2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 課時作業(yè)12 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新

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1、課時作業(yè)12　力學(xué)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新 1．為了探究在橡皮條彈力作用下小車的運(yùn)動，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)，由靜止釋放小車，小車在處于伸長狀態(tài)的橡皮條彈力的作用下向左運(yùn)動．打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶如圖乙所示，計(jì)時點(diǎn)0為打下的第一個點(diǎn)，該同學(xué)在測出計(jì)時點(diǎn)2、3、4到計(jì)時點(diǎn)0的距離x1、x2、x3后，將紙帶由圖示位置剪斷，將每段紙帶的下端對齊，依次并排粘貼在直角坐標(biāo)系中，連接各段紙帶上端的中點(diǎn)畫出平滑曲線如圖丙所示．對該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究可知： (1)在有橡皮條彈力作用時，小車做加速度________的直線運(yùn)動． A．不斷減小 B．不斷增大 C．先增大后減小 D．先減小后增大 (2)設(shè)打點(diǎn)

2、周期為T，則由紙帶測量數(shù)據(jù)可估算小車的最大速度vm＝________，該估算值________(選填“等于”、“大于”或“小于”)小車最大速度的實(shí)際值． 解析：(1)由于相鄰兩個計(jì)時點(diǎn)之間的時間間隔相同，紙帶的寬度相同，粘貼在如圖丙的坐標(biāo)系中的紙帶形成的平滑曲線相當(dāng)于速度—時間圖象，根據(jù)速度—時間圖象的斜率表示加速度，可知小車做加速度先減小后增大的直線運(yùn)動．(2)題圖丙中最長的紙帶對應(yīng)的速度最大，小車的最大速度vm＝.由于采用平均速度代替瞬時速度，在該段紙帶中某位置小車的速度應(yīng)該最大，最大速度應(yīng)該大于按照平均速度計(jì)算得出的數(shù)值，所以該估算值小于小車最大速度的實(shí)際值． 答案：(1)D　(2)

3、　小于 2．[2018·天津卷，9(2)]某研究小組做“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)，所有器材有：方木板一塊，白紙，量程為5 N的彈簧測力計(jì)兩個，橡皮條(帶兩個較長的細(xì)繩套)，刻度尺，圖釘(若干個)． ①具體操作前，同學(xué)們提出了如下關(guān)于實(shí)驗(yàn)操作的建議，其中正確的是________． A．橡皮條應(yīng)和兩繩套夾角的角平分線在一條直線上 B．重復(fù)實(shí)驗(yàn)再次進(jìn)行驗(yàn)證時，結(jié)點(diǎn)O的位置可以與前一次不同 C．使用測力計(jì)時，施力方向應(yīng)沿測力計(jì)軸線；讀數(shù)時視線應(yīng)正對測力計(jì)刻度 D．用兩個測力計(jì)互成角度拉橡皮條時的拉力必須都小于只用一個測力計(jì)時的拉力 ②該小組的同學(xué)用同一套器材做了四次實(shí)驗(yàn)，白紙上留下

4、的標(biāo)注信息有結(jié)點(diǎn)位置O、力的標(biāo)度、分力和合力的大小及表示力的作用線的點(diǎn)，如下圖所示．其中對于提高實(shí)驗(yàn)精度最有利的是________． 解析：①A錯：兩繩套拉力的合力不一定沿角平分線． B對：同一次實(shí)驗(yàn)，用一繩套拉橡皮條和用兩繩套拉像皮條結(jié)點(diǎn)O的位置相同，不同次實(shí)驗(yàn)結(jié)點(diǎn)O的位置可以不同． C對：為減小摩擦和誤差，施力方向沿測力計(jì)軸線，讀數(shù)時視線正對測力計(jì)刻度． D錯：合力可以比分力大，也可以比分力小． ②為了提高實(shí)驗(yàn)精度，測力計(jì)讀數(shù)應(yīng)盡可能大一些，標(biāo)注細(xì)線方向的兩點(diǎn)離結(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)一些，標(biāo)度應(yīng)盡可能小一些．故選B. 答案：①BC?、贐 3．某同學(xué)現(xiàn)要測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝

5、置如圖甲所示，質(zhì)量為M的滑塊放在氣墊導(dǎo)軌上，細(xì)線繞過滑輪，一端與滑塊相連，另一端掛有6個鉤碼，每個鉤碼的質(zhì)量為m，且M＝4m，已知擋光片的寬度為d，擋光片距光電門的距離為L.實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，打開氣源，將滑塊由靜止釋放，測出滑塊上的擋光片通過光電門的時間； ②取一個鉤碼置于滑塊上，然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟①； ③重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟②，直到6個鉤碼全部置于滑塊上為止． 在該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，每次移動鉤碼后都從同一位置釋放滑塊，設(shè)懸掛鉤碼的個數(shù)為n時擋光片通過光電門的時間為t，根據(jù)所測數(shù)據(jù)繪出n－的圖象如圖乙所示，若圖線斜率為k，則當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________(用題中字母表

6、示)． 解析：當(dāng)懸掛鉤碼的個數(shù)為n時，滑塊通過光電門的速度v＝，根據(jù)v2＝2aL，得＝2aL，此時系統(tǒng)的加速度a＝＝，代入解得n＝，圖線的斜率k＝，解得g＝. 答案： 4．某同學(xué)設(shè)計(jì)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來進(jìn)行“探究功與速度的變化關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，斜槽傾斜部分可自由調(diào)節(jié)，將一木板豎直放置并固定，木板到斜槽末端O的距離為s，使小物塊從斜槽上某點(diǎn)由靜止釋放，小物塊從O點(diǎn)做平拋運(yùn)動擊中木板時下落的高度為y. (1)小物塊離開O點(diǎn)的速度為________． (2)為了測出小物塊與軌道之間的摩擦力所做的功，可將斜槽慢慢調(diào)節(jié)至小物塊能在斜槽上做勻速直線運(yùn)動，記下此時斜槽傾角為θ，則小物塊與斜槽間

7、的摩擦因數(shù)μ＝________.取斜槽上某點(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的水平距離為x，則小物塊在軌道上運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功Wf＝________(小物塊與各接觸面間摩擦因數(shù)相同)． (3)抬高斜槽，保持標(biāo)記點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距離x不變，將小物塊在標(biāo)記點(diǎn)處由靜止滑下，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)可以得出，小物塊從標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的過程中重力做的功W與y的關(guān)系式應(yīng)為____________________． 解析：(1)根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律得s＝v0t，y＝gt2，聯(lián)立解得v0＝. (2)小物塊能在斜槽上做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)平衡條件得mgsinθ＝μmgcosθ，解得μ＝tanθ.取斜槽上某點(diǎn)為標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記點(diǎn)到O點(diǎn)的

8、水平距離為x，設(shè)軌道水平部分長度為x1，小物塊在斜槽軌道上做勻速直線運(yùn)動，克服摩擦力做功為Wf1，由動能定理可得，mg(x－x1)tanθ－Wf1＝0，小物塊在水平軌道上運(yùn)動，克服摩擦力做功Wf2＝μmgx1＝mgx1tanθ，則小物塊在軌道上運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功Wf＝Wf1＋Wf2＝mgxtanθ. (3)由小物塊在軌道上運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功Wf＝Wf1＋Wf2＝mgxtanθ可知，克服摩擦力做功只與水平位移x有關(guān)，對小物塊從標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)的過程，由動能定理得W－Wf＝mv，而v0＝，解得W＝mgxtanθ＋mgs2·. 答案：(1)　(2)tanθ　mgxtanθ　(3)

9、W＝mgxtanθ＋mgs2· 5．甲、乙兩同學(xué)均設(shè)計(jì)了測量動摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)．已知重力加速度為g. (1)甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中A為置于水平面上的質(zhì)量為M的長直木板，B為木板上放置的質(zhì)量為m的物塊，C為物塊右端連接的一輕質(zhì)彈簧測力計(jì)，連接彈簧的細(xì)繩水平．實(shí)驗(yàn)時用力拉動A，當(dāng)C的示數(shù)穩(wěn)定后(B仍在A上)，讀出其示數(shù)F，則該設(shè)計(jì)能測出________(填“A與B”或“A與地面”)之間的動摩擦因數(shù)，且μ＝________. (2)乙同學(xué)的設(shè)計(jì)如圖乙所示．他在一端帶有定滑輪的長木板上固定A、B兩個光電門，與光電門相連的計(jì)時器可以顯示帶有遮光片的物塊在其間的運(yùn)動時間，與跨過定滑輪

10、的輕質(zhì)細(xì)繩相連的輕質(zhì)測力計(jì)能顯示掛鉤處所受的拉力，長木板固定在水平面上，物塊與滑輪間的細(xì)繩水平．實(shí)驗(yàn)時，多次改變砂桶中砂的質(zhì)量，每次都讓物塊從靠近光電門A處由靜止開始運(yùn)動，讀出多組測力計(jì)示數(shù)F及對應(yīng)的物塊在兩光電門之間的運(yùn)動時間t；在坐標(biāo)系中作出的F－圖線如圖丙所示，圖線的斜率為k，與縱軸的截距為b.因乙同學(xué)不能測出物塊質(zhì)量，故該同學(xué)還應(yīng)該測出的物理量為______________(填所測物理量及其符號)．根據(jù)所測物理量及圖線信息，可知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ＝________. 解析：(2)F－μmg＝ma，x＝at2，得F－μmg＝m·，結(jié)合圖象可得b＝μmg，k＝2mx，解

11、得μ＝. 答案：(1)A與B　 (2)光電門A、B之間的距離x　 6．某同學(xué)現(xiàn)用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌和光電門裝置來驗(yàn)證動量守恒定律，在氣墊導(dǎo)軌右端固定一彈簧，滑塊b的右端有強(qiáng)粘性的膠水．圖中滑塊a和擋光片的總質(zhì)量為m1＝0.620 kg，滑塊b的質(zhì)量為m2＝0.410 kg，實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①按圖安裝好實(shí)驗(yàn)器材后，接通氣源，先將滑塊a置于氣墊導(dǎo)軌上，然后調(diào)節(jié)底腳螺絲，直到輕推滑塊后，滑塊上的擋光片通過兩個光電門的時間________； ②將滑塊b置于兩光電門之間，將滑塊a置于光電門1的右端，然后將滑塊a水平壓縮彈簧，滑塊a在彈簧的作用下向左彈射出去，通過光電門1后繼續(xù)向左滑動并與滑塊

12、b發(fā)生碰撞； ③兩滑塊碰撞后粘合在一起向左運(yùn)動，并通過光電門2； ④實(shí)驗(yàn)后，分別記錄下滑塊a通過光電門1的時間t1，兩滑塊一起通過光電門2的時間t2. (1)完成實(shí)驗(yàn)步驟①中所缺少的內(nèi)容． (2)實(shí)驗(yàn)前用一游標(biāo)卡尺測得擋光片的寬度d如圖乙所示，則d＝________cm. (3)設(shè)擋光片通過光電門的時間為Δt，則滑塊通過光電門的速度可表示為v＝________(用d，Δt表示)． (4)實(shí)驗(yàn)中測得滑塊a經(jīng)過光電門1的速度為v1＝2.00 m/s，兩滑塊經(jīng)過光電門2的速度為v2＝1.20 m/s，將兩滑塊和擋光片看成一個系統(tǒng)，則系統(tǒng)在兩滑塊相互作用前、后的總動量分別為p1＝___

13、_____ kg·m/s，p2＝________ kg·m/s(結(jié)果均保留三位小數(shù))． 解析：(1)在步驟①中氣墊導(dǎo)軌安裝時應(yīng)保持水平狀態(tài)，滑塊在軌道上應(yīng)做勻速直線運(yùn)動，故滑塊上的擋光片通過兩光電門的時間相等． (2)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為15 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為0.05×10 mm＝0.50 mm，所以擋光片的寬度為d＝15 mm＋0.50 mm＝15.50 mm＝1.550 cm. (3)由于擋光片的寬度比較小，故滑塊通過光電門的時間比較短，因此可將擋光片通過光電門的平均速度看成滑塊通過光電門的瞬時速度，故滑塊通過光電門的速度可表示為v＝. (4)兩滑塊相互作用前系統(tǒng)的總動量為p1＝m1v1＝0.620×2.00 kg·m/s＝1.240 kg·m/s.兩滑塊相互作用后系統(tǒng)的總動量為p2＝(m1＋m2)v2＝(0.620＋0.410)×1.20 kg·m/s＝1.236 kg·m/s. 答案：(1)相等　(2)1.550　(3)　(4)1.240　1.236 6