高考物理二轮复习第2部分考前回扣篇倒计时第4天力学实验检测

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倒计时第4天 力学实验

A．主干回顾 B．精要检索 1．实验要点 分类 实验名称 常考要点 数据处理方法：(1)公式法：v＝v、Δx＝aT；2(2)图象法：v-t图象 加速度与物体质量、物体受力的关系 验证机械能守恒定律 控制变量法的应用、图象的处理以及实验的注意事项 用自由落体实验，知道如何从纸带的数据中确定ΔEp和ΔEk 弹簧测力计的使用注意事项及读数、力的图示、根据平行四边形定则求出合力 t2探究性实验 研究匀变速直线运动 验证性实验 力的平行四边形定则 2.物理量的测量方法 待测量 测量工具 刻度尺 方法说明 毫米刻度尺精度为1 mm，读数时应估读到0.1 mm ①读数方法：测量值＝主尺上指示的毫米数＋精度×游标尺对齐的格数 游标卡尺 长度 ②精度：1 mm,10分度的游标卡尺精度为0.1 游标刻度总数mm,20分度的游标卡尺精度为0.05 mm,50分度的游标卡尺精度为0.02 mm，游标卡尺不估读 ①读数方法：测量值＝主尺上指示的毫米数(注意半毫米刻线螺旋测微器 是否露出)＋精度×转动圆筒上与主尺中心刻线所对应刻度值(注意刻度值要估读) ②精度：螺旋测微器精度为0.01 mm 打点计时器 ①t＝nT(n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期) ②打点周期与所接交流电周期相同 时间 光电计时器 光电计时器能自动记录挡光时间，显示在读数窗口 力 弹簧测力计 打点纸带 频闪照相 力的大小＝精度×指针指示的格数(注意估读) 若纸带做匀变速直线运动，则打某点时的瞬时速度等于对应的平均速度 (利用等时间间隔照片信息记录物体在不同时刻的位置)同上 速度 1文档收集于互联网，已整理，word版本可编辑.

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①v0＝光电门 (d表示滑块上挡光片的宽度，Δt表示挡光片挡光Δtd时间) ②由于挡光片的宽度很小，在这里可用平均速度表示其瞬时速度 打点纸带 (频闪照相) 加速度 光电门 Δx若纸带做匀变速直线运动，则a＝2或a＝Txm－xn m－nT2若纸带做匀变速直线运动，则a＝v2－v1(v1、v2分别表示通过Δt光电门测得的滑块在t1、t2两个时刻的速度，Δt表示对应的时间间隔) C.考前热身 1．利用如图1装置可以做力学中的许多实验：(1)以下说法正确的是________．

图1

A．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须设法消除小车和滑轨间的摩擦阻力的影响

B．用此装置“研究匀变速直线运动”时，必须调整滑轮高度使连接小车的细绳与滑轨平行

C．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，每次改变砝码及砝码盘总质量之后，需要重新平衡摩擦力

D．用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，应使砝码盘和盘内砝码的总质量远小于小车的质量

(2)本装置中要用到打点计时器，如图2所示为实验室常用的两种计时器，其中b装置用的电源要求是________．

a b

图2

A．交流220 V C．交流4～6 V

B．直流220 V D．直流4～6 V

(3)在利用此装置“探究加速度a与力F的关系”时，实验中按规范操作打出的一条纸带的一部分如图3，已知打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上，则此次实验中打点计时器打下A点时小车的瞬时速度为__________m/s.(结果保留两位有效数字)

图3

【解析】 (1)小车与滑轨间存在的摩擦力不会影响小车做匀变速直线运动，故不需要平衡摩擦力，A项错误；为保持小车所受拉力方向不变，需要调整滑轮高度使连接小车的细

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绳与滑轨平行，B项正确；平衡摩擦力后，mgsin θ＝μmgcos θ，即tan θ＝μ，即只需要调整好轨道倾角即可，与砝码与砝码盘总质量无关，C项错误；F＝

mg1M＝·mg，所M＋mm1＋M以为确保小车所受拉力近似等于砝码盘和盘内砝码总重力，盘及盘内砝码总质量应远小于小车总质量，D项正确．

(2)b为电磁打点计时器，使用4～6 V低压交流电源，C项正确；a为电火花打点计时器，使用交流220 V电源．

(3)纸带中A点的瞬时速度等于以它为中间时刻某段位移的平均速度，即vA＝6.10－3.98×10

m/s＝0.53 m/s.

2×0.02

【答案】 (1)BD (2)C (3)0.53(0.51～0.53均对)

2．某同学利用气垫导轨和数字计时器，探究轻弹簧弹性势能与形变量的关系．如图4甲所示，气垫导轨上有很多小孔，气泵输入压缩空气，从小孔中喷出，会使质量为0.5 kg的滑块与导轨之间有一层薄的空气，使二者不接触从而大大减小阻力．一端固定有轻弹簧的滑块在导轨上滑行，当通过数字计时器时，遮光片挡住光源，与光敏管相连的电子电路就会记录遮光时间Δt.

图4

(1)接通气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，使其刚好能够匀速运动，说明气垫导轨已经水平．

(2)使用10分度游标卡尺测量滑块上遮光片宽度如图乙所示，读出其宽度为d＝________ cm.

(3)压缩弹簧记录其压缩量．

(4)释放滑块，滑块离开弹簧后通过数字计时器，计时器显示时间Δt.

(5)多次重复步骤(3)和(4)，将数据记录到数据表格中，并计算出滑块相应的动能． 弹簧压缩量x(cm) 遮光时间Δt(ms) 滑块的动能Ek(J) 1.00 57.5 0.010 2.00 28.4 0.041 3.00 19.1 0.091 4.00 14.4 0.160 5.00 11.5 －2

(6)由机械能守恒定律可知，滑块的动能等于释放滑块时弹簧的势能． (7)表格中弹簧压缩量为5.00 cm时，滑块动能为________________ J(结果要求保留三位有效数字)．

(8)由表格中数据可知，弹簧的弹性势能与其形变量的关系为___________．

【解析】 游标卡尺的主尺读数为11 mm，十分度卡尺精确度为0.1 mm，游标尺上第5刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为0.5 mm，所以遮光片宽度为11.5 mm＝1.15 cm.

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d12

弹簧压缩量为5 cm时，遮光片通过光电门的瞬时速度为v＝，滑块的动能Ek＝mv，代

Δt2

入已知数据解得Ek＝0.250 J，由机械能守恒定律可知，滑块的动能等于释放滑块时弹簧的弹性势能，比较第一、三行数据可知，弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比．

【答案】 (2)1.15 (7)0.250 (8)弹簧的弹性势能与其形变量的平方成正比 3．用落体法验证机械能守恒定律的实验中，打点计时器的打点频率为50 Hz，重力加速度为9.8 m/s.

12

(1)运用公式mv＝mgh时，对实验条件的要求是重锤由静止出发，为达到此目的，所选

2择的纸带第1、2两点间的距离应接近________．

(2)若实验中所用重锤的质量m＝1 kg，打点纸带如图5所示，则打下B点时，重锤的动能Ek＝________J；从开始下落至打下B点，重锤的重力势能的减少量ΔEp＝________J．(结果保留三位有效数字)

图5

(3)由上述实验可得出的结论是___________________________．

12

【解析】 (1)用公式mv＝mgh验证机械能守恒定律时，对实验条件的要求是纸带上打

2下第1点时，重锤的初速度为零，打点计时器的打点频率为50 Hz，打点周期为0.02 s，重1212

锤开始下落后，在第一个打点周期内下落的高度为h＝gT＝×9.8×(0.02) m≈2 mm，所

22以所选择的纸带第1、2两点间的距离应接近2 mm.

(2)由题图，利用匀变速直线运动规律，有vB＝

2

xAC0.031 0－0.007 8＝ m/s＝0.58 m/s，2T2×0.02

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打下B点时重锤的动能EkB＝mvB＝0.168 J；从开始下落至打下B点，重锤的重力势能的减

2少量ΔEp＝mgh＝1×9.8×0.017 6 J＝0.172 J.

(3)由以上数据，可得出的结论是在误差允许的范围内，重锤下落过程中机械能守恒． 【答案】 (1)2 mm (2)0.168 0.172 (3)在误差允许的范围内，重锤的机械能守恒 4．某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图6甲为实验装置简图，打点计时器每隔0.02 s打一个点，纸带上每两个打印点取一个计数点．

甲 乙 图6

(1)图乙为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为________m/s.(保留两位有效数字)

(2)有一位同学通过实验测量作出了图7中的A图线，另一位同学通过实验测出了如图

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