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1专题16力学实验（1）-2019年高三二模、三模物理试题分项解析（III）1．（5分）（2019湖南衡阳二模）利用如图（a）所示的实验装置可以测量滑块与水平桌面之间的动摩擦因数。将弹簧放置在水平桌面上，左端固定，右端在O点，此时弹簧为原长：在O点右侧的A、B位置各安装一个光电门。让带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置C（滑块与弹簧未拴接）由静止释放滑块，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从A至B所用的时间。改变光电门B的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一位置由C静止释放，并用米尺测量A，B之间的距离且记下遮光片从A到B所用时间t值（1）由实验数据描绘的，﹣t图线如图（b）所示，可得出滑块与水平桌面之间的动摩擦因数＝0.30（重力加速度大小g＝9.8m/2，保留2位有效数字）（2）若保持光电门B的位置不变，改变光电门A的位置，重复上述实验图（c）中作出的﹣t图线可能正确的是AC。【名师解析】根据牛顿第二定律F＝ma以及匀变速运动规律，联立进行计算摩擦系数。如果改动光电门A，可进行初速度的更改进行计算。（1）由位移公式可知，，根据牛顿第二定律知μmg＝ma，联立解得：，故图（b）的斜率＝，解得μ≈0.30；2（2）由公式可知。，因此，如果光电门移动到C点，则初速度为零，即，故对应图象为C；如果A还在C点的右边，则，故对应图象为A，故选AC。【参考答案】（1）0.30；（2）AC；【点评】本题考查了探究摩擦系数的实验，解题关键是通过运动规律找出图象中斜率所表示的物理含义。2.（2019河南示范性高中联考）采用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验装置如图甲所示，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，当地的重力加速度g=9.80m/s2。(1)实验室可供选择的重物如下，最合理的是___________。A质量为10g的石块B质量为100g的钩码C.质量为200g的木球D.质量为500g的塑料球(2)用正确选择的重物进行实验，得到一条符合实验要求的纸带如图乙所示，O为纸带下落的起始点，A、B、C为纸带上选取的三个连续点。重物由O点运动到B点的过程中，动能的增加量为___________J，重力势能的减少量为___________J(以上两空计算结果均保留三位有效数字)。这两者不相等的原因可能是______________________(任意答一条即可)。【参考答案】(1).（1）B(2).（2）0.450(3).0.453(4).重物下落过程中有空气阻力或纸带受到的摩擦力的影响.【名师解析】3（1）为减小空气阻力对实验的影响，为减小实验误差，应选择体积小而质量大的重物。（2）根据实验数据应用匀变速直线运动的推论求出B点的速度，然后根据重力势能与动能的计算公式分析答题。（1）为减小空气阻力对实验的影响，为减小实验误差，应选择质量为100g的钩码作为重物，故选B；（2）打B点时的速度：，重物由O运动到B点时动能的增加量：△EK=mvB2=×0.100×32=0.450J，重力势能减少量：△EP=mgh=0.100×9.8×0.4625=0.453J。这两者不相等的原因可能是：重物下落过程中有空气阻力或纸带受到的摩擦力的影响.【点睛】纸带问题的处理是力学实验中常见的问题。在纸带法实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度，计算过程中要注意单位的换算。3.（2019河南安阳二模）某实验小组用如图所示的实验装置测量物块与水平固定桌面之间的动摩擦因数。已知物块、遮光板和拉力传感器的总质量为M，重物质量为m，遮光板的宽度为很小，遮光板与光电门之间的距离为L，重力加速度为g，细线恰伸直，重物由静止释放。在完成本实验时，下列操作或说法正确的是______A.细线必须平行于水平桌面B.拉力传感器的示数始终等于mgC.实验时必须满足条件D.拉力传感器固定在重物上时误差更小某次实验时，测出遮光板通过光电门所用的时间为，则此实验过程物块运动的加速度______。实验时，改变重物m的质量，多次实验，记录拉力传感器的示数F，计算物块的加速度a，根据实验数据画出图象，图线与纵轴的交点为，则物块与水平桌面间的动摩擦因数为______。4【参考答案】；；；【名师解析】实验过程中，细线必须平行于水平桌面，否则物体不能做匀变速直线运动，故A正确；重物加速下降过程中，重物处于失重状态，细线拉力小于重物重力，因而传感器的示数小于重物的重力，故B错误；由于传感器已经测量出细线的拉力，并不需要用重物的重力近似替代细线的拉力，因而不需要满足条件，故C错误；与重物相连的细线绕过定滑轮，若传感器固定在重物上，细线对物块的拉力因滑轮摩擦的存在误差更大，故D错误；根据运动学公式由解得：；对于物块、遮光板和传感器，根据牛顿第二定律由解得：根据题意有：解得：；【关键点拨】为了保证拉力恒定，细线必须平行于桌面；重物向下加速运动时，拉力小于重力；拉力传感器可以直接测出绳子拉力大小；传感器固定在重物上时，传感器示数并不等于物块所受拉力，因为有滑轮摩擦力存在；遮光板通过光电门的时间很短，可以用对应时间内的平均速度代替瞬时速度；根据速度位移关系公式列式求解；对M进行受力分析，然后使用牛顿第二定律即可求得摩擦因数；本题关键明确探究加速度与物体质量、物体受力的关系实验的实验原理，难度适中。4．（8分）（2019江苏七市二模）利用图甲所示装置探究物体的加速度与所受合外力的关系，小车质量约300g，另配置质量20g的钩码5个，质量500g的砝码1个。5（1）实验中，平衡摩擦力的具体做法是：移去（选填“挂上”或“移去”）钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。（2）实验通过添加钩码改变小车的受力。关于小车，下列说法中正确的有ABD。A．当钩码质量远小于小车总质量时，可认为小车所受合外力与钩码重力大小相等B．开始实验时，应将砝码放人小车C．小车内放入砝码后需重新平衡摩擦力D．实验中不需要测出小车的质量（3）实验中打出一条纸带，如图乙所示，从某清晰点开始取计数点，分别标为0、1、2、3、4、5、6，测量点0到点3的距离为d1，点0到点6的距离为d2，已知相邻计数点间的时间间隔均为T，则加速度a＝。（4）实验小组由小车受到的拉力F和对应的加速度a，作出a﹣F图线，如图丙中实线所示，下列对实验图线偏离直线的原因分析，正确的是B。A．测量不准确引起的，属于偶然误差B．实验原理方法引起的，属于系统误差C．加速度大，空气阻力作用更加明显D．滑轮与轴间有摩擦【思路分析】（1）平衡摩擦力时，不能挂钩码连接在小车上。（2）根据实验的原理和注意事项确定正确的操作步骤。（3）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量，求出加速度。（4）a﹣F图线上端偏离直线的原因是不能满足钩码的质量远小于小车的质量。【名师解析】（1）平衡摩擦力时，移去钩码，长木板右端用垫块抬高，调至适当高度，接通电源，轻推小车，使纸带上打出的点间距相等。（2）A、当钩码的质量远小于小车的质量时，可以认为小车所受的合力等于钩码的重力，故A正确。B、开始实验时，应将砝码放入小车，使得钩码质量远小于小车质量，故B正确。C、小车内放入砝码后，不需要重新平衡摩擦力，故C错误。6D、实验研究加速度与力的关系，需保持小车的总质量不变，所以不需要测出小车的质量，故D正确。故选：ABD。（3）根据得，加速度a＝。（4）a﹣F图线中图线上端偏离直线的原因是不能满足钩码的质量远小于小车的质量，该误差属于系统误差，是由实验原理方法引起的，故选：B。【参考答案】（1）移去，（2）ABD，（3），（4）B。【点评】解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，理解实验中的两个认为：1、认为绳子的拉力等于小车的合力，前提需平衡摩擦力，2、认为钩码的重力等于细线的拉力，前提需满足钩码的质量远小于小车的质量。5．（4分）（2019浙江绿色联盟模拟）用如图甲所示装置结合频闪照相机拍摄的照片来验证动量守恒定律，实验步骤如下：①用天平测出A、B两个小球的质量mA和mB；②安装好实验装置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；③先不在斜槽的末端放小球B，从斜槽上位置P由静止开始释放小球A，小球A离开斜槽后，频闪照相机连续拍摄小球A的两位置（如图乙所示）；④将小球B放在斜槽的末端，再从位置P处由静止释放小球A，使它们碰撞，频闪照相机连续拍摄下两个小球的位置（如图丙所示）；⑤测出所需要的物理量。请回答：（1）实验①中A、B的两球质量应满足mA＞mB（填“＞”、“＝”或“＜”）（2）在步骤⑤中，需要在照片中直接测量的物理量有x0、xA、xB（请选填“x0、y0、xA、yA、xB、yB”）（3）两球在碰撞过程中若动量守恒，满足的方程是：mAx0＝mAxA+mBxB；两球发生的是弹性正碰，则还应满足的方程是：mAx02＝mAxA2+mBxB2（用所测物理量表示）7【思路分析】（1）明确实验原理，知道两小球只能向右平抛出去才能进行验证，故入射球不能反弹；（2）根据碰撞时的动量守恒定律表达式，结合平抛规律推导出动量守恒的表达式，从而将难以测量的速度转化为容易测量的落地水平位移。（3）根据动量守恒定律与根据机械能守恒定律求出弹性碰撞的表达式。【名师解析】（1）为了防止入射球碰后反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量，即mA＞mB；（2）碰撞时应有：mAv0＝mAvA+mBvB由平抛规律有x＝vt，小球从相同高度落下，故时间相等，上式中两边同乘以t，则有：mAx0＝mAxA+mBxB，所以需要在照片中直接测量的物理量有，x0、xA、xB（3）由（2）的分析可知，应验证的表达式为：mAx0＝mAxA+mBxB；如果碰撞为弹性碰撞，机械能守恒，由机械能守恒定律得：整理得：mAx02＝mAxA2+mBxB2；【参考答案】（1）＞；（2）x0、xA、xB（3）mAx0＝mAxA+mBxB；mAx02＝mAxA2+mBxB2。【点评】本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道如何利用平抛运动将难以测量的碰后的速度转化为可以直接测量的水平位移的方法。6．（5分）（2019浙江绿色联盟模拟）某研究小组做“验证力的平行四边形定则”的实验，所用器材有：方木板一块，白纸，量程为5N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如图弹簧测力计的示数为3.0N；②具体操作前，同学们提出了如下关于实验操作的建议，其中正确的是ACD。A．橡皮条弹性要好，拉结点到达某一位置O时，拉力要适当大些B．再次进行验证时，结点O的位置必须保持相同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．拉橡皮条的细线要长一些，标记用一细绳方向的两点要远一些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B。8【思路分析】做探究共点力合成的规律实验：我们是让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，测出两个力的大小和方向以及一个力的大小和方向，用力的图示画出这三个力，用平行四边形做出两个力的合力的理论值，和那一个力（实际值）进行比较。用平行四边形画出来的是理论值，和橡皮筋同线的那个是实际值。由此结合实验过程中需要注意的事项依次分析即可。【名师解析】①由图可以读出此时弹簧测力计的读数为3.0N②合力与分力的关系为等效替代的关系，效果是相同的，所以在同一次实验时，需要让两个力拉橡皮条和一个力拉橡皮条产生的作用效果相同，则必定结点O的位置要相同，同时拉力的大小要适当大一些，可以有效减小误差；故A正确；在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。故B错误；使用测力计时，施力方向应沿测力计轴线，可以减小因摩擦产生的误差；读数时视线应正对测力计刻度，可以减小偶然误差。故C正确；D、拉橡皮条的细线要长一些，标记用一细绳方向的两点要远一些，可以减小方向误差，故D正确；③为