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1、第1讲力学实验与创新 (建议用时：60分钟)1(2018高考全国卷)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间实验步骤如下：(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端，让木尺自然下垂乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处，但未碰到尺)，准备用手指夹住下落的尺(2)甲在不通知乙的情况下，突然松手，尺子下落；乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子若夹住尺子的位置刻度为L1，重力加速度大小为g，则乙的反应时间为_(用L、L1和g表示)(3)已知当地的重力加速度大小为g9.80 m/s2，L30.0 cm，L110.4 cm.乙的反应时间为_ s(结果保留2位有效数字)(4)写出一条能提高测量结果准确
2、程度的建议：_解析：根据题述，在乙的反应时间t内，尺子下落高度hLL1，由自由落体运动规律可知，hgt2，解得t.代入数据得t0.20 s.答案：(2) (3)0.20(4)多次测量取平均值；初始时乙的手指尽可能接近尺子(答出一条即可)2为了“验证机械能守恒定律”，某学生想到用气垫导轨和光电门及质量为m的小车来进行实验，如图所示，他将长为L、原来已调至水平的气垫导轨的左端垫高H，在导轨上的两点处分别安装光电门A和B，然后将小车从导轨上端释放，光电门自动记录小车经过A、B光电门时，车上挡光片的挡光时间t1、t2，用游标卡尺测得挡光片宽度为d.(1)要验证小车在运动过程中机械能守恒，还必须测出_(
3、2)本实验验证机械能守恒定律的原理式为_(用已知测量量和还必须测出的物理量的符号表示)解析：(1)根据mvmvmgh可知，还需要测出两光电门之间的距离l.(2)重力势能的减少量Epmglsin mgl，动能增加量Ekmvmvmm，需要验证EpEk，可得需要验证的表达式为2g.答案：(1)两光电门之间的距离l(2)2g3(2016高考全国卷)某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图(a)所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物块，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能(1)实
4、验中涉及下列操作步骤：把纸带向左拉直松手释放物块接通打点计时器电源向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量上述步骤正确的操作顺序是_(填入代表步骤的序号)(2)图(b)中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果打点计时器所用交流电的频率为50 Hz.由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为_m/s.比较两纸带可知，_(填“M”或“L”)纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大解析：(1)实验中应先向左推物块使弹簧压缩，测量弹簧的压缩量，然后把纸带向左拉直，再接通打点计时器电源，等打点稳定后，再松手释放物块，使其向右滑动，因此步骤为.(2)由于物块离开
5、弹簧时的速度最大，因此M纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为v1.29 m/s.由于弹簧压缩量越大，弹性势能越大，因此推开物块后，弹簧弹性势能转化成物块的动能越多，物块离开弹簧后获得的速度越大，打的点间距越大，因此M纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大答案：(1)(2)1.29M4(2018威海二诊)某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动他设计的装置如图甲所示在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力(1)若已测得打
6、点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距(已标在图上)A为运动的起点，则应选_段来计算A碰撞前的速度，应选_段来计算A和B碰撞后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已测得小车A的质量m10.4 kg，小车B的质量m20.2 kg，则碰撞前两小车的总动量为_kgm/s，碰撞后两小车的总动量为_kgm/s.(3)实验得到的结论是_解析：(1)从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算A碰撞前的速度从CD段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段小车运动稳定，故应选用D
7、E段计算A和B碰撞后的共同速度(2)小车A在碰撞前速度为v0 m/s1.050 m/s小车A在碰撞前动量为p0mAv00.41.050 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后A、B共同速度v m/s0.695 m/s碰撞后A、B的总动量p(mAmB)v(0.20.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.答案：(1)BCDE(2)0.4200.417(3)在实验误差允许的范围内，系统的动量守恒5(2017高考全国卷)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器 实验步骤如下：如图(a)，将光电门固定在斜面
8、下端附近；将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用s表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示，v表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小，求出v；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出vt图，如图(c)所示 完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则v与vA、a和t的关系式为v_(2)由图(c)可求得，vA_cm/s
9、，a_cm/s2.(结果保留3位有效数字)解析：(1)由于滑块做匀变速运动，在挡光片通过光电门的过程中，由运动学公式得：vtvAta(t)2，则vvAat.(2)由vvAat结合题图(c)可知，图线与纵轴的交点的纵坐标即为vA，将图线延长与纵轴相交，得vA52.1 cm/s，图线的斜率等于a，即a cm/s2，求得a16.3 cm/s2.答案：(1)vAt(2)52.116.36(2016高考浙江卷)某同学在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中，测得图中弹簧OC的劲度系数为500 N/m.如图甲所示，用弹簧OC和弹簧秤a、b做“探究求合力的方法”实验在保持弹簧伸长1.00 cm不变的条件下：(
10、1)若弹簧秤a、b间夹角为90，弹簧秤a的读数是_N(图乙中所示)，则弹簧秤b的读数可能为_N.(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC的夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，则弹簧秤a的读数_、弹簧秤b的读数_(填“变大”“变小”或“不变”)解析：(1)弹簧秤a的读数是3.00 N；弹簧OC的拉力Fkx5001.00102N5.00 N，则弹簧秤b的读数可能为 N4.00 N.(2)若弹簧秤a、b间夹角大于90，保持弹簧秤a与弹簧OC夹角不变，减小弹簧秤b与弹簧OC的夹角，由力的平行四边形定则和力的图示可知，弹簧秤a的读数变大，弹簧秤b的读数变大答案：(1)3.00(3.
11、003.02)4.00(3.904.10)(2)变大变大7某同学利用如图1所示的装置来验证力的平行四边形定则在竖直木板上铺有白纸，如果钩码的个数N13，N24，N35一定，光滑的滑轮A固定，光滑的滑轮B与A等高且可沿水平方向移动，移动到某一位置平衡后，将绳子打一个结点O，每个钩码的质量相等，回答下列问题：(1)实验中OA、OB与水平方向的夹角、的值是_A30，60B60，60C37，53 D45，45(2)在作图时，你认为图2中_是正确的(填“A”或“B”)(3)如图3甲中O为轻绳的结点，图乙中光滑的轻质小滑轮跨在轻绳上悬挂钩码，两装置处于静止状态，现将图甲中右侧滑轮的端点B沿虚线稍稍上移一些
12、，图乙中的端点B沿虚线稍稍上移一些，图乙中的绳长不变，则关于角和OB绳的张力F的变化情况，下列说法正确的是_A甲、乙图中的角均增大，F均不变B甲、乙图中的角均不变，F均不变C甲图中角增大，乙图中角不变，张力F均不变D甲图中角减小、F不变，乙图中角增大，F减小解析：(1)因钩码的个数N13，N24，N35，平衡后O点所受三个力必构成一个封闭的直角三角形，OA与水平方向的夹角为37，OB与水平方向的夹角为53，选项C正确(2)因为在实际实验中F3的方向是竖直向下的，所以A正确(3)图甲中，根据钩码个数可知，O点所受的三个力正好构成直角三角形，若端点B沿虚线稍稍上移一些，三力大小不变，根据力的合成法
13、则可知，夹角不变，图乙中，因滑轮光滑，则绳OA、OB的力总是相等的，因此合力平分OA、OB绳的夹角，即使稍上移，绳子张力大小仍不变，根据力的合成法则可知，角不变故B正确答案：(1)C(2)A(3)B8如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置他在气垫导轨上B处安装了一个光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连，传感器下方悬挂钩码，每次滑块都从A处由静止释放甲乙(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图乙所示，则d_mm.(2)下列实验要求不必要的是_(填选项前字母)A应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量B应使A位置与光电门间的距离适当大些C应将
14、气垫导轨调节水平D应使细线与气垫导轨平行(3)改变钩码的质量，测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t，通过描点作出线性图象，研究滑块的加速度与力的关系，处理数据时应作出_图象，若增大滑块的质量，则该图象的斜率将_(填“增大”“减小”或“不变”)，若增大滑块释放处到光电门的距离，则该图象的斜率将_(填“增大”“减小”或“不变”)解析：(1)d(20.055) mm2.25 mm.(2)由于与力传感器相连，因此A选项没有必要(3)滑块经过光电门时的速度v，滑块的加速度a，由2L得：F，若增大滑块的质量，则该图象的斜率将减小，若增大滑块释放处到光电门的距离，则该图象的斜率将增大答案：(1)2.25(2)A(3)F减小增大7