通用版2019版高考物理二轮复习专题检测十三“追根溯源”智取创新实验__学会迁移含解析2.pdf
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1、 “追根溯源”智取创新实验学会迁移 “追根溯源”智取创新实验学会迁移 1将一长为L、质量为m的均匀杆绕一端无摩擦地转动,当转动角速度为时,杆具 有一定的动能Ek,关于动能Ek的大小同学们有如下猜想。 甲同学:把杆当成位于其重心处的质量为m的质点,可能是Ekm 2 m2L2 1 2( L 2) 1 8 乙同学:根据动能的平均值计算,可能是Ekmm2L2 1 2 2L20 2 1 4 丙同学:可能是Ekm2L2 1 6 为了验证猜想, 设计了如图甲所示的实验。 质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O 处,杆由水平位置静止释放,用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度vA,并记下 该位置与转轴O
2、的高度h。 (1)用游标卡尺测得杆的直径d如图乙所示, 则d_,A端通过光电门的时间为t, 则A端通过光电门的瞬时速度vA的表达式为_。 (2)调节h的大小并记录对应的速度vA,建立vA2h坐标系,并将实验数据在坐标系中 描出,如图丙所示,试在图丙中绘出vA2和h的关系曲线,可得vA和h的关系式为 _。 (3)当地重力加速度g取 10 m/s2, 结合图像分析, 可得_(选填 “甲”“乙”或 “丙”) 同学的猜想是正确的。 解析 : (1)游标卡尺的主尺刻度读数为 10 mm,游标尺读数为 0.054 mm0.20 mm,所 以最终读数为 10 mm0.20 mm10.20 mm1.020 c
3、m;根据速度定义式可得vA 。 d t (2)连线如图,从图中可以看出,vA2与h是线性关系,vA230h m2/s2。 (3)根据机械能守恒定律可得Ekmgh,再根据图像可得vA230h m2/s2,联立解得 1 2 EkmvA2m2L2,即丙同学的猜想是正确的。 1 6 1 6 答案:(1)1.020 cm vA (2)见解析图 vA230h m2/s2 (3)丙 d t 2某实验小组用如图 1 所示的装置探究质量一定时加速 度与力的关系。用铁架台将两块固定有定滑轮的木板架起, 木 板的右端固定了两个打点计时器, 将两个质量相等的小车A、B 放置在木板右端, 用细线绕过滑轮组后与两小车相连
4、。 两条纸 带穿过打点计时器后分别与小车连接在一起。 将两个打点计时 器接在同一个电源上, 确保可将它们同时打开或关闭。实验时,甲同学将两小车按住,乙同 学先在动滑轮下方挂上一个钩码,再接通电源使打点计时器开始工作。打点稳定后,甲将两 辆小车同时释放。在小车撞到定滑轮前,乙断开电源,两打点计时器同时停止工作,取下两 条纸带, 通过分析处理纸带记录的信息, 可以求出两小车的加速度,进而完成实验。请回答 以下问题: (1)如图 2 为小车A后面的纸带,纸带上的 0、1、2、3、4、5、6 为每隔 4 个计时点选 取的计数点,相邻两计数点间的距离如图中标注,单位为 cm。打点计时器所接电源的频率 为
5、 50 Hz,则小车A的加速度a1_m/s2(结果保留两位有效数字)。同样测出小车B 的加速度a2,若a1a2近似等于_,就可说明质量一定的情况下,物体的加速度与 力成正比。 (2)丙同学提出,不需测出两小车加速度的数值。只测量出两条纸带上从第一个打印点 到最后一个打印点间的距离x1、x2,也能完成实验探究,若x1x2近似等于_,也可 说明质量一定的情况下,物体的加速度与力成正比,理由是_ _。 (3)下列操作中,对减小实验误差有益的是_。 A换用质量大一些的钩码 B换用质量大一些的小车 C调整定滑轮的高度,使牵引小车的细线与木板平行 D平衡小车运动过程中受到的摩擦力时,将细线与小车连接起来
6、解析:(1)由题图 2 可知,小车A的加速度a1,式中T0.1 x6x5x4x3x2x1 9T2 s,代入数据可得 :a10.48 m/s2,由题图 1 可知,小车B受的拉力等于小车A所受拉力的 2 倍,测出小车B的加速度a2,如果a1a212,就可以说明质量一定的情况下,物体的加 速度与力成正比。 (2)小车从静止开始运动,纸带上最初和最末两个点对应小车的运动时间相等,由x at2可知,x与a成正比,即位移之比等于加速度之比。因此只需比较x1与x2的比值近似 1 2 等于 12,就能验证质量一定的情况下,物体的加速度与力成正比。 (3)换用质量更大一些的钩码,可减小实验的相对阻力,使得测量更
7、准确,故 A 正确; 换用质量大一些的小车,会增大阻力,加大误差,故 B 错误 ; 调整定滑轮的高度,使牵引小 车的细线与木板平行,可减小实验的误差,故 C 正确 ; 平衡小车运动时受到的摩擦力时,只 让小车拖着纸带运动,而不应连接细线,故 D 错误。 答案:(1)0.48 12 (2)12 由xat2可知,当时间t相等时,位移与加速度成 1 2 正比 (3)AC 3 现要用图甲完成 “验证力的平行四边形定则” 实验 : 把白纸固定在竖直放置的木板上, 白纸上画有一些同心圆,相邻两圆之间的距离为r,圆心O距第一个圆的距离为r,A、B为 光滑的滑轮,可沿虚线圆环滑动,也可固定。CO为竖直方向的一
8、基准线。 (1)完成下列主要实验步骤所缺的内容: 用一细绳系住橡皮筋的一端, 细绳的另一端固定在C点, 橡皮筋的另一端连接两条细 绳,跨过A、B滑轮后各拴一细绳套,分别挂上 3 个钩码和 4 个钩码(每个钩码重 1 N),如图 乙所示,适当调整A、B滑轮的位置,使橡皮筋与两细绳之间的结点稳定于O点处,记下 _和两条细绳的方向,取下钩码; 再用一弹簧测力计沿竖直方向把两细绳与橡皮筋的结点也拉至O处, 如图丙所示, 记 下弹簧测力计的读数F_N。 (2)若相邻两圆环之间的距离表示 1 N, 该同学已经在图丁中作出 两条细绳的拉力F1和F2。请按力的图示画法在图中作出F1和F2的合力F 及拉力F的图
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