（课标版）高考物理二轮复习 专题限时训练13 力学实验与创新（含解析）-人教版高三全册物理试题

专题限时训练13力学实验与创新时间：45分钟1某学习小组利用图甲所示的装置进行“探究合力一定时，加速度与质量的关系”实验，图中大的定滑轮可绕水平轴转动，绕过定滑轮的轻绳两端分别系有钩码和弹簧测力计，弹簧测力计下端挂装有细砂的小桶实验的主要步骤如下：用螺旋测微器测量A处金属片的厚度d，其示数如图乙所示用手控制钩码不动，读出弹簧测力计的示数为F0.释放钩码后，读出弹簧测力计的示数为F1，记下金属片通过光电门的遮光时间t1.钩码下方再挂一个钩码，用手控制钩码，调整金属片的位置仍在A处静止不动，释放钩码后，读出弹簧测力计的示数为F2，记下金属片通过光电门的遮光时间t2.重复步骤，进行多次实验请回答下列问题：(1)d2.612 mm.(2)不需要测量下列哪些物理量，也能完成本实验：ABC.A金属片与光电门间的高度差hB钩码的总质量MC弹簧测力计、金属片、砂和小桶的总质量m(3)若用F表示钩码释放后弹簧测力计的示数，则能正确反映“合力一定时，加速度与质量的关系”的是D.解析：(1)d2.5 mm0.01 mm11.22.612 mm.(2)用手控制钩码不动，读出弹簧测力计的示数F0mg；释放钩码后，Fmgma，v22ah，v，解得FF0，即只要验证(FF0)与成正比即可，不需要测量h、M、m.(3)(FF0)与成正比，只有选项D正确2用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律主要实验步骤如下：a安装好实验器材接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次b选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F所示c通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有A和C(填选项前的字母)A电压合适的50 Hz交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表E天平(含砝码)(2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出vt图象答案：如图所示(3)观察vt图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是小车的速度随时间均匀变化，vt图象斜率的物理意义是加速度(4)描绘vt图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对t的要求是越小越好(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差有关(选填“有关”或“无关”)(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的答案：如果小球的初速度为0，其速度vt，那么它通过的位移xt2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化解析：(1)打点计时器使用的是低压交流电源，故选A；打相邻计数点的时间间隔是已知的，故不需要秒表；计数点间的距离需要用刻度尺测量，故选C；由于不需要知道小车和重物的质量，故不需要天平(含砝码)(2)先标出计数点C对应的坐标点，连线时要让尽量多的点在一条直线上(3)依据vt图象是直线(斜率一定)，即小车的速度随时间均匀变化，判断出小车做匀变速直线运动；vt图象斜率的物理意义是加速度(4)表示的是t内的平均速度，只有当t趋近于零时，才表示瞬时速度因此若用表示各计数点的瞬时速度，对t的要求是越小越好；从实验的角度看，选取的x越大，x的测量误差就越小，算出的速度的误差就越小，因此从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差有关(5)如果小球的初速度为0，其速度vt，那么它通过的位移xt，故推出xt2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化3(2019全国卷)如图(a)，某同学设计了测量铁块与木板间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50 Hz的交流电源、纸带等回答下列问题：(1)铁块与木板间动摩擦因数(用木板与水平面的夹角、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9.80 m/s2.可以计算出铁块与木板间的动摩擦因数为0.35(结果保留2位小数)解析：(1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有mgsinmgcosma，解得.(2)两个相邻计数点之间的时间间隔T5 s0.10 s，由逐差法和xaT2，可得a1.97 m/s2，代入，解得0.35.4图中圆盘可绕过中心垂直于盘面的水平轴转动圆盘加速转动时，角速度的增加量与对应时间t的比值定义为角加速度，用表示，我们用测量直线运动加速度的实验装置来完成实验，实验步骤如下其中打点计时器所接交流电的频率为50 Hz，图中A、B、C、D为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；接通电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；断开电源，经过一段时间，停止转动圆盘和打点，取下纸带，进行测量(1)用20分度的游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示，圆盘的半径为60.00_mm mm.(2)由图丙可知，打下计数点D时，圆盘转动的角速度为6.5 rad/s(保留两位有效数字)(3)圆盘转动的角加速度为10.0(9.810都算正确) rad/s2.解析：(1)游标卡尺主尺部分读数为120 mm，小数部分为零，由于精确度为0.05 mm，故需读到0.01 mm处，故读数为120.00 mm，半径为6.000 cm(60.00 mm)(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T0.1 s，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上D点时小车的瞬时速度大小vD m/s0.389 m/s，故 rad/s6.5 rad/s.(3)根据匀变速直线运动的推论公式xaT2可以求出加速度的大小，得a m/s20.600 m/s2，由于，故角加速度为 rad/s210.0 rad/s2.5为了测定滑块M与长木板间的动摩擦因数，某同学将长木板的一端通过转轴固定在水平面上，另一端用垫块垫起形成一个倾角，在长木板的另一端固定一个定滑轮，在垫块上安装一个光电门，在重物m上固定一个窄挡光条，通过一条轻质细线将重物和滑块连接起来并绕过定滑轮，如图所示现让重物从某标记位置处由静止释放，它牵引滑块运动，若测得标记处与光电门间的距离为h，宽度为d的挡光条通过光电门的时间为t，且Mm，则滑块与长木板间的动摩擦因数为.实验过程中h越大，实验测量结果越精确(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)；在保持h不变的情况下，调节垫块使倾角越大，则实验测量结果越不精确(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)解析：根据题意知挡光条通过光电门的速度为v，重物下降h的过程中mghMghsinMghcos(mM)v2，联立解得.实验过程中h越大，挡光条过光电门的时间越短，速度测量越准确，误差越小；倾角越大，滑动运动的加速度越小，挡光条经过光电门的时间越长，速度测量越不准确，误差越大