新平衡小车所受的阻力?(选填“是”或“否”)。(3)图乙为某次实验得到的纸带,A、B、C、D、E、F、G是按打点顺序依次选取的计数点,计数点间的距离如图所示,相邻计数点间时间间隔为0.1 s,则小车的加速度大小约为m/s2(保留两位有效数字)。【解析】(1)选A、B、D。通过纸带可以算出小车和钩码的加速度,进而求出当地重力加速度,故A正确;用该装置验证牛顿第二定律时,要保证拉力近似等于钩码的重力,必须满足Mm,故B正确;以小车和钩码为研究对象,钩码重力做功即合力做功,可以验证机械能守恒定律和动能定理,不必满足mM,C错误,D正确。(2)对小车受力分析,根据力的矢量合成法则,结合平衡条件,则有:Mgsin=Mgcos,可知,质量的变化,不影响平衡的条件。(3)由图可知,A、D、G三点对应的刻度分别是0.50 cm、2.60 cm、6.50 cm,由此得出x=6.50 cm-2.60 cm-2.60 cm+0.50 cm=1.80 cm,根据运动学公式得:x=at2,解得a= m/s2=0.20 m/s2。答案:(1)A、B、D(2)否(3)0.205.(14分)物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上,一端装有定滑轮。木板上有一滑块,其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz。开始实验时,在托盘中放入适量砝码,滑块开始做匀加速直线运动,在纸带上打出一系列点。(1)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个计时点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度a=m/s2(保留两位有效数字)。(2)为了测量动摩擦因数,下列物理量中还应测量的是。A.木板的长度LB.木板的质量m1C.滑块的质量m2D.托盘和砝码的总质量m3E.滑块运动的时间t(3)滑块与木板间的动摩擦因数=(用被测物理量的字母表示,重力加速度为g)。【解析】(1)电源频率为50 Hz,每相邻两计数点间还有4个计时点,则相邻计数点间的时间间隔:t=0.025 s=0.1 s,由匀变速直线运动的推论x=aT2可知:加速度a= m/s20.49 m/s2;(2)以系统为研究对象,由牛顿第二定律得:m3g-Ff=(m2+m3)a,滑动摩擦力:Ff=m2g,解得:=,要测动摩擦因数,需要测出:滑块的质量m2与托盘和砝码的总质量m3,故选C、D。(3)由(2)可知,动摩擦因数的表达式为:=。答案:(1)0.49(2)C、D(3)6.(14分)(2018兰州模拟) 为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计) (1)实验时,一定要进行的操作或保证的条件是。A.用天平测出砂和砂桶的质量B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数D.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带E.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M(2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有两个点没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为50 Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为m/s2(结果保留两位有效数字)。(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的a-F图象是一条直线,图线与横轴的夹角为,求得图线的斜率为k,则小车的质量为。A.2tanB.C.kD.【解析】(1)本题拉力可由弹簧秤测出,也就不需要用天平测出砂和砂桶的质量,更不需要满足砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M这个条件,A、E错误;弹簧测力计测出拉力,从而表示小车所受的合外力,故需要将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力,B正确;打点计时器运用时,都是先接通电源,待打点稳定后再释放纸带,该实验探究加速度与力和质量的关系,要记录弹簧测力计的示数,C正确;改变砂和砂桶质量,即改变拉力的大小,打出几条纸带,研究加速度随F变化关系,D正确。(2)由于两计数点间还有两个点没有画出,故两计数点时间间隔为0.06 s,由x=aT2可得:a=m/s2=1.3 m/s2(3)对a-F图来说,图象的斜率表示小车质量的倒数,此题,弹簧测力计的示数F=F合,故小车质量为m=,故选D。答案:(1)B、C、D(2)1.3(3)D7.(16分)图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下:用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;调整轻滑轮,使细线水平;让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB,求出加速度a;多次重复步骤,求a的平均值;根据上述实验数据求出动摩擦因数。回答下列问题:(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图乙所示,其读数为cm。(2)物块的加速度a可用d、s、tA和tB表示为a=。(3)动摩擦因数可用M、m、和重力加速度g表示为=。(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差