高中物理二轮复习-实验题专项1-力学综合(一).doc

实验题专项1　力学综合(一)
1．(2021·石家庄市高中毕业班教学质量检测)某同学利用如图甲所示的装置测量木块与木板间的动摩擦因数。首先将木板倾斜固定在水平面上，木板与水平面间的夹角为37°，木板底端固定一打点计时器，然后将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计时器。使木块瞬间获得一初速度沿木板向上运动，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取比较清晰的一段如图乙所示，取A、B、C、D、E五个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，打点计时器使用交流电的频率为50 Hz，测得相邻两计数点之间的距离分别为x1＝29.40 cm、x2＝21.30 cm、x3＝13.20 cm、x4＝5.10 cm。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g取10 m/s2。

甲　　　　　　　　　　　乙
(1)通过计算纸带数据可得木块运动的加速度大小为________m/s2，木块与木板间的动摩擦因数为________。(计算结果均保留两位有效数字)
(2)如果当时所用交变电流的频率为49 Hz，而该同学仍按50 Hz计算，由此会造成木块与木板间动摩擦因数的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
[解析]　(1)由题意知，相邻两计数点间的时间间隔T＝5× s＝0.1 s，根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可得木块运动的加速度大小为a＝＝×10－2 m/s2＝8.1 m/s2；对木块受力分析，根据牛顿第二定律可得mgsin 37°＋μmgcos 37°＝ma，解得μ≈0.26。(2)如果当时所用交变电流的频率为49 Hz，而该同学仍按50 Hz计算，则该同学得到的加速度数值偏大，导致木块与木板间动摩擦因数的测量值与实际值相比偏大。
[答案]　(1)8.1　0.26　(2)偏大
2．某实验小组用如图甲所示的装置通过研究小车的匀变速运动求小车的质量。小车的前、后各固定一个挡光条(质量不计)，两挡光条间的距离为L，挡光条宽度为d，小车释放时左端挡光条到光电门的距离为x，挂上质量为m的钩码后，释放小车，测得两挡光条的挡光时间分别为t1、t2。

甲　　　　　　　乙　　　　　丙
(1)用游标卡尺测量挡光条的宽度，示数如图乙所示，则挡光条的宽度为d＝________ cm；
(2)本实验进行前需要平衡摩擦力，正确的做法是________；
(3)正确平衡摩擦力后，实验小组进行实验。不断改变左端挡光条到光电门的距离x，记录两挡光条的挡光时间t1、t2，作出­图象如图丙所示，图线的纵轴截距为k，则小车的加速度大小为________，小车的质量为________(用题中所给字母表示)。
[解析]　本题考查游标卡尺的读数、平衡摩擦力的方法、光电门测量瞬时速度、运动学公式及图象法处理实验数据。
(1)挡光条的宽度为d＝0.6 cm＋0.05 mm×10＝0.650 cm。
(2)本实验进行前需要平衡摩擦力，正确的做法是去掉钩码，将木板右端垫高，轻推小车，使两挡光条挡光时间相等。
(3)两挡光条经过光电门时的速度分别为v1＝，v2＝，则由v＝v＋2aL，可得＝＋2aL，即＝＋，由题意可知＝k，解得a＝，由牛顿第二定律可得mg＝(M＋m)a，解得M＝m。
[答案]　(1)0.650　(2)去掉钩码，将木板右端垫高，轻推小车，使两挡光条挡光时间相等　(3)　m
3．某小组设计了如图所示的实验方案做“验证牛顿第二定律实验”。质量分别为m1、m2(m1>m2)的两物体P、Q通过一根跨过定滑轮的轻质细线相连接，物体Q上固定宽度为d的挡光片。在外力的作用下让物体Q静止在A点，稳定后释放P和Q，在A点正上方高h处固定一光电门，挡光片通过光电门的时间t可由光电计时器测出。实验过程中可调整光电门的位置从而改变h，并测出对应的时间t，得到若干组(h，t)。

(1)该实验的实验原理是________(用题中所给的量表示)。
(2)得到若干组(h，t)后，该小组的同学提出用图象法来处理实验数据，你认为他们应该描绘的图象是________。
A．h­t　　　　　　　 B．h­
C．h­t2 D．h­
(3)该小组的同学按上述方法作出图象后，发现与预想的情况偏差较大，试写出一条可能的原因________。
[解析]　本题考查探究牛顿第二定律实验。
(1)根据牛顿第二定律的表达式，有F合＝ma，物体P、Q做匀变速直线运动，有v2＝2ah，而速度v＝，F合＝m1g－m2g，代入公式可得，该实验原理是m1g－m2g＝(m1＋m2)。
(2)由＝2ah可知h与成正比关系，所以应该描绘的图象是h­图象，理论上可以得到一条过原点的直线。
(3)作出图象后，发现与预想的情况偏差较大，说明实验误差较大，可能的原因有轻质细线与定滑轮之间有摩擦、光电门测瞬时速度存在误差等。(其他答案合理也正确)
[答案]　(1)m1g－m2g＝(m1＋m2)　(2)D　(3)轻质细线与定滑轮之间有摩擦或光电门测瞬时速度存在误差(其他答案合理也正确)