2017_2018学年高中物理重难点强化练四实验综合问题粤教版.docx

重难点强化练（四） 实验综合问题1如图1所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。图1(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的_和_，然后由公式_求出k的平均值。(2)使用该装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到_(选填“同一”或“不同”)位置。然后分别测出小球几次飞出后的_和_，再由公式_求出初速度的平均值。解析：(1)根据胡克定律Fkx，可得k。弹簧的劲度系数可由弹簧的伸长量(或压缩量)和弹力计算。(2)物体做平抛运动时，水平方向上xv0t，竖直方向上ygt2，所以v0x。答案：(1)弹簧测力计的示数F弹簧的伸长量xk(2)同一水平位移x竖直高度yv0x2.图2是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。(1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_。图2a安装斜槽轨道，使其末端保持水平b每次小球释放的初始位置可以任意选择c每次小球应从同一高度由静止释放d为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，下列yx2图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_。(3) 图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，图3O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0 cm、y2为45.0 cm，A、B两点水平间距x为40.0 cm，则平抛小球的初速度v0为_m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0 cm，则小球在C点的速度vc为_m/s(结果保留两位有效数字，g取10 m/s2)。 解析：(1)为了保证小球做平抛运动，实验中必须保证斜槽末端水平，为了保证每次做平抛运动的初速度相同，每次应该让小球从同一高度由静止释放，小球的运动轨迹应为平滑的曲线，因此a、c项合理。(2)小球做平抛运动，水平位移xv0t，竖直位移ygt2，因此yg2，y x2图像是一条过原点的直线，c项正确。(3)由ygt2得，t1 0.10 s，t2 0.30 s，因此小球平抛运动的初速度为v0 m/s2.0 m/s。小球在C点时竖直方向的分速度vy3 m/s2 m/s，因此C点速度vC4.0 m/s。答案：(1)ac(2)c(3)2.04.03某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图4所示。图4(1)实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车_(选填“拖着”或“不拖着”)纸带运动。如果纸带上的点是均匀分布的，说明已经平衡了摩擦力，否则重新调节。(2)打点计时器使用频率为50 Hz的交流电，记录小车运动的纸带如图5所示。在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出。本实验需根据此纸带计算_(选填“速度”或“加速度”)的值，其中小车通过计数点“B”时，该值_(计算结果保留2位有效数字)。图5(3)若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m50 g，小车总质量M200 g，用该实验装置验证动能定理，则需验证重力对钩码所做的功是否等于_(选填“小车”或“小车和钩码”)动能的增量。解析：(1)实验时首先要平衡摩擦力：取下沙桶，把木板不带滑轮的一端垫高，轻推小车，让小车拖着纸带运动。如果纸带上的点是均匀分布的，说明已经平衡了摩擦力，否则要重新调节。(2)打点计时器使用频率为50 Hz的交流电，即打点周期为0.02 s，在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出，即计数点间的时间间隔为0.1 s，根据本实验的需要，要求动能的增量，即根据此纸带计算某点速度的值，其中小车通过计数点“B”时，该速度值为v0.13 m/s。(3)若实验室没有沙桶只有钩码，每个钩码质量m50 g，小车总质量M200 g，用该实验装置验证动能定理，需验证重力对钩码所做的功是否等于小车和钩码动能的增量。答案：(1)拖着(2)速度0.13 m/s(3)小车和钩码4某同学用如图6甲所示的装置验证动能定理。为了提高实验精度，该同学多次改变小滑块下落高度H的值，测出对应的平抛运动水平位移x，并算出x2如下表所示，进而画出x2H图线如图乙所示。图6滑块下落高度H平抛水平位移x/cm平抛水平位移的平方x2/cm2h5.530.252h9.182.813h11.7136.894h14.2201.645h15.9252.816h17.6309.767h19.0361.008h20.6424.369h21.7470.89(1)原理分析：若滑块在下滑过程中所受阻力很小，则只要满足_，便可验证动能定理。(2)实验结果分析：实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h,0)处，原因是_。解析：(1)若滑块在下滑过程中所受阻力很小，由动能定理，mgHmv02，根据平抛运动规律，xv0t，hgt2，显然x2与H成正比，即只要测量量满足x2与H成正比，便可验证动能定理。(2)实验中获得的图线未过坐标原点，而交在了大约(0.2h，0)处，原因是滑块需要克服阻力做功。答案：(1)x2与H成正比(2)滑块需要克服阻力做功5“验证机械能守恒定律”的实验装置可以采用图7所示的甲或乙方案来进行。图7(1)比较这两种方案，_(填“甲”或“乙”)方案好些。(2)该同学开始实验时情形如图丙所示，接通电源释放纸带。请指出该同学在实验操作中存在的两处明显错误或不当的地方：_；_。(3)该实验中得到一条纸带，且测得每两个计数点间的距离如图丁中所示。已知相邻两个计数点之间的时间间隔T0.1 s。则物体运动的加速度a_；该纸带是采用_(填“甲”或“乙”)实验方案得到的。解析：由xaT2，利用逐差法得到物体运动的加速度a4.8 m/s2。若用自由落体实验测得物体运动的加速度a应该接近10 m/s2，所以该纸带是采用“乙”实验方案得到的。答案：(1)甲(2)打点计时器接了直流电源重物离打点计时器太远(3)4.8 m/s2乙6在用落体法验证机械能守恒定律时，某小组按照正确的操作选得纸带如图8所示。其中O是起始点，A、B、C是打点计时器连续打下的3个点。用毫米刻度尺测量O到A、B、C各点的距离，并记录在图中。(已知当地的重力加速度g9.80 m/s2，重锤质量为m1 kg，计算结果均保留3位有效数字)图8(1)图中的三个测量数据中不符合有效数字读数要求的是_段的读数，应记作_cm。(2)甲同学用重锤在OB段的运动来验证机械能守恒，他用AC段的平均速度作为B点对应的瞬时速度vB，则求得该过程中重锤的动能增加量Ek_ J，重力势能的减少量Ep_ J。这样验证的系统误差总是使Ek_Ep(选填“”“”“”或“”)。(4)上述两种处理方法中，你认为合理的是_同学所采用的方法。(选填“甲”或“乙”)解析：(1)毫米刻度尺读数要估读到毫米下一位，OC长度读数到1毫米，不符合读数要求。应记作15.70 cm。(2)AC段的平均速度即B点瞬时速度vB1.55 m/s，则系统增加的动能EkmvB21.20 J，重力势能减少了Epmg1.22 J，由于摩擦力的作用，部分重力势能转化为内能，所以EkEp。(3)B是打点计时器打下的第9个点，所以B点的速度vBgtg80.02 s1.57 m/s，动能的增加量EkmvB21.23 J。这样做把加速度按照自由落体计算，没有考虑摩擦力的作用，而实际上，由于摩擦力的作用，加速度aEp。(4)乙方案中直接把加速度按照重力加速度计算，不符合事实，而且误差大，所以合理的是甲方案。答案：(1)OC15.70(2)1.201.22(4)甲7利用气垫导轨装置验证机械能守恒定律时，先非常仔细地把导轨调成水平，然后如图9所示用垫块把导轨一端垫高H，滑块m上面装l3 cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过光电门G1和G2的时间t1和t2，就可以算出它通过G1和G2时的速度v1和v2，就可以算出它由G1到G2这段过程中动能的增加量Ekm(v22v12)，再算出重力势能的减少量Epmgh，比较Ek与Ep的大小，便可验证机械能是否守恒。图9(1)滑块的速度v1、v2如何求出？滑块通过G1时的高度h如何求出？(2)若测得图中L1 m，x0.5 m，H20 cm，m500 g，滑块通过G1和G2的时间分别为5.0102 s和2.0102 s，当地的重力加速度g为9.80 m/s2，试判断机械能是否守恒。解析：(1)因为挡光框的宽度很小，即l3 cm，而滑块通过光电门的时间极短，故可以认为滑块通过光电门时做匀速直线运动，则通过两光电门时的平均速度就等于通过G1和G2两