36个高考物理热点排查练 热点29 力学原型实验

热点29力学原型实验(建议用时：30分钟)1．(2020·广东省模拟)如图(a)，将带有刻度的木板倾斜放置，让小球从顶端释放。为测量小球沿斜面向下运动到接近底端时的瞬时速度，现采用以下方法进行测量：①将光电门1固定在斜面接近底端处，光电门2放在斜面上端；②读出此时两光电门间的距离Δs；③将小球从木板顶端由静止释放，先后通过两光电门。从计时器上读出小球在两光电门间的运动时间Δt；④将光电门2沿斜面向下移动一段距离，重复②、③分别得到Δs1、Δs2、Δs3……和对应的Δt1、Δt2、Δt3……(1)某次两光电门在斜面上的位置如图(b)所示，则两光电门间的距离Δs＝________cm；(2)现已在图(c)上描出实验数据，①请在图上作出eq\f(Δs,Δt)－Δt图线；②求出小球经过光电门1时的瞬时速度为__________________。2．(2020·天津和平区三模)图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为m，小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。(1)实验中，为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是______。A．将长木板水平放置，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，给打点计时器通电，调节m的大小，使小车在砂和砂桶的牵引下运动，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动B．将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动C．将长木板的一端垫起适当的高度，撤去纸带以及砂和砂桶，轻推小车，观察判断小车是否做匀速运动(2)实验中要进行质量m和M的选取，以下最合理的一组是________。A．M＝20g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gB．M＝200g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120gC．M＝400g，m＝10g、15g、20g、25g、30g、40gD．M＝400g，m＝20g、40g、60g、80g、100g、120g(3)图2是实验中得到的一条纸带，A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离分别为sAB＝4.22cm，sBC＝4.65cm、sCD＝5.08cm，sDE＝5.49cm、sEF＝5.91cm、sFG＝6.34cm。已知打点计时器的工作频率为50Hz，则小车的加速度a＝________m/s2(结果保留2位有效数字)。3．(2020·河北唐山市一模)某同学利用图甲所示的实验装置探究橡皮筋做功与速度变化的关系。他进行了如下操作：将长木板放在水平桌面上，调节一端高度，平衡小车及纸带的摩擦力并固定长木板；把橡皮筋一端固定在墙上，另一端系在小车上，将橡皮筋拉长d。由静止释放小车，带动穿过打点计时器的纸带沿长木板运动，得到一条纸带。增加橡皮筋的条数，重复上述操作，长木板得到多条纸带。打点计时器电源的频率为50Hz。(1)本实验中，该同学应怎样判断长木板及纸带的摩擦力已经被平衡：__________________________________________________________________。(2)实验时得到一条纸带，如图乙所示。此次操作中应选择的速度大小为________m/s；(结果保留3位有效数字)(3)该同学由多次实验数据作出W－v2图象如图丙所示，则橡皮筋弹力做功与速度平方变化的关系为______________________。4．(2020·安徽宣城市二调)用图甲所示的装置验证动量守恒定律，小车P的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P，使之运动，与静止的小车Q相碰粘在一起，继续运动。(1)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各点到起点A的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上____________段来计算小车P的碰前速度。(2)测得小车P(含橡皮泥)的质量为m1，小车Q(含橡皮泥)的质量为m2，如果实验数据满足关系式__________________________，则可验证小车P、Q碰撞前后动量守恒。(3)如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量p1与系统碰后的动量p2相比，则eq\f(p1,p2)________(选填“＜”“＞”或“＝”)1。

参考答案与解析1．解析：(1)两光电门间的距离Δs＝80.0cm－24.0cm＝56.0cm。(2)①如图所示。②设小车经过光电门1的速度为v1，经过光电门2的速度为v2，则v2＝v1＋at又eq\f(Δs,Δt)＝eq\f(v1＋v2,2)＝eq\f(2v1＋at,2)＝v1＋eq\f(1,2)at由图象可知，直线的纵轴截距为b＝50×10－2故v1＝b＝50×10－2m/s＝0.50m/s。答案：(1)56.0(2)①见解析图②0.50m/s(0.48～0.52m/s均可)2．解析：(1)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力，先调节长木板一端滑轮的高度，使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项操作是将长木板的一端垫起适当的高度，让小车连着已经穿过打点计时器的纸带，撤去砂和砂桶，给打点计时器通电，轻推小车，从打出的纸带判断小车是否做匀速运动，即平衡摩擦力，故A、C错误，B正确。(2)只有M≫m时，才可以将砂与砂桶的总重力看作小车与砝码受到的合外力，因此应选择eq\f(m,M)最小的一组，故A、B、D错误，C正确。(3)相邻的两个计数点之间还有四个点未画出，则相邻的计数点时间间隔为T＝5×0.02s＝0.1s利用匀变速直线运动的推论Δx＝aT2可得sDE－sAB＝3a1T2，sEF－sBC＝3a2T2，sFG－sCD＝3a3T2为了更加准确的求出加速度，我们对三个加速度取平均值，即a＝eq\f(1,3)(a1＋a2＋a3)代入数据解得a≈0.42m/s2答案：(1)B(2)C(3)0.423．解析：(1)根据平衡摩擦力的方法可知：不挂橡皮筋，穿好纸带打开打点计时器，轻推小车，若所得纸带点迹均匀即平衡了摩擦力。(2)应选择纸带匀速部分求速度的大小，则速度大小为v＝eq\f((4.01＋3.99＋4.01)×10－2,3×0.02)m/s≈2.00m/s。(3)根据作出的W－v2图象可知橡皮筋弹力做功与速度平方变化的关系为W∝v2。答案：(1)不挂橡皮筋，穿好纸带打开打点计时器，轻推小车，若所得纸带点迹均匀即平衡了摩擦力(2)2.00(3)W∝v24．解析：(1)两小车碰撞前做匀速直线运动，在相等时间内小车位移相等，由图示纸带可知，应选择纸带上的BC段求出小车P碰撞前的速度。(2)设打点计时器打点时间间隔为T，由图示纸带可知，碰撞前小车的速度v＝eq\f(s2－s1,4T)碰撞后小车的速度v′＝eq\f(s4－s3,6T)如果碰撞前后系统动量守恒，则m1v＝(m1＋m2)v′即m1eq\f(s2－s1,4T)＝(m1＋m2)eq\f(s4－s3,6T)整理得m1eq\f(s2－s1