2020物理二轮专题限时集训：13力学实验Word版含解析

专题限时集训 ( 十三 )(建议用时： 40 分钟 )专题通关练 1 (易错题 )如图所示的装置可以做许多力学实验以下说法正确的是()A利用此装置测量物块与长木板之间的动摩擦因数时，需要调整长木板的倾斜度来平衡摩擦力B利用此装置做研究匀变速直线运动的实验时，不需要消除小车和木板间的摩擦阻力的影响C利用此装置探究“加速度与力、质量的关系”实验中， 通过增减小车上的砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度D利用此装置验证“系统机械能守恒”时，不必适当垫高木板左端以消除小车和木板间的摩擦阻力的影响E利用此装置探究“恒力做功与动能改变的关系”时、应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力平衡小车运动中所受阻力的影响BCE利用此装置测量物块与长木板之间的动摩擦因数时，不需要平衡摩擦力，否则无法探究物块与木板间的摩擦力和动摩擦因数，故A 错误；利用此装置做研究匀变速的直线运动的实验时，只要小车做匀变速直线运动即可，不需要消除小车和木板间的摩擦阻力的影响，故B 正确；利用此装置探究 “加速度与力、质量的关系 ” 实验前要平衡摩擦力，平衡摩擦力后在实验过程中，通过增减小车上砝码改变质量时，不需要重新调节木板的倾斜度，故C 正确；只有重力或只有弹力做功时系统的机械能守恒，利用此装置验证“系统机械能守恒 ” 时，必须适当垫高木板左端以消除小车和木板间的摩擦阻力的影响，故D 错误；利用此装置探究 “ 恒力做功与动能改变的关系 ”时，应平衡摩擦力，应将木板带打点计时器的一端适当垫高，这样做的目的是利用小车重力沿斜面的分力平衡小车运动中所受阻力的影响，故E 正确；故选 B、C、E。2 (易错题 )如图所示为接在50 Hz 低压交流电源上的打点计时器在一物体拖动纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，每打5 个点取1 个计数点，但第3个计数点没有画出。由图中数据可求得：2(1)该物体的加速度大小为 _m/s 。(2)打第 2 个计数点时该物体的速度大小为_m/s。(3)如果当时交变电流的频率是f 49 Hz ，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析 (1)设 1、2 两点间的位移为 x1,2、3 两点间的位移为 x2,3、4 两点间的位移为 x3, 、5两点间的位移为4。因为交流电源频率为 50 Hz ，且每打 5 个点取4x一个计数点，所以两个计数点之间的时间间隔T0.1 s；由 xmxn(m n)aT2 得4x1 3aT2，代入数据解得 a 0.74 m/s2。x(2)打第 2 个计数点时物体的瞬时速度等于打1、3 两点之间物体的平均速度，因此有 v 2 x133.62 3.620.74 10 2。t0.2m/s0.399 m/s13(3)如果当时交变电流的频率是 f 49 Hz ，则周期变大，计数点之间的时间间隔变大，即任意相邻计数点间实际的时间间隔大于0.1 s，但是该同学仍以 0.1 s计算，根据 x4 x13aT2，知加速度的测量值比实际值偏大。答案 (1)0.74 (2)0.399(3)偏大3 (2019 福建厦门质检 ) 某同学利用如图所示的装置探究功与速度变化的关系。其实验步骤如下：a小物块在橡皮筋的作用下弹出，沿光滑水平桌面滑行，之后平抛落至水平地面上，落点记为M 1；b在钉子上分别套上2 条、 3 条、 4 条、同样的橡皮筋，使每次橡皮筋拉伸的长度都保持一致，重复步骤a，小物块落点分别记为M 2、M 3、 M 4、；c测量相关数据，进行数据处理。(1)为求出小物块从桌面抛出时的动能，需测量下列物理量中的_(填答案标号， g 已知 )。A小物块的质量mB橡皮筋的原长xC橡皮筋的伸长量xD桌面到地面的高度hE小物块抛出点到落地点的水平距离L(2)将几次实验中橡皮筋对小物块做的功分别记为W1、W2、 W3、，小物块抛出点到落地点的水平距离分别记为L1、L2、L3、。若功与速度的平方成正比，则应以 W 为纵坐标， _为横坐标作图，才能得到一条直线。(3)由于小物块与桌面之间的摩擦不能忽略，则由此引起的误差属于_。(填“偶然误差”或“系统误差”)解析 (1)根据小物块从桌面抛出后竖直方向上做自由落体运动，可得h122t2h，根据小物块从桌面抛出后水平方向上做匀速直线运动，可得gt ，解得gLg1小物块做平抛运动的初速度v 0 t L2h，小物块从桌面抛出时的动能Ek22mv02mgL ，所以需测量的物理量有小物块的质量m，桌面到地面的高度 h，小物4h块抛出点到落地点的水平距离L，选项 A、 D、E 符合题意。2(2)由k mgL 可知，以 W 为纵坐标、 L2 为横坐标作图，可得到一条直线。E4h(3)因为小物块与桌面间的摩擦力在每一次过程中都存在，且摩擦力不变，每一次摩擦力对物体都做负功，所以由此引起的误差属于系统误差。答案 (1)ADE(2)L2(3)系统误差4(2019 黑龙江高三联考 )某研究性学习小组做“验证动能定理”和“测定当地重力加速度”实验，采用了如图甲所示的装置，其中物块甲的质量m150 g、物块乙的质量 m2 150 g，开始时保持装置静止，然后释放物块乙，乙可以带动甲拖着纸带打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证动能定理。某次实验打出的纸带如图乙所示， 0 是打下的第一个点， 相邻两计数点间还有4 个点没有标出，所用交流电频率为50 Hz。2(1)系统的加速度大小为 _m/s，在打下 05 的过程中，系统动能的增量Ek _J。(2)忽略一切阻力的情况下，用v 表示打下某点时的速度，用 h 表示该点到第一个点的距离，某同学作出的v 2-h 图象如图丙所示，则当地的重力加速度g22_m/s。甲乙丙解析 (1)相邻两个计数点之间的时间间隔t 10.1 s，由x at2 ，可得5f系统的加速度大小为a 4.8 m/s2。打下 5 时系统的速度大小 v 521.60 26.40102 0.1212m/s2.4 m/s，在打下 05的过程中，系统动能的增量Ek2(m1m2)v 50.57612v 2 1J。(2)忽略一切阻力， 则有 (m2 m1)gh 2(m1m2)v，代入数据，化简得2 2gh，v215.8222作出的 2 -h 图象的斜率 k2g1.20m/s ，解得重力加速度 g9.7 m/s 。答案 (1)4.80.576(2)9.7能力提升练 5(2019 河北五校联考 )某兴趣小组的同学看见一本物理书上说“在弹性限度12内，劲度系数为k 的弹簧，形变量为x 时弹性势能为Ep2kx 。”为了验证这个结论，该小组就尝试用“研究加速度与合外力、质量关系”的实验装置(如图甲 )设计了以下实验步骤：A将长木板放置在水平桌面上，并将其右端适当垫高， 在它的左端固定一轻质弹簧，通过细绳与小车左端相连，小车的右端连接穿过打点计时器的纸带；B将弹簧拉伸 x 后用插销锁定，测出其伸长量x；C合上打点计时器的电源开关后，拔掉插销解除锁定， 小车在弹簧作用下运动到左端；D在纸带上某处选取合适的A 点，测出小车获得的速度v ；E取不同的 x 重复以上步骤多次，记录数据并利用功能关系分析结论。实验中已知小车的质量为m，弹簧的劲度系数为k，则：(1)将长木板右端适当垫高，其作用是_。(2) 在步骤 D 中 ，所 选取 的 A 点 位置 应在 图乙 中的 _段 ( 选 填 “s1”“ s2”或“ s3”)。12x 与 m、k、v 关系式是 x(3)若 Ep2kx成立，则实验中测量出物理量_。解析 (1)根据实验原理可知，为了让弹簧的弹力更加接近于小车受到的合外力，长木板右端需要适当垫高，其作用是平衡摩擦力；(2)根据实验原理，s2段点间距均匀，为匀速直线运动阶段，说明小车速度达到最大，故纸带上A 点位置应在 s2 段； (3)根据实验过程可知，弹簧的弹性势能转化为小车的动能，由机械能守恒定律有：1212Epkx mv22解得： xmk v 。答案平衡摩擦力2 (3)m(1)(2)sk v6(2019 湖南五市第二次联考