2019版高考物理一轮复习热考题型专攻一板块装置在实验中的应用练习.doc

1、【 精品教育资源文库 】 热考题型专攻 (一 )板块装置在实验中的应用 (45分钟 100 分 ) 1.(14分 )(2018株洲模拟 )某同学用如图所示装置测物块与长木板间的动摩擦因数。图中长木板固定在水平桌面上 ,光滑的四分之一圆弧轨道与长木板的上表面在 O点相切 ,一竖直标尺紧贴圆弧轨道左侧放置 ,圆弧曲面与标尺竖直面相切。 (1)在 A点由静止释放物块 ,物块经圆弧轨道滑上长木板 ,最后停在 a点 ,改变滑块释放的位置于 B点 ,物块最后停在长木板上的 b点 ,量出 A、 B 间的高度 h,a、 b间的距离 L,重力加速度为 g,则物块与长木板间的动摩擦因数为 = 。 (2)为了减小

2、实验误差 ,多次改变物块释放的位置 ,测出每次物块释放的位置离 A点的高度 h,最后停在长木板上的位置离 O点的距离 x,作出 x-h图象 ,则作出的图象应该是 (选填“过原点”或“不过原点” )的一条倾斜的直线 ,求出图象的斜率为 k,则物块与斜面间的动摩擦因数为 = 。 【解析】 (1)由能量守恒可知 ,mgh= mgL, 得 = (2)设 OA间的高度为 H,则 mg(h+H)= mgx,得 x= h+ H,因此图线是一条不过原点的倾斜直线 ,图线的斜率k= ,得 = 。 答案 :(1) (2)不过 原点 2.(14分 )(1)在“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验中 ,某实验小组将不同数量

3、的钩码分别挂在竖直弹簧下端 ,进行测量 ,根据实验所测数据 ,利用描点法作出了所挂钩码的重力 G与弹簧总长 L的关系图象 ,如图甲所示 ,弹簧的劲度系数为 N/m。 【 精品教育资源文库 】 (2)研究小车匀加速直线运动的实验装置如图乙所示 ,其中斜面倾角 可调 ,打点计时器的工作频率为 50 Hz,纸带上计数点的间距如图丙所示 ,其中每相邻两点之间还有 4个点未画出。 部分实验步骤如下 : A.测量完毕 ,关闭电源 ,取出纸带 B.接通电源 ,待打点计时器工 作稳定后放开小车 C.将小车停靠在打点计时器附近 ,小车尾部与纸带相连 D.把打点计时器固定在长木板上 ,让纸带穿过限位孔 上述实验

4、步骤的正确顺序是 : (填写字母 )。 图丙中标出的相邻两计数点的时间间隔 T= s。 计数点 6对应的瞬时速度大小计算式为 v6= 。 为了充分利用记录数据 ,减小误差 ,小车加速度大小的计算式应为 a= 。 【解析】 (1)根据胡克定律 ,劲度系数为 : k= = =1 000 N/m (2)先连接实验器材 ,后穿纸带 ,再连接小车 ,最后打点并选择纸带进行数据处 理 ,故为 DCBA。 打点计时器的工作频率为 50 Hz,每隔 0.02 s打一次点 ,每相邻两计数点之间还有 4 个点未画出 ,共 5个0.02 s,故 T=0.1 s。 匀变速直线运动中 ,平均速度等于中间时刻的瞬时速度

5、,故 :v6= 。 根据公式 x=aT2,有 : (s4+s5+s6)-(s1+s2+s3)=9aT2; 【 精品教育资源文库 】 解得 :a= 。 答案 :(1)1 000 (2) DCBA 0.1 3.(14分 )(2017 全国卷 ) 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有 :斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。 实验步骤如下 : 如图甲 ,将光电门固定在斜面下端附近 ,将一挡光片安装在滑块上 ,记下挡光片前端相对于斜面的位置 ,令滑块从斜面上方由静止开始下滑 ; 当滑块上的挡光片经过光电门时 ,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时

6、间 t; 用 s 表示挡光片沿运动方向的长度 (如图乙所示 ), 表示滑块在挡光片遮住光线的 t 时间内的平均速度大小 ,求出 ; 将另一挡光片换到滑块上 ,使滑块上的挡光片前端与 中位置相同 ,令滑块由静止开始下滑 ,重复步骤 、 ; 多次重复步骤 ; 利用实验中得到的数据作出 -t 图 ,如图丙所示。 【 精品教育资源文库 】 完成下列填空 : (1)用 a表示滑块下滑的加速度大小 ,用 vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小 ,则 与 vA、 a和 t 的关系式为 = 。 (2)由图丙可求得 vA= cm/s,a= cm/s2。 (结果保留 3位有效数字 ) 【解析】 (1)

7、由题知挡光片沿运动方向的长度为 s, 则 s= t, 据 s= t=vA t+ a t2,可得 =vA+ a t。 (2)将图丙直线延长与纵轴相交 ,可得 vA=52.1 cm/s,a=2k=16.3 cm/s2。 答案 :(1)vA+ a t (2)52.1 16.3 4.(14分 )某学习小组可用如图甲所示的实验装置来做系列实验。 (设钩码的质量为 m,小车和车内砝码的总质量为 M) (1)下列说法正确的是 。 A.用该装置可以测定当地的重力加速度 B.用该装置可以探究牛顿第二定律 ,以小车为研究对象时 ,要保证拉力近似等于钩码的重力 ,必须满足 m?M C.可以用该装置验证机械能守恒定律

8、 ,但必须满足 m?M 【 精品教育资源文库 】 D.可以用该装置探究动能定理 ,以钩码和小车整体为研究对象 ,但不必满足 m?M (2)某同学在用该装置探究“在合外力一定的条件下 ,物体的加速度与其质量间的关系”时 ,由于改变小车和砝码的总质量 M时 ,小车所受的阻力也会变化 ,本实验改变 M时是否要重新平衡小车所受的阻力 ? (选填“是”或“否” )。 (3)图乙为某次实验得到的纸带 ,A、 B、 C、 D、 E、 F、 G是按打点顺序依次选取的计数点 ,计数点间的距离如图所示 ,相邻计数点间时间间隔为 0.1 s,则小车的加速度大小约为 m/s2(保留两位有效数字 )。 【解析】 (1

9、)选 A、 B、 D。通过纸带可以算出小车和钩码的加速度 ,进而求出当地重力加 速度 ,故 A正确 ;用该装置验证牛顿第二定律时 ,要保证拉力近似等于钩码的重力 ,必须满足 M?m,故 B正确 ;以小车和钩码为研究对象 ,钩码重力做功即合力做功 ,可以验证机械能守恒定律和动能定理 ,不必满足 m?M,C错误 ,D 正确。 (2)对小车受力分析 ,根据力的矢量合成法则 ,结合平衡条件 ,则有 :Mgsin = Mgcos ,可知 ,质量的变化 ,不影响平衡的条件。 (3)由图可知 ,A、 D、 G三点对应的刻度分别是 0.50 cm、 2.60 cm、 6.50 cm, 由此得出 x=6.50

10、cm-2.60 cm-2.60 cm+0.50 cm=1.80 cm, 根据运动学公式得 : x=at2, 解得 a= m/s2=0.20 m/s2。 答案 :(1)A、 B、 D (2)否 (3)0.20 5.(14分 )物理小组在一次探究活动中测量滑块与木板之间的动摩擦因数。实验装置如图甲所示 ,一表面粗糙的木板固定在水平桌面上 ,一端装有定滑轮。木板上有一滑块 ,其一端与穿过电磁打点计时器的纸带相连 ,另一端通过跨过定滑轮的细线与托盘连接。打点计时器使用的交流电源的频率为 50 Hz。开始实验时 ,在托盘中放入适量砝码 ,滑块开始做匀加速直线运动 ,在纸带上打出一系列 点。 【 精品教

11、育资源文库 】 (1)图乙给出的是实验中获取的一条纸带的一部分 :0、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7是计数点 ,每相邻两计数点间还有 4个计时点 (图中未标出 ),计数点间的距离如图所示。根据图中数据计算的加速度 a= m/s2(保留两位有效数字 )。 (2)为了测量动摩擦因数 ,下列物理量中还应测量的是 。 A.木板的长度 L B.木板的质量 m1 C.滑块的质量 m2 D.托盘和砝码的总质量 m3 E.滑块运动的时间 t (3)滑块与木板间的动摩擦因数 = (用被测物理量的字母表示 ,重力加速度为 g)。 【解析】 (1)电源频率为 50 Hz,每相邻两计数点间还有 4个计时点

12、,则相邻计数点间的时间间隔 :t=0.025 s=0.1 s,由匀变速直线运动的推论 x=aT 2可知 :加速度 a= = m/s2 0.49 m/s2; (2)以系统为研究对象 ,由牛顿第二定律得 : m3g-Ff=(m2+m3)a,滑动摩擦力 :Ff= m2g, 解得 : = ,要测动摩擦因数 , 需要测出 :滑块的质量 m2与托盘和砝码的总质量 m3,故选 C、 D。 (3)由 (2)可知 ,动摩擦因数的表达式为 : = 。 答案 :(1)0.49 (2)C、 D (3) 6.(14分 )(2018兰州模拟 ) 为了探究质量一定时加速度与力的关系。一同学设计了如图所示的实验装置。其中 M

13、为带滑轮的小车的质量 ,m 为砂和砂桶的质量。 (滑轮质量不计 ) 【 精品教育资源文库 】 (1)实验时 ,一定要进行的操作或保证的条件是 。 A.用天平测出砂和砂桶的质量 B.将带滑轮的长木板右端垫高 ,以平衡摩擦力 C.小车靠近打点计时器 ,先接通电源 ,再释放小车 ,打出一条纸带 ,同时记录弹簧测力计的示数 D.改变砂和砂桶的质量 ,打出几条纸带 E.为减小误差 ,实验中一定要保证砂和砂桶的质量 m远小于小 车的质量 M (2)该同学在实验中得到如图所示的一条纸带 (相邻两计数点间还有两个点没有画出 )。已知打点计时器采用的是频率为 50 Hz的交流电 ,根据纸带可求出小车的加速度为

14、 m/s2(结果保留两位有效数字 )。 (3)以弹簧测力计的示数 F为横坐标 ,加速度 a为纵坐标 ,画出的 a-F图象是一条直线 ,图线与横轴的夹角为, 求得图线的斜率为 k,则小车的质量为 。 A.2tan B. C.k D. 【解析】 (1)本题拉力可由弹簧秤测出 ,也就不需要用天平测出砂和砂桶的质量 ,更不需要满足砂和 砂桶的质量 m远小于小车的质量 M这个条件 ,A、 E错误 ;弹簧测力计测出拉力 ,从而表示小车所受的合外力 ,故需要将带滑轮的长木板右端垫高 ,以平衡摩擦力 ,B正确 ;打点计时器运用时 ,都是先接通电源 ,待打点稳定后再释放纸带 ,该实验探究加速度与力和质量的关系

15、,要记录弹簧测力计的示数 ,C正确 ;改变砂和砂桶质量 ,即改变拉力的大小 ,打出几条纸带 ,研究加速度随 F变化关系 ,D 正确。 (2)由于两计数点间还有两个点没有画出 ,故两计数点时间间隔为 0.06 s, 【 精品教育资源文库 】 由 x=aT2可得 :a= m/s2=1.3 m/s2 (3)对 a-F图来说 ,图象的斜率表示小车质量的倒数 ,此题 ,弹簧测力计的示数 F= F 合 ,故小车质量为m= = ,故选 D。 答案 :(1)B、 C、 D (2)1.3 (3)D 7.(16分 )图甲为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图。实验步骤如下 : 用天平测量物块和遮光片的总质量 M、重物的质量 m;用游标卡尺测量遮光片的宽度 d;用米尺测量两光电门之间的距离 s; 调整轻滑轮 ,使细线水平 ; 让物块从光电门 A的左侧由静止