2020版高考物理二轮复习 第二部分 高考题型研究 课时作业三 力学实验创新命题点（含解析）

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1、课时作业三　力学实验创新命题点 1．某同学利用打点计时器(每隔0.02 s打出一个点)研究做直线运动小车的运动情况，图1甲所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点，相邻计数点间有4个点迹未画出． 图1 为研究小车的运动，此同学用剪刀把纸带上OB、BD、DF…等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图1乙所示．简要说明由图1乙判断此小车做匀变速直线运动的方法：________________________________________________________________________________________________________

2、________________________________________. 解析：由于纸带上OB、BD、DF…等各段都是经过2个时间间隔的运动距离，如果做的是匀变速直线运动，则它们相邻时间的位移增加量是相等的，纸带宽度相同可表示相等时间，比较每段纸带比前一段纸带长度增加量是否相等，也可以连接每段纸带的左上角(或上方中点，或纸带中点)的点，看是否为一条直线来判断，如果间距相等或者是一条直线，则运动就是匀变速直线运动． 答案：连接每段纸带的左上角(或上方中点，或纸带中点)为一条直线(或每段纸带比前一段纸带长度增加量相等) 图2 2．(2019年湖北调研)城市建设中常常用半径很大

3、的圆形水泥管道作为雨水和污水的排放管道．为估测该管道的半径，使用的器材有：小球、秒表、上表面光滑的长木板．请将下列实验步骤补充完整： (1)将小球放在管道中，标出小球静止在水泥管圆弧底部的最低点A. (2)将长木板倾斜放置在圆形管道上，_______________________. (3)让小球从长木板上端由静止滑下，____________________. 由上述测量结果，可得圆形管道的半径R＝________．(已知重力加速度为g) 解析：(2)将长木板倾斜放置在圆形管道上，让木板的下端置于A点． (3)让小球从长木板上端由静止滑下， 用秒表测量出小球从木板的上端滑到A点的

4、时间t. 设木板与OA的夹角为α，则小球下滑的加速度a＝gcosα，根据2Rcosα＝at2可解得：R＝gt2. 答案：(2)让木板的下端置于A点 (3)用秒表测量出小球从木板的上端滑到A点的时间 　gt2 3．(2019年潍坊二模)某兴趣小组利用如图3所示的装置测量重力加速度g，B为光电门．实验过程如下： 图3 a．测出小球的直径d； b．将光电门水平固定，用刻度尺测出小球在A处时球心到光电门的距离x； c．把小球从A处由静止释放，经过光电门B时光电计时器可记录小球通过光电门的遮光时间t； d．保持小球释放位置A不变，改变光电门的位置，测得不同x对应的遮光时间t；

5、 e．以x为横坐标，以为纵坐标建立坐标系，利用测得的数据作图，得到一条过原点的倾斜直线． 请回答下列问题： (1)小球通过光电门的速度v＝________． (2)实验中测得图象的斜率为k，则重力加速度g＝________． (3)实验室提供下列小球，选________进行实验最合适． A．塑料球　　　B．玻璃球　　　C．小钢球 解析：(1)小球通过光电门的速度v＝. (2)根据v2＝2gx，得()2＝2gx，即＝x，则＝k，即g＝. (3)实验中应选择质量较大体积较小的小钢球，这样可减小相对阻力大小． 答案：(1)　(2)　(3)C 4．(2019年山东一模)某实验小组计

6、划做“探究滑块与木板间动摩擦因数”实验，设计的实验装置如图4甲所示． 图4 (1)某同学打出了如图4乙所示的一条纸带，每两点间还有4个点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz，该滑块做匀变速直线运动的加速度a＝________ m/s2.(结果保留3位有效数字) (2)根据实验数据，作出的小车加速度a与传感器示数F的关系图象如图4所示，则滑块和滑轮的总质量为________kg.滑块与木板间的动摩擦因数为________．(g＝10 m/s2，结果均保留1位有效数字) 解析：(1)根据Δx＝aT2，运用逐差法得， a＝ ＝ m

7、/s2 ＝1.95 m/s2. (2)由牛顿第二定律：2F－f＝ma， 即a＝F－，则＝＝4， 解得m＝0.5 kg；＝2，解得f＝1 N，则μ＝＝0.2. 答案：(1)1.95　(2)0.5　0.2 5．(2019年衡水模拟)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θ，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5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

8、通过光电门的时间为t，且M＝m，则滑块与长木板间的动摩擦因数为μ＝________.实验过程中h越大，实验测量结果________ (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θ变大，θ越大实验测量结果________(选填“越精确”“越不精确”或“都一样”)． 图5 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mgh－Mghsinθ－μMghcosθ＝(m＋M)v2，联立解得μ＝－.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θ越大，滑块运动的加速度越小，挡光条经过光电门的时间越长，速度测量越不准确

9、，误差越大． 答案：－　越精确　越不精确 6．(2019年高三上饶六校联考)利用如图6所示的装置可以“测定滑块与桌面间的动摩擦因数”和“验证碰撞中的动量守恒”，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速释放，测量出小滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲)；然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将A从圆弧轨道的最高点无初速释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙)，圆弧轨道的半径为R，A和B完全相同，重力加速度为g. 图6 (1)小滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v＝______(用R和g表示)． (2)小

10、滑块与桌面间的动摩擦因数μ＝________(用R和x1表示)． (3)若x1和x2的比值＝________，则验证了A和B碰撞过程中动量守恒． 解析：(1)A在圆弧面上运动时机械能守恒， 则有 mgR＝mv2，解得：v＝. (2)对A下滑的全过程由动能定理得： mgR－μmgx1＝0，解得 μ＝. (3)如果碰撞中动量守恒，则有 mv＝2mv′，再对碰后的A、B物体分析，由能量守恒定律可知：×2mv′2＝μ·2mgx2，解得 x2＝，故＝4.因此只要满足＝4，即可证明动量守恒． 答案：(1)　(2)　(3)4 7．(2019年福建四校联考)装有拉力传感器的轻绳，一端固定在光滑

11、水平转轴O，另一端系一小球，空气阻力可以忽略．设法使小球在竖直平面内做圆周运动(如图7甲)，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小为F1，在最低点时绳上的拉力大小为F2.某兴趣小组的同学用该装置测量当地的重力加速度． 图7 (1)小明同学认为，实验中必须测出小球的直径，于是他用螺旋测微器测出了小球的直径，如图7乙所示，则小球的直径d＝________ mm. (2)小军同学认为不需要测小球的直径，他借助最高点和最低点的拉力F1、F2，再结合机械能守恒定律即可求得．小军同学还需要测量的物理量有____________(填字母代号)． A．小球的质量m B．轻绳的长度l C

12、．小球运动一周所需要的时间T (3)根据小军同学的思路，请你写出重力加速度g的表达式________________________________________________________________________． 解析：(1)螺旋测微器的固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为0.01×19.5 mm＝0.195 mm，所以最终读数为：固定刻度读数＋可动刻度读数＝5.5 mm＋0.195 mm＝5.695 mm. (2)由牛顿第二定律，在最高点F1＋mg＝m，而在最低点F2－mg＝m；再依据机械能守恒定律mv22＝mv12＋2mgr，联立解得g＝，因此已知最高点和最低

13、点的拉力F1、F2，小军同学只需要测量小球的质量m，故第(2)题选A.(3)由(2)可知重力加速度g的表达式为g＝. 答案：(1)5.695(5.693～5.697均可)　(2)A (3)g＝ 8．(2019年湖南大联考)一个喷漆桶能够向外喷射不同速度的油漆雾滴，某同学决定测量雾滴的喷射速度．他采用如图8甲所示的装置，一个直径为d＝40 cm的纸带环，安放在一个可以按照不同转速转动的固定转台上，纸带环上刻有一条狭缝A，在狭缝A的正对面画一条标志线，如图8甲所示．在转台达到稳定转速时，向侧面同样开有狭缝B的纸盒中喷射油漆雾滴，当狭缝A转至与狭缝B正对平行时，雾滴便通过狭缝A在纸带的内侧面留

14、下痕迹(若此过程转台转过不到一圈)．将纸带从转台上取下来，展开平放，并与毫米刻度尺对齐，如图8乙所示． 图8 请你帮该同学完成下列任务(结果均保留2位有效数字)： (1)设喷射到纸带上的油漆雾滴痕迹到标志线的距离为s，则从图8乙可知，其中速度最大的雾滴到标志线的距离s1＝________ cm；速度最小的雾滴到标志线的距离s2＝________cm. (2)如果转台转动的周期为T，则这些雾滴喷射速度的计算表达式为v0＝________．(用字母表示) (3)如果以纵坐标表示雾滴速度v0、横坐标表示雾滴距标志线距离的倒数，画出v0－图线，如图8丙所示，则可知转台转动的周期为T＝________s. 解析：(1)雾滴运动的路程一定，速度越大，运行的时间越短，此时转台转过的弧度越小，打在纸带上的点距离标志线的距离越小，所以其中速度最大的雾滴到标志线的距离s1＝2.20 cm，速度最小的雾滴到标志线的距离s2＝2.90 cm. (2)雾滴运动的时间与转台转动的时间相等，如果转台转动的周期为T，则雾滴运动的时间为t＝，v＝ω＝，解得t＝，所以雾滴喷射的速度v0＝＝. (3)图象中斜率k＝＝0.1π，可得T＝1.6 s. 答案：(1)2.2　2.9　(2)　(3)1.6 - 9 -