（課標版）高考物理二輪復習 專題限時訓練13 力學實驗與創(chuàng)新（含解析）-人教版高三全冊物理試題

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1、專題限時訓練13　力學實驗與創(chuàng)新 時間：45分鐘 1．某學習小組利用圖甲所示的裝置進行“探究合力一定時，加速度與質(zhì)量的關系”實驗，圖中大的定滑輪可繞水平軸轉(zhuǎn)動，繞過定滑輪的輕繩兩端分別系有鉤碼和彈簧測力計，彈簧測力計下端掛裝有細砂的小桶．實驗的主要步驟如下： ①用螺旋測微器測量A處金屬片的厚度d，其示數(shù)如圖乙所示． ②用手控制鉤碼不動，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F0. ③釋放鉤碼后，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F1，記下金屬片通過光電門的遮光時間t1. ④鉤碼下方再掛一個鉤碼，用手控制鉤碼，調(diào)整金屬片的位置仍在A處靜止不動，釋放鉤碼后，讀出彈簧測力計的示數(shù)為F2，記下金屬片通過光電門的遮

2、光時間t2. ⑤重復步驟④，進行多次實驗． 請回答下列問題： (1)d＝2.612 mm. (2)不需要測量下列哪些物理量，也能完成本實驗：ABC. A．金屬片與光電門間的高度差h B．鉤碼的總質(zhì)量M C．彈簧測力計、金屬片、砂和小桶的總質(zhì)量m (3)若用F表示鉤碼釋放后彈簧測力計的示數(shù)，則能正確反映“合力一定時，加速度與質(zhì)量的關系”的是D. 解析：(1)d＝2.5 mm＋0.01 mm×11.2＝2.612 mm. (2)用手控制鉤碼不動，讀出彈簧測力計的示數(shù)F0＝mg；釋放鉤碼后，F(xiàn)－mg＝ma，v2＝2ah，v＝，解得F－F0＝·，即只要驗證(F－F0)與成正比即

3、可，不需要測量h、M、m. (3)(F－F0)與成正比，只有選項D正確． 2．用圖1所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律． 主要實驗步驟如下： a．安裝好實驗器材．接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次． b．選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O(t＝0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖2中A、B、C、D、E、F……所示． c．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5…… d．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖3所示． 結(jié)合上述實

4、驗步驟，請你完成下列任務： (1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有A和C(填選項前的字母)． A．電壓合適的50 Hz交流電源 B．電壓可調(diào)的直流電源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平(含砝碼) (2)在圖3中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應的坐標點，請在該圖中標出計數(shù)點C對應的坐標點，并畫出v-t圖象． 答案：如圖所示 (3)觀察v-t圖象，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是小車的速度隨時間均勻變化，v-t圖象斜率的物理意義是加速度． (4)描繪v-t圖象前，還不知道小車是否做勻變速直線運動．用平均速度表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對Δt的要求是越小越好(選填

5、“越小越好”或“與大小無關”)；從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差有關(選填“有關”或“無關”)． (5)早在16世紀末，伽利略就猜想落體運動的速度應該是均勻變化的．當時只能靠滴水計時，為此他設計了如圖所示的“斜面實驗”，反復做了上百次，驗證了他的猜想．請你結(jié)合勻變速直線運動的知識，分析說明如何利用伽利略“斜面實驗”檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的． 答案：如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過的位移x∝t2.因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化． 解析：(1)打點計時器使用的是低壓交流電源，故選A；打相鄰計數(shù)點的時間間

6、隔是已知的，故不需要秒表；計數(shù)點間的距離需要用刻度尺測量，故選C；由于不需要知道小車和重物的質(zhì)量，故不需要天平(含砝碼)． (2)先標出計數(shù)點C對應的坐標點，連線時要讓盡量多的點在一條直線上． (3)依據(jù)v-t圖象是直線(斜率一定)，即小車的速度隨時間均勻變化，判斷出小車做勻變速直線運動；v-t圖象斜率的物理意義是加速度． (4)表示的是Δt內(nèi)的平均速度，只有當Δt趨近于零時，才表示瞬時速度．因此若用表示各計數(shù)點的瞬時速度，對Δt的要求是越小越好；從實驗的角度看，選取的Δx越大，Δx的測量誤差就越小，算出的速度的誤差就越小，因此從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差有關． (5

7、)如果小球的初速度為0，其速度v∝t，那么它通過的位移x＝t，故推出x∝t2.因此，只要測量小球通過不同位移所用的時間，就可以檢驗小球的速度是否隨時間均勻變化． 3．(2019·全國卷Ⅱ) 如圖(a)，某同學設計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的實驗．所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50 Hz的交流電源、紙帶等．回答下列問題： (1)鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)μ＝(用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示)． (2)某次實驗時，調(diào)整木板與水平面的夾角使θ＝30°.接通電源，開啟打點計時器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開始沿木板滑下．多次重復后選擇點跡

8、清晰的一條紙帶，如圖(b)所示．圖中的點為計數(shù)點(每兩個相鄰的計數(shù)點間還有4個點未畫出)．重力加速度為9.80 m/s2.可以計算出鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.35(結(jié)果保留2位小數(shù))． 解析：(1)對鐵塊受力分析，由牛頓第二定律有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得μ＝.(2)兩個相鄰計數(shù)點之間的時間間隔T＝5× s＝0.10 s，由逐差法和Δx＝aT2，可得a＝1.97 m/s2，代入μ＝，解得μ＝0.35. 4．圖中圓盤可繞過中心垂直于盤面的水平軸轉(zhuǎn)動．圓盤加速轉(zhuǎn)動時，角速度的增加量Δω與對應時間Δt的比值定義為角加速度，用β表示，β＝，我們用測量直線運動加速度的實驗裝置來

9、完成實驗，實驗步驟如下．其中打點計時器所接交流電的頻率為50 Hz，圖中A、B、C、D……為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出． ①如圖甲所示，將打點計時器固定在桌面上，將紙帶的一端穿過打點計時器的限位孔，然后固定在圓盤的側(cè)面，當圓盤轉(zhuǎn)動時，紙帶可以卷在圓盤側(cè)面上； ②接通電源，打點計時器開始打點，啟動控制裝置使圓盤勻加速轉(zhuǎn)動； ③斷開電源，經(jīng)過一段時間，停止轉(zhuǎn)動圓盤和打點，取下紙帶，進行測量． (1)用20分度的游標卡尺測得圓盤的直徑如圖乙所示，圓盤的半徑為60.00_mm mm. (2)由圖丙可知，打下計數(shù)點D時，圓盤轉(zhuǎn)動的角速度為6.5 rad/s(保留兩位有效數(shù)字)．

10、 (3)圓盤轉(zhuǎn)動的角加速度為10.0(9.8～10都算正確) rad/s2. 解析：(1)游標卡尺主尺部分讀數(shù)為120 mm，小數(shù)部分為零，由于精確度為0.05 mm，故需讀到0.01 mm處，故讀數(shù)為120.00 mm，半徑為6.000 cm(60.00 mm)． (2)由于每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1 s，根據(jù)勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大小．vD＝＝ m/s＝0.389 m/s，故ω＝＝ rad/s＝6.5 rad/s. (3)根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以

11、求出加速度的大小，得a＝＝ m/s2＝0.600 m/s2，由于β＝，ω＝，故角加速度為β＝·＝＝ rad/s2＝10.0 rad/s2. 5．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(zhuǎn)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(zhì)細線將重物和滑塊連接起來并繞過定滑輪，如圖所示．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(jié)果越精確(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越大，則實驗測量結(jié)果越不精確(選填“越精確”“越不精確”或“都一樣”)． 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??；傾角θ越大，滑動運動的加速度越小，擋光條經(jīng)過光電門的時間越長，速度測量越不準確，誤差越大．