2020版高考物理二輪復習 第二部分 高考題型研究 課時作業(yè)三 力學實驗創(chuàng)新命題點（含解析）

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1、課時作業(yè)三　力學實驗創(chuàng)新命題點 1．某同學利用打點計時器(每隔0.02 s打出一個點)研究做直線運動小車的運動情況，圖1甲所示為該同學實驗時打出的一條紙帶中的部分計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間有4個點跡未畫出． 圖1 為研究小車的運動，此同學用剪刀把紙帶上OB、BD、DF…等各段紙帶剪下，將剪下的紙帶一端對齊，按順序貼好，如圖1乙所示．簡要說明由圖1乙判斷此小車做勻變速直線運動的方法：________________________________________________________________________________________________________

2、________________________________________. 解析：由于紙帶上OB、BD、DF…等各段都是經(jīng)過2個時間間隔的運動距離，如果做的是勻變速直線運動，則它們相鄰時間的位移增加量是相等的，紙帶寬度相同可表示相等時間，比較每段紙帶比前一段紙帶長度增加量是否相等，也可以連接每段紙帶的左上角(或上方中點，或紙帶中點)的點，看是否為一條直線來判斷，如果間距相等或者是一條直線，則運動就是勻變速直線運動． 答案：連接每段紙帶的左上角(或上方中點，或紙帶中點)為一條直線(或每段紙帶比前一段紙帶長度增加量相等) 圖2 2．(2019年湖北調(diào)研)城市建設中常常用半徑很大

3、的圓形水泥管道作為雨水和污水的排放管道．為估測該管道的半徑，使用的器材有：小球、秒表、上表面光滑的長木板．請將下列實驗步驟補充完整： (1)將小球放在管道中，標出小球靜止在水泥管圓弧底部的最低點A. (2)將長木板傾斜放置在圓形管道上，_______________________. (3)讓小球從長木板上端由靜止滑下，____________________. 由上述測量結果，可得圓形管道的半徑R＝________．(已知重力加速度為g) 解析：(2)將長木板傾斜放置在圓形管道上，讓木板的下端置于A點． (3)讓小球從長木板上端由靜止滑下， 用秒表測量出小球從木板的上端滑到A點的

4、時間t. 設木板與OA的夾角為α，則小球下滑的加速度a＝gcosα，根據(jù)2Rcosα＝at2可解得：R＝gt2. 答案：(2)讓木板的下端置于A點 (3)用秒表測量出小球從木板的上端滑到A點的時間 　gt2 3．(2019年濰坊二模)某興趣小組利用如圖3所示的裝置測量重力加速度g，B為光電門．實驗過程如下： 圖3 a．測出小球的直徑d； b．將光電門水平固定，用刻度尺測出小球在A處時球心到光電門的距離x； c．把小球從A處由靜止釋放，經(jīng)過光電門B時光電計時器可記錄小球通過光電門的遮光時間t； d．保持小球釋放位置A不變，改變光電門的位置，測得不同x對應的遮光時間t；

5、 e．以x為橫坐標，以為縱坐標建立坐標系，利用測得的數(shù)據(jù)作圖，得到一條過原點的傾斜直線． 請回答下列問題： (1)小球通過光電門的速度v＝________． (2)實驗中測得圖象的斜率為k，則重力加速度g＝________． (3)實驗室提供下列小球，選________進行實驗最合適． A．塑料球　　　B．玻璃球　　　C．小鋼球 解析：(1)小球通過光電門的速度v＝. (2)根據(jù)v2＝2gx，得()2＝2gx，即＝x，則＝k，即g＝. (3)實驗中應選擇質量較大體積較小的小鋼球，這樣可減小相對阻力大?。? 答案：(1)　(2)　(3)C 4．(2019年山東一模)某實驗小組計

6、劃做“探究滑塊與木板間動摩擦因數(shù)”實驗，設計的實驗裝置如圖4甲所示． 圖4 (1)某同學打出了如圖4乙所示的一條紙帶，每兩點間還有4個點沒有畫出來，紙帶上的數(shù)字為相鄰兩個計數(shù)點間的距離，打點計時器的電源頻率為50 Hz，該滑塊做勻變速直線運動的加速度a＝________ m/s2.(結果保留3位有效數(shù)字) (2)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，作出的小車加速度a與傳感器示數(shù)F的關系圖象如圖4所示，則滑塊和滑輪的總質量為________kg.滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為________．(g＝10 m/s2，結果均保留1位有效數(shù)字) 解析：(1)根據(jù)Δx＝aT2，運用逐差法得， a＝ ＝ m

7、/s2 ＝1.95 m/s2. (2)由牛頓第二定律：2F－f＝ma， 即a＝F－，則＝＝4， 解得m＝0.5 kg；＝2，解得f＝1 N，則μ＝＝0.2. 答案：(1)1.95　(2)0.5　0.2 5．(2019年衡水模擬)為了測定滑塊M與長木板間的動摩擦因數(shù)，某同學將長木板的一端通過轉軸固定在水平面上，另一端用墊塊墊起形成一個傾角θ，在長木板的另一端固定一個定滑輪，在墊塊上安裝一個光電門，在重物m上固定一個窄擋光條，通過一條輕質細線將重物和滑塊連接起來并繞過定滑輪，如圖5所示．現(xiàn)讓重物從某標記位置處由靜止釋放，它牽引滑塊運動，若測得標記處與光電門間的距離為h，寬度為d的擋光條

8、通過光電門的時間為t，且M＝m，則滑塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為μ＝________.實驗過程中h越大，實驗測量結果________ (選填“越精確”“越不精確”或“都一樣”)；在保持h不變的情況下，調(diào)節(jié)墊塊使傾角θ變大，θ越大實驗測量結果________(選填“越精確”“越不精確”或“都一樣”)． 圖5 解析：根據(jù)題意知擋光條通過光電門的速度為v＝，重物下降h的過程中mgh－Mghsinθ－μMghcosθ＝(m＋M)v2，聯(lián)立解得μ＝－.實驗過程中h越大，擋光條過光電門的時間越短，速度測量越準確，誤差越?。粌A角θ越大，滑塊運動的加速度越小，擋光條經(jīng)過光電門的時間越長，速度測量越不準確

9、，誤差越大． 答案：－　越精確　越不精確 6．(2019年高三上饒六校聯(lián)考)利用如圖6所示的裝置可以“測定滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)”和“驗證碰撞中的動量守恒”，豎直平面內(nèi)的四分之一光滑圓弧軌道下端與水平桌面相切，先將小滑塊A從圓弧軌道的最高點無初速釋放，測量出小滑塊在水平桌面滑行的距離x1(圖甲)；然后將小滑塊B放在圓弧軌道的最低點，再將A從圓弧軌道的最高點無初速釋放，A與B碰撞后結合為一個整體，測量出整體沿桌面滑動的距離x2(圖乙)，圓弧軌道的半徑為R，A和B完全相同，重力加速度為g. 圖6 (1)小滑塊A運動到圓弧軌道最低點時的速度v＝______(用R和g表示)． (2)小

10、滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝________(用R和x1表示)． (3)若x1和x2的比值＝________，則驗證了A和B碰撞過程中動量守恒． 解析：(1)A在圓弧面上運動時機械能守恒， 則有 mgR＝mv2，解得：v＝. (2)對A下滑的全過程由動能定理得： mgR－μmgx1＝0，解得 μ＝. (3)如果碰撞中動量守恒，則有 mv＝2mv′，再對碰后的A、B物體分析，由能量守恒定律可知：×2mv′2＝μ·2mgx2，解得 x2＝，故＝4.因此只要滿足＝4，即可證明動量守恒． 答案：(1)　(2)　(3)4 7．(2019年福建四校聯(lián)考)裝有拉力傳感器的輕繩，一端固定在光滑

11、水平轉軸O，另一端系一小球，空氣阻力可以忽略．設法使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動(如圖7甲)，通過拉力傳感器讀出小球在最高點時繩上的拉力大小為F1，在最低點時繩上的拉力大小為F2.某興趣小組的同學用該裝置測量當?shù)氐闹亓铀俣龋? 圖7 (1)小明同學認為，實驗中必須測出小球的直徑，于是他用螺旋測微器測出了小球的直徑，如圖7乙所示，則小球的直徑d＝________ mm. (2)小軍同學認為不需要測小球的直徑，他借助最高點和最低點的拉力F1、F2，再結合機械能守恒定律即可求得．小軍同學還需要測量的物理量有____________(填字母代號)． A．小球的質量m B．輕繩的長度l C

12、．小球運動一周所需要的時間T (3)根據(jù)小軍同學的思路，請你寫出重力加速度g的表達式________________________________________________________________________． 解析：(1)螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為5.5 mm，可動刻度讀數(shù)為0.01×19.5 mm＝0.195 mm，所以最終讀數(shù)為：固定刻度讀數(shù)＋可動刻度讀數(shù)＝5.5 mm＋0.195 mm＝5.695 mm. (2)由牛頓第二定律，在最高點F1＋mg＝m，而在最低點F2－mg＝m；再依據(jù)機械能守恒定律mv22＝mv12＋2mgr，聯(lián)立解得g＝，因此已知最高點和最低

13、點的拉力F1、F2，小軍同學只需要測量小球的質量m，故第(2)題選A.(3)由(2)可知重力加速度g的表達式為g＝. 答案：(1)5.695(5.693～5.697均可)　(2)A (3)g＝ 8．(2019年湖南大聯(lián)考)一個噴漆桶能夠向外噴射不同速度的油漆霧滴，某同學決定測量霧滴的噴射速度．他采用如圖8甲所示的裝置，一個直徑為d＝40 cm的紙帶環(huán)，安放在一個可以按照不同轉速轉動的固定轉臺上，紙帶環(huán)上刻有一條狹縫A，在狹縫A的正對面畫一條標志線，如圖8甲所示．在轉臺達到穩(wěn)定轉速時，向側面同樣開有狹縫B的紙盒中噴射油漆霧滴，當狹縫A轉至與狹縫B正對平行時，霧滴便通過狹縫A在紙帶的內(nèi)側面留

14、下痕跡(若此過程轉臺轉過不到一圈)．將紙帶從轉臺上取下來，展開平放，并與毫米刻度尺對齊，如圖8乙所示． 圖8 請你幫該同學完成下列任務(結果均保留2位有效數(shù)字)： (1)設噴射到紙帶上的油漆霧滴痕跡到標志線的距離為s，則從圖8乙可知，其中速度最大的霧滴到標志線的距離s1＝________ cm；速度最小的霧滴到標志線的距離s2＝________cm. (2)如果轉臺轉動的周期為T，則這些霧滴噴射速度的計算表達式為v0＝________．(用字母表示) (3)如果以縱坐標表示霧滴速度v0、橫坐標表示霧滴距標志線距離的倒數(shù)，畫出v0－圖線，如圖8丙所示，則可知轉臺轉動的周期為T＝________s. 解析：(1)霧滴運動的路程一定，速度越大，運行的時間越短，此時轉臺轉過的弧度越小，打在紙帶上的點距離標志線的距離越小，所以其中速度最大的霧滴到標志線的距離s1＝2.20 cm，速度最小的霧滴到標志線的距離s2＝2.90 cm. (2)霧滴運動的時間與轉臺轉動的時間相等，如果轉臺轉動的周期為T，則霧滴運動的時間為t＝，v＝ω＝，解得t＝，所以霧滴噴射的速度v0＝＝. (3)圖象中斜率k＝＝0.1π，可得T＝1.6 s. 答案：(1)2.2　2.9　(2)　(3)1.6 - 9 -