高考物理二轮复习 专题六 物理实验 跟踪强化训练

跟踪强化训练(十四)1．如图甲所示是用光电门测定小车瞬时速度的情境，轨道上a、c间距离恰等于小车长度，b是ac的中点．某同学采用不同的挡光片做了三次实验，并对测量精确度加以比较．(1)如图乙所示，用螺旋测微器测量某挡光片的宽度，读数为________ mm.(2)挡光片安装在小车中点处，光电门安装在c点处，它测量的是小车前端P抵达________(填“a”、“b”或“c”)点时小车的瞬时速度．(3)若每次小车从相同位置释放，记录数据如表所示，那么测得瞬时速度较精确的值为________ m/s.[解析测量得到的平均速度越接近小车前端P到b点的瞬时速度．[答案](1)5.543(5.542～5.544均可) (2)b(3)1.822．(2017·福建漳州八校联考)某同学用打点计时器测量做匀变速直线运动的物体的加速度，电源频率f＝50 Hz，在纸带上打出的点中，选出零点，每隔4个点取1个计数点，因保存不当，纸带被污染，如图所示，A、B、C、D是依次排列的4个计数点，仅能读出其中3个计数点到零点的距离：s A＝16.6 mm、s B＝126.5 mm、s D＝624.5 mm，若无法再做实验，可由以上信息推知：(1)相邻两计数点的时间间隔为________s；(2)打C点时物体的速度大小为________m/s(计算结果保留2位有效数字)；(3)物体的加速度大小为________(用s A、s B、s D和f表示)．[解析] (1)打点计时器打点周期Δt ＝1f＝0.02 s ，打出的纸带每隔4个点选择一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔T ＝5Δt ＝0.10 s.(2)v C ＝v BD ＝s BD t BD ＝s D －s B2T≈2.5 m/s. (3)匀加速运动的位移特征是相邻的相等时间间隔Δt 内的位移以a ΔT 2均匀增大，有a ＝ s D －s B －2 s B －s A 3T 2＝ s D －s B －2 s B －s A 3× 5Δt 2＝ s D －3s B ＋2s A f275. [答案] (1)0.10 (2)2.5 (3) s D －3s B ＋2s A f2753．(2017·四川成都诊断)将两根自然长度相同、劲度系数不同、粗细也不同的弹簧套在一起，看成一根新弹簧，设原粗弹簧(记为A )劲度系数为k 1，原细弹簧(记为B )劲度系数为k 2，套成的新弹簧(记为C )劲度系数为k 3.关于k 1、k 2、k 3的大小关系，同学们做出了如下猜想：甲同学：和电阻并联相似，可能是1k 3＝1k 1＋1k 2；乙同学：和电阻串联相似，可能是k 3＝k 1＋k 2； 丙同学，可能是k 3＝k 1＋k 22.(1)为了验证猜想，同学们设计了相应的实验(装置见图甲)．(2)简要实验步骤如下，请完成相应填空．a ．将弹簧A 悬挂在铁架台上，用刻度尺测量弹簧A 的自然长度L 0；b ．在弹簧A 的下端挂上钩码，记下钩码的个数n 、每个钩码的质量m 和当地的重力加速度大小g ，并用刻度尺测量弹簧的长度L 1；c ．弹簧的弹力F ＝________，由x ＝L 1－L 0计算弹簧的伸长量，由k ＝F x计算弹簧的劲度系数；d．改变______________________，重复实验步骤b、c，并求出弹簧A的劲度系数的平均值k1；e．仅将弹簧分别换为B、C，重复上述操作步骤，求出弹簧B、C的劲度系数的平均值k2、k3.比较k1、k2、k3并得出结论．(3)图乙是实验得到的图线，由此可以判断________同学的猜想正确．[解析] (2)弹簧的弹力等于n个钩码的重力nmg；多次测量求平均值，可以减小误差，所以实验中需要改变钩码的个数以改变弹簧弹力．(3)由图线可知，相同伸长量时F C＝F A＋F B，由胡克定律可得k3Δx＝k1Δx＋k2Δx，所以k3＝k1＋k2，乙同学的猜想是正确的．[答案](2)nmg钩码的个数(3)乙4．(2017·河南豫南九校质量考评)用如下的器材和方法可以验证“力的平行四边形定则”．在圆形桌子透明桌面上平铺一张白纸，在桌子边缘安装三个光滑的滑轮，其中，滑轮P1固定在桌子边，滑轮P2、P3可沿桌边移动．第一次实验中，步骤如下：A．在三根轻绳下挂上一定数量的钩码，并使结点O静止；B．在白纸上描下O点的位置和三根绳子的方向，以O点为起点，作出三拉力的图示；C．以绕过P2、P3绳的两个力为邻边作平行四边形，作出以O点为起点的平行四边形的对角线，量出对角线的长度；D ．检验对角线的长度和绕过P 1绳拉力的图示的长度是否一样，方向是否在一条直线上． (1)这次实验中，若一根绳挂的质量为m ，另一根绳挂的质量为2m ，则第三根绳挂的质量一定大于________且小于________．(2)第二次实验时，改变滑轮P 2、P 3的位置和相应绳上钩码的数量，使结点平衡，绳的结点________(填“必须”或“不必”)与第一次实验中白纸上描下的O 点重合．实验中，若桌面不水平________(填“会”或“不会”)影响实验的结论．[解析] (1)第三根绳挂的质量一定大于另两绳挂的质量之差，小于另两绳挂的质量之和，即大于m 小于3m .(2)不必重合，因为三力均通过细绳所挂物体的重力来表示；三力只要在同一面内即可，即使不水平，拉力大小也等于物体的重力．[答案] (1)m 3m (2)不必 不会5．(2017·江苏卷)利用如图甲所示的实验装置探究恒力做功与物体动能变化的关系．小车的质量M ＝200.0 g ，钩码的质量m ＝10.0 g ，打点计时器的电源为50 Hz 的交流电．(1)挂钩码前，为了消除摩擦力的影响，应调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车观察到_______________________________．(2)挂上钩码，按实验要求打出的一条纸带如图乙所示．选择某一点为O ，依次每隔4个计时点取一个计数点．用刻度尺量出相邻计数点间的距离Δx ，记录在纸带上．计算打出各计数点时小车的速度v ，其中打出计数点“1”时小车的速度v 1＝________m/s.(3)将钩码的重力视为小车受到的拉力，取g ＝9.80 m/s 2，利用W ＝mg Δx 算出拉力对小车做的功W .利用E k ＝12Mv 2算出小车动能，并求出动能的变化量ΔE k .计算结果见下表.k(4)实验结果表明，ΔE k 总是略小于W .某同学猜想是由于小车所受拉力小于钩码重力造成的．用题中小车和钩码质量的数据可算出小车受到的实际拉力F ＝________N.[解析] (1)挂钩码前，调节木板右侧的高度，直至向左轻推小车，观察到小车做匀速直线运动，表明此时已消除了摩擦力的影响．(2)打出计数点“1”时小车的速度v 1＝ 2.06＋2.50 ×10－20.2m/s ＝0.228 m/s.(3)根据题表格中的数据，描点作图．(4)由于W ＝mg Δx ，ΔE k ＝F Δx ，则有F ＝ΔE kWmg ＝4.24－2.004.50－2.14×0.01×9.8 N≈0.093 N.[答案] (1)小车做匀速运动 (2)0.228 (3)如图(4)0.0936．如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的射程(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．(多选)接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM，ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_________[用(2)中测量的量表示]；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为__________________________[用(2)中测量的量表示]．(4)经测定，m1＝45.0 g，m2＝7.5 g，小球落地点的平均位置到O点的距离如图所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′∶p2′＝11∶________.实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p 1p 1′＋p 2′为________．(5)有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大．请你用(4)中已知的数据，分析和计算出被碰小球m 2平抛运动射程ON 的最大值为________cm.[解析] (1)小球碰前和碰后的速度都用平抛运动来测定，即v ＝x t.而每次小球抛出的竖直高度相等，由H ＝12gt 2知，平抛时间相等．由动量守恒定律得m 1·OP t ＝m 1·OM t＋m 2·ON t，即m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON ，故只需测射程，因而选C.(2)由m 1·OP ＝m 1·OM ＋m 2·ON 知，在OP 已知时，需测量m 1、m 2、OM 和ON .故必要步骤是A 、D 、E.(3)动量守恒的表达式为m 1·OM ＋m 2·ON ＝m 1·OP .若为弹性碰撞则同时满足能量守恒，12m 1·⎝ ⎛⎭⎪⎫OP t 2＝12m 1·⎝ ⎛⎭⎪⎫OM t 2＋12m 2·⎝ ⎛⎭⎪⎫ON t 2 整理得m 1·OP 2＝m 1·OM 2＋m 2·ON 2(4)p 1＝m 1·OPt ，p 1′＝m 1·OMt ，p 2′＝m 2·ONt故p 1∶p 1′＝OP ∶OM ＝44.80∶35.20＝14∶11p 1′∶p 2′＝⎝⎛⎭⎪⎫m 1·OM t ∶⎝ ⎛⎭⎪⎫m 2·ON t ＝11∶2.9p 1p 1′＋p 2′＝m 1·OPm 1·OM ＋m 2·ON＝1.01(5)其他条件不变，使ON最大，则m1、m2发生弹性碰撞，动量和能量均守恒，由m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2，可得ON＝2m1m1＋m2OP，代入(4)中已知的数据得ON＝76.8 cm.[答案](1)C (2)ADE(或DEA或DAE)(3)m1·OM＋m2·ON＝m1·OP m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2(4)14 2.9 1.01(1～1.01) (5)76.8。