2020高三物理三轮冲刺练习：热点12 力学实验

热点12　力学实验

1．利用图1甲所示实验装置“探究做功与物体动能变化的关系”，图甲中1、2是光电计时器的光电门，光电计时器可记录滑块上的遮光片P通过光电门的时间，实验时光电门1固定，光电门2位置可以改变．(重力加速度大小为g)

图1

(1)为了计算滑块通过光电门的速度，先用游标卡尺测量遮光片的宽度如图乙，遮光片的宽度d＝________ mm；

(2)用天平测量出遮光片和滑块的总质量为M，钩码的质量为m，将滑块用轻绳与钩码连接，调节木板左端垫片的位置，轻推滑块，若滑块通过光电门1、2所用的时间相等，说明滑块匀速运动；

(3)不挂钩码，滑块从光电门1左侧位置释放，记录遮光片通过光电门1、2的时间t1、t2，用刻度尺测量两个光电门的距离L，滑块从光电门1运动到光电门2的过程，外力做功为__________，动能变化量为______________(用t1、t2、d、M、m、L和g表示)，并进行比较；

(4)改变光电门2及滑块的释放位置，多次重复实验；

(5)利用图象处理相应的实验数据，探究做功与物体动能变化的关系．

答案　(1)4.30　(3)mgL　M

解析　(1)游标卡尺的读数为：

d＝4 mm＋6×0.05 mm＝4.30 mm；

(3)挂钩码时，整体匀速下滑，不挂钩码时，滑块受到的外力大小等于钩码的重力，即大小为mg，则外力的功为：W＝mgL；通过光电门1的瞬时速度为：v1＝，

通过光电门2的瞬时速度为：v2＝

则动能变化量为：

ΔEk＝Mv－Mv＝M.

2．如图2所示，某同学利用图示装置做“探究加速度与物体所受合力的关系”的实验．在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧测力计相连，实验时改变钩码的质量，读出弹簧测力计的不同示数F，不计细绳与滑轮之间的摩擦力．

图2

(1)根据实验原理图，本实验__________(选填“需要”或“不需要”)将带滑轮的气垫导轨右端垫高，以平衡摩擦力；实验中__________(选填“一定要”或“不必要”)保证钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量；实验中__________(选填“一定要”或“不必要”)用天平测出所挂钩码的质量；滑块(含遮光条)的加速度__________(选填“大于”“等于”或“小于”)钩码的加速度．

(2)某同学实验时，未挂细绳和钩码，接通气源，推一下滑块使其从轨道右端向左运动，发现遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，该同学疏忽大意，未采取措施调节导轨，继续进行其他实验步骤(其他实验步骤没有失误)，则该同学作出的滑块(含遮光条)加速度a与弹簧测力计拉力F的图象可能是__________(填图象下方的字母)．

(3)若该同学作出的a－F图象中图线的斜率为k，则滑块(含遮光条)的质量为________________．

答案　(1)不需要　不必要　不必要　大于

(2)C　(3)

解析　(1)此实验用气垫导轨，导轨水平时滑块与导轨之间可认为无摩擦力，所以不需要垫高气垫导轨的一端平衡摩擦力；滑块受到的拉力可以用弹簧测力计测出，故不需要满足钩码的质量远小于滑块和遮光条的总质量，也不需要用天平测出所挂钩码的质量；因钩码挂在动滑轮上，则滑块的加速度是钩码加速度的2倍，即滑块(含遮光条)的加速度大于钩码的加速度．

(2)遮光条通过光电门2的时间大于通过光电门1的时间，说明滑块做减速运动，导轨的左端偏高，则加外力时，需到达一定的值才能使滑块加速运动，则作出的滑块(含遮光条)加速度a与弹簧测力计拉力F的图象可能是C.

(3)根据a＝(F－F0)，则＝k，解得M＝.

3．某实验小组利用图3所示器材测量滑块与木板之间的动摩擦因数．

实验步骤：

①用弹簧测力计测量橡皮泥和滑块的总重力，记作G；

②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上，通过水平细绳和固定在墙上的弹簧测力计相连，如图1甲所示．在A端向右水平拉动木板，待弹簧测力计示数稳定后，将读数记作F；

③改变滑块上橡皮泥的质量，重复步骤①②.

图3

实验数据如下表所示：

(1)根据表中数据在图乙坐标纸上作出F－G图线．

(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ＝________(保留两位有效数字)．

(3)在A端向右水平拉动木板的速度大小对动摩擦因数的测量________(选填“会”或“不会”)产生影响．

答案　(1)如图所示

(2)0.39～0.41　(3)不会