高三物理二轮复习试题板块一专题突破复习专题六物理实验14

跟踪强化训练(十四)1．如图甲所示是用光电门测定小车瞬时速度的情境，轨道上a、c间距离恰等于小车长度，b是ac的中点．某同学采用不同的挡光片做了三次实验，并对测量精确度加以比较．(1)如图乙所示，用螺旋测微器测量某挡光片的宽度，读数为________mm.(2)挡光片安装在小车中点处，光电门安装在c点处，它测量的是小车前端P抵达________(填“a”、“b”或“c”)点时小车的瞬时速度．(3)若每次小车从相同位置释放，记录数据如表所示，那么测得瞬时速度较精确的值为________m/s.次数挡光片宽(m)挡光时间(s)速度(m/s)18.000×10－30.00362.2224.000×10－30.00202.0032.000×10－30.00111.82[解析]小车前端P到达b点时，挡光片到达光电门处．挡光片宽度越小，测量得到的平均速度越接近小车前端P到b点的瞬时速度．[答案](1)5.543(5.542～5.544均可)(2)b(3)1.822．(2017·福建漳州八校联考)某同学用打点计时器测量做匀变速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：sA＝16.6mm、sB＝126.5mm、sD＝624.5mm，若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(计算结果保留2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为________(用sA、sB、sD和f表示)．[解析](1)打点计时器打点周期Δt＝eq\f(1,f)＝0.02s，打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔T＝5Δt＝0.10s.(2)vC＝eq\x\to(v)BD＝eq\f(sBD,tBD)＝eq\f(sD－sB,2T)≈2.5m/s.(3)匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔Δt内的位移以aΔT2均匀增大，有a＝eq\f(sD－sB－2sB－sA,3T2)＝eq\f(sD－sB－2sB－sA,3×5Δt2)＝eq\f(sD－3sB＋2sAf2,75).[答案](1)0.10(2)2.5(3)eq\f(sD－3sB＋2sAf2,75)3．(2017·四川成都诊断)将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看成一根新弹簧，设原粗弹簧(记为A)劲度系数为k1，原细弹簧(记为B)劲度系数为k2，套成的新弹簧(记为C)劲度系数为k3.关于k1、k2、k3的大小关系，同学们做出了如下猜想：甲同学：和电阻并联相似，可能是eq\f(1,k3)＝eq\f(1,k1)＋eq\f(1,k2)；乙同学：和电阻串联相似，可能是k3＝k1＋k2；丙同学，可能是k3＝eq\f(k1＋k2,2).(1)为了验证猜想，同学们设计了相应的实验(装置见图甲)．(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空．a．将弹簧A悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A的自然长度L0；b．在弹簧A的下端挂上钩码，记下钩码的个数n、每个钩码的质量m和当地的重力加速度大小g，并用刻度尺测量弹簧的长度L1；c．弹簧的弹力F＝________，由x＝L1－L0计算弹簧的伸长量，由k＝eq\f(F,x)计算弹簧的劲度系数；d．改变______________________，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；e．仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3.比较k1、k2、k3并得出结论．(3)图乙是实验得到的图线，由此可以判断________同学的猜想正确．[解析](2)弹簧的弹力等于n个钩码的重力nmg；多次测量求平均值，可以减小误差，所以实验中需要改变钩码的个数以改变弹簧弹力．(3)由图线可知，相同伸长量时FC＝FA＋FB，由胡克定律可得k3Δx＝k1Δx＋k2Δx，所以k3＝k1＋k2，乙同学的猜想是正确的．[答案](2)nmg钩码的个数(3)乙4．(2017·河南豫南九校质量考评)用如下的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”．在圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动．第一次实验中，步骤如下：A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止；B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力的图示；C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出以O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；D．检验对角线的长度和绕过P1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上．(1)这次实验中，若一根绳挂的质量为m，另一根绳挂的质量为2m，则第三根绳挂的质量一定大于________且小于________．(2)第二次实验时，改变滑轮P2、P3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O点重合．实验中，若桌面不水平________(填“会”或“不会”)影响实验的结论．[解析](1)第三根绳挂的质量一定大于另两绳挂的质量之差，小于另两绳挂的质量之和，即大于m小于3m.(2)不必重合，因为三力均通过细绳所挂物体的重力来表示；三力只要在同一面内即可，即使不水平，拉力大小也等于物体的重力．[答案](1)m3m(2)不必不会5．(2017·江苏卷)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量M＝200.0g，钩码的质量m＝10.0g，打点计时器的电源为50Hz的交流电．(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_______________________________．(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示．选择某一点为O，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v，其中打出计数点“1”时小车的速度v1＝________m/s.(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g＝9.80m/s2，利用W＝mgΔx算出拉力对小车做的功W.利用Ek＝eq\f(1,2)Mv2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔEk.计算结果见下表.W/×10－3J2.452.923.353.814.26ΔEk/×10－3J2.312.733.123.614.00请根据表中的数据，在图丙上作出ΔEk－W图象．(4)实验结果表明，ΔEk总是略小于W.某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F＝________N.[解析](1)挂钩码前，调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做匀速直线运动，表明此时已消除了摩擦力的影响．(2)打出计数点“1”时小车的速度v1＝eq\f(2.06＋2.50×10－2,0.2)m/s＝0.228m/s.(3)根据题表格中的数据，描点作图．(4)由于W＝mgΔx，ΔEk＝FΔx，则有F＝eq\f(ΔEk,W)mg＝eq\f(4.24－2.00,4.50－2.14)×0.01×9.8N≈0.093N.[答案](1)小车做匀速运动(2)0.228(3)如图(4)0.0936．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)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．(多选)接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程eq\x\to(OM)，eq\x\to(ON)(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_________[用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为__________________________[用(2)中测量的量表示]．(4)经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置到O点的距离如图所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶________.实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值eq\f(p1,p1′＋p2′)为________．(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大．请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程eq\x\to(ON)的最大值为________cm.[解析](1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v＝eq\f(x,t).而每次小球抛出的竖直高度相等，由H＝eq\f(1,2)gt2知，平抛时间相等．由动量守恒定律得m1·eq\f(\x\to(OP),t)＝m1·eq\f(\x\to(OM),t)＋m2·eq\f(\x\to(ON),t)，即m1·eq\x\to(OP)＝m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)，故只需测射程，因而选C.(2)由m1·eq\x\to(OP)＝m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)知，在eq\x\to(OP)已知时，需测量m1、m2、eq\x\to(OM)和eq\x\to(ON).故必要步骤是A、D、E.(3)动量守恒的表达式为m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)＝m1·eq\x\to(OP).若为弹性碰撞则同时满足能量守恒，eq\f(1,2)m1·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\x\to(OP),t)))2＝eq\f(1,2)m1·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\x\to(OM),t)))2＋eq\f(1,2)m2·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\x\to(ON),t)))2整理得m1·eq\x\to(OP)2＝m1·eq\x\to(OM)2＋m2·eq\x\to(ON)2(4)p1＝m1·eq\f(\x\to(OP),t)，p1′＝m1·eq\f(\x\to(OM),t)，p2′＝m2·eq\f(\x\to(ON),t)故p1∶p1′＝eq\x\to(OP)∶eq\x\to(OM)＝44.80∶35.20＝14∶11p1′∶p2′＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m1·\f(\x\to(OM),t)))∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m2·\f(\x\to(ON),t)))＝11∶2.9eq\f(p1,p1′＋p2′)＝eq\f(m1·\x\to(OP),m1·\x\to(OM)＋m2·\x\to(ON))＝1.01(5)其他条件不变，使eq\x\to(ON)最大，则m1、m2发生弹性碰撞，动量和能量均守恒，由m1·eq\x\to(OM)＋m2·eq\x\to(ON)＝m1·eq\x\to(OP)，m1·eq\x\to(OM)2＋m2·e