高三物理二轮复习专题五物理实验第1讲力学实验逐题对点特训

PAGEPAGE4第1讲力学实验1．(2017·福建福州质检)图甲为在气垫导轨上研究匀变速直线运动的示意图，滑块上装有宽度为d(很小)的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间Δt以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间t，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x.(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙，则d＝__0.75__cm.(2)实验时，滑块从光电门1的右侧某处由静止释放，测得Δt＝50ms，则遮光条经过光电门1时的速度v＝__0.15__m/s.(3)保持其他实验条件不变，只调节光电门2的位置，滑块每次都从同一位置由静止释放，记录几组x及其对应的t，作出eq\f(x,t)－t图象如图丙，其斜率为k，则滑块加速度的大小a与k的关系可表达为a＝__2k__.解析(1)由游标卡尺的读数规则可知，读数应为d＝7mm＋5×0.1mm＝7.5mm＝0.75cm.(2)由于挡光时间极短，因此滑块通过光电门的速度等于挡光时间内的平均速度，则v＝eq\f(d,Δt)＝eq\f(0.75×10－2m,50×10－3s)＝0.15m/s.(3)滑块由光电门1运动到光电门2的过程中，由位移公式x＝vt＋eq\f(1,2)at2，整理得eq\f(x,t)＝eq\f(1,2)at＋v，因此可知图象的斜率k＝eq\f(1,2)a，则加速度a＝2k.2．(2017·安徽师大附中模拟)如图甲所示是某实验小组利用水平气垫导轨等实验装置来验证钩码和滑块所组成系统在运动过程中机械能是否守恒．(1)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d＝__0.52__cm；实验时将滑块从图甲所示位置由静止释放，由光电计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝1.2×10－2s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为__0.43__m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离x和__滑块与遮光条的总质量M__.(文字说明并用相应的字母表示)(2)本实验通过比较mgx和eq\f(1,2)(m＋M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2(用测量的物理量符号表示)在实验误差允许的范围内相等，从而验证系统的机械能守恒．解析(1)遮光条的宽度d＝5mm＋2×0.1mm＝5.2mm＝0.52cm；滑块经过光电门时的速度为v＝eq\f(d,Δt)＝eq\f(0.52×10－2m,1.2×10－2s)≈0.43m/s；实验需要测量的物理量还有滑块与遮光条的总质量M.(2)本实验通过比较mgx与eq\f(1,2)(m＋M)v2，即mgx与eq\f(1,2)(m＋M)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,Δt)))2，在实验误差允许范围内相等，从而验证系统的机械能守恒．3．(2017·山东重点中学模拟)某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度，如图甲所示．在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时，若再次挡光，计时器将重新计时．实验中该同学将钢条竖直置于一定高度(下端A高于光控开关)，由静止释放，测得先后两段挡光时间t1和t2.(1)用游标卡尺测量AB、AC的长度，其中AB的长度如图乙所示，其值为__74.3__mm.(3)该同学接下来探究在质量不变的情况下，加速度与合外力的关系．他平衡摩擦力后，每次都将小车中的砝码取出一个放在砝码盘中，用天平测得砝码盘及盘中砝码的总质量m，并通过打点计时器打出的纸带求出加速度．得到多组数据后，绘出a－F图象，发现图象是一条过坐标原点的倾斜直线，如图丙所示．图象中直线的斜率表示eq\f(1,m＋M).(用本实验中可测量的量表示)(4)该同学在这个探究实验中采用的物理学思想方法为__B__.A．理想化模型法B．控制变量法C．极限法D．比值法解析(1)运用Δx＝aT2和逐差法可得小车运动的加速度表达式为a＝eq\f(s6＋s5＋s4－s3－s2－s1,9T2).(2)平衡摩擦力时，要把装砝码的砝码盘去掉，把木板不带滑轮的一端缓缓抬起，反复调节直到纸带上打出的点迹均匀为止，A错误；每次改变小车质量不需要重新平衡摩擦力，B错误；小车运动的加速度需要根据纸带上打出的点迹，经过计算的车，不能直接用公式a＝eq\f(mg,M)求出，C错误；在改变小车质量时，小车质量M越大，小车所受拉力与盘中砝码和砝码盘的总重力相差越小，实验误差越小，D正确．(3)把小车、砝码和砝码盘看作整体，