《热点十四力学常规实验(解析版).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热点十四力学常规实验(解析版).pdf（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、备战 2021 年高考物理 23 个命题热点巧练 热点十四 力学常规实验 1(2020济南高三模拟)气垫导轨上相隔一定距离的两处安装有两个光电传感器 A、B，A、B 间距为 L，滑块 P 上固定一遮光条，P 与遮光条的总质量为 M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器 A、B 时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压 U 随时间 t 变化的图象。(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的 t1_t2(选填“”“50 Hz，则实际打点周期变小，由 xat2得，加速度的
2、测量值与实际值相比偏小。10.(2020广东实验中学月考改编)某实验小组利用如图所示的装置探究加速度与力、质量的关系。(1)实验中除了需要小车、砝码、托盘、细绳、附有定滑轮的长木板、垫木、打点计时器、低压交流电源、两根导线、复写纸、纸带之外，还需要_、_。(2)下列做法正确的是_。A调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行 B在调节木板倾斜角度平衡小车受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的托盘通过定滑轮拴在小车上 C实验时，先放开小车，再接通打点计时器的电源 D通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板倾斜度 E用托盘和盘内砝码的重力作为小车和车上砝码受到的合外力，为减小误差，实验中
3、一定要保证托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量 (3)某同学以小车和车上砝码的总质量的倒数1M为横坐标，小车的加速度 a 为纵坐标，在坐标纸上作出的 a-1M关系图线，如图所示。由图可分析得出：加速度与质量成_关系(选填“正比”或“反比”)；图线不过原点说明实验有误差，引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角_(选填“过大”或“过小”)。【答案】(1)天平 刻度尺(2)ADE(3)反比 过大【解析】(1)实验中需要用托盘和砝码的总重力表示小车受到的拉力，需测量托盘的质量，所以还需要天平。实验中需要用刻度尺测量纸带上点迹间的距离，从而得出加速度，所以还需要刻度尺。(2)平衡摩擦
4、力时应系上纸带，不能挂托盘。调节滑轮的高度，使牵引小车的细绳与长木板保持平行，A 项正确，B 项错误；平衡摩擦力后细绳与木板平行，且托盘和砝码的总质量远小于小车和车上砝码的总质量时，托盘和砝码的总重力近似等于小车和车上砝码受到的合外力，E 项正确；实验时应该先接通电源，后释放小车，使得纸带上点迹多一些，以便于测量加速度，还要多测几组数据减小偶然误差，C 项错误；通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜角度，D 项正确。(3)a-1M图象是一条直线，说明 a 与 M 成反比；图象在 a 轴上有截距，这是平衡摩擦力时木板的倾角过大造成的。11.(2020宁德质检)某次“探究加速度
5、a 跟物体所受合力 F 和质量 m 的关系”的实验过程是：甲 乙(1)图甲所示为实验装置图。图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点 A、B、C、D、E 间的时间间隔为 0.1 s，根据纸带可求出小车的加速度大小为_m/s2(结果保留两位有效数字)。(2)保持小车质量不变，改变沙和沙桶质量，进行多次测量。根据实验数据做出了加速度 a 随拉力 F 的变化图线，如图所示。图中直线没有通过原点，其主要原因是_。(3)保持沙和沙桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度 a、质量 m 及其对应的1m的数据如表中所示：实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度 a/(ms2)1.
6、90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小车和砝码质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 1m/kg1 4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60 a.请在坐标纸中画出 a-1m图线：b根据作出的 a-1m图象可以得到的结论是 _ _。【答案】(1)0.43(2)实验前未平衡摩擦力(或平衡摩擦力不充分)(3)a.如图所示 b图线为过原点的直线，表明在合外力一定时，加速度跟质量成反比【解析】(1)由图中数据可知 xAC2.40 cm，xCE4.10 cm，利用公式 xaT
7、2可知，axCExAC2T24.102.4010240.01 m/s20.43 m/s2。(2)见答案(3)见答案 12.(2020郑州模拟)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。甲 乙 (1)为完成实验，还需要的器材有_。A米尺 B06 V 直流电源 C秒表 D06 V 交流电源(2)某同学用图甲所示装置打出的一条纸带如图乙所示，相邻两点之间的时间间隔为 0.02 s，根据纸带计算出打下 D 点时重物的速度大小为_m/s。(结果保留三位有效数字)(3)采用重物下落的方法，根据公式12mv2mgh 验证机械能守恒定律，对
8、实验条件的要求是_，为验证和满足此要求，所选择的纸带第 1、2 点间的距离应接近_。(4)该同学根据纸带算出了相应点的速度，作出 v2-h 图象如图丙所示，则图线斜率的物理意义是_。丙【答案】(1)AD(2)1.75(3)重物的初速度为零 2 mm(4)当地重力加速度的 2 倍【解析】(1)通过打点计时器计算时间，不需要秒表，打点计时器应该与交流电源连接，需要刻度尺测量纸带上两点间的距离，故 A、D 正确，B、C 错误。(2)由图可知 CE 间的距离为 x19.41 cm12.40 cm7.01 cm0.0 701 m，则由平均速度公式得 D 点的速度vDx2T0.0 7010.04 m/s1
9、.75 m/s。(3)用公式12mv2mgh 时，对纸带上起点的要求是重物是从初速度为零开始下落，打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为 0.02 s，重物开始下落后，在第一个打点周期内重物下落的高度 h12gT2129.80.022 m2 mm，所以所选的纸带最初两点间的距离接近 2 mm。(4)由机械能守恒 mgh12mv2得 v22gh，由此可知图象的斜率 k2g。13.在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置：甲 乙(1)若入射小球质量为 m1，半径为 r1；被碰小球质量为 m2，半径为 r2，则_。Am1m2，r1r2 Bm1m2，r1m2，r1r2 D
10、m1m2；为使入射小球与被碰小球发生对心碰撞，要求两小球半径相同。故 C 正确。(2)设入射小球为 a，被碰小球为 b，a 球碰前的速度为 v1，a、b 相碰后的速度分别为 v1、v2。由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个计时单位时，可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度。因此，需验证的动量守恒关系 m1v1m1v1m2v2可表示为 m1x1m1x1m2x2。所以需要直尺、天平，而无需弹簧测力计、秒表。由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的，两球的半径不必测量，故无需游标卡尺。(3)得出验证动量守恒定律的结论应为 m1OPm1OMm2ON。14.(2020长沙模拟)
11、某同学设计了一个用电磁打点计时器探究碰撞中的不变量的实验：在小车 A 的前端粘有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的装置如图(甲)所示。小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为 50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。(甲)(乙)(1)若已测得打点纸带如图(乙)所示，并测得各计数点间距(已标在图上)。A 为运动的起点，则应选_段来计算 A 碰前的速度。应选_段来计算 A 和 B 碰后的共同速度。(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
12、B 的质量为 m20.2 kg，则碰前两小车的总动量为_kgm/s，碰后两小车的总动量为_kgm/s。【答案】(1)BC DE(2)0.420 0.417【解析】(1)从题图乙中纸带上打点的情况看，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 A 在碰前的运动情况，应选用 BC 段计算 A 碰前的速度。从 CD 段打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在 DE 段内小车运动稳定，故应选用 DE 段计算 A 和 B 碰后的共同速度。(2)取 A 的初速度方向为正方向，A 在碰撞前的速度 v0BC5T10.5010250.02 m/s1.050 m/s，A 在碰
13、撞前的动量p0m1v00.41.050 kgm/s0.420 kgm/s，碰撞后两小车的共同速度 vDE5T6.9510250.02 m/s0.695 m/s，碰撞后两小车的总动量 p(m1m2)v(0.20.4)0.695 kgm/s0.417 kgm/s。15.用如图甲所示装置做“探究物体的加速度与力的关系”的实验。实验时保持小车的质量不变，用钩码所受的重力作为小车受到的合力，用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度。甲(1)实验时先不挂钩码，反复调整垫块的左右位置，直到小车做匀速直线运动，这样做的目的是_。(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分，从比较清晰的点迹起，在纸带上
14、标出了连续的 5 个计数点 A、B、C、D、E，相邻两个计数点之间都有 4 个点迹没有标出，测出各计数点到 A 点之间的距离，如图所示。已知打点计时器接在频率为 50 Hz 的交流电源两端，则此次实验中小车运动的加速度的测量值 a_m/s2。(结果保留两位有效数字)乙 丙(3)实验时改变所挂钩码的质量，分别测量小车在不同外力作用下的加速度。根据测得的多组数据画出 a-F关系图象，如图丙所示。此图象的 AB 段明显偏离直线，造成此现象的主要原因可能是_。(填选项字母)A小车与平面轨道之间存在摩擦 B平面轨道倾斜角度过大 C所挂钩码的总质量过大 D所用小车的质量过大【答案】(1)平衡小车运动中所受
15、的摩擦阻力(2)1.0(3)C【解析】(1)把平面轨道的右端垫起，让小车重力沿斜面方向的分力与它受到的摩擦阻力平衡，才能认为在实验中小车受的合外力就是钩码的重力，所以这样做的目的是平衡小车运动中所受的摩擦阻力。(2)由逐差法可知 axCExAC4T221.68.798.7910240.12 m/s21.0 m/s2。(3)在实验中认为细绳的张力 F 就是钩码的重力 mg，实际上，细绳张力 FMa，mgFma，即 FMMmmg，a1Mmmg1MmF，所以当细绳的张力 F 变大时，m 必定变大，1Mm必定减小。当 Mm 时，a-F 图象为直线，当不满足 Mm时，便有 a-F 图象的斜率逐渐变小，选项 C 正确。