教师2016高考物理复习专题演练专题十五-力学实验(二)详解.doc

　力学实验 ．图5甲所示是验证机械能守恒定律的实验。小圆柱由一根不可伸长的轻绳拴住，轻绳另一端固定。将轻绳拉至水平后由静止释放。在最低点附近放置一组光电门，测出小圆柱运动到最低点的挡光时间Δt，再用游标卡尺测出小圆柱的直径d，如图乙所示，重力加速度为g。则 图5 (1)小圆柱的直径d＝________cm。 (2)测出悬点到圆柱重心的距离l，若等式gl＝________成立，说明小圆柱下摆过程机械能守恒。 (3)若在悬点O安装一个拉力传感器，测出绳子上的拉力F，则验证小圆柱做圆周运动时在最低点向心力的公式还需要测量的物理量是________(用文字和字母表示)，若等式F＝________成立，则 解析　(1)主尺读数为1 cm，游尺读数为0.1×2＝0.2 mm，故小圆柱的直径d＝1.02 cm； (2)小圆柱到达最低点的速度为v＝，若mgl＝mv2，即gl＝，则说明小圆柱体下摆过程机械能守恒。 (3)小圆柱体在最低点时有F－mg＝m，因而只需要测量F。 答案　(1)1.02 cm(1分)　(2)(2分)　(3)小圆柱的质量m(1分)　m＋mg(2分) ．为测量木块与木板间的动摩擦因数，将木板倾斜，木块以不同的初速度沿木板向上滑到最高5所示。 图5 (1)本实验中，下列操作合理的是________。 A．遮光条的宽度应尽量小些 B．实验前将轻质卡置于光电门附近 C．为了实验成功，木板的倾角必须大于某一值 D．光电门与轻质卡所能达到的最高点间的距离即为木 (2)用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图6所示读数为________mm。 图6　　　　　　　　图7 (3)改变木块的初速度，测量出它向上运动的最大距离与木块来回经过光电门时速度的平方差，结果如下表所示，试在图7坐标纸上作出Δv2－t的图像。经测量木板倾角的余弦值为0.6，重力加速度取g＝9.80 m/s2，则木块与木板间的________(结果保留两位有效数字)。 序号 1 2 3 4 5 x/m 16.0 36.0 60.0 70.0 88.0 Δv2/(m2·s－2) 0.04 0.09 0.15 0.19 0.22 (4)由于轻质卡的影响，使得测量的结果________(填“偏大”或“偏小”)。 解析　(1)遮光条A正确；实验时轻质卡应与木块一起向上运动，实验前将轻质卡与木块靠在一起，故B错误；当木板倾角大于某一值时，木块重力沿斜面向下的分力大于最大静摩擦力，木块到达最高点后可以反向下滑，否则木块到达最高点后将静止，实验不能成功，所以为了实验成功，木块的倾角必须大于某一值，故C正确；木块向上运动的最大距离为光电门与轻质卡所能达到的最高点间的距离，选项D正确。 (2)该螺旋测微器固定刻度读数为3.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm＝0.200 mm，故螺旋测微器读数为3.700 mm。 (3)Δv2－x图像见答案。对木块来回经过光电门的过程，由动能定理可得－μmgcos θ·2x＝mv2－mv，整理可得v－v2＝Δv2＝4μgcos θ·x，即以速度的平方差Δv2为纵轴，以x为横4μgcos θ，由图像求得斜率为，故有μ＝≈0.011。 (4)由于轻质卡阻碍了木块向上的运动，故使得μ的测量值偏大。 答案　(1)ACD(2分)　(2)3.700(2分)　(3)如图所示(3分)　0.011(2分) (4)偏大(2分) ．某同学利用如图6所示的实验装置，探究加速度与力、质量的关系。f＝50 Hz。在保持实验小车质量不变的情况下，放开钩码，小车加速运动，处理纸带得到小车运动的加速度a；改变钩码的个数，重复实验。 图6 (1)实验过程中打出的一条纸带如图7所示，在纸带上便于测量的地方选取第一个计数点，在这个点上标明A，第六个点上标明B，第十一个点上标明C，第十六个点上标明D，E。测量时发现B点已模糊不清，于是测得AC的长度为12.30 cm，CD的长度为6.60 cm，DE的长度为6.90 cm，则小车运动的加速度a＝________m/s2。 图7 (2)根据实验测得的数据，以小车运动的加速度a为纵轴，钩码的质量m为横轴，得到如图8所示的a－m图像，已知重力加速度g＝10 m/s2。 图8 ①由图像求出实验小车的质量为________kg； ②平衡摩擦力时，长木板与水平实验台夹角的正切值约为________。 解析　(1)设A、B之间的距离为x1，B、C之间的距离为x2，C、D之间的距离为x3，D、E之间的距离为x4，由Δx＝aT2得x3－x1＝2a1T2，x4－x22a2T2，所以小车的加速度a＝(a1＋a2)＝＝＝0.3 m/s2 (2)由题意可知a＝－k，故a－m图线的斜率等于，由题图8可得M车＝1.0 kg；平衡摩擦力时