高考物理二轮复习 对题纠错练8 力学实验.doc

对题纠错练八力学实验对题练1.(2017河南百校质检)某实验小组的同学利用落体法验证机械能守恒定律,实验装置如图甲所示,该小组的同学完成了如下的操作:(1)首先利用螺旋测微器测出了小球的直径,其示数如图乙所示,则该小球的直径d= cm;(2)将该小球由光电门1的正上方无初速度释放,测得小球先后通过光电门1和光电门2所用的时间为t1和t2,则小球通过两光电门的速度分别为v1=,v2=(用测量的物理量表示)。(3)该小组的同学测出了两光电门之间的距离为h,重力加速度用g表示,若小球的机械能守恒,则需要验证的关系式为(结果用所测量的物理量表示)。(导学号88094579)【答案】 (1)0.380 0(2)(3)2gh=()2-()2【解析】 (1)用螺旋测微器测出的小球直径为d=3.5 mm+0.01 mm30.0=3.800 mm=0.380 0 cm。(2)小球通过光电门1时的速度为v1=,小球通过光电门2时的速度为v2=。(3)小球从光电门1到2的过程中动能的增加量为m()2-m()2,小球重力势能的减少量为mgh,由于两边都有质量m,可以约掉,因此只需验证2gh=()2-()2即可。甲2.(2017山东重点中学二模)在研究质量一定,加速度与力的关系实验中,某同学根据学过的理论设计了如下装置(如图甲):水平桌面上放置了气垫导轨(摩擦可忽略),装有挡光片的滑块放在气垫导轨的某处(挡光片左端与滑块左端对齐)。实验中测出了从滑块释放点到光电门(固定)的距离为s=1.0 m,挡光片经过光电门的速度为v,钩码的质量为m。(重力加速度g取10 m/s2)(1)本实验中所挂钩码的质量要满足的条件是。(2)该同学实验测得数据如下:m(g)20406080100120v2(m2/s2)0.380.641.001.321.702.02乙该同学想用作图法来间接验证加速度和力的关系,他以所挂钩码的质量m为横坐标轴,应以为纵坐标轴作图。请根据数据在乙图中作出图象来验证加速度和力的关系。(3)请根据所作图象求出滑块及挡光片的总质量 kg(保留两位有效数字)。(导学号88094580)【答案】 (1)钩码质量远小于滑块及挡光片的总质量(2)v2如图所示(3)1.2(1.11.3都对)【解析】 (1)设滑块及挡光片的总质量为m0,对整体分析,根据牛顿第二定律得,a=,隔离对滑块分析,可知ft=m0a=,要保证重物的重力等于绳子的拉力,则钩码的质量m远小于滑块及挡光片的质量m0。(2)滑块的加速度a=,当s不变时,可知加速度与v2成正比,滑块的合力可以认为等于钩码的重力,所以滑块的合力正比于钩码的重力,可知通过v2-m的关系可以间接验证加速度与力的关系,作出v2-m图象如答案图所示。因为a与f成正比,则有,即v2=m,结合图线的斜率可以求出滑块的质量,=k=,解得m0=1.2 kg。3.(2017山东日照一模)装有拉力传感器的轻绳,一端固定在光滑水平转轴o上,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是f1,在最低点时绳上的拉力大小是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。他借助小球在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mb.轻绳的长度lc.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。(导学号88094581)【答案】 (1)5.695(5.6935.697都对)(2)a(3)【解析】 (1)螺旋测微器的读数为5.5 mm+0.195 mm=5.695 mm。(2)设小球在最高点的速度v1,最低点的速度v2,在最高点由牛顿第二定律得f1+mg=m,最低点有f2-mg=m,且-mg2l=,三式联立得g=。4.(2017四川达州一模)小莉和她的同学利用简易实验器材,一把刻度尺,一质量为m=300 g的重物,测量自己头发丝能承受的最大拉力,并与网上获取的正常数据进行对比(头发能承受的拉力随年龄而变化;20岁组,头发能承受的拉力最大,平均约1.72 n;30岁组,平均约1.50 n)实验步骤如下:水平固定刻度尺;用手指尖紧握头发丝两端,用刻度尺测量出两手指尖之间的头发丝长度l=50.00 cm;将重物通过细绳挂在头发丝上,两手缓慢沿刻度尺水平移动,直至头发丝恰好被拉断。从刻度尺上读出两手指尖之间的距离d=30.00 cm(重力加速度g取10 m/s2,挂钩光滑且质量不计)由以上数据可知所用刻度尺最小刻度为;头发丝的最大拉力表达式ft=(用以上物理量符号表示);利用所测数据可获得最大拉力为 n(保留三位有效数字),在正常范围。(导学号88094582)【答案】 1 mm1.88【解析】 根据读数l=50.00 cm,则说明最小分度应为1 mm;设头发与刻度尺之间的夹角为,由图中的几何关系可知,cos =头发与细绳的结点处受力平衡,设头发的拉力为f,得2fsin =mg,所以f=代入数据得f=1.88 n5.(2017广西南宁一模)用如图甲所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒。m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图乙是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两个计数点间还有4个打点(图中未标出),相邻计数点间的距离如图乙所示。已知m1=50 g、m2=150 g,g取9.8 m/s2,则:(结果均保留两位有效数字)(1)在纸带上打下计数点4时的速度v= m/s(2)在打下04点过程中系统动能的增量ek= j,系统势能的减少量ep= j。(导学号88094583)【答案】 (1)1.9(2)0.360.38【解析】 (1)因为每相邻两个计数点间还有4个打点,所以两相邻计数点时间间隔为0.1 s。根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度,可知打计数点4时的速度为v4=1.9 m/s;(2)在打04点过程中系统动能的增量ek=(m1+m2)-0=0.36 j;系统重力势能的减小量等于重力做功,即ep=w=(m2-m1)gx=0.38 j。纠错练6.(2017山东济宁一模)如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。(1)下列说法中符合本实验要求的是。a.安装轨道时,轨道末端必须水平b.必要的测量仪器有天平、刻度尺和停表c.入射球必须比靶球质量大,且二者的直径必须相同d.在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一位置由静止释放(2)图中o点是小球抛出点在地面上的竖直投影。实验时,先让入射小球多次从s位置由静止释放,找到其平均落地点的位置。然后把靶球静置于轨道的末端,再将入射球从同一位置由静止释放,多次重复,并找到碰撞后两球各自落地点的平均位置。用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置与o点的距离(线段om、op、on的长度),分别用x1、x2、x3表示。测得入射球的质量m1,靶球的质量为m2,若满足关系式,则两球碰撞前后系统动量守恒。(导学号88094584)【答案】 (1)acd(2)m1x2=m1x1+m2x3【解析】 (1)确保小球离开轨道做平抛运动,所以安装轨道时,轨道末端必须水平,a正确;实验时,需要天平测量质量、刻度尺测量距离,但不需要停表测时间,所以b错误;碰撞时,为使入射球不被弹回,要求入射球必须比靶球质量大,且对心碰撞,所以二者的直径必须相同,故c正确;在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一位置由静止释放,以确保碰前小球的速度相同,所以d正确。(2)由于入射小球m1的质量大于靶球的质量m2,所以碰撞后,靶球的落地点最远,为on,入射球的落地点较近,为om,入射球未碰撞时的落地点就是op,由于都做平抛运动,运动时间都相等,即有m1=m1+m2,得m1x2=m1x1+m2x3即可验证动量守恒定律。【易错提示】 不明确三个落点分别对应哪个球,对应于碰撞前的还是碰撞后的是本题易出现错误的地方。7.(2017山东枣庄一模)某兴趣小组测量小物块与水平面之间的动摩擦因数和弹簧压缩后弹性势能大小的装置如图所示。弹簧左端固定在挡板上,右端被带有挡光条的小物块压至c处。现由静止释放小物块,小物块与弹簧分离后通过p处的光电门,最终停在水平面上某点b。已知挡光条的宽度为d,当地重力加速度为g。(1)现测得挡光条通过光电门的时间为t,小物块停止处到光电门的距离为x,则小物块通过光电门处的速度v=,小物块与水平面间的动摩擦因数=(用g、d、t、x表示)。(2)若小物块质量为m,释放处c到光电门p的距离为x0,则小物块释放瞬间弹簧的弹性势能ep=(用m、d、t、x、x0表示)。(导学号88094585)【答案】 (1)(2)【解析】 (1)利用平均速度可知通过光电门的速度为v=根据动能定理可知-mgx=0-mv2,解得=(2)物块从c到静止过程利用动能定理可知ep-mg(x0+x)=0-0解得ep=【易错提示】 物块通过光电门的速度是联系cp段和pb段两个运动的中间量,该速度只能根据挡光条通过光电门进行计算,其他途径无法计算。另一易错点是看不清题目的要求,没有用题目要求的量表示待求量。原创练8.某探究学习小组的同学要验证牛顿第二定律,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验时,调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出)。(1)该实验中小车所受的合力(选填“等于”或“不等于”)力传感器的示数,该实验(选填“需要”或“不需要”)满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d,如下图所示,d= mm。若实验中没有现成的挡光板,某同学用一宽度为7 cm的金属片替代,这种做法是否合理?(选填“合理”或“不合理”)。(3)某次实验获得以下测量数据:小车、传感器和挡光板的总质量m0,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离为s,力传感器的读数为f,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地)。则该实验需要验证的是。(导学号88094586)【答案】 (1)等于不需要(2)7.35不合理(3)【解析】 (1)由于装有力传感器,小车所受拉力大小可以从传感器读取,故本实验不需要满足砝码和盘总质