《高考物理总复习 必考部分 专题十四 实验与探究习题课件1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理总复习 必考部分 专题十四 实验与探究习题课件1（304页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十四 实验与探究,高考物理 (课标专用),考点二 力学实验 1.(2017课标,22,6分)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,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,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, 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 ; 将
2、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 -t图,如图(c)所示。,图(c) 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 与vA、a和t的关系式为 = 。 (2)由图(c)可求得,vA= cm/s,a= cm/s2。(结果保留3位有效数字),解析 本题考查匀变速直线运动中平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。 挡光片通过光电门的平均速度 等于t时间段的中间时刻的速度 由v=v0+at可知 =vA+a 即 =vA+ at,由图像的截距可知v
3、A=52.12 cm/s52.1 cm/s 其斜率k= a,故物体的加速度a=2k=16.3 cm/s2,答案 (1)vA+ t (2)52.1 16.3,易错警示 在匀变速直线运动中,平均速度等于这段时间内中间时刻速度,而不是中间位置速 度,也不是挡光片末端通过光电门时的速度,因此 =vA+a ,而不是 =vA+at。,2.(2017课标,22,5分)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器” 计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一 下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6
4、 个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴) 图(a) 图(b),(1)由图(b)可知,小车在桌面上是 (填“从右向左”或“从左向右”)运动的。 (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速 度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2。(结果均保留2位有效数字),答案 (1)从右向左 (2)0.19 0.037,解析 本题考查研究匀变速直线运动。(1)由于小车获得速度后在摩擦力作用下减速运动,故相 邻水滴间的距离逐渐减小,结合图(b)可知小车向左运动。(2)由题意知,30 s内滴下46滴水,共45 个时间间隔,故相邻两滴水的时间
5、间隔T= s= s。由匀变速直线运动中平均速度等于中间时 刻的瞬时速度可得vA= mm/s=0.19 m/s。由逐差法得小车运动的加速度为a= mm/s2=0.037 m/s2。,方法技巧 “纸带”的处理 处理“纸带”时,对于匀变速直线运动,求某点的瞬时速度需利用 = ,求加速度时应利用x=aT2。 当需要考虑减小偶然误差时,应采用逐差法求加速度。,3.(2017课标,22,6分)某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验,将画有坐标轴(横轴为x 轴,纵轴为y轴,最小刻度表示1 mm)的纸贴在水平桌面上,如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定 在y轴上的B点(位于图示部分之外),另一端P位于y轴
6、上的A点时,橡皮筋处于原长。 (1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O,此时拉力F的大小可由测力计读 出。测力计的示数如图(b)所示,F的大小为 N。 (2)撤去(1)中的拉力,橡皮筋P端回到A点;现使用两个测力计同时拉橡皮筋,再次将P端拉至O 点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向,由测力计的示数读出两个拉力的 大小分别为F1=4.2 N和F2=5.6 N。 ()用5 mm长度的线段表示1 N的力,以O为作用点,在图(a)中画出力F1、F2的图示,然后按平行 四边形定则画出它们的合力F合;,图(b) ()F合的大小为 N,F合与拉力F的夹角的正切值为 。
7、若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内,则该实验验证了力的平行 四边形定则。,图(a),答案 (1)4.0 (2)()F1、F2和F合如图所示 ()4.0 0.05,解析 (1)测力计的分度值为0.2 N,F的大小为4.0 N。 (2)()图见答案。分别以F1、F2为邻边作平行四边形,并作出对角线,即得F合。 ()表示F合的线段的长度为20.0 mm,F合= 1 N=4.0 N。 F合与拉力F的夹角的正切值为tan =0.05。,4.(2016课标,22,6分)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
8、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。 图(a) (1)实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
9、的弹性势能大。 图(b),解析 (1)实验步骤中,一定要注意接通打点计时器电源之后再松手释放物块。若次序搞反,可 能造成物块已离开桌面但打点计时器还没有开始工作。 (2)从纸带上看,最后两个数据2.58 cm、2.57 cm相差不大,表示物块已经脱离弹簧,所以速度v= 10-2 m/s1.29 m/s,同理可计算出打下L纸带时物块脱离弹簧的速度要小一些。,答案 (1) (2)1.29 M,5.(2016课标,23,10分)某物理课外小组利用图(a)中的装置探究物体加速度与其所受合外力之 间的关系。图中,置于实验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮;轻绳跨过滑轮,一端与 放在木板上的小滑车相
10、连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用的钩码共有N=5个,每个质量均为 0.010 kg。实验步骤如下: 图(a) (1)将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物块,使小车(和钩码)可以在 木板上匀速下滑。 (2)将n(依次取n=1,2,3,4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余N-n个钩码仍留在小车内;用手按住小车并,使轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车在时刻t相对于其起始位置的位移s,绘制s -t图像,经数据处理后可得到相应的加速度a。 (3)对应于不同的n的a值见下表。n=2时的s-t图像如图(b)所示;由图(b)求出此时小车的加速度 (保留2位有效数字),将结果填入
11、下表。,(4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出a-n图像。从图像可以看出:当物体质量一 定时,物体的加速度与其所受的合外力成正比。 图(b),图(c) (5)利用a-n图像求得小车(空载)的质量为 kg(保留2位有效数字,重力加速度取g=9.8 ms- 2)。 (6)若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是 (填入正确选项前的标号)。 A.a-n图线不再是直线 B.a-n图线仍是直线,但该直线不过原点 C.a-n图线仍是直线,但该直线的斜率变大,答案 (3)0.39(2分。在0.370.49范围内都给分) (4)如图所示(3分) (5)0.45(3分。在0.430.4
12、7范围内都给分) (6)BC(2分。选对一个给1分,有选错的不给这2分),解析 (3)由s= at2得:a= ,在s-t图像中找一点坐标,代入公式即可求出a。 (5)对小车和钩码组成的系统应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a= = ,a-n图像 的斜率k= ,从而可解出M。 (6)对于已平衡摩擦力的情况,对整体应用牛顿第二定律:nmg=(M+Nm)a,则a= n;对于木 板水平的情况,对整体应用牛顿第二定律:nmg-M+(N-n)mg=(M+Nm)a,整理得:a= n-g ,比较可见,B、C均正确。,6.(2015课标,22,6分,0.395)某同学用图(a)所示的实验装置测量物块与
13、斜面之间的动摩擦因 数。已知打点计时器所用 电源的频率为50 Hz,物块下滑过程中所得到的纸带的一部分如 图(b)所示,图中标出了五个连续点之间的距离。 (1)物块下滑时的加速度a= m/s2,打C点时物块的速度v= m/s; (2)已知重力加速度大小为g,为求出动摩擦因数,还必须测量的物理量是 (填正确答案标 号)。 A.物块的质量 B.斜面的高度 C.斜面的倾角,解析 (1)a= =3.25 m/s2 vC= =1.79 m/s (2)因为a=(mg sin -mg cos )/m =g sin -g cos 所以= 欲求出还需知道斜面倾角,故选C项。,答案 (1)3.25(2分) 1.7
14、9(2分) (2)C(2分),7.(2014课标,22,6分,0.643)某同学利用图(a)所示实验装置及数字化信息系统获得了小车加速 度a与钩码的质量m的对应关系图,如图(b)所示。实验中小车(含发射器)的质量为200 g,实验时 选择了不可伸长的轻质细绳和轻定滑轮,小车的加速度由位移传感器及与之相连的计算机得到, 回答下列问题: 图(a),图(b) (1)根据该同学的结果,小车的加速度与钩码的质量成 (填“线性”或“非线性”)关 系。 (2)由图(b)可知,a-m图线不经过原点,可能的原因是 。 (3)若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下,小车的加速度与作用力成正比”的结 论,并
15、直接以钩码所受重力mg作为小车受到的合外力,则实验中应采取的改进措施是,。钩码的质量应满足的条件是 。,解析 (1)将图(b)中各点连线,得到的是一条曲线,故a与m的关系是非线性的。 (2)由图(b)可知,当钩码质量不为零时,在一定范围内小车加速度仍为零,即钩码对小车的拉力大 于某一数值时小车才产生加速度,故可能的原因是存在摩擦力。 (3)若将钩码所受重力作为小车所受合力,则应满足三个条件,一是摩擦力被平衡,二是绳平行于 轨道平面,此二者可保证绳对车的拉力等于车所受合力,设绳的拉力为T,由mg-T=ma、T=Ma有T = g= ,可见当mM时才有Tmg,故第三个条件为mM。,答案 (1)非线性
16、 (2)存在摩擦力 (3)调节轨道的倾斜度以平衡摩擦力 远小于小车的质量,8.(2014课标,23,9分,0.31)某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系。实验装置 如图(a)所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0、P1、P2、P3、P4、P5、P6分别固定在弹簧上距 悬点0、10、20、30、40、50、60圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指 向0刻度。设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg的砝码时,各指针的 位置记为x。测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,取重力加速度为9.80 m/s2)。 已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm。,(1)将表中数据补充完整: , 。 (2)以n为横坐标,1/k为纵坐
