高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題專講訓(xùn)練 第11講 力實(shí)驗(yàn)中?？嫉?個(gè)問題（含解析）

第11講力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常考的4個(gè)問題eq1．請(qǐng)正確填寫下列基本儀器的讀數(shù)：圖5－11－27(1)用游標(biāo)尺為20分度的卡尺測(cè)量某物體的長(zhǎng)度如圖5－11－27甲所示，由圖可知其長(zhǎng)度為________cm；(2)用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測(cè)某電阻，表盤的示數(shù)如圖乙所示，則該電阻的阻值約為________Ω；(3)圖丙中電阻箱的讀數(shù)為________Ω.解析(1)游標(biāo)尺零刻度線對(duì)應(yīng)的主尺上整數(shù)部分為50mm，游標(biāo)尺第3條刻度線與主尺53mm刻度線對(duì)齊，3×0.05mm＝0.15mm，故讀數(shù)為50.15mm，即5.015cm.(2)多用電表測(cè)電阻不需要估讀．用多用電表測(cè)電阻的方法：電阻的測(cè)量值＝表的示數(shù)×倍率．故答案為22×10Ω＝220Ω.(3)電阻箱的讀數(shù)方法：將每個(gè)旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值(都為整數(shù))乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到電阻箱的實(shí)際阻值．故讀數(shù)為84580.2Ω.答案(1)5.015(2)220(3)84580.22．(·浙江杭州一模)某同學(xué)為探究求合力的方法，做了如圖5－11－28所示的實(shí)驗(yàn)．ABCD為豎直平板，E、F兩處固定了摩擦不計(jì)的輕質(zhì)滑輪，滑輪的軸保持水平，所用繩子的質(zhì)量可不計(jì)．第一次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)裝置平衡時(shí)，繩子的結(jié)點(diǎn)在O處，拉力的方向和鉤碼的位置如圖所示．第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，僅把右側(cè)滑輪的位置移動(dòng)到圖中的G點(diǎn)，待穩(wěn)定后，∠EOF將________(填“變大”、“變小”或“不變”)，繩子結(jié)點(diǎn)O的位置將________．圖5－11－28A．豎直向下移動(dòng) B.水平向右移動(dòng)C．沿EO方向移動(dòng) D.沿FO方向移動(dòng)解析根據(jù)鉤碼數(shù)量可判斷兩個(gè)分力FF＝4mg，F(xiàn)E＝3mg，合力F＝5mg，根據(jù)力的平行四邊形定則，合力是平行四邊形的對(duì)角線，根據(jù)勾股定理可判斷∠EOF＝90°，無論右側(cè)滑輪如何移動(dòng)，只要兩個(gè)分力大小和合力大小不變，∠EOF＝90°就不會(huì)變化．由于兩個(gè)拉力的大小不變，所以拉力與豎直方向的夾角不變，在右側(cè)滑輪移動(dòng)到G點(diǎn)后，EO的拉力方向與豎直方向夾角不變，仍沿EO方向，而FO也將保持與豎直方向夾角不變，即穩(wěn)定后GO平行于FO，所以結(jié)點(diǎn)沿EO方向移動(dòng)．如下圖所示．答案不變C3．(·高考沖刺卷七)在某次探究活動(dòng)中，小明對(duì)老師給出的“小球在光滑斜面上由靜止釋放時(shí)，所處高度越高，到達(dá)斜面底端的速度越大，而與小球質(zhì)量無關(guān)”這一結(jié)論產(chǎn)生了質(zhì)疑，他猜想小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時(shí)的速度：猜想一：可能與小球在光滑斜面上的高度無關(guān)猜想二：可能與小球的質(zhì)量有關(guān)他選擇了一些實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(圖5－11－29中A、B、C分別表示小鋼球在第0.1s末、第0.2s末、第0.3s末所處的位置，鋼球1、2、3的質(zhì)量關(guān)系為m1＜m2＝m3，斜面和水平面均光滑)．圖5－11－29(1)實(shí)驗(yàn)一是為了驗(yàn)證猜想______(填“一”或“二”)，通過實(shí)驗(yàn)一他得到的結(jié)論是：小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時(shí)的速度與小球的質(zhì)量______(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)．(2)實(shí)驗(yàn)二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高度處同時(shí)由靜止釋放，到達(dá)底端時(shí)的速度分別為v2、v3，判斷v2________v3(填“＞”、“＝”或“＜”)．解析(1)運(yùn)用控制變量方法，由題圖可知，高度相同而質(zhì)量不同時(shí)，兩小球到達(dá)斜面底端的速度相同，可見小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時(shí)的速度與小球的質(zhì)量無關(guān)．(2)由題圖可知，兩個(gè)小球在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)3球的位移大于2球的位移，可見v2＜v3.答案(1)二無關(guān)(2)＜4．如圖5－11－30甲所示，實(shí)驗(yàn)小組現(xiàn)利用一個(gè)彈簧秤中的彈簧來“探究彈力與彈簧伸長(zhǎng)量的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)中將一透明薄刻度尺緊貼彈簧秤右邊(刻度尺不與彈簧秤指針接觸)，部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)記下彈簧秤不掛鉤碼時(shí)彈簧秤指針?biāo)缚潭瘸呱系目潭龋?2)在彈簧秤下方掛上鉤碼，記下彈簧秤的讀數(shù)F以及指針?biāo)缚潭瘸呱系目潭戎礚.(3)繼續(xù)增加鉤碼(不超過彈簧秤量程)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟(2)．某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖5－11－30乙中畫出了a、b、c、d四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，試完成下列問題(以下結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)：圖5－11－30①根據(jù)a、b、c、d四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，畫出ΔL－F圖線；②根據(jù)所作的圖象求出彈簧的勁度系數(shù)k＝________N/m；③若彈簧原長(zhǎng)為50cm，要使彈簧伸長(zhǎng)到75cm(彈簧仍在彈性限度內(nèi))，需要拉力F＝________N.解析①如圖所示．②圖象的斜率為k′＝eq\f(ΔL,F)＝eq\f(20×10－2,6)m/N.圖象斜率的倒數(shù)表示彈簧的勁度系數(shù)，則k＝eq\f(1,k′)＝30.0N/m.③由胡克定律得F＝k(L－L0)＝30.0×(0.75－0.50)N＝7.50N.答案①見解析②30.0③7.505．(·浙江嘉興二模)如圖5－11－31所示，某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌和平板形擋光片測(cè)量滑塊下滑至A點(diǎn)的瞬時(shí)速度．他先調(diào)整氣墊導(dǎo)軌的傾斜角度，確定固定點(diǎn)P和A的位置，使PA的距離約為45.0cm.實(shí)驗(yàn)操作如下：圖5－11－31①將一個(gè)光電門固定于A點(diǎn)．將第二個(gè)光電門置于A點(diǎn)下方相距x的B點(diǎn)，滑塊自P點(diǎn)由靜止開始下滑，測(cè)量經(jīng)過兩光電門之間的時(shí)間t.②改變x，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟①.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在直角坐標(biāo)紙上作出如圖所示的eq\f(x,t)－t圖，③將第二個(gè)光電門置于A點(diǎn)上方相距x處，重復(fù)①②項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作．測(cè)量數(shù)據(jù)見下表：x/cm40.035.030.025.020.015.0t/s1.8741.5401.2460.9950.7680.556eq\f(x,t)/cm·s－121.322.724.125.126.027.0請(qǐng)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)步驟完成下列各問題：(1)根據(jù)該同學(xué)所畫的eq\f(x,t)－t圖求出此過程中滑塊的加速度為________m/s2.(2)根據(jù)③中給出的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出該情況下的eq\f(x,t)－t圖線．(3)由所畫的圖線可得出滑塊自P點(diǎn)由靜止下滑至A點(diǎn)處的瞬時(shí)速度為________m/s.(4)從理論上分析兩圖線的交點(diǎn)一定________(填“在”或“不在”)縱軸上．(5)本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源是________．(至少說明一個(gè)因素)解析(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，即eq\f(x,t)為該過程的平均速度，也是該過程的時(shí)間中點(diǎn)的速度．根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：veq\f(t,2)＝vA＋a·eq\f(t,2)，所以eq\f(x,t)－t圖象的斜率表示eq\f(a,2).根據(jù)eq\f(x,t)－t圖象得斜率k＝eq\f(35－29.3,1.16)＝eq\f(5.7,1.16)＝4.91所以滑塊的加速度為a＝4.91×2＝9.82cm/s2＝0.0982m/s2.(2)根據(jù)③中給出的數(shù)據(jù)，運(yùn)用描點(diǎn)法作出eq\f(x,t)－t圖線．(3)由所畫的圖線可得出滑塊自P點(diǎn)由靜止下滑至A點(diǎn)處的瞬時(shí)速度為t＝0時(shí)刻的速度為0.293m/s.(4)從理論上分析滑塊都從A點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)刻的速度即為A點(diǎn)處的瞬時(shí)速度，所以兩圖線的交點(diǎn)一定在縱軸上．(5)本實(shí)驗(yàn)的誤差主要來源是導(dǎo)軌的氣流不均勻或傾角大小及光電門放置位置的讀數(shù)、作圖等因素引起．答案(1)0.0982(2)如圖所示(3)0.293(4)在(5)導(dǎo)軌的氣流不均勻或傾角大小及光電門放置位置的讀數(shù)、作圖等因素引起6．(·浙江十校二模)在探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)．如圖5－11－32所示，將一長(zhǎng)直木板一端墊起，另一端側(cè)面裝一個(gè)光電門，讓小滑塊由靜止從木板h高處(從光電門所在平面算起)自由滑下至光電門時(shí)，讀出滑塊上的擋光板經(jīng)過光電門的時(shí)間t，從而算出小滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度v，多次改變滑塊的下滑高度h(斜面的傾角不變)，對(duì)應(yīng)計(jì)算得到的速度值記錄在表中：圖5－11－32下滑高度h/m0.100.200.300.400.50速度/(m·s－1)0.6330.8951.1001.2651.414(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量滑塊上擋光板的寬度d，示數(shù)如圖5－11－33所示，則擋光板的寬度d＝________mm.圖5－11－33(2)在本實(shí)驗(yàn)操作的過程中，是否需要平衡小滑塊的摩擦力________(填“要”或“不要”)．(3)要得到此過程中功與速度變化的線性關(guān)系，該同學(xué)建立了縱軸表示h的坐標(biāo)系，你認(rèn)為坐標(biāo)系的橫軸應(yīng)該表示________.(4)重力加速度g取10m/s2，測(cè)得木板與水平桌面的夾角為45°，請(qǐng)根據(jù)表格中最后一組數(shù)據(jù)算出滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為________.解析(1)游標(biāo)卡尺主尺的讀數(shù)為5mm，游標(biāo)尺的讀數(shù)為0×0.1＝0.0mm，故測(cè)量值為5.0mm；(2)本實(shí)驗(yàn)是探究功與速度變化關(guān)系，故不需要平衡摩擦力；(3)設(shè)木板與水平桌面間的夾角為θ，根據(jù)動(dòng)能定理：mgh－μmgcosθ·eq\f(h,sinθ)＝eq\f(1,2)mv2，h與v2或eq\f(v2,2)線性關(guān)系，故坐標(biāo)系的橫軸應(yīng)該表示v2或eq\f(v2,2)；(4)代入上式解得μ＝0.8.答案(1)5.0(2)不要(3)v2或eq\f(v2,2)(4)0.87．一名同學(xué)想測(cè)量U形磁鐵中N、S極之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，實(shí)驗(yàn)中假設(shè)該磁場(chǎng)為勻強(qiáng)磁場(chǎng)．方案設(shè)計(jì)如下：圖5－11－34將兩條間距為d、電阻可忽略不計(jì)的長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌固定在傾斜的木板上，在導(dǎo)軌一端用導(dǎo)線接入一定值電阻R，將一橫截面為方形的長(zhǎng)度略大于d的金屬細(xì)桿與紙帶相連，垂直放在導(dǎo)軌上，金屬細(xì)桿質(zhì)量為m，電阻為r；紙帶另一端穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．導(dǎo)軌中間有幾個(gè)完全相同的緊挨在一起的U形磁鐵(未在圖中畫出)，形成可認(rèn)為僅分布在MN和PQ之間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌平面斜向上，裝置如圖5－11－34所示．接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后由靜止釋放金屬細(xì)桿．金屬細(xì)桿帶動(dòng)紙帶沿導(dǎo)軌下滑，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz；在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，如圖5－11－32(紙帶上)A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K是計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒有標(biāo)出．其中AB＝1.81cm、BC＝4.80cm、CD＝7.80cm、DE＝10.81cm、EF＝13.06cm、FG＝13.81cm、GH＝13.80cm、HI＝13.80cm、IJ＝14.56cm、JK＝17.55cm.圖5－11－32(1)分析紙帶可推知，金屬桿在沿導(dǎo)軌下滑的過程中，未進(jìn)入磁場(chǎng)前做________運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a＝______m/s2，經(jīng)過磁場(chǎng)時(shí)做________運(yùn)動(dòng)，速度大小為v＝________m/s.(計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(2)若金屬桿進(jìn)入磁場(chǎng)前的加速度為a，在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的速度為v，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得U形磁鐵中N、S極之間的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式為________(用題中所給字母表示)．解析(1)從紙帶AE段數(shù)據(jù)可以看出：任意相鄰兩段的位移差都接近3.00cm，金屬桿在沿導(dǎo)軌下滑的過程中，未進(jìn)入磁場(chǎng)前做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特征式Δx＝aT2，Δx＝3.00cm，T＝0.1s，可知加速度a＝eq\f(Δx,T2)＝3