2020高考物理二轮复习 专题六 物理实验 第11讲 力学实验与创新练习（含解析）

力学实验与创新1某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动_到f靠近小球，再转动_到f夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动_使f固定后读数(填仪器部件字母符号)正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是_mm.解析：用螺旋测微器测小球直径时，先转动旋钮d使测微螺杆f靠近被测小球，再转动微调旋钮h使测微螺杆f夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动旋钮g使f固定后读数，读数为6.5 mm20.00.01 mm6.700 mm.答案：dh g6.7002用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能将弹簧放置在水平气垫导轨上，左端固定，右端在o点；在o点右侧的b、c位置各安装一个光电门，计时器(图中未画出)与两个光电门相连先用米尺测得b、c两点间距离s，再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置a，静止释放，计时器显示遮光片从b到c所用的时间t，用米尺测量a、o之间的距离x. (1)计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是_(2)为求出弹簧的弹性势能，还需要测量_a弹簧原长b当地重力加速度c滑块(含遮光片)的质量(3)增大a、o之间的距离x，计时器显示时间t将_a增大b.减小c不变解析：(1)滑块离开弹簧后做匀速直线运动，故滑块的速率v.(2)根据功能关系，弹簧的弹性势能epmv2，所以要求弹性势能，还需要测得滑块的质量，故选项c正确(3)弹簧的形变量越大，弹性势能越大，滑块离开弹簧时的速度越大，滑块从b运动到c的时间越短，故x增大时，计时器显示时间t将变小，故选项b正确答案：(1)v(2)c(3)b3一实验小组用气垫导轨验证滑块碰撞过程中的动量守恒，实验装置如图所示(1)实验前应调节气垫导轨底部的调节旋钮，使导轨_；充气后，当滑块在导轨上能_运动时，说明气垫导轨已经调节好(2)实验时，先使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳，然后释放滑块1，滑块1通过光电门1后与右侧固定有弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；实验中需要测量滑块1(包括挡光片)的质量m1、滑块2(包括弹簧和挡光片)的质量m2、滑块1通过光电门1的挡光时间t1、通过光电门2的挡光时间t2，还需要测量_、_.(写出物理量及其表示符号)(3)如果表达式_成立，则说明滑块碰撞过程中动量守恒(用物理量的符号表示)解析：(1)实验时，应调节气垫导轨底部的旋钮，使导轨水平，当滑块在导轨上能匀速运动时，说明气垫导轨已经调节好(2)实验时，需要测量两个滑块的质量以及滑块1碰前、碰后的速率与滑块2碰后的速率，所以还需要测量滑块2通过光电门2的挡光时间t3，以及挡光片的宽度d.(3)碰前动量为m1，碰后动量为m1m2，则表达式为m1m1m2.答案：(1)水平匀速(2)滑块2通过光电门2的挡光时间t3挡光片的宽度d(3)m1m1m24某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则. 实验步骤：将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上，使其轴线沿竖直方向如图甲所示，将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上，另一端用圆珠笔尖竖直向下拉，直到弹簧秤示数为某一设定值时，将橡皮筋两端的位置标记为o1、o2，记录弹簧秤的示数f，测量并记录o1、o2间的距离(即橡皮筋的长度l)每次将弹簧秤示数改变0.50 n，测出所对应的l，部分数据如下表所示：f/(n)00.501.001.502.002.50l/(cm)l010.9712.0213.0013.9815.05找出中f2.50 n时橡皮筋两端的位置，重新标记为o、o，橡皮筋的拉力记为fo o.在秤钩上涂抹少许润滑油，将橡皮筋搭在秤钩上，如图乙所示用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端，使秤钩的下端达到o点，将两笔尖的位置标记为a、b，橡皮筋oa段的拉力记为foa，ob段的拉力记为fob. 完成下列作图和填空：(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出fl图线，根据图线求得l0_cm.(2)测得oa6.00 cm，ob7.60 cm，则foa的大小为_n.(3)根据给出的标度，在图中作出foa和fob的合力f的图示(4)通过比较f与_的大小和方向，即可得出实验结论解析：(1)在坐标系中描点，用平滑的曲线(直线)将各点连接起来，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧如图甲所示，由图线可知与横轴的交点l010.0 cm.(2)橡皮筋的长度loaob13.60 cm，由图甲可得f1.80 n，所以foafobf1.80 n.(3)利用给出的标度作出foa和fob的图示，然后以foa和fob为邻边作平行四边形，对角线即为合力f，如图乙(4)fo o的作用效果和foa、fob两个力的作用效果相同，f是foa、fob两个力的合力，所以只要比较f和fo o的大小和方向，即可得出实验结论答案：(1)如解析图甲所示10.0(9.8、9.9、10.1均正确)(2)1.80(1.701.90均正确)(3)如解析图乙所示(4)fo o5某探究小组利用如图甲所示的实验装置探究加速度与质量的关系首先平衡小车所受的摩擦力，保持砂和砂桶的质量一定接通电源，释放小车多次改变小车的质量，利用位移传感器测出对应的位移x并描绘xt图象(1)图乙为小车质量m0.4 kg时位移传感器记录下描绘的x t图象由图象可知，此时小车的加速度a_ m/s2.(2)该小组根据数据作出了加速度a的倒数和小车质量m的图象如图丙，图丙中图线没有过原点，小组讨论后认为图线确实不应该过原点请用所学知识分析，图丙中c_，利用题中信息求出实验中砂和砂桶的质量m_ kg.(结果保留1位有效数字，当地重力加速度g10 m/s2)解析：(1)释放后小车做初速度为零的匀加速直线运动，x(0.740.10) m0.64 m，t(2.21.4) s0.8 s，由x at2，可得a2 m/s2.(2)a和m的关系反映小车与砂和砂桶的运动，即mgfma，fma，ff，得m，则c0.1 s2/m；由题图丙可求斜率1 s2m1kg1，则m0.1 kg.答案：(1)2(2)0.1 s2/m0.16(2019高考江苏卷)某兴趣小组用如图所示的装置验证动能定理(1)有两种工作频率均为50 hz的打点计时器供实验选用：a电磁打点计时器b电火花打点计时器为使纸带在运动时受到的阻力较小，应选择_(选填“a”或“b”)(2)保持长木板水平，将纸带固定在小车后端，纸带穿过打点计时器的限位孔实验中，为消除摩擦力的影响，在砝码盘中慢慢加入沙子，直到小车开始运动同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除同学乙认为还应从盘中取出适量沙子，直至轻推小车观察到小车做匀速运动看法正确的同学是_(选填“甲”或“乙”)(3)消除摩擦力的影响后，在砝码盘中加入砝码接通打点计时器电源，松开小车，小车运动纸带被打出一系列点，其中的一段如图所示图中纸带按实际尺寸画出，纸带上a点的速度va_m/s.(4)测出小车的质量为m，再测出纸带上起点到a点的距离为l.小车动能的变化量可用ekmv算出砝码盘中砝码的质量为m，重力加速度为g.实验中，小车的质量应_(选填“远大于”“远小于”或“接近”)砝码、砝码盘和沙子的总质量，小车所受合力做的功可用wmgl算出多次测量，若w与ek均基本相等则验证了动能定理解析：(1)电磁打点计时器打点计时时振针与纸带之间的摩擦较大；电火花打点计时器是电磁脉冲产生的电火花在纸带上打点，纸带所受阻力较小，故选b项(2)由于刚开始运动，拉力克服最大静摩擦力，而最大静摩擦力略大