2020高考物理新课标专用版冲刺大二轮讲义：专题六　实验 第14课时 Word版含答案.pdf

第 1 页 共 31 页 复习备考建议 1实验命题不避热点、注重陈题翻新 ； 重点实验频频考，其他实验“轮换”考. 不局限于考 试大纲中要求的实验，在已学过的实验(包括演示实验、课外小实验等) 基础上变换情景. 2注重对实验原理、实验方法的考查，而非实验本身新任务、新情景对原理分析、方法选 择、数据处理、误差分析等能力要求较高平均值法、逐差法、图象法、列表法、公式法等 数据处理方法反复考查，尤其是图象法，作图与图象分析是热点与亮点 3电学实验在实验中所占比重相对较大，难度也较力学、热学和光学实验高，也是大多数同 学失分较多的地方无论是源于教材的实验还是创新的实验，其实验原理都基于闭合电路欧 姆定律、 串并联电路(部分电路欧姆定律)等基本规律， 所以电路分析才是实验基础 电表读数、 实物图连接作图、仪器选择、误差分析等基本功要熟练 第第 14 课时 力学、热学和光学实验课时 力学、热学和光学实验 考点考点 纸带类实验 纸带类实验 主要考查：研究匀变速直线运动、探究加速度与力、质量的关系、验证机械能守恒定律和验 证动量守恒定律这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法 1纸带的三大应用 (1)由纸带确定时间与位移 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算 (2)求解瞬时速度 第 2 页 共 31 页 利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度如图 1 所 示，打 n 点时的瞬时速度 vn. xnxn1 2T 图 1 (3)用“逐差法”求加速度 如图 2 所示，a. x 4x5x6x1x2x3 9T2 图 2 2光电门的两大应用 有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下： 求瞬时速度：把遮光条(宽度为 d)通过光电门的 t 时间内的平均速度看作遮光条经过光电 门的瞬时速度，即 v. d t 求加速度：若两个光电门之间的距离为 L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即 a . v22v12 2L 例 1 (2019·贵州贵阳市一模)如图 3 所示，为探究“质量一定时，物体的加速度与所受合外 力的关系”的实验装置 图 3 第 3 页 共 31 页 图 4 图 5 某同学的实验步骤如下： 用天平测量并记录滑块和拉力传感器的总质量 M； 调整长木板和滑轮，使长木板水平，细线与长木板平行； 在托盘中放入适当的砝码，接通电源，释放滑块，记录拉力传感器的读数 F，根据相对应 的纸带，求出滑块的加速度 a； 多次改变托盘中砝码的质量，重复步骤. 请按要求回答下列问题： (1)图 4 是该同学实验得到的一条纸带(两计数点间还有四个点没有画出)，已知打点计时器用 的是频率为 50 Hz 的交流电， 根据纸带求出滑块的加速度大小为_ m/s2(结果保留三位 有效数字) (2)该同学用由实验得到的数据，画出了如图 5 所示的 Fa 图线，图线不通过原点的原因是 _ (3)该实验还可测量滑块与长木板之间的动摩擦因数，其值可用 M、F0、g 表示为 _(其中 M 为滑块和拉力传感器的总质量，F0为图 5 中的纵截距，g 为重力加速度)， 与真实值相比，测得的动摩擦因数_(选填“偏大”或“偏小”) 答案 (1)2.00 (2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 (3) 偏大 F0 Mg 解析 (1)纸带上相邻两计数点之间的时间间隔 T5× s0.01 s，利用逐差法处理实验数 1 50 据可得： a， x 6x5x4x1x2x3 3T2 第 4 页 共 31 页 代入数据可得 a2.00 m/s2； (2)由题图可知，当细线上有拉力时，滑块的加速度却为零，由此可知实验之前该同学未平衡 摩擦力或平衡摩擦力不足； (3)根据牛顿第二定律 FMgMa， 解得 ： FMaMg， 故 Fa 图线的斜率 kM， ， F0 Mg 由于存在纸带与限位孔间的摩擦力和空气阻力，导致测得的动摩擦因数偏大 变式训练 1(2019·全国卷·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行 探究物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图 6 所示已知打点计时器所用交流电的频 率为 50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有 4 个打出的点未画出在 A、B、C、D、E 五个点中，打点计时器最先打出的是_点在打出 C 点时物块的速度大小为_ m/s(保留 3 位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_ m/s2(保留 2 位有效数字) 图 6 答案 A 0.233 0.75 解析 根据题述，物块加速下滑，在 A、B、C、D、E 五个点中，打点计时器最先打出的是 A 点根据刻度尺读数规则可读出，B 点对应的刻度为 1.20 cm，C 点对应的刻度为 3.15 cm，D 点对应的刻度为 5.85 cm， E 点对应的刻度为 9.30 cm， 则 AB1.20 cm， BC1.95 cm， CD2.70 cm，DE3.45 cm.两个相邻计数点之间的时间间隔 T5× s0.10 s，根据做匀变速直线运动 1 50 的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得， 打出C点时物块的速度大小为vC 0.233 m/s.由逐差法可得 a，解得 a0.75 m/s2. BCCD 2T CDDEABBC 4T2 2 (2019·山东烟台市上学期期末)某实验小组采用如图 7 所示的实验装置做 “验证动量守恒定 律”的实验：在长木板上放置甲、乙两辆小车，长木板下垫有小木块用以平衡两小车受到的 摩擦力，甲车的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，纸带穿过位于甲车后方的打点计时器的限 第 5 页 共 31 页 位孔某时刻接通打点计时器的电源，推动甲车使之做匀速直线运动，与原来静止在前方的 乙车相碰并粘在一起，然后两车继续做匀速直线运动已知打点计时器的打点频率为 50 Hz. 图 7 (1)现得到如图8所示的打点纸带， A为打点计时器打下的第一个点， 测得各计数点间的距离AB 8.40 cm，BC10.50 cm，CD9.08 cm，DE6.95 cm，相邻两个计数点之间还有四个计时 点则应选_段计算甲车碰前的速度；应选_段计算甲车和乙车碰后的共同速 度(均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”) 图 8 (2)用天平测得甲车及橡皮泥的质量为 m10.40 kg，乙车的质量为 m20.20 kg，取甲、乙两 车及橡皮泥为一个系统，由以上测量结果可求得碰前系统的总动量为_ kg·m/s，碰后 系统的总动量为_ kg·m/s.(结果均保留三位有效数字) 答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 解析 (1)推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在 相同的时间内通过的位移相同； 碰撞过程是一个变速运动的过程，而甲和乙碰后共同运动时做匀速直线运动，由纸带可看出 AC 段为加速阶段，BC 段、DE 段均为匀速运动阶段，CD 段为变速运动阶段，但 A 为打点计 时器打下的第一个点，故选 BC 段计算碰前的速度，选 DE 段来计算碰后的共同速度 (2)由题可知， BC10.50 cm0.1 050 m；DE6.95 cm0.0 695 m； 碰前小车的速度为：v1 m/s1.05 m/s； BC t 0.1 050 0.02 × 5 碰前的总动量为： pm1v10.40×1.05 kg·m/s0.420 kg·m/s； 第 6 页 共 31 页 碰后小车的共同速度为：v m/s0.695 m/s； DE t 0.0 695 0.02 × 5 碰后的动量为：p(m1m2)v(0.400.20)×0.695 kg·m/s0.417 kg·m/s. 3(2019·山东临沂市质检)某同学用如图 9 所示装置做“验证机械能守恒定律”的实验时，所 用交流电源的频率为 50 Hz， 得到如图 8 所示的纸带 选取纸带上打出的连续五个点 A、 B、 C、 D、E，测出 A 点距起点 O 的距离为 s019.00 cm，点 A、C 间的距离为 s18.36 cm，点 C、E 间的距离为 s29.88 cm，g 取 9.8 m/s2，测得重物的质量为 m1 kg. 图 9 (1)下列做法正确的有_ A图中两限位孔必须在同一竖直线上 B实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直 C实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源 D数据处理时，应选择纸带上距离较近的两点作为初、末位置 (2)如图 10 所示，选取 O、C 两点为初、末位置验证机械能守恒定律，重物减少的重力势能 是_ J，打下 C 点时重物的速度大小是_ m/s.(结果均保留三位有效数字) 图 10 第 7 页 共 31 页 (3)根据纸带算出打下各点时重物的速度 v，量出下落距离 s，则以为纵坐标、以 s 为横坐标 v2 2 画出的图象应是下面的_ 答案 (1)AB (2)2.68 2.28 (3)C 解析 (1)题图中两限位孔必须在同一竖直线上，故 A 正确；实验前，手应提住纸带上端，并 使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，故 B 正确；开始记录时，应先给打 点计时器通电，然后再释放重物，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再 接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大 的误差，故 C 错误；数据处理时，应选择纸带上距离较远的两点作为初、末位置，以减小测 量的误差，故 D 错误 (2)重物减少的重力势能为：Epmghmg(s0s1)1 kg×9.8 m/s2×(19.008.36)×102 m2.68 J 打下 C 点时重物的速度大小 vC2.28 m/s s1s2 4T (3)在验证机械能守恒定律的实验中，有： mv2mgs，则有： v2gs，g 是常数，所以图线 1 2 1 2 为过原点的倾斜直线，故 C 正确 考点考点 对力的研究 对力的研究 例 2 如图 11 甲所示，同学们分小组探究影响向心力大小的因素同学们用细绳系一纸杯 (杯中有 30 mL 的水)在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动，来感受向心力 第 8 页 共 31 页 图 11 (1)下列说法正确的是_ A保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将不变 B保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力将增大 C保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变 D保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将增大 (2)如图乙所示，绳离杯心 40 cm 处打一结点 A,80 cm 处打一结点 B，学习小组中一位同学用 手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据： 操作一：手握绳结 A，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小 操作二：手握绳结 B，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心力的大小 操作三：手握绳结 A，使杯在水平面内每秒运动两周，体会向心力的大小 操作四：手握绳结 A，再向杯中添加 30 mL 的水，使杯在水平面内每秒运动一周，体会向心 力的大小 则：操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关； 操作三与一相比较：质量、转动半径相同，向心力的大小与角速度有关； 操作四与一相比较：_相同，向心力大小与_有关； 物理学中此种实验方法叫_法； 小组总结阶段，在空中甩动，使杯在水平面内做圆周运动的同学谈感受时说：“感觉手腕 发酸，感觉向心力的方向不是指向圆心的力而是背离圆心的力，跟书上说的不一样” ，你认为 该同学的说法是否正确，为什么？ _ _. 答案 (1)BD (2)角速度、转动半径 质量 控制变量 说法不对，该同学受力分析 第 9 页 共 31 页 的对象是自己的手，实验中受力分析的对象是水杯，细绳的拉力提供水杯做圆周运动的向心 力，指向圆心，细绳对手的拉力与向心力大小相等、方向相反，背离圆心 解析 (2)操作四与一相比较：角速度、转动半径相同，向心力大小与质量有关； 物理学中此种实验方法叫控制变量法 该同学受力分析的对象是自己的手，实验中受力分析的对象是水杯，细绳的拉力提供水杯做 圆周运动的向心力，指向圆心，细绳对手的拉力与向心力大小相等、方向相反，背离圆心 变式训练 4 (2019·江西南昌市一模)某物理课外兴趣小组的三名同学想验证力的平行四边形定则， 他们 找到了如下物品：一根粗细均匀的长橡皮筋、木板、剪刀、白纸、铅笔、刻度尺、三角板、 三个质量相同的钩码、图钉和细绳套若干他们设计了如下实验方案： 步骤 1：橡皮筋一端固定，另一端系上细绳套，分别挂上一个、两个、三个钩码，用刻度尺 测量挂上相应的钩码时橡皮筋的长度，看伸长量是否与所挂钩码数成正比，若成正比则进行 下一步； 步骤 2： 将橡皮筋剪成长度均为 l 的三段，将三段橡皮筋的一端系在一起设为结点 O，另一端 均系上细绳套，任取两细绳套对拉检查对应橡皮筋长度是否相等，若相等则进行下一步； 图 12 步骤 3：在木板上固定白纸，在白纸合适位置用图钉套住一细绳套，现用手将另两细绳套成 一定角度往下拉适当的距离，记录结点 O 的位置和测量三段橡皮筋的长度 l1、l2、l3.(如图 12 所示) (1)有关上述操作说法正确的有_ A步骤 1 的目的是判断橡皮筋是否符合胡克定律 第 10 页 共 31 页 B步骤 2 的目的是判断三段橡皮筋劲度系数是否相同 C步骤 3 还需要记录橡皮筋 2、3 的方向 D步骤 3 还需要弹簧测力计测量三段橡皮筋的拉力大小 (2)该小组的三名同学分别做此实验， 则他们在改变细绳的夹角再做实验时_(填 “需要” 或“不需要”)保证结点 O 位置不变现测得 l10.0 cm，则甲、乙、丙记录的数据明显存在 错误的是_(选填“甲”“乙”或“丙”) 甲：l1l2l315.0 cm； 乙：l115.0 cm，l212.0 cm，l312.0 cm； 丙：l116.0 cm，l213.0 cm，l314.0 cm 答案 (1)ABC (2)不需要 乙 5(2019·北京市东城区上学期期末)在用单摆测定重力加速度的实验中： (1)实验时先用 20 分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图 13 甲所示，该摆球的直径 d _ mm. (2)接着测量了摆线的长度为 l0，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力 F 随时间 t 变化的图象 如图乙所示，写出重力加速度 g 与 l0、d、t0的关系式：g_. 图 13 (3)某小组改变摆线长度 l0，测量了多组数据在进行数据处理时，甲同学把摆线长 l0作为摆 长，直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值 ： 乙同学作出 T2l0图象后求出斜率， 然后算出重力加速度两同学处理数据的方法对结果的影响是：甲_，乙 _(选填“偏大”“偏小”或“无影响”) 答案 (1)14.15 (2)(l0 ) (3)偏小 无影响 2 4t02 d 2 第 11 页 共 31 页 解析 (1)由题图甲所示游标卡尺可知，游标尺是 20 分度的，游标尺的精度是 0.05 mm，主尺 示数是 14 mm，游标尺示数是 3×0.05 mm0.15 mm，摆球的直径为 ： d14 mm0.15 mm 14.15 mm； (2)单摆摆长等于摆线长度与摆球半径之和，则单摆摆长为 ll0 ，由题图乙所示图象可知， d 2 单摆的周期 T5t0t04t0，由单摆周期公式 T2可知， l g 重力加速度 g(l0 )； 42l T2 42 l 0d 2 4t 02 2 4t02 d 2 (3)由单摆周期公式 T2可知， 重力加速度 g， 摆长 l 应该是摆线长度 l0与摆球半径 l g 42l T2 之和，甲同学把摆线长 l0作为摆长，小于实际摆长，则重力加速度的测量值小于真实值； d 2 对于乙同学，由 T2可知，T2l0，其中 k，由此可见，摆长偏大还 l g 42l g 42 g 22d g 42 g 是偏小不影响图象的斜率 k，因此对结果无影响 考点考点 热学和光学实验 热学和光学实验 例 3 在利用特制的注射器做“探究气体等温变化的规律”实验中，某小组同学通过上拉或 下压柱塞得到了 a、b、c、d 四组实验数据，如图 14 是压力表记录 b 组数据时的状态，通过 记录对应的四个封闭气柱的长度值 L(L 单位：cm)算出体积，四组实验数据如下表 图 14 第 12 页 共 31 页 次数abcd 压强 p(×105 Pa)0.81.61.9 体积 V(cm3)86.44.03.4 体积倒数 (cm3) 1 V 0.1250.1560.250.297 (1)实验研究的对象是_，实验中应保持不变的参量是_和_ (2)实验中为了控制该参量不变，下列采取的主要措施比较合理的是_ A在活塞上涂上润滑油，保持良好的封闭性 B推动活塞时要缓慢 C不要用手直接握住注射器密闭气体的部分 D实验前注射器内要吸入尽量多的空气 (3)实验数据 b 对应的压强应为_×105 Pa，根据上表数据作出的 p 图象，如图 15 1 V 所示，可得出实验结论：质量一定的理想气体，_. 图 15 答案 见解析 解析 (1)实验研究的对象是注射器内密闭的气体，保持不变的参量是温度和密闭气体的质 量 (2)活塞和针筒之间涂上润滑油，减小摩擦、防止漏气，保证气体质量不变缓慢推动活塞、 第 13 页 共 31 页 不要用手直接握住注射器密闭气体的部分，保证气体的温度不变，故选项 A、B、C 正确； 实验前注射器内空气质量对温度没有影响，D 错误 (3)实验数据 b 对应的压强为 1.0×105 Pa， 作出的 p 图线为一条过原点的直线， 可得出结论 ： 1 V 质量一定的理想气体，温度不变时，压强与体积成反比 变式训练 6某同学利用图 16 所示装置测量某种单色光的波长实验时，接通电源使光源正常发光； 调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹回答下列问题： 图 16 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_； A将单缝向双缝靠近 B将屏向靠近双缝的方向移动 C将屏向远离双缝的方向移动 D使用间距更小的双缝 (2)若双缝的间距为 d， 屏与双缝间的距离为 l， 测得第 1 条暗条纹到第 n 条暗条纹的距离为 x， 则单色光的波长 _； (3)某次测量时，选用的双缝的间距为 0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为 1.20 m，第 1 条暗 条纹到第 4 条暗条纹的距离为 7.56 mm.则所测单色光的波长为_ nm(结果保留 3 位有 效数字) 答案 (1)B (2) (3)630 d·x n1l 解析 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式 x 可知， l d 第 14 页 共 31 页 需要减小双缝到屏的距离 l 或增大双缝间的距离 d，故 B 项正确，A、C、D 项错误 (2)由题意可知 ，解得 . x n1 l d d·x n1l (3)将已知条件代入 d·x n1l 解得 630 nm. 7(2019·浙江金丽衢十二校联考)小昱和小涛同学“用插针法测玻璃棱镜的折射率” (1)小昱同学按实验步骤，先在纸上插下两枚大头针 P1、P2，然后在玻璃棱镜的另一侧插下另 外 两 枚 大 头 针 ， 如 图 17(a)所 示 则 插 针 一 定 错 误 的 是 _(选 填 “P3P4”或 “P5P6”)按实验要求完成光路图，并标出相应的符号，所测出的玻璃棱镜的折射率 n _. (2)小涛同学突发奇想，用两块同样的玻璃直角三棱镜 ABC 来做实验，两者的 AC 面是平行放 置的，如图(b)所示插针 P1、P2的连线垂直于 AB 面，若操作正确的话，则在图(b)中右边的 插针应该是_(选填“P3P4”“P3P6”“P5P4”或“P5P6”) 图 17 答案 (1)P5P6 如图所示 (2)P5P6 sin 1 sin 2 第 15 页 共 31 页 考点考点 力学创新拓展实验 力学创新拓展实验 1创新型实验的特点 (1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验 (2)将实验的基本方法控制变量法，处理数据的基本方法图象法、逐差法，融入到实 验的综合分析之中 2创新型实验的解法 (1)根据题目情景，抽象出相应的力学模型、运动过程，根据相应规律列出关系式从而明确实 验的理论依据 (2)应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行 分析 例 4 (2019·全国卷·22)如图 18，某同学设计了测量铁块与木板间动摩擦因数的实验所 用器材有：铁架台、长木板、铁块、米尺、电磁打点计时器、频率 50 Hz 的交流电源、纸带 等回答下列问题： 图 18 (1)铁块与木板间动摩擦因数 _(用木板与水平面的夹角 、重力加速度 g 和铁块下滑 的加速度 a 表示) (2)某次实验时，调整木板与水平面的夹角使 30°.接通电源，开启打点计时器，释放铁块， 铁块从静止开始沿木板滑下多次重复后选择点迹清晰的一条纸带，如图 19 所示图中的点 为计数点(每两个相邻的计数点间还有 4 个点未画出)重力加速度为 9.80 m/s2.可以计算出铁 块与木板间的动摩擦因数为_(结果保留 2 位小数) 第 16 页 共 31 页 图 19 答案 (1) (2)0.35 gsin a gcos 解析 (1)对铁块受力分析，由牛顿第二定律有 mgsin mgcos ma，解得 . gsin a gcos (2)两个相邻计数点之间的时间间隔 T5× s0.10 s， 1 50 由逐差法 xaT2， 可得 a1.97 m/s2， x 5x6x7x1x2x3 12T2 代入 ，解得 0.35. gsin a gcos 变式训练 8(2019·山东济南市 3 月模拟)如图 20 甲所示为“测量电动机转动角速度”的实验装置，圆 形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动在圆形卡纸的旁边安装一个改装 过的打点计时器，已知打点计时器的打点频率为 50 Hz. 图 20 第 17 页 共 31 页 下面是该实验的实验步骤： .按实验要求安装器材； .启动电动机，使圆形卡纸转动起来； .转动稳定后，接通打点计时器的电源，在卡纸边缘打点； .断开打点计时器和电动机电源； .根据卡纸上留下的部分痕迹，测出某两点间的圆心角，如图乙所示，计算出电动机的角速 度 图 21 (1)实验中使用电磁打点计时器，学生电源应采用图 21 中的_接法(填“A”或“B”) (2)若测得图乙中 120°，则电动机转动的角速度 _ rad/s. 答案 (1)B (2)20.93(20.9 或) 20 3 解析 (1)实验中使用电磁打点计时器，要使用低压交流电源，故学生电源应采用图中的 B 接 法； (2)由题图乙可知，转轴转过 120°的时间为 t5T0.1 s，则角速度 rad/s20.93 t 2 3 0.1 rad/s. 9 (2019·山东济南市上学期期末)空间站中不能利用天平测量物体质量， 为此某同学为空间站 设计了如图 22(a)所示的实验装置，用来测量小球质量图中弹簧固定在挡板上，光滑水平轨 道 B 处装有光电门，可以测量出小球经过光电门的时间该同学设计的主要实验步骤如下： 第 18 页 共 31 页 图 22 用游标卡尺测量小球的直径 d； 将弹簧左端固定在挡板上； 小球与弹簧接触并压缩弹簧，记录压缩量 x； 由静止释放小球，测量小球离开弹簧后经过光电门的时间 t； 改变弹簧的压缩量，重复步骤、多次； 分析数据，得出小球的质量 已知弹簧弹性势能 Ep kx2， k 为劲度系数， x 为形变量 该同学使用了一个已知劲度系数为 k0 1 2 的弹簧进行了上述实验，请回答下列问题： (1)步骤中游标卡尺示数情况如图(b)所示，小球的直径 d_ cm； (2)某一次步骤中测得小球通过光电门的时间 t 为 5.00 ms，则此次小球离开弹簧的速度 v _ m/s； (3)根据实验步骤中测得的物理量，可得小球的质量 m_.(用实验步骤、中 测得的物理量表示) 答案 (1)1.14 (2)2.28 (3)k 0x2t2 d2 解析 (1)小球的直径为：11 mm4×0.1 mm11.4 mm1.14 cm. (2)由于小球离开弹簧后做匀速直线运动，小球经过光电门时的速度与离开弹簧时的速度相 等， 故小球离开弹簧时的速度为 第 19 页 共 31 页 v 2.28 m/s； d t 1.14 × 102 m 5.00 × 103 s (3)由能量守恒定律可知：Ep k0x2 mv2， 1 2 1 2 解得：m. k0x2t2 d2 专题突破练专题突破练 级保分练 1(2019·吉林“五地六校”合作体联考)如图 1 所示实验装置，a、b 是两个半径相等的小 球某同学按照以下步骤研究弹性正碰实验操作： 图 1 在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，使小球 a 从斜槽轨道 上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹 O； 将木板水平向右移动一定距离并固定，再使小球 a 从固定点处由静止释放，撞到木板 上重复多次，用尽可能小的圆把小球的落点圈在里面，其圆心处于小球落点的平均位置， 得到痕迹 B； 把小球 b 静止放在斜槽轨道水平段的最右端， 让小球 a 仍从固定点处由静止释放， 和小球 b 相碰后，重复多次，并使用与第步同样的方法分别标出碰撞后两个小球落点的平均位置， 得到两球撞在木板上的痕迹 A 和 C. (1)为 了 保 证 在 碰 撞 过 程 中 a 球 不 反 弹 ， a、 b 两 球 的 质 量 m1、 m2间 的 关 系 是 m1_m2(选填“大于”“小于”或“等于”) 第 20 页 共 31 页 (2)完成本实验，必须测量的物理量有_ A小球 a 开始释放的高度 h B木板水平向右移动的距离 l Ca 球和 b 球的质量 m1、m2 DO 点到 A、B、C 三点的距离 y1、y2、y3 (3)若(2)所给选项的物理量均已知，若满足条件_(用测量量表示)，则表示两小球发生的 是弹性碰撞 答案 (1)大于 (2)D (3) 1 y2 1 y3 1 y1 2 (2019·安徽皖江名校联盟摸底大联考)如图 2 甲所示为晓宇同学利用气垫导轨做 “验证动量 守恒定律”的实验装置，利用弹射装置给滑块 a 一水平向右的速度，使其拖动纸带在气垫导 轨上运动，经过一段时间滑块 a 与静止的滑块 b 发生相互作用，两滑块碰撞后粘合在一起共 同在气垫导轨上运动， 在整个过程中打出的纸带如图乙所示 已知两滑块的质量分别用 ma、 mb 表示，纸带上打出相邻两点之间的时间间隔为 T. 图 2 (1)若碰撞过程系统的动量守恒，则需验证的关系式为_； (2)如果将上述物理量均测量出，代入数据后发现碰前的动量略大于碰后的动量，请分析引起 实验误差的原因：_. 答案 (1)7max25(mamb)x1 (2)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦或存在空气阻力等 解析 (1)弹射出滑块 a 后， 滑块 a 做匀速运动， 滑块 a 与滑块 b 发生碰撞后一起做匀速运动， 第 21 页 共 31 页 由题中的条件可知，碰撞前，滑块 a 的动量为：p1mavama×，滑块 b 的动量为零，则 x2 5T 碰撞前两滑块的总动量为 ma×；碰撞后两滑块的速度相等，所以碰撞后总动量为：p2(ma x2 5T mb)vb(mamb)×；若系统的动量守恒，则应有 p1p2，整理得 7max25(mamb)x1； x1 7T (2)因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦，同时还有空气阻力等因素存在，从而使两结果并不 完全相同，但在误差允许的范围内，可以认为动量守恒 3 (2019·福建宁德市上学期期末质量检测)某同学利用图 3 所示装置验证机械能守恒定律 完 成下列问题： 图 3 (1)请从图中指出一条实验错误：_； (2)纠正实验错误后，通过测量得到一条纸带如图 4 所示已知打点计时器的工作频率为 50 Hz，根据纸带测得的数据，重物在 C 点时的速度为_ m/s；(结果保留两位有效数字) 图 4 图 5 第 22 页 共 31 页 (3)某同学选用两个形状相同、质量不同的重物 a 和 b 进行实验测得几组数据，画出h 的 v2 2 图象如图 5 所示，求出图线的斜率 k，由图象可知 a 的质量 ma_(选填“大于”或“小 于”)b 的质量 mb； (4)通过计算得到图线 b 的斜率 k9.50 m/s2，分析发现造成斜率偏小的原因是实验过程中存 在各种阻力，已知此次实验所用重物的质量 m0.250 kg，则重物所受的平均阻力 Ff _ N(重力加速度 g9.80 m/s2，结果保留两位有效数字) 答案 (1)实验时用手托重物(打点计时器接在直流电源上等) (2)2.3 (3)大于 (4)0.075(或 7.5×102) 解析 (1)打点计时器应使用交流电源才能正常打点，重物应紧靠打点计时器竖直静止释放， 不能用手托住 (2)C 点的瞬时速度等于 BD 间的平均速度，所以 vC m/s2.3 xBD 2T 32.8623.66 × 102 2 × 0.02 m/s. (3)重物自由下落，由动能定理可知 mghFfh mv20，整理有(g)h，故h 图象 1 2 v2 2 Ff m v2 2 的斜率为 g，因两重物形状相同则阻力相等，但 b 的斜率小，故 b 的质量小，所以 a 的 Ff m 质量 ma大于 b 的质量 mb. (4)取斜率 kg9.50 m/s2，m0.250 kg，g9.80 m/s2，可求得 Ff(gk)m(9.80 Ff m 9.50)×0.250 N0.075 N. 4(2019·陕西榆林市第二次模拟)某实验小组做“探究加速度与力、质量的关系”实验 图 6 (1)用如图 6 所示的装置做实验，图中带滑轮的粗糙长木板放置于水平桌面上，拉力传感器可 第 23 页 共 31 页 直接显示所受拉力的大小做实验时，下列操作必要且正确的是_ A将长木板右端适当垫高，使小车前端的滑轮不挂沙桶时小车能匀速滑动 B为了减小误差，实验中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量 C.小车远离打点计时器，先释放小车，再接通电源，打出一条纸带，同时记录传感器的示数 (2)在正确、规范的操作中，打出一条如图 7 所示的纸带，每相邻两个计数点之间还有四个计时 点没有画出，纸带上的数据为相邻两个计数点间的距离，打点计时器使用的电源频率为 50 Hz， 打计数点 “3” 时小车的速度大小 v3_ m/s； 小车做匀加速直线运动的加速度大小 a _ m/s2.(结果均保留三位有效数字) 图 7 答案 (1)A (2)1.13 2.50 解析 (1)连接拉力传感器和沙桶之前，将长木板右端适当垫高，使小车能自由匀速滑动，平 衡了摩擦力，故 A 正确；实验中拉力通过拉力传感器测出，不需要满足沙和沙桶的总质量远 小于小车的质量，故 B 错误；实验时小车应紧靠打点计时器，应先接通电源，再释放小车， 打出一条纸带，同时记录传感器的示数，故 C 错误 (2)已知打点计时器电源频率为 50 Hz， 则纸带上相邻计数点间的时间间隔为 ： T5×0.02 s0. 1 s“3”点对应的速度为 ： v3 m/s1.13 m/s，由逐差法 xaT2 x24 2T 10.0112.50 × 102 2 × 0.1 可得：a，代入数据解得小车的加速度大小为：a2.50 m/s2. x 56x45x34x23x12x01 9T2 5(2019·广西桂林市、贺州市、崇左市 3 月联合调研)某同学用如图 8 甲所示的装置测定当地 的重力加速度步骤如下： 第 24 页 共 31 页 图 8 (1)先用校准后的游标卡尺测量金属小球的直径图乙为游标卡尺测量时示数，则金属小球的 直径 d_ cm； (2)按图甲安装好器材，测得小球被电磁铁吸住时球心到光电门的距离为 h.控制电磁铁释放小 球，记下金属小球通过光电门的时间 t，则金属小球通过光电门时的速度大小 v _(答案用字母表示) (3)改变光电门到小球球心距离 h，测得与之对应的时间 t，取得若干组实验数据以 为纵坐 1 t2 标， h 为横坐标， 描绘出的 h 图线是一条倾斜直线， 若直线斜率为 k， 则当地重力加速度 g 1 t2 _(答案用字母表示) 答案 (1)0.50 (2) (3) d t kd2 2 解析 (1)小球的直径为：5 mm0×0.1 mm5.0 mm0.50 cm； (2)小球经过光电门的时间极短，平均速度可视为金属小球经过光电门的瞬时速度，故 v ； d t (3)小球由静止到经过光电门这一过程，根据运动学公式有：( )22gh，则有： h，由题 d t 1 t2 2g d2 意可知：k，则 g. 2g d2 kd2 2 级争分练 6(2019·山东日照市 3 月模拟)某同学做“验证力的平行四边形定则”实验，实验步骤如下： 用图钉把白纸固定在水平放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系 在橡皮条的另一端； 第 25 页 共 31 页 用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡皮条伸长，结点到达 纸面上某一位置； 用铅笔描下结点位置，记为 O，记录两个力的方向和弹簧测力计的示数 F1和 F2； 只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条拉到步