2020届高考物理二轮复习专题六物理实验1力学实验课时作业含解析 6页

力学实验 ‎1．(2019·课标Ⅰ，22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示．已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是________点．在打出C点时物块的速度大小为________m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数字)．‎ 解析：本题考查利用打点计时器探究匀变速直线运动的速度和加速度的关系，以及考生处理实验数据的能力，体现了以科学态度进行科学探究的核心素养．‎ 物块沿倾斜的木板加速下滑时，纸带上打出的点逐渐变疏，故A点为先打出的点．‎ vC＝＝ m/s＝‎0.233 m/s a＝＝ m/s2≈‎0.75 m/s2‎ 答案：A　0.233　0.75‎ ‎2．(2020·山西质监)为探究弹簧的弹性势能与压缩量的关系，某同学设计了如图(a)的实验装置．‎ 图(a)‎ 实验步骤如下：‎ ‎①用游标卡尺测量滑块上遮光片的宽度d，游标卡尺的示数如图(b)；‎ ‎②将水平弹簧的一端固定于水平气垫导轨的左侧；‎ ‎③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量x；‎ ‎④释放滑块，记录滑块脱离弹簧后通过光电门的时间Δt，算出滑块的速度v；‎ ‎⑤重复步骤③④，作出v与x的关系图像如图(c)．‎ - 6 -‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)遮光片的宽度为________ cm.‎ ‎(2)若Δt＝3.0×10－2 s，则滑块的速度为________ m/s.‎ ‎(3)由图(c)可知，v与x成________关系．‎ ‎(4)实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧压缩量的关系是________________．‎ 解析：(1)游标卡尺为20分度游标卡尺，精确度为‎0.05 mm，主尺读数为‎9 mm，游标尺第6条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为‎0.30 mm，所以遮光片宽度为‎9.30 mm＝‎0.930 cm；(2)根据平均速度定义可知，滑块的速度v＝＝ m/s＝‎0.31 m/s；‎ ‎(3)vx图像为过原点直线，故v与x成正比；(4)根据机械能守恒定律可知，滑块的动能等于弹簧压缩产生的弹性势能，故弹性势能与弹簧压缩量的平方成正比．‎ 答案：(1)0.930　(2)0.31　(3)正比(正比例)‎ ‎(4)弹性势能与弹簧压缩量x的平方成正比 ‎3．(2018·天津卷，9(2))某研究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5 N的弹簧测力计两个，橡皮条(带两个较长的细绳套)，刻度尺，图钉(若干个)．‎ ‎(1)(多选)具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的有________．‎ A．橡皮条应和两绳套夹角的角平分线在一条直线上 B．重复实验再次进行验证时，结点O的位置可以与前一次不同 C．使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时视线应正对测力计刻度 D．用两个测力计互成角度拉橡皮条时的拉力必须都小于只用一个测力计时的拉力 ‎(2)该小组的同学用同一套器材做了四次实验，白纸上留下的标注信息有结点位置O，力的标度、分力和合力的大小及表示力的作用线的点，如下图所示．其中对于提高实验精度最有利的是________．‎ 解析：(1)为了使实验结果更具有普遍性，在实验过程中不应让橡皮条的拉力方向具有特殊的角度或位置，A错误；只有每一次实验时用一个力和用两个力拉的效果相同即可，即O点位置相同，不需要每次实验的O - 6 -‎ 点位置都相同，B正确；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线；读数时，视线应正对弹簧测力计的刻度，C正确；合力可以大于任一个分力，也可以等于分力，还可以小于任一分力，D错误；(2)AD实验中选取的力的标度过大，导致画力时，线段太短，不利于提高实验精确度；B图和C图选用的标度相同，但C中力太小，不利于作平行四边形，故B符合题意．‎ 答案：(1)BC　(2)B ‎4．某实验小组的同学用如图甲所示的装置测量滑块与斜面间的动摩擦因数μ.每次滑块都从斜面上由静止开始下滑，测出滑块每次下滑时遮光板到光电门所在位置的距离L及相应的遮光时间t.‎ ‎(1)用游标卡尺测量遮光板的宽度d，如图乙所示，则d＝________ cm.‎ ‎(2)(多选)为测出滑块与斜面间的动摩擦因数，本实验还需要测出或知道的物理量是________(填下列序号)．‎ A．滑块和遮光板的总质量m B．斜面的倾角θ C．当地的重力加速度g ‎(3)实验中测出了多组L和t的值，若要通过线性图像来处理数据求μ，则应作出的图像为________．‎ A．t2－L图像 B．t2－图像 C．L2－t图像 D．L2－图像 ‎(4)在(3)作出的线性图像中，若直线的斜率为k，则μ＝________.(用以上物理量的符号表示)‎ 解析：本题考查“测量滑块与斜面间的动摩擦因数”实验，意在考查考生对图像法处理实验数据的掌握情况．‎ ‎(1)主尺示数为‎2 mm，游标尺上第5个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为5×‎0.05 mm＝‎0.25 mm，故读数为‎2 mm＋‎0.25 mm＝‎0.225 cm.(2)由于遮光板经过光电门的时间比较短，所以可认为遮光板经过光电门的瞬时速度为v＝；斜面的倾角为θ - 6 -‎ ‎，滑块在斜面上运动的过程由动能定理可知，(mgsin θ－μmgcos θ)L＝mv2，解得t2＝×，选项B、C正确，A错误．(3)由以上分析知t2—图像是一条过原点的直线，可作t2—图像处理数据求μ，选项B正确．‎ ‎(4)t2—图像的斜率k＝，可得μ＝‎ tan θ－.‎ 答案：(1)0.225　(2)BC　(3)B ‎(4)tan θ－ ‎5．(2019·安徽六校二联改编)某同学利用如图甲所示装置探究平抛运动中物体机械能是否守恒．在斜槽轨道的末端安装一个光电门B，调节激光束与球心等高，斜槽末端水平．地面上依次铺有白纸、复写纸，让小球从斜槽上固定位置A点无初速释放，通过光电门后落在地面的复写纸上，在白纸上留下打击印．重复实验多次，测得小球通过光电门的平均时间为3.30 ms(当地重力加速度g＝‎9.8 m/s2)．‎ ‎(1)用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球直径为d＝________ mm，由此可知小球通过光电门的速度vB＝________ m/s.‎ ‎(2)实验测得轨道末端离地面的高度h＝‎0.784 m，小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x＝‎0.600 m，则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v0＝________ m/s.(结果保留3位有效数字)‎ ‎(3)在误差允许范围内，实验结果中小球通过光电门的速度vB与由平抛运动规律求解的平抛初速度v0相等，就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的．‎ 解析：(1)主尺读数为‎5 mm，游标尺上第0个刻度与上面对齐，故读数为d＝‎‎5 mm - 6 -‎ ‎＋0×‎0.05 mm＝‎5.00 mm；利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度，有vB＝＝ m/s＝‎1.52 m/s.‎ ‎(2)根据平抛运动规律有h＝gt2、x＝v0t，联立解得 v0＝‎1.50 m/s.‎ 答案：(1)5.00　1.52　(2)1.50‎ ‎6.(2018·全国卷Ⅱ，23T)某同学用图(a)所示的装置测量木块与木板之间的动摩擦因数．跨过光滑定滑轮的细线两端分别与木块和弹簧秤相连，滑轮和木块间的细线保持水平，在木块上方放置砝码．缓慢向左拉动水平放置的木板，当木块和砝码相对桌面静止且木板仍在继续滑动时，弹簧秤的示数即为木块受到的滑动摩擦力的大小．某次实验所得数据在下表中给出，其中f4的值可从图(b)中弹簧秤的示数读出.‎ 砝码的质量m/kg ‎0.05‎ ‎0.10‎ ‎0.15‎ ‎0.20‎ ‎0.25‎ 滑动摩擦力f/N ‎2.15‎ ‎2.36‎ ‎2.55‎ f4‎ ‎2.93‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)f4＝________N；‎ ‎(2)在图(c)的坐标纸上补齐未画出的数据点并绘出f－m图线；‎ ‎(3)f与m、木块质量M、木板与木块之间的动摩擦因数μ及重力加速度大小g之间的关系式为f＝________，f－m图线(直线)的斜率的表达式为k＝________；‎ ‎(4)取g＝‎9.80 m/s2，由绘出的f－m图线求得μ＝________.(保留2位有效数字)‎ - 6 -‎ 解析：(1)指针在2.7～2.8之间，估读为2.75 N.‎ ‎(2)描点画线．(注意让所有点均匀分布在线上或线的两边)如图所示．‎ ‎(3)f＝μ(M＋m)g＝(μg)m＋μMg 故f－m关系中的斜率k＝μg ‎(4)第(2)问中连线与横轴交于(0.02,2.0)，与y＝3的直线交于(0.27,3.0)‎ 所以斜率k＝＝4.0‎ 所以μ＝＝＝0.408‎ 保留两位有效数字得μ≈0.41.‎ 答案：(1)2.75‎ ‎(2)将(0.05,2.15)和(0.20,2.75)两个点画在图中并连线，见解析图 ‎(3)μ(M＋m)g　μg　(4)0.41‎ - 6 -‎