江苏省2020版高考物理三轮复习 热点12 力学创新实验练习（含解析）

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1、热点12　力学创新实验 (建议用时：20分钟) 1.某同学用如图甲所示装置测小滑块与桌面间的动摩擦因数．实验过程如下：一轻质弹簧放置在粗糙水平固定桌面MN上，弹簧左端固定，弹簧处于原长时，弹簧右端恰好在桌面边缘处，现用一个小滑块压缩弹簧并用锁扣锁住．已知当地的重力加速度为g，弹簧的劲度系数为k. (1)实验中涉及下列操作步骤： ①用天平测量出小滑块的质量m，查出劲度系数为k的弹簧的形变量为x时的弹性势能的大小为Ep＝kx2. ②测量桌面到地面的高度h和小滑块抛出点到落地点的水平距离s. ③测量弹簧压缩量x后解开锁扣． ④计算小滑块与水平桌面间的动摩擦因数． Ⅰ.上述步骤正确的操

2、作顺序是____________(填入代表步骤的序号)． Ⅱ.上述实验测得小滑块与水平桌面间的动摩擦因数的大小为____________． (2)再通过更换材料完全相同、但大小和质量不同的滑块重复操作，得出一系列滑块质量m与它抛出点到落地点的水平距离s.根据这些数值，作出s2－图象，如图乙所示．由图象可知，滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝__________；每次弹簧被压缩时具有的弹性势能大小是____________．(用b，a，x，h，g表示) 2．图甲是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置，曲面AB与水平面相切于B点且固定．带有遮光条的小物块自曲面上某一点释放后沿

3、水平面滑行最终停在C点，P为光电计时器的光电门，已知当地重力加速度为g. (1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示，则遮光条的宽度d＝________cm； (2)实验中除了测定遮光条的宽度外，还需要测量的物理量有________； A．小物块质量m B．遮光条通过光电门的时间t C．光电门到C点的距离x D．小物块释放点的高度h (3)为了减小实验误差，同学们采用图象法来处理实验数据，他们根据(2)测量的物理量，建立如图所示的坐标系来寻找关系，其中合理的是________． 3．(2019·如皋市模拟)某小组测量木块与木板间动摩擦因数，实验装置如图甲所示．

4、(1)测量木块在水平木板上运动的加速度a.实验中打出的一条纸带如图乙所示．从某个清晰的点O开始，每5个打点取一个计数点，依次标出1、2、3…，量出1、2、3…点到O点的距离分别为s1、s2、s3…，从O点开始计时，1、2、3…点对应时刻分别为t1、t2、t3…，求得v1＝，v2＝，v3＝…，作出v－t图象如图丙所示，图线的斜率为k，截距为b.则木块的加速度a＝________；b的物理意义是________． (2)实验测得木块的加速度为a，还测得钩码和木块的质量分别为m和M，已知当地重力加速度为g，则动摩擦因数μ＝____________． (3)关于上述实验，下列说法中错误的是____

5、________． A．木板必须保持水平 B．调整滑轮高度，使细线与木板平行 C．钩码的质量应远小于木块的质量 D．纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素 4.某兴趣小组的同学用如图甲所示装置验证机械能守恒定律，轻绳一端固定在光滑固定转轴O处，另一端系一小球． (1)小明同学在小球运动的最低点和最高点附近分别放置了一组光电门，用螺旋测微器测出了小球的直径，如图乙所示，则小球的直径d＝________ mm.使小球在竖直面内做圆周运动，测出小球经过最高点的挡光时间为Δt1，经过最低点的挡光时间为Δt2. (2)小军同学在光滑水平转轴O处安装了一个拉力传感器，已知当地重力加速度

6、为g.现使小球在竖直平面内做圆周运动，通过拉力传感器读出小球在最高点时绳上的拉力大小是F1，在最低点时绳上的拉力大小是F2. (3)如果要验证小球从最低点到最高点机械能守恒，小明同学还需要测量的物理量有________(填字母代号)．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．小球运行一周所需要的时间T (4)根据小明同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：__________________________________________________________. (5)根据小军

7、同学的思路，请你写出验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式：________________________________________________________. 热点12　力学创新实验 1．解析：(1)Ⅱ.由平抛运动规律，s＝vt，h＝gt2，解得v＝s.设弹簧被压缩时的弹性势能为Ep，由功能关系可知Ep－μmgx＝mv2，而Ep＝kx2，解得μ＝－. (2)Ep－μmgx＝mv2，而v＝s，有Ep＝μmgx＋，对照题给s2－ 图象，变形得s2＝·－4μhx.由s2－图象可知，图线斜率＝，图线在纵轴上的截距b＝4μhx，解得滑块与水平桌面之间的动摩擦因数μ＝

8、；弹性势能大小为Ep＝. 答案：(1)Ⅰ.①③②④　Ⅱ.－ (2)　 2．解析：(1)主尺的读数是1.0 cm，游标尺上的第12条刻度线与主尺的刻度线对齐，读数是0.05×12 mm＝0.60 mm，则游标卡尺的读数是10 mm＋0.60 mm＝10.60 mm＝1.060 cm. (2)实验的原理：根据遮光条的宽度与遮光条通过光电门的时间可求得滑块通过光电门时的速度v＝；滑块从B到C的过程中，摩擦力做功，根据动能定理得－μmgx＝0－mv2，联立以上两式得动摩擦因数μ＝.则还需要测量的物理量是光电门P到C点的距离x与遮光条通过光电门的时间t，故B、C正确，A、D错误． (3)由动摩

9、擦因数的表达式可知，μ与t2和x的乘积成反比，所以x－图线是过原点的直线，应该建立－x坐标系，故B项正确，A、C、D项错误． 答案：(1)1.060　(2)BC　(3)B 3．解析：(1)图线纵轴截距是0时刻对应的速度，即表示O点的瞬时速度．各段的平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度，以平均速度 v 为纵坐标，相应的运动时间t的一半为横坐标，即 v－的图象的斜率表示加速度a，则 v－t图象的斜率的2倍表示加速度，即a＝2k. (2)对木块、钩码组成的系统，由牛顿第二定律得： mg－μMg＝(M＋m)a 解得：μ＝. (3)木板必须保持水平，使压力大小等于重力大小，故A正确；调整滑轮高

10、度，使细线与木板平行，拉力与滑动摩擦力共线，故B正确；因选取整体作为研究对象，钩码的质量不需要远小于木块的质量，故C错误；纸带与打点计时器间的阻力是产生误差的一个因素，故D正确；本题选错误的，故选C. 答案：(1)2k　O点的瞬时速度 (2)　(3)C 4．解析：(1)螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm，故最终读数为两者相加，即5.700 mm. (3)根据小明同学的实验方案，小球在最高点的速度大小为v1＝，小球在最低点的速度大小为v2＝，设轻绳长度为l，则从最低点到最高点依据机械能守恒定律有m＋mg·2l＝m，化简得－＝4gl，所以小明同学还

11、需要测量的物理量是轻绳的长度l；根据小军同学的实验方案，设小球做圆周运动的半径为r，则小球在最低点有F2－mg＝m，在最高点有F1＋mg＝m，从最低点到最高点依据机械能守恒定律有mv＝mv＋2mgr，联立方程化简得F2－F1＝6mg，所以小军同学还需要测量的物理量就是小球的质量m. (4)由(3)可知，根据小明同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为－＝4gl. (5)由(3)可知，根据小军同学的思路，验证小球从最低点运动到最高点的过程中机械能守恒的表达式为F2－F1＝6mg. 答案：(1)5.700　(3)B　A (4)－＝4gl (5)F2－F1＝6mg - 5 -