2023年高考物理二轮复习第一部分专题六实验与创新课时作业13新人教版

课时作业十三1．在“探究弹力和弹簧伸长量的关系〞的实验中，小明同学用甲、乙两根规格不同的弹簧进行实验，由实验得到弹簧伸长量x与弹簧受到的拉力F的关系如图(a)所示，由图求得弹簧乙的劲度系数为________N/m.假设要在两根弹簧中选用一根来制作精确程度较高的弹簧秤，应选弹簧________；用制作好的弹簧秤来测量物体的重力，如图(b)所示，物体重________N.解析由弹簧伸长量x与弹簧受到的拉力F的关系图象可求得弹簧乙的劲度系数k＝200N/m；要制作精确程度较高的弹簧秤，应选在同样力作用下弹簧伸长量大的甲弹簧．图(b)所示的物体重4.00N.答案200甲4.002．(2023·山东维坊模拟)在“探究求合力的方法〞的实验中，王同学用了两个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计来测量拉力，实验之前他先检查了弹簧测力计，然后进行实验．先将橡皮条的一端固定在水平放置的木板上，用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使结点到达某一位置O，记录O点的位置和拉力F1、F2的大小及方向；然后用一个弹簧测力计拉橡皮条，仍将结点拉到O点，再记录拉力F的大小及方向；最后取下白纸作图，研究合力与分力的关系．(1)实验前必须对弹簧测力计进行检查，以下检查工程必需的是________．A．对弹簧测力计进行调零B．将弹簧测力计用力拉，看是否能到达最大量程C．将两只弹簧测力计水平互钩对拉，检测两弹簧测力计读数是否相同(2)如图是王同学研究合力与分力关系时在白纸上画出的图，根据物理实验读数和作图要求与标准，请指出图中存在的三种错误．①_____________________________________________________________；②_____________________________________________________________；③_____________________________________________________________.解析(1)实验前必须对弹簧测力计进行检查，需要对弹簧测力计进行调零，将两只弹簧测力计水平互钩对拉，检查两弹簧测力计读数是否相同，选项A、C正确．(2)画力的合成矢量图时，力是用带箭头的线段表示，按照弹簧测力计的读数规那么记录数据，辅助线用虚线，据此可以指出图中存在的三种错误．答案(1)AC(2)①矢量F1、F2、F未画上箭头②记录力的大小的有效数字有错误③F与F1、F2末端连线应该用虚线3．如图甲所示为做“探究外力做功和速度变化的关系〞的实验装置图．甲(1)本实验平衡摩擦力时，小车应________(填“拖着〞或“不拖〞)纸带．(2)某同学在实验中得到了如图乙所示的纸带，测得AB＝1.44cm，BC＝1.64cm，CD＝1.64cm，DE＝1.59cm.相邻两点的打点时间间隔为0.02s，应选择________段计算小车的最大速度，小车的最大速度为v＝______m/s.乙解析(1)平衡摩擦力时，也应该平衡掉纸带受到的阻力．(2)应该选择纸带上点和点之间的距离最大的局部计算小车的最大速度，所以应该选BC段、CD段或BD段，小车的最大速度v＝eq\f(BD,2T)＝eq\f(1.64×2×0.01,2×0.02)m/s＝0.82m/s.答案(1)拖着(2)BD(BC、CD也正确)0.824．用图中装置验证动量守恒定律．实验中(1)为了尽量减小实验误差，在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是________.A．使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出B．使入射球与被碰小球碰后能同时飞出C．使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向D．使入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失(2)假设A球质量为m1＝50g，两小球发生正碰前后的位移—时间(s－t)图象如下图，那么小球B的质量为m2(3)调节A球自由下落高度，让A球以一定速度v与静止的B球发生正碰，碰后两球动量正好相等，那么A、B两球的质量之比eq\f(M,m)应满足________．解析(1)在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向，C对．(2)由图知碰前B球静止，A球的速度为v0＝4m/s，碰后A球的速度为v1＝2m/s，B球的速度为v2＝5m/s，由动量守恒知m1v0＝m1v1＋m2v2，代入数据解得m2＝20g.(3)因实验要求主碰球质量大于被碰球质量，eq\f(M,m)>1，令碰前动量为p，所以碰后两球动量均为eq\f(p,2)，因碰撞过程中动能不可能增加，所以有eq\f(p2,2M)≥eq\f(0.5p2,2M)＋eq\f(0.5p2,2m)，即eq\f(M,m)≤3，所以1<eq\f(M,m)≤3.答案(1)C(2)20g(3)1<eq\f(M,m)≤35．(2023·天津理综)如下图，打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置验证机械能守恒定律．(1)对于该实验，以下操作中对减小实验误差有利的是________．A．重物选用质量和密度较大的金属锤B．两限位孔在同一竖直面内上下对正C．精确测量出重物的质量D．用手托稳重物，接通电源后，撤手释放重物(2)某实验小组利用上述装置将打点计时器接到50Hz的交流电源上，按正确操作得到了一条完整的纸带，由于纸带较长，图中有局部未画出，如下图．纸带上各点是打点计时器打出的计时点，其中O点为纸带上打出的第一个点．重物下落高度应从纸带上计时点间的距离直接测出，利用以下测量值能完成验证机械能守恒定律的选项有________．A．OA、AD和EG的长度B．OC、BC和CD的长度C．BD、CF和EG的长度 D．AC、BD和EG的长度解析此题考查“验证机械能守恒定律〞实验．(1)选用质量大的金属锤的，可保证下落过程中纸带竖直不松驰，金属锤密度大，体积就小，下落过程中所受阻力小；上下限位孔对正，可减小摩擦；本实验中要验证eq\f(1,2)mv2＝mgh，即验证v2＝2gh，不测量重物的质量；实验时用手抓紧纸带上端，接通电源，打点计时器工作稳定后，再松手释放纸带，不用用手托住重物．(2)本实验中，需要测某点的瞬时速度和从起始点到该点的距离，或者两点的速度及其间距，符合要求的选项有B、C.答案(1)AB(2)BC6．为了“探究加速度与力、质量的关系〞，现提供如下图的实验装置：(1)(多项选择)以下实验操作正确的选项是()A．将木板不带滑轮的一端适当垫高，使小车在砝码及砝码盘的牵引下恰好做匀速运动B．调节滑轮的高度，使细线与木板平行C．先接通电源后释放小车D．实验中小车的加速度越大越好(2)在实验中，得到一条如下图的纸带，相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1s，且间距x1、x2、x3、x4、x5、x6已量出分别为3.09cm、3.43cm、3.77cm、4.10cm、4.44cm、4.77cm，那么小车的加速度a＝________m/s2(结果保存两位有效数字)．(3)有一组同学保持小车及车中的砝码质量一定，探究加速度a与所受外力F的关系，他们在轨道水平及倾斜两种情况下分别做了实验，得到了两条a－F图线，如下图．图线________是在轨道倾斜情况下得到的(填“①〞或“②〞)；小车及车中砝码的总质量m＝________kg.解析(1)将木板不带滑轮的一端适当垫高，在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动，以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力平衡，那么小车的合力就是细线的拉力，应选项A错误；细线的拉力为小车的合力，所以细线与木板平行，那么应调节定滑轮的高度使细线与木板平行，故B正确；实验时，应使小车靠近打点计时器由静止释放，先接通电源后释放小车，应选项C正确；实验时，为了减小实验的误差，小车的加速度适当大一些，故D错误．(2)根据作差法得：a＝eq\f(x6＋x5＋x4－x3－x2－x1,9T2)≈0.34m/s2.(3)由图象可知，当F＝0时，a≠0，也就是说当细线上没有拉力时小车就有加速度，该同学实验操作中平衡摩擦力过大，即倾角过大，平衡摩擦力时木板的右端垫得过高，所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的，根据F＝ma得a－F图象的斜率k＝eq\f(1,m)，由a－F图象得图象斜率k＝2，所以m＝0.5kg.答案(1)BC(2)0.34(3)①0.57．某实验小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律(交变电流的频率为50Hz)．(1)如图乙所示是某小组在实验中，由打点计时器得到的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T＝0.10s，其中s1＝4.31cm、s2＝4.81cm、s3＝5.33cm、s4＝5.82cm、s5＝6.30cm、s6＝6.80cm，那么打下A点时小车的瞬时速度大小是________m/s，小车运动的加速度的大小是________m/s2(计算保存两位有效数字)(2)另一小组在该实验中得到了如下一组实验数据：F/N0.1960.2940.3920.4900.588a/(m·s－2)0.250.580.901.201.53①请在如图丙所示的坐标系中画出a－F的图线.②(多项选择)从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是________．A．实验中没有平衡摩擦力B．实验中平衡摩擦力时木板倾角过小C．实验中平衡摩擦力时木板倾角过大D．实验中小车质量太大E．实验中砂桶和砂的质量太大答案(1)0.56m/s0.50m/s2(2)①如下图；②AB8．某研究小组设计了一种“用一把尺子测定动摩擦因数〞的实验方案．如下图，A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽(滑槽末端与桌面相切)，B是质量为m的滑块(可视为质点)．第一次实验，如图(a)所示，将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定，让滑块从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P点，测出滑槽最高点距离桌面的高度h、M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1；第二次实验，如图(b)所示，将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定，让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下，最终落在水平地面上的P′点，测出滑槽末端与桌面右端M的距离L、M与P′间的水平距离x2.(1)在第二次实验中，滑块到M点的速度大小为________．(用实验中所测物理量的符号表示，重力加速度为g)．(2)通过上述测量和进一步的计算，可求出滑块与桌面间的动摩擦因数μ，以下能引起实验误差的是________．(选填序号)A．h的测量 B．H的测量C．L的测量 D．x2的测量(3)假设实验中测得h＝15cm、H＝25cm、x1＝30cm、L＝10cm、x2＝20cm，那么滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________.(结果保存1位有效数字)解析(1)滑块在桌面右端M点的速度大小为：v1＝eq\f(x1,t)，v2＝eq\f(x2,t)①由竖直方向有：H＝eq\f(1,2)gt2②由①②式求得：v2＝x2eq\r(\f(g,2H))③(2)第一次测的速度为：v1＝x1eq\r(\f(g,2H))④滑块在水平桌面上运动，由动能定理：－μmgL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)⑤由③④⑤式可得：μ＝eq\f(x\o\al(2,1)－x\o\al(2,2),4HL)由表达式可知能引起实验误差的是B、C、D.(3)μ＝eq\f(x\o\al(2,1)－x\o\al(2,2),4HL)＝eq\f(0.32－0.22,4×0.25×0.1)＝0.5答案(1)x2eq\r(\f(g,2H))(2)BCD(3)0.59．某同学用如下图的装置验证机械能守恒定律．一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方，在钢球底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条．将钢球拉至不同位置由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出，取v＝eq\f(d,t)作为钢球经过A点时的速度．记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t，计算并比拟钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk，就能验证机械能是否守恒．(1)用ΔEp＝mgh计算钢球重力势能变化的大小，式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到________之间的竖直距离．A．钢球在A点时的顶端B．钢球在A点时的球心C．钢球在A点时的底端(2)用ΔEk＝eq\f(1,2)mv2计算钢球动能变化的大小，用刻度尺测量遮光条宽度，示数如下图，其读数为________cm.某次测量中，计时器的示数为0.0100s，那么钢球的速度为v＝________m/s.(3)下表为该同学的实验结果：ΔEp(×10－2J)4.8929.78614.6919.5929.38ΔEk(×10－2J)5.0410.115.120.029.8他发现表中的ΔE