江蘇省2020版高考物理三輪復(fù)習(xí) 熱點(diǎn)12 力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)練習(xí)（含解析）

熱點(diǎn)12　力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(建議用時(shí)：20分鐘)1.某同學(xué)用如圖甲所示裝置測(cè)小滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：一輕質(zhì)彈簧放置在粗糙水平固定桌面MN上，彈簧左端固定，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，彈簧右端恰好在桌面邊緣處，現(xiàn)用一個(gè)小滑塊壓縮彈簧并用鎖扣鎖?。阎?dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，彈簧的勁度系數(shù)為k.(1)實(shí)驗(yàn)中涉及下列操作步驟：①用天平測(cè)量出小滑塊的質(zhì)量m，查出勁度系數(shù)為k的彈簧的形變量為x時(shí)的彈性勢(shì)能的大小為Ep＝kx2.②測(cè)量桌面到地面的高度h和小滑塊拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s.③測(cè)量彈簧壓縮量x后解開(kāi)鎖扣．④計(jì)算小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．Ⅰ.上述步驟正確的操作順序是____________(填入代表步驟的序號(hào))．Ⅱ.上述實(shí)驗(yàn)測(cè)得小滑塊與水平桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)的大小為_(kāi)___________．(2)再通過(guò)更換材料完全相同、但大小和質(zhì)量不同的滑塊重復(fù)操作，得出一系列滑塊質(zhì)量m與它拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s.根據(jù)這些數(shù)值，作出s2－圖象，如圖乙所示．由圖象可知，滑塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝__________；每次彈簧被壓縮時(shí)具有的彈性勢(shì)能大小是____________．(用b，a，x，h，g表示)2．圖甲是實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水平面和小物塊之間動(dòng)摩擦因數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置，曲面AB與水平面相切于B點(diǎn)且固定．帶有遮光條的小物塊自曲面上某一點(diǎn)釋放后沿水平面滑行最終停在C點(diǎn)，P為光電計(jì)時(shí)器的光電門，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.(1)利用游標(biāo)卡尺測(cè)得遮光條的寬度如圖乙所示，則遮光條的寬度d＝________cm；(2)實(shí)驗(yàn)中除了測(cè)定遮光條的寬度外，還需要測(cè)量的物理量有________；A．小物塊質(zhì)量mB．遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間tC．光電門到C點(diǎn)的距離xD．小物塊釋放點(diǎn)的高度h(3)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，同學(xué)們采用圖象法來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，他們根據(jù)(2)測(cè)量的物理量，建立如圖所示的坐標(biāo)系來(lái)尋找關(guān)系，其中合理的是________．3．(2019·如皋市模擬)某小組測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示．(1)測(cè)量木塊在水平木板上運(yùn)動(dòng)的加速度a.實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶如圖乙所示．從某個(gè)清晰的點(diǎn)O開(kāi)始，每5個(gè)打點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次標(biāo)出1、2、3…，量出1、2、3…點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為s1、s2、s3…，從O點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，1、2、3…點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻分別為t1、t2、t3…，求得v1＝，v2＝，v3＝…，作出v－t圖象如圖丙所示，圖線的斜率為k，截距為b.則木塊的加速度a＝________；b的物理意義是________．(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得木塊的加速度為a，還測(cè)得鉤碼和木塊的質(zhì)量分別為m和M，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，則動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝____________．(3)關(guān)于上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是____________．A．木板必須保持水平B．調(diào)整滑輪高度，使細(xì)線與木板平行C．鉤碼的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量D．紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的阻力是產(chǎn)生誤差的一個(gè)因素4.某興趣小組的同學(xué)用如圖甲所示裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，輕繩一端固定在光滑固定轉(zhuǎn)軸O處，另一端系一小球．(1)小明同學(xué)在小球運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)附近分別放置了一組光電門，用螺旋測(cè)微器測(cè)出了小球的直徑，如圖乙所示，則小球的直徑d＝________ mm.使小球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，測(cè)出小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的擋光時(shí)間為Δt1，經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的擋光時(shí)間為Δt2.(2)小軍同學(xué)在光滑水平轉(zhuǎn)軸O處安裝了一個(gè)拉力傳感器，已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間.現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)拉力傳感器讀出小球在最高點(diǎn)時(shí)繩上的拉力大小是F1，在最低點(diǎn)時(shí)繩上的拉力大小是F2.(3)如果要驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)機(jī)械能守恒，小明同學(xué)還需要測(cè)量的物理量有________(填字母代號(hào))．小軍同學(xué)還需要測(cè)量的物理量有________(填字母代號(hào))．A．小球的質(zhì)量mB．輕繩的長(zhǎng)度lC．小球運(yùn)行一周所需要的時(shí)間T(4)根據(jù)小明同學(xué)的思路，請(qǐng)你寫出驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式：__________________________________________________________.(5)根據(jù)小軍同學(xué)的思路，請(qǐng)你寫出驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式：________________________________________________________.熱點(diǎn)12　力學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)1．解析：(1)Ⅱ.由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，s＝vt，h＝gt2，解得v＝s.設(shè)彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能為Ep，由功能關(guān)系可知Ep－μmgx＝mv2，而Ep＝kx2，解得μ＝－.(2)Ep－μmgx＝mv2，而v＝s，有Ep＝μmgx＋，對(duì)照題給s2－ 圖象，變形得s2＝·－4μhx.由s2－圖象可知，圖線斜率＝，圖線在縱軸上的截距b＝4μhx，解得滑塊與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝；彈性勢(shì)能大小為Ep＝.答案：(1)Ⅰ.①③②④?、?－(2)　2．解析：(1)主尺的讀數(shù)是1.0 cm，游標(biāo)尺上的第12條刻度線與主尺的刻度線對(duì)齊，讀數(shù)是0.05×12 mm＝0.60 mm，則游標(biāo)卡尺的讀數(shù)是10 mm＋0.60 mm＝10.60 mm＝1.060 cm.(2)實(shí)驗(yàn)的原理：根據(jù)遮光條的寬度與遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間可求得滑塊通過(guò)光電門時(shí)的速度v＝；滑塊從B到C的過(guò)程中，摩擦力做功，根據(jù)動(dòng)能定理得－μmgx＝0－mv2，聯(lián)立以上兩式得動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝.則還需要測(cè)量的物理量是光電門P到C點(diǎn)的距離x與遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間t，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤．(3)由動(dòng)摩擦因數(shù)的表達(dá)式可知，μ與t2和x的乘積成反比，所以x－圖線是過(guò)原點(diǎn)的直線，應(yīng)該建立－x坐標(biāo)系，故B項(xiàng)正確，A、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：(1)1.060　(2)BC　(3)B3．解析：(1)圖線縱軸截距是0時(shí)刻對(duì)應(yīng)的速度，即表示O點(diǎn)的瞬時(shí)速度．各段的平均速度表示各段中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，以平均速度 v 為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的一半為橫坐標(biāo)，即 v－的圖象的斜率表示加速度a，則 v－t圖象的斜率的2倍表示加速度，即a＝2k.(2)對(duì)木塊、鉤碼組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律得：mg－μMg＝(M＋m)a解得：μ＝.(3)木板必須保持水平，使壓力大小等于重力大小，故A正確；調(diào)整滑輪高度，使細(xì)線與木板平行，拉力與滑動(dòng)摩擦力共線，故B正確；因選取整體作為研究對(duì)象，鉤碼的質(zhì)量不需要遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量，故C錯(cuò)誤；紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器間的阻力是產(chǎn)生誤差的一個(gè)因素，故D正確；本題選錯(cuò)誤的，故選C.答案：(1)2k　O點(diǎn)的瞬時(shí)速度(2)　(3)C4．解析：(1)螺旋測(cè)微器固定刻度讀數(shù)為5.5 mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為20.0×0.01 mm，故最終讀數(shù)為兩者相加，即5.700 mm.(3)根據(jù)小明同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，小球在最高點(diǎn)的速度大小為v1＝，小球在最低點(diǎn)的速度大小為v2＝，設(shè)輕繩長(zhǎng)度為l，則從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)依據(jù)機(jī)械能守恒定律有m＋mg·2l＝m，化簡(jiǎn)得－＝4gl，所以小明同學(xué)還需要測(cè)量的物理量是輕繩的長(zhǎng)度l；根據(jù)小軍同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，則小球在最低點(diǎn)有F2－mg＝m，在最高點(diǎn)有F1＋mg＝m，從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)依據(jù)機(jī)械能守恒定律有mv＝mv＋2mgr，聯(lián)立方程化簡(jiǎn)得F2－F1＝6mg，所以小軍同學(xué)還需要測(cè)量的物理量就是小球的質(zhì)量m.(4)由(3)可知，根據(jù)小明同學(xué)的思路，驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式為－＝4gl.(5)由(3)可知，根據(jù)小軍同學(xué)的思路，驗(yàn)證小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能守恒的表達(dá)式為F2－F1＝6mg.答案：(1)5.700　(3)B　A(4)－＝4gl(5)F2－F1＝6mg- 5 -。