2020高考物理二轮复习 抓分天天练 重点知识练1.11 力学创新实验课件

1．11力学创新实验1．(2019·课标全国Ⅲ)甲乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验．实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照．已知相机每间隔0.1s拍1张照片．(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是________．(填正确答案标号)A．米尺B．秒表C．光电门D．天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法．答：_______________________________________________.(3)实验中两同学由连续3张照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5cm、ac＝58.7cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2.(保留2位有效数字)答案(1)A(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7解析(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是米尺，所给器材测量距离，故A项正确，B、C、D三项错误，故选A项．(2)选择的器材在本实验中的使用方法是：将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺．(3)根据匀变速直线运动的规律得Δh＝gT2，该地的重力加速度大小为g＝（0.587－0.245）－0.245（0.1）2m/s2＝9.7m/s2.2．(2019·课标全国Ⅱ)如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间的动摩擦因数的实验．所用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率50Hz的交流电源、纸带等．回答下列问题：(1)铁块与木板间的动摩擦因数μ＝________．(用木板与水平面的夹角θ、重力加速度g和铁块下滑的加速度a表示)．(2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使θ＝30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块，铁块从静止开始沿木板滑下．多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图(b)所示．图中的点为计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)．重力加速度为9.80m/s2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为________(结果保留2位小数)．答案gsinθ－agcosθ0.35解析(1)由牛顿第二定律可得：mgsinθ－μmgcosθ＝maμ＝gsinθ－agcosθ.(2)每相邻两计数点间还有4个点，说明相邻的计数点时间间隔为0.1s.利用匀变速直线运动的推论Δx＝at2，即逐差法可以求物体的加速度大小为：a＝（0.7639－0.3183）－（0.3183－0.05）（3×0.1）2m/s2＝1.97m/s2，代入μ＝gsinθ－agcosθ得铁块与木板间的动摩擦因数约为0.35.3.(2019·潍坊三模)某同学用如图所示装置验证动量守恒，长木板水平固定，弹簧左端同定在挡板上，右端自由伸长到O点，滑块A右侧粘有橡皮泥，置于长木板上，左侧恰好位于O点．操作如下：①推动A压缩弹簧至某一位置，然后无初速释放，测得停下时A、O间距离为x1；②再次推动A压缩弹簧至同一位置，另取一滑块B放于O点，无初速释放A，A与B碰后粘在一起运动，测得停下时A、O的距离为x2.请回答下列问题：(1)x1________x2；(选填“大于”“小于”或“等于”)(2)实验中还需要测量的物理量及符号是________________________，若等式________________(用所测物理量符号表示)成立，则碰撞过程动量守恒．答案(1)大于(2)滑块A质量M，滑块B质量mMx1＝(M＋m)x2解析(1)由于碰撞后整体的速度小，故碰后停下时的距离要短，故x1大于x2；(2)根据动量守恒定律可知，实验中需要测量滑块A、B的质量，以及A的速度和A、B共同的速度，速度可以根据速度和位移的关系求解，故只需要再测量滑块A质量M，滑块B质量m即可；由于可以认为两物体和地面间的动摩擦因数相等，根据a＝μg可知，加速度相同，则有：v2＝2ax，解得：v1＝2ax1；碰后A、B共同的速度v＝2ax2；根据动量守恒定律有：Mv1＝(M＋m)v将速度代入，化简可得：Mx1＝(M＋m)x2.4．(2019·济南一模)某同学利用如图甲所示的实验装置探究“物体的加速度与合外力的关系”，具体实验步骤如下：A．按图示装置安装器材；B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且使小车上的挡光片通过两个光电门的时间相等；C．取下细绳和砂桶，测量砂桶和砂子的总质量m并记录；D．把小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门1和光电门2时显示的时间；E．重新挂上细绳和砂桶，改变砂桶中砂子的质量，重复B～D步骤．(1)如图乙所示，用游标卡尺测量挡光片的宽度d＝________．(2)下列有关本实验的说法正确的是________．A．砂桶和砂子的总质量必须远小于小车的质量B．小车的质量必须远小于砂桶和砂子的总质量C．平衡摩擦力时要取下细绳和砂桶D．平衡摩擦力时不需要取下细绳和砂桶(3)若挡光片的宽度为d，光电门1、光电门2之间的距离为l，显示的时间分别为t1、t2，则小车的加速度为________．答案(1)0.675cm(2)D(3)dt22－dt122l解析(1)主尺读数为6mm，游标读数为0.05×15mm＝0.75mm，则挡光片的宽度d＝6.75mm＝0.675cm.(2)车做加速运动时合外力等于砂桶和砂子的重力，不需要满足砂桶和砂子的总质量必须远小于小车的质量，也不需要满足小车的质量必须远小于砂桶和砂子的总质量，故A、B项错误；平衡摩擦力时不需要取下细绳和砂桶，故C项错误，D项正确．(3)小车通过两光电门的瞬时速度分别为：v1＝dt1，v2＝dt2根据v22－v12＝2al得小车的加速度为：a＝v22－v122l＝dt22－dt122l.5．(2019·浙江模拟)在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中，某实验探究小组的实验装置如图甲所示，木块从A点静止释放后，在1根弹簧的作用下弹出，沿足够长的木板运动到B1点停下，O点为弹簧原长时所处的位置，测得OB1的距离为L1，并记录此过程中弹簧对木块做的功为W，用完全相同的弹簧2根、3根……并列在一起进行第2次、第3次……实验，每次实验木块均从A点释放，木块分别运动到B2、B3……停下，测得OB1、OB2的距离分别为L1、L2…作出弹簧对木块做的功W与木块停下的位置距O点的距离L的图象W－L，如图乙所示．(1)W­L图线不通过原点的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________.(2)弹簧被压缩的长度LOA为________．答案(1)未计木块通过AO段时摩擦力对木块所做的功(2)3cm解析(1)木块在平衡位置处获得最大速度，之后与弹簧分离，在摩擦力作用下运动到B位置停下，由O到B根据动能定理得：－fL＝0－12mv02，故L∝v02；对全过程应用动能定理有：W－fLOA－fL＝0即为：W＝fL＋fLOA结合数学解析式判断图象中斜率表示摩擦力大小，截距表示OA段摩擦力做的功．所以W­L图线不通过原点，是因为未计木块通过AO段时，摩擦力对木块所做的功．(2)图中W轴上的斜率表示摩擦力大小，即为：f＝WL＝5－142－6×102N＝1009N，截距表示摩擦力做的功，将W＝1J，L＝0.06m代入，得：b＋0.06f＝1，所以：b＝13J则有：LOA＝bf＝131009m＝0.03m＝3cm.6．(2019·淮南二模)如图所示，两个物体A、B分别系在一条跨过定滑轮的轻质细绳两端，B物体的侧面粘贴挡光片，挡光片的宽度为d，已知A物体、B物体(连同挡光片)的质量均为m0，现要利用这个装置验证机械能守恒定律．某同学找来一个半环形物体C，并在B物体挡光片的正下方同一条竖直线上安装了两个光电门甲和乙，测出两个光电门之间的距离为h，实验时先接通电源，A、B静止时，在B上轻轻放上半环形物体C，记下挡光片通过光电门甲、乙的时间分别为Δt1、Δt2，已知重力加速度为g.(1)挡光片通过光电门甲、乙的速度分别为________；________．(2)下列实验要求中，必要的实验步骤有________．A．实验前A、B必须在同一高度B．实验前要先测出轻质细绳的长度C．实验前要测出半环形物体C的质量mD．实验时要测出挡光片由光电门甲到乙的时间(3)本实验需要验证的表达式是______________________________________________________________________．答案(1)dΔt1dΔt2(2)C(3)mgh＝12(2m0＋m)d2（Δt2）2－d2（Δt1）2解析(1)挡光片通过光电门甲、乙的速度分别为：v1＝dΔt1，v2＝dΔt2.(2)对系统，由机械能守恒定律得：mCgh＝12(2m0＋mC)(v22－v12)，实验前A、B不一定必须在同一高度，故A项错误；实验前没必要先测出轻质细绳的长度，故B项错误；实验前要测出半环形物体C的质量m，故C项正确；实验时不需要测出挡光片由光电门甲到乙的时间，故D项错误；(3)由机械能守恒定律得：mgh＝12(2m0＋m)d2（Δt2）2－d2（Δt1）2.7．(2019·河南四模)如图1所示的实验装置，可用来探究物体在斜面上运动的加速度以及弹簧储存的弹性势能．实验器材有：斜面、弹簧(弹簧劲度系数较大)、带有遮光片的滑块(总质量为m)、光电门、数字计时器、游标卡尺、刻度尺．实验步骤如下：①用游标卡尺测得遮光片的宽度为d；②弹簧放在挡板P和滑块之间，当弹簧为原长时，遮光板中心对准斜面上的A点；③光电门固定于斜面上的B点，并与数字计时器相连；④压缩弹簧，然后用销钉把滑块锁定，此时遮光板中心对准斜面上的O点；⑤用刻度尺测量A、B两点间的距离L；⑥拔去锁定滑块的销钉，记录滑块经过光电门时数字计时器显示的时间Δt；⑦移动光电门位置，多次重复步骤④⑤⑥.根据实验数据做出的1Δt2­L图象为如图2所示的一条直线，并测得1Δt2­L图象斜率为k、纵轴截距为b.(1)根据1Δt2­L图象可求得滑块经过A位置时的速度vA＝________，滑块在斜面上运动的加速度a＝________．(2)本实验中，使用的弹簧劲度系数较大，滑块从O到A恢复原长过程中，弹簧弹力远大于摩擦力和重力沿斜面的分量，则弹簧储存的弹性势能Ep＝________，Ep的测量值与真实值相比，测量值偏________(填“大”或“小”)．答案(1)db12kd2(2)12mbd2大解析(1)滑块从A到B做匀加速直线运动，设加速度为a，由于宽度较小，时间很短，所以瞬时速度接近平均速度，因此有B点的速度为：vB＝dΔt根据运动学公式则有：vB2－vA2＝2aL化简为：1Δt2＝2ad2L＋vA2d2，结合图象可得：b＝vA2d2，k＝2ad2，解得：vA＝db，a＝kd22；(2)由于弹簧弹力远大于摩擦力和重力沿斜面的分量，所以摩擦力和重力沿斜面的分量忽略不计，根据能量守恒可得：Ep＝12mvA2＝12mbd2；考虑摩擦力和重力沿斜面的分量，根据动能定理可得：WN＋WG－Wf＝12mvA2而Ep真＝WN，摩擦力小于重力沿斜面的分量，Ep的测量值与真实值相比，测量值偏大．8．(2019·洛阳一模)某同学利用如图所示的装置验证动能定理．固定并调整斜槽，使它的末端O点的切线水平，在水平地面上依次铺放好木板、白纸、复写纸．将小球从不同的标记点由静止释放，记录小球到达斜槽底端时下落的高度H，并根据落点位置测量出小球平抛的水平位移x.改变小球在斜槽上的释放位置，进行多次测量，记录数据如下：高度H(h为单位长度)h2h3h4h5h6h7h8h9h水平位移x/cm5.59.111.714.215.917.619.020.621.7(1)已知斜槽